宇航用瓷介电容器膜层厚度对可靠性影响的试验研究

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1、设计．工艺航天制造技术宇航用瓷介电容器膜层厚度对可靠性影响的试验研究刘富品1(1．中国航天标准化研究所，北京100071；Q吕素果2孙淑英22．北京元六鸿远电子有限责任公司，北京100073)摘要：瓷介电容器通过减薄介质膜层厚度可以实现小型化、大容量。针对减薄后能否满足宇航应用可靠性要求，我们开展了试验研究与验证，探索了宇航用瓷介电容器介质厚度确定的理论和试验依据，研究分析了目前材料、制造和控制水平与宇航标准要求的差异，对比了不同介质厚度产品性能和可靠性的差异，试验验证了介质厚度与产品性能及可靠性的理论模型。关键词：宇航用瓷介电容器；介质膜厚；可靠性设计；

2、试验验证ExperimentalSmdyonInfluencesofLayerThicknessonReliabilityofCeramicDielectricCapacitorsforSpaceApplicationLiuFupin1LvSugu02SunShuyin92(1．ChinaAerospaceStandardInstitute，Beijing100071；2．BeijingYruanliuhongyuanE1ectronicCo．Ltd．，Beijing100073)Abstract：The111iniaturizationandla略eca

3、pacit)roftheceramicdielectriccapacitorcanberealizedbydecreasingthedielectric1ayerthickness．Itremainsu11lmownwhetherthemodi6edc印acitorcanmlfiUthereliabilityrequirementsofspace印plication．Inordertoanswerthisquestion，therelatedexperimentalstudyandVerificationworkareca盯iedout，toeXplore

4、thetheoreticalandeXperimentalbasis，analyzethediscrepancebeMeentherequirementsfromaerospacestandardsandthecurrentmaterials，manufacturingandcontrolling1eVel，andcomparethedistinctioninperformanceandreliabilityofvarieddielectriclayerthickness．Fromthissense，thestudyhasVermedthetheoreti

5、calmodelthatexplainstherelationshipsbetweenthedielectriclayerthicknessandtheperfonTlanceandreliabili够ofceramicdielectriccapacitors．Keywords：ceramicdielectriccapacitorforspaceapplication；dielectric1ayerthickness；reliabilitydesign；exDerimentalverification1引言多层瓷介电容器的电容值理论计算如下公式(1)所示，

6、其中C代表电容量，s代表介电常数，Ⅳ代表介质层数，S代表相对面积，d代表单层介质厚度。由公式可见，介质层数越多、相对面积越大、介质厚度越薄，电容值越大。在满足质量可靠性要求的条件下，减薄单层介质厚度，对增大容量具有直接意义，需要通过理论和试验验证减薄的极限厚度。c=半(1)查阅有关瓷介电容器的产品标准发现，GJB4157A一2011、GJB6788—2009以及MIL—PRF一49470B／C、MIL—PRF一123D一2005等相关标准，规定了介质厚度的最低要求，相关要求可归结为：“额定电压50V时介质厚度不小于20“m；额定电压大于50V时介质作者简介

7、：刘富品(1970一)，硕士，电子工程专业；研究方向：电子元器件产品认证、质量保证技术研究，型号用元器件产品质量问题分析和应用技术研究。收稿日期：2016—1l一2939设计·工艺2017年4月第2期厚度不小于25肛m。介质厚度特指烧成后单层陶瓷介质厚度，且要求孔洞或其累积不能超过介质厚度的50％”。针对国内的材料、设计、工艺水平，国外标准缺少支撑。开展试验验证，对比分析、验证不同介质厚度产品性能和可靠性，探讨了修订宇航用瓷介电容器标准中介质厚度的可能性。2可靠性理论模型NASAS一311一P一838标准中给出了对于介质厚度和可靠性的关系，在NASA哥达德

8、空间中心的研究报告系列中，也给出了相关理论模型【1，21。对于电容