[发明专利]增加电介质常数的PLZT电容器和方法

说明书

陶瓷电容器(10)包括第一导电层(14)、靠近第一导电层(14)布置的第二导电层(18)、以及介于第一导电层(14)和第二导电层(18)之间电介质层(16)。电介质层(16)由锆钛酸铅镧材料(PLZT)形成，其中在25摄氏度和零伏特偏压、以及一万赫兹(10kHz)的激发频率下测量时，PLZT由大于125的电介质常数表征。一种用于增加锆钛酸铅镧材料(PLZT)的电介质常数的方法(20)包括沉积PLZT以形成陶瓷电容器(10)的电介质层(16)，以及将陶瓷电容器(10)加热至不高于300℃的温度的步骤。

政府许可权声明

这是由阿尔贡国家实验室(Argonne National Laboratory)和德尔福汽车系统有限责任公司(Delphi Automotive System,LLC)共同开发的一项发明。依照美国政府与代表阿尔贡国家实验室的U芝加哥阿尔贡有限责任公司(UChicago Argonne,LLC)之间的第DE-AC02-06CH11357号合同以及依照美国政府/能源部门(阿尔贡国家实验室)与德尔福汽车系统有限公司之间的第4F-31041号合同，美国政府享有在本发明中的权利。

技术领域

本公开一般涉及一种陶瓷电容器，并且更具体地涉及一种具有锆钛酸铅镧(PLZT)电介质材料的陶瓷电容器。

背景技术

众所周知，电动车辆逆变器中所使用的高压直流链路电容器需要大的封装体积。在典型的电动车辆逆变器的一个示例中，直流链路电容器是最重的单个部件，占逆变器总体积的近百分之四十(40％)体积，并且是逆变器成本的很大一部分。DC链路电容器通常是卷绕式聚丙烯薄膜电容器，其封装体积大于或等于1升。不利的是，聚丙烯薄膜电容器的使用温度为薄膜材料所限制，其使用温度可低至85摄氏度(85℃)。相比之下，陶瓷电容器的使用温度能够大于140℃，但需要超过650℃的高烧成温度以将陶瓷颗粒烧结成单片层。

发明内容

本文描述了一种陶瓷电容器，其可采用薄膜制造工艺制造并被热处理以显著增加锆钛酸铅镧(PLZT)电介质材料的电介质常数，从而大大减少满足目标电容/额定电压特性所需的电容材料的量。电容材料的量的显著减少又将大大减小DC链路电容器的封装体积。

根据一个实施例，提供一种陶瓷电容器。陶瓷电容器包括第一导电层。陶瓷电容器还包括靠近第一导电层布置的第二导电层。陶瓷电容器还包括介于第一导电层和第二导电层之间的电介质层。电介质层由锆钛酸铅镧材料(PLZT)形成，其中，在25摄氏度、零伏特偏压和一万赫兹(10kHz)的激发频率下测量时，PLZT由大于125的电介质常数表征。

在另一实施例中，提供了一种用于增加锆钛酸铅镧材料(PLZT)的电介质常数的方法。该方法包括沉积PLZT以形成陶瓷电容器的电介质层的步骤。该方法还包括将陶瓷电容器加热至不超过300℃的温度的步骤。

在阅读仅通过非限制性示例并参照所附附图给出的优选实施例的以下详细描述之后，进一步的特征和优点将更清楚地显现。

附图说明

现在将参考附图借助示例来描述本发明，在附图中：

图1是根据一实施例的陶瓷电容器的截面端视图；

图2是示出了根据一实施例的在热处理之后电介质常数的增加的曲线图；

图3是示出了根据一实施例的在热处理之后电介质常数的增加的曲线图；以及

图4是根据一实施例的用于增加图1的陶瓷电容器的电介质常数的方法的流程图。

具体实施方式