[發明專利]一種宇航用鎳電極瓷介電容器可靠度確定方法

有效

• 申請號: 201611194019.X
• 申請日: 2016-12-21
• 公開（公告）號: CN106814093B
• 公開（公告）日: 2019-05-24
• 發明（設計）人: 孟猛;陳雁;吳照璽;段超;王旭;王智彬;李婷
• 申請（專利權）人: 中國空間技術研究院
• 主分類號: G01N23/203
• 分類號: G01N23/203;G01N23/225;G01N23/20008;G01N23/2202
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 陳鵬

本發明一種宇航用鎳電極瓷介電容器可靠度確定方法，在不改變原有晶粒狀態條件下，對電容器介質層晶粒尺寸進行精確測量，在此基礎上對電容器可靠度進行計算。首先采用低應力磨拋技術進行剖面制備，獲得無應力殘留的樣品表面；然后采用電子背散射衍射分析EBSD技術對樣品進行分析，確定陶瓷介質晶粒相的類別，并采集樣品表面晶粒分布圖，從而對陶瓷介質晶粒尺寸進行精確測量；最后，結合介質層數、介質層厚度、工作電壓系數等參數，對電容器可靠度進行計算，得到電容器可靠度。

技術領域

本發明涉及一種宇航用鎳電極瓷介電容器可靠度確定方法，屬于元件器可靠性領域。

背景技術

鎳電極瓷介電容器具有小體積大容量、電化學穩定性好、高頻特性優良、機械性及耐蝕耐熱性好等優點，在民品中廣受青睞。但由于其固有結構特性以及獨特生產工藝引入的薄弱點使得其長期可靠性存在一定的劣勢，因而在航天器等有長壽命高可靠要求的單機系統中一直未得到廣泛應用。隨著鎳電極電容技術的更新發展以及航天器輕小型化的迫切需求，鎳電極瓷介電容器的應用需求日益強烈，因此如何獲得具有高可靠性的鎳電極瓷介電容器成為解決該問題的關鍵。

目前宇航用高可靠鈀銀電極瓷介電容器壽命可靠性的評價方法是采用2倍額定電壓、125℃、4000h的高溫壽命試驗。鎳電極瓷介電容器與鈀銀電極瓷介電容器結構相同，均為獨石結構，由陶瓷介質薄膜和內電極互相交替重疊而成，形成多個電容并聯。對于相同體積的電容器，鎳電極電容器的電容量可達到鈀銀電極電容器的1000倍，因此鎳電極電容器特有的材料、工藝特點導致鎳電極電容器具有較低的可靠性。如果采用與鈀銀電極電容器相同的壽命可靠性評價方法，不僅花費樣品數量多、時間長，而且往往得不到可以用于宇航的結果。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供一種宇航用鎳電極瓷介電容器可靠度確定方法，可以快速對鎳電極電容器的初始可靠性做出評價，大多數情況下可以等效于2倍額定電壓、125℃、4000h的高溫壽命試驗。

本發明的技術方案是：一種宇航用鎳電極瓷介電容器可靠度確定方法，步驟如下：

1)采用金剛石切割機對樣品進行切割，切割至樣品的待觀察區域；

2)使用環氧樹脂對樣品進行封片，將樣品全部包裹，制作成環氧樹脂圓柱體；

3)使用砂紙對樣品進行研磨，研磨至暴露出完整的內電極和端電極，之去除產生的劃痕和應力層；

4)對樣品進行拋光并充分清洗；

5)采用振動拋光臺對樣品進行表面處理，拋光液選用0.02μm二氧化硅懸浮液，功率為12％，配重為2kg，拋光2小時；

6)對樣品進行10s以下的噴金處理，并采用導電膠帶將電容器內電極與樣品臺相連；

7)采用電子背散射衍射分析EBSD技術對樣品進行分析，獲得樣品表面晶粒分布圖，然后計算得出樣品的平均晶粒尺寸

8)采用掃描電子顯微鏡SEM對電容的剖面進行觀察和測量，得到電容器介質層數N，介質厚度d和電壓系數α；

9)基于采集到的數據，計算獲得鎳電極電容器可靠度

步驟3)的具體研磨操作如下：

將磨拋機轉速設置為90rad/min以下，壓力設置為3～5N，使用400#砂紙對樣品進行研磨，研磨至暴露出完整的內電極和端電極，之后換800#砂紙研磨，充分去除400#砂紙產生的劃痕和應力層，時間為4min，再更換為1200#砂紙研磨，充分去除800#砂紙產生的劃痕和應力層，時間為3min。

步驟4)的具體操作步驟為：