本发明涉及电容器制备领域，特别是涉及一种三维结构陶瓷电容器及其制备方法。
背景技术：
半导体陶瓷电容器，一般分三大类，即阻挡层型、表面层型和晶粒边界层型。表面型半导体电容器是利用半导体陶瓷表面再氧化，形成表面绝缘介质层。目前表面层型半导体陶瓷电容器多采用钛酸钡、钛酸锶或者二氧化钛陶瓷作为电介质材料，要求氧化后的表面层陶瓷具有介电常数高、介质损耗低、耐电压高及温度稳定性好等特点。为了适应微组装的发展要求，电子元器件正逐步向微型化发展，而现有表面层型半导体陶瓷电容器无法满足更大容量、更小体积的要求，同时多层陶瓷电容器无法键合。现有技术中往往通过局部刻蚀衬底来形成孔隙或沟槽，以此增加电容器电极面积，虽然通过孔隙或沟槽可以增加电容器面积，但是由于孔隙或沟槽增加的面积并不显著，因此增大电容器容量的效果并不明显。电容器的电容量与有效电极面积成正比，三维结构陶瓷电容器可大大增加电极有效面积，相应提高电容量。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种三维结构陶瓷电容器及其制备方法，此种方法所生产的三维结构的电容器具有三维结构，极大地增大了电容器容量。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种三维结构陶瓷电容器的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将半导体陶瓷粉末流延膜热压成型为生坯片；所述半导体陶瓷粉末包括钛酸钡、钛酸锶或者二氧化钛半导体陶瓷电容器瓷料；
在所述生坯片上冲出通孔；
把未冲孔的所述生坯片和冲孔后的所述生坯片叠放在一起，分别通过热压和静水压形成成型坯片；
将所述成型坯片放入还原气氛中烧结，得到半导化陶瓷片；
对所述半导化陶瓷片进行表面氧化；
将表面氧化后所述半导化陶瓷片未冲孔的一面研磨，去除表面氧化绝缘层；
对研磨后的所述半导化陶瓷片两面进行金属化，得到三维结构表面层型半导体陶瓷电容器。
可选的，所述在所述生坯片上冲出通孔具体包括：
通过机械冲孔的方式在所述生坯片上冲出通孔；
或者，通过激光打孔的方式在所述生坯片上冲出通孔。
可选的，所述在所述生坯片上冲出通孔具体包括：
所述通孔的孔直径为10～100微米，开区率为19.6％～30.6％。
可选的，所述对所述半导化陶瓷片进行表面氧化具体包括：
在大气环境中对所述半导化陶瓷片进行表面氧化；
或者，在氧气氛中对所述半导化陶瓷片进行表面氧化。
可选的，所述对研磨后的所述半导化陶瓷片两面进行金属化，得到三维结构表面层型半导体陶瓷电容器具体包括：
通过磁控溅射方式对研磨后的所述半导化陶瓷片两面进行金属化，得到三维结构表面层型半导体陶瓷电容器；
或者，通过气相化学沉积方式对研磨后的所述半导化陶瓷片两面进行金属化，得到三维结构表面层型半导体陶瓷电容器。
一种三维结构陶瓷电容器，所述电容器包括：
带有通孔的生坯片、不带有通孔的生坯片；
所述带有通孔的生坯片中带有通孔；
所述带有通孔的生坯片、所述不带有通孔的生坯片通过热压和静水压成型；
所述不带有通孔的生坯片叠放在所述带有通孔的生坯片的下方；
所述不带有通孔的生坯片和所述带有通孔的生坯片均经过共烧形成盲孔、表面氧化、金属化操作；
所述不带有通孔的生坯片的表面经共烧、表面氧化后还经过研磨操作，去除氧化绝缘层。
可选的，所述带有通孔的生坯片、不带有通孔的生坯片具体为厚度0.1-0.4毫米的生坯片。
可选的，所述带有通孔的生坯片中带有通孔具体包括：
所述通孔成阵列型排列。
可选的，所述带有通孔的生坯片中带有通孔具体包括：
所述通孔直径为10～100微米，开区率为19.6％～30.6％。
可选的，所述带有通孔的生坯片中带有通孔具体包括：
所述通孔的孔直径100微米，孔间距1000微米；
或者，所述通孔的孔直径10微米，孔间距80微米。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明中通过将冲孔的生坯片和未冲孔的生坯片叠放在一起，经过热压和静水压成型，经过共烧、表面氧化、研磨、金属化等操作，得到三维结构的表面型半导体陶瓷电容。本发明中冲孔的生坯片中的通孔及冲孔的生坯片实现了半导体陶瓷电容的三维结构，由于冲孔的生坯片中包括多个通孔，而通孔的孔壁作为电容器的面积，因此大大增加了电容器的面积，极大的提高了电容器的容量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例三维结构陶瓷电容器的制备方法流程图；
图2为本发明实施例的通孔以阵列型排列的带通孔的生坯片的结构图；
