一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器，包括多層交替疊加的內(nèi)電極層和介質層；所述內(nèi)電極層由石墨烯或石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜構成，所述介質層由燒結陶瓷體構成；所述內(nèi)電極層的厚度取值范圍為1nm-500nm；所述內(nèi)電極層通過印刷、噴墨、涂覆或轉移的方法制備。本發(fā)明的內(nèi)電極層導電性能極好，大大增加了小尺寸下多層陶瓷電容器的電容值。
【專利說明】—種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種多層陶瓷電容器，特別是能夠在減小電容器尺寸的同時實現(xiàn)高電容量的一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器。

【背景技術】
[0002]多層陶瓷電容器(MLCC)是由多層內(nèi)電極層和介質層交替疊加并燒結而成的一種層疊電容器。多層陶瓷電容器的電容計算公式如下:C=KX [(SXn)/t]，其中，C為電容量，K為介電常數(shù)，η為介電層層數(shù)，S為電極相對面積，t為介電層厚度。由公式可知，介電層數(shù)越多，電容器的電容值越大；電極相對面積越大，電容器的電容值越大。傳統(tǒng)多層陶瓷電容器具有體積小、耐壓高等優(yōu)點，但其電容值一般都較小。而且，傳統(tǒng)的MLCC以貴金屬Pd-Ag合金或純Pd作為內(nèi)電極，而Pd是一種稀有金屬，價格非常昂貴。隨著陶瓷介質層數(shù)的增力口，內(nèi)電極的層數(shù)也相應增加，因而電極材料在MLCC產(chǎn)品成本中占了相當大的比重。利用賤金屬，比如Ni等代替貴金屬Pd-Ag合金作為內(nèi)電極是降低成本的有利措施。但是，賤金屬內(nèi)電極MLCC的制作也存在一定的難度。一方面，Ni等內(nèi)電極MLCC在空氣中燒結時易被氧化而失去導電性能，所以內(nèi)電極MLCC必須在還原性氣氛中燒結，增加了制作難度。另一方面，含有鈦氧化物的電介質在還原性氣氛中燒結易失養(yǎng)而半導體化，導致絕緣性能下降而報廢，因而對介質材料提出了抗還原性要求。
[0003]集成電路的發(fā)展對MLCC提出新的需求，要求尺寸越來越小的同時，電容量更大。因此MLCC器件的內(nèi)電極的薄層化是不可避免的，采用更薄的電極材料替代原有的金屬顆粒是大勢所趨。石墨烯是一種由碳原子緊密堆積構成的二維晶體。它是人類已知強度最高、韌性最好、重量最輕、導電性極佳的材料，因而石墨烯可以應用于電極材料的制備。由于石墨烯是二維單層薄面，以石墨烯或石墨烯復合材料作為多層陶瓷電容器的內(nèi)電極，可以在相同尺寸下增加電容器的疊層數(shù)量而使得電容增大，從而實現(xiàn)小尺寸下高電容能力的要求，同時，石墨烯電極可以避免金屬電極中原子向介質層擴散的問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種成本低且大大增加小尺寸下多層陶瓷電容器的電容值的一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術方案是:一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器，包括多層交替疊加的內(nèi)電極層和介質層；所述內(nèi)電極層由石墨烯或石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜構成，所述介質層由燒結陶瓷體構成。
[0006]在本發(fā)明實施例中，所述內(nèi)電極層的厚度取值范圍為lnm-500nm。
[0007]在本發(fā)明實施例中，所述內(nèi)電極層通過印刷、噴墨、涂覆或轉移的方法制備。
[0008]在本發(fā)明實施例中，所述納米導電材料為一維納米材料或二維納米材料；所述一維納米材料為碳納米管或金屬納米線；所述二維納米材料為MoS2、MoSe2、MoTe2、PbS、GaS、GaSe 或 GaTe。
[0009]相較于現(xiàn)有技術，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明通過采用石墨烯及石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜作為內(nèi)電極層，大大增加了小尺寸下多層陶瓷電容器的電容值，而且石墨烯材料優(yōu)良的強度、韌性還提高了多層陶瓷電容器的使用壽命；既可以減小電極層的厚度，又可以提高層疊電容器的電容；且采用石墨烯及石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜作為內(nèi)電極層大大減小了多層陶瓷電容器的生產(chǎn)成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明一實施例的裝置結構示意圖。

