[发明专利]一种基于石墨烯内电极层的多层陶瓷电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种多层陶瓷电容器，特别是能够在减小电容器尺寸的同时实现高电容量的一种基于石墨烯内电极层的多层陶瓷电容器。

背景技术

多层陶瓷电容器（MLCC）是由多层内电极层和介质层交替叠加并烧结而成的一种层叠电容器。多层陶瓷电容器的电容计算公式如下：C=K×[(S×n）/t]，其中，C为电容量，K为介电常数，n为介电层层数，S为电极相对面积，t为介电层厚度。由公式可知，介电层数越多，电容器的电容值越大；电极相对面积越大，电容器的电容值越大。传统多层陶瓷电容器具有体积小、耐压高等优点，但其电容值一般都较小。而且，传统的MLCC以贵金属Pd-Ag合金或纯Pd作为内电极，而Pd是一种稀有金属，价格非常昂贵。随着陶瓷介质层数的增加，内电极的层数也相应增加，因而电极材料在MLCC产品成本中占了相当大的比重。利用贱金属，比如Ni等代替贵金属Pd-Ag合金作为内电极是降低成本的有利措施。但是，贱金属内电极MLCC的制作也存在一定的难度。一方面，Ni等内电极MLCC在空气中烧结时易被氧化而失去导电性能，所以内电极MLCC必须在还原性气氛中烧结，增加了制作难度。另一方面，含有钛氧化物的电介质在还原性气氛中烧结易失养而半导体化，导致绝缘性能下降而报废，因而对介质材料提出了抗还原性要求。

集成电路的发展对MLCC提出新的需求，要求尺寸越来越小的同时，电容量更大。因此MLCC器件的内电极的薄层化是不可避免的，采用更薄的电极材料替代原有的金属颗粒是大势所趋。石墨烯是一种由碳原子紧密堆积构成的二维晶体。它是人类已知强度最高、韧性最好、重量最轻、导电性极佳的材料，因而石墨烯可以应用于电极材料的制备。由于石墨烯是二维单层薄面，以石墨烯或石墨烯复合材料作为多层陶瓷电容器的内电极，可以在相同尺寸下增加电容器的叠层数量而使得电容增大，从而实现小尺寸下高电容能力的要求，同时，石墨烯电极可以避免金属电极中原子向介质层扩散的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种成本低且大大增加小尺寸下多层陶瓷电容器的电容值的一种基于石墨烯内电极层的多层陶瓷电容器。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于石墨烯内电极层的多层陶瓷电容器，包括多层交替叠加的内电极层和介质层；所述内电极层由石墨烯或石墨烯与纳米导电材料的复合结构薄膜构成，所述介质层由烧结陶瓷体构成。

在本发明实施例中，所述内电极层的厚度取值范围为1nm-500nm。

在本发明实施例中，所述内电极层通过印刷、喷墨、涂覆或转移的方法制备。

在本发明实施例中，所述纳米导电材料为一维纳米材料或二维纳米材料；所述一维纳米材料为碳纳米管或金属纳米线；所述二维纳米材料为MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、PbS、GaS、GaSe或GaTe。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明通过采用石墨烯及石墨烯与纳米导电材料的复合结构薄膜作为内电极层，大大增加了小尺寸下多层陶瓷电容器的电容值，而且石墨烯材料优良的强度、韧性还提高了多层陶瓷电容器的使用寿命；既可以减小电极层的厚度，又可以提高层叠电容器的电容；且采用石墨烯及石墨烯与纳米导电材料的复合结构薄膜作为内电极层大大减小了多层陶瓷电容器的生产成本。

附图说明

图1为本发明一实施例的装置结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。

本发明一种基于石墨烯内电极层的多层陶瓷电容器，包括多层交替叠加的内电极层和介质层；所述内电极层由石墨烯或石墨烯与纳米导电材料的复合结构薄膜构成，所述介质层由烧结陶瓷体构成。

所述内电极层的厚度取值范围为1nm-500nm，优选的该内电极层的厚度可控制在1nm、5nm、10nm、20nm、30nm、50nm、80nm。

所述内电极层通过印刷、喷墨、涂覆或转移的方法制备。

所述纳米导电材料为一维纳米材料或二维纳米材料；所述一维纳米材料为碳纳米管或金属纳米线；所述二维纳米材料为MoS₂、MoSe₂、MoTe₂、PbS、GaS、GaSe或GaTe。