图3为本发明实施例的通孔以阵列型排列的三维结构陶瓷电容器的结构图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种三维结构陶瓷电容器及其制备方法，此种方法所生产的三维结构的电容器具有三维结构，极大地增大了电容器容量。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明实施例三维结构陶瓷电容器的制备方法流程图。参见图1，一种三维结构陶瓷电容器的制备方法，包括以下步骤：
步骤101：将半导体陶瓷粉末流延膜热压成型为生坯片；其中流延膜厚度为20-50微米厚度生坯片厚度为0.1-0.4毫米；所述半导体陶瓷粉末包括钛酸钡、钛酸锶或者二氧化钛半导体陶瓷电容器瓷料；
步骤102：在所述生坯片上冲出通孔；
步骤103：把未冲孔的所述生坯片和冲孔后的所述生坯片叠放在一起，分别通过热压和静水压形成成型坯片；
步骤104：将所述成型坯片放入还原气氛中烧结，得到半导化陶瓷片；
步骤105：对所述半导化陶瓷片进行表面氧化；可以在大气环境中对所述半导化陶瓷片进行表面氧化，或者在氧气氛中对所述半导化陶瓷片进行表面氧化。
步骤106：将表面氧化后所述半导化陶瓷片未冲孔的一面研磨，去除表面氧化绝缘层；
步骤107：对研磨后的所述半导化陶瓷片两面进行金属化，得到三维结构表面层型半导体陶瓷电容器。
其中，在三维结构陶瓷电容器的制备过程中可以通过机械冲孔的方式在所述生坯片上冲出通孔；或者通过激光打孔的方式在所述生坯片上冲出通孔。通孔的孔直径为10～100微米，开区率为19.6％～30.6％，开区率为带有通孔的生坯片上的通孔的总面积与带有通孔的生坯片的总面积之比。
例如：当采用的机械冲孔的方式进行冲孔时，通孔的孔直径为100微米，孔间距为1000微米，此时有3*3厘米的生坯片，当开区率为20％时，则通过机械冲孔后的生坯片中则大概会有24000个通孔。
当采用的是激光打孔的方式进行冲孔时，通孔的孔直径为10微米，孔间距为80微米，当有3*3厘米的生坯片，当开区率为20％时，则通过激光打孔后的生坯片则大概会有240000个通孔。
设烧成后孔径为d，孔深h，开区率k。孔面积πr2，孔壁面积2πrh，则三维结构的电容量增加倍数z为
z＝1+4k(h/d)
如孔的深径比h/d为10，k＝0.3，则电容量增加倍数z为13。
从上述两种冲孔方式中可知，通孔的数量特别多，以此极大的增加了电容器的面积，与传统的表面层型半导体陶瓷电容器相比较，本发明中的电容器中的通孔与生坯片形成了新的三维结构，而此种新的结构增加的电容的面积，可实现高比容和微型化，满足微组装要求。
与工艺难度较大的刻蚀工艺和介质膜层制备工艺相比较，本发明的结构容易控制，实施难度小，合格率高，成本低。
带有通孔的生坯片中通孔可以成阵列型排列，或者，所述通孔成规则图形排列，或者所述通孔成不规则图形排列。本发明中图2为本发明实施例的通孔以阵列型排列的带通孔的生坯片的结构图，参见图2，带有通孔的生坯片中通孔201的孔直径为10～100微米，开区率为19.6％～30.6％。当通孔201对应的是机械通孔时，通孔201的孔直径100微米，孔间距1000微米；当是激光打孔时，通孔201的孔直径10微米，孔间距80微米。
图3为本发明实施例的通孔以阵列型排列的三维结构陶瓷电容器的结构图。参见图3，一种三维结构陶瓷电容器，所述电容器包括：带有通孔的生坯片301、不带有通孔的生坯片302；所述带有通孔的生坯片301中带有通孔201；所述带有通孔的生坯片301、所述不带有通孔的生坯片302通过热压和静水压成型；所述不带有通孔的生坯片302叠放在所述带有通孔的生坯片301的下方；所述不带有通孔的生坯片302和所述带有通孔的生坯片301均经过共烧、氧化、金属化操作；所述不带有通孔的生坯片302在共烧氧化后还经过研磨操作。
所述带有通孔的生坯片301、不带有通孔的生坯片302具体为厚度0.1-0.4毫米的生坯片。
本发明中的电容器是具有3d结构的大容量电容器，具有高视在介电常数的特性。
陶瓷电容器的容量增大途径：1.增大电容器面积；2.减小电介质厚度；
如下公式所示：
其中c为电容容量，ε为视在介电常数，s为电容器面积，t为电容器厚度。
其中增大电容器容量的方法有两个方式，方式1如陶瓷电容的多层化，s增大；方式2如电介质层的薄膜化，减小t。
方式1增大电容器的面积受电容器小型化、微组装要求限制；方式2需要内电极及端电极，工序难度增加，电容器的串联等效电阻(esr)和串联等效电感(esl)增加，且不能键合。
现有3d技术：通过刻蚀方式做出来的孔，工序复杂，难度大。另外介质膜层的制备工艺难度也大，且一旦不能形成连续的介质薄膜，整层的有效电容量都失效了。通过激光打孔做成盲孔，控制参数难，成功率低。
本发明采用三维(3d)结构起到增加电容器面积的目的，与现有技术相比较，具有工艺简单，便于操作，制作成本低等特点，同时不影响电容器的耐电压，并保持较好的微波性能。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。