【具體實施方式】
[0011]下面結合附圖，對本發(fā)明的技術方案進行具體說明。
[0012]本發(fā)明一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器，包括多層交替疊加的內(nèi)電極層和介質層；所述內(nèi)電極層由石墨烯或石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜構成，所述介質層由燒結陶瓷體構成。
[0013]所述內(nèi)電極層的厚度取值范圍為lnm-500nm，優(yōu)選的該內(nèi)電極層的厚度可控制在lnm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm、80nmo
[0014]所述內(nèi)電極層通過印刷、噴墨、涂覆或轉移的方法制備。
[0015]所述納米導電材料為一維納米材料或二維納米材料；所述一維納米材料為碳納米管或金屬納米線；所述二維納米材料為MoS2、MoSe2、MoTe2、PbS、GaS、GaSe或GaTe。
[0016]以下為本發(fā)明基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器的一實施例結構，如圖1所示，在本實施例中，該多層電容器具有12層內(nèi)電極層、11層陶瓷介質層，以及外電極，內(nèi)電極層和介質層交替疊加。內(nèi)電極層分別作為正極板與負極板與外電極連接。例如:內(nèi)電極層01和內(nèi)電極層02之間是陶瓷介質層11，內(nèi)電極層02與內(nèi)電極層03之間是陶瓷介質層12，內(nèi)電極層01連接外電極21，內(nèi)電極層02連接外電極22。其中，外電極21是正電極，夕卜電極22是負電極。或者，外電極21是負電極，外電極22是正電極。
[0017]對于圖中未說明的其它內(nèi)電極層、介質層的情況與上述說明相似，不在多做描述。對于具有更多層內(nèi)電極層和介質層的層疊電容器的內(nèi)電極層和介質層的情況與上述說明相似，不再多做描述。
[0018]本發(fā)明通過采用石墨烯及石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜作為內(nèi)電極層，大大增加了小尺寸下多層陶瓷電容器的電容值，而且石墨烯材料優(yōu)良的強度、韌性還提高了多層陶瓷電容器的使用壽命。既可以減小電極層的厚度，又可以提高層疊電容器的電容；且采用石墨烯及石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜作為內(nèi)電極層大大減小了多層陶瓷電容器的生產(chǎn)成本。
[0019]以上是本發(fā)明的較佳實施例，凡依本發(fā)明技術方案所作的改變，所產(chǎn)生的功能作用未超出本發(fā)明技術方案的范圍時，均屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器，包括多層交替疊加的內(nèi)電極層和介質層；其特征在于:所述內(nèi)電極層由石墨烯或石墨烯與納米導電材料的復合結構薄膜構成，所述介質層由燒結陶瓷體構成。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器，其特征在于:所述內(nèi)電極層的厚度取值范圍為lnm-500nm。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器，其特征在于:所述內(nèi)電極層通過印刷、噴墨、涂覆或轉移的方法制備。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種基于石墨烯內(nèi)電極層的多層陶瓷電容器，其特征在于:所述納米導電材料為一維納米材料或二維納米材料；所述一維納米材料為碳納米管或金屬納米線；所述二維納米材料為MoS2、MoSe2、MoTe2、PbS、GaS、GaSe或GaTe。
【文檔編號】H01G4/008GK104299777SQ201410589674
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年10月29日 優(yōu)先權日:2014年10月29日
【發(fā)明者】胡海龍, 郭太良, 李福山, 楊尊先, 周雄圖, 葉蕓, 俞偉明, 張典 申請人:福州大學