CN113725002A - 一种单层电容器及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种单层电容器及其制备方法，包括：所述单层电容器包括陶瓷介电层和金属保护层；所述陶瓷介电层边缘延伸至金属保护层外，外延部分形成支撑体；所述陶瓷介电层上表面和下表面分别设置上电极和下电极，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层中间设有电镀铜层。有益效果：通过3D打印，形成沟道结构的陶瓷介电层，实现了同尺寸下电极面积的增加和陶瓷介质厚度的降低，提升高10‑100倍电容容量，增加介电常数；并通过间接曝光‑逐层打印技术，提升了陶瓷晶粒的分布均匀性，实现细晶状态和晶界层的缩量，进一步增加了介电常数。

Description

一种单层电容器及其制备方法
技术领域
本发明涉及电容器技术领域，具体为一种单层电容器及其制备方法。
背景技术
随着近年来储能电容器等相关设备主要朝着轻量化、小型化、高绝缘性以及高储能密度的方向发展，使得储能电介质需要具有较高介电常数、较低介电损耗和较强的耐压性能。
单层电容器尤其是晶界层电容器由于其在高频工作时的优良性能而广受欢迎。晶界层电容器与普通的陶瓷电容器相比，具有更高的介电常数，一次烧成型电容器的表观介电常数Eapp可达4万以上。但是，由于其晶界层制备过程中需要进行半导体化和氧化过程，因此不适用制备多层陶瓷电容器，进而限制了晶界层电容器电容量的提升。
另一方面，目前的单层电容器的尺寸由于机械制备限制和器件转运限制，一般厚度无法减薄，而平面化的对称电极在体积微型化的趋势下和传统的流延、挤压工艺下，也无法展开设计增加面积。因此更多的设计是从材料配方和制备工艺条件上完成，增幅效果不够明显。
现有技术中，利用插入式陶瓷层以层叠方式嵌入部分电极，以期望在基本不增加总厚度尺寸的情况下增加单层电容器的电容，但是该方式制造步骤复杂，效率太低；或者利用通孔贯穿一个或多个陶瓷介质层提供一个或多个内部电极的电连接，但是该方式会影响制造效率和高频下的电容器性能。
因此，解决上述问题，提高电容量，制备一种单层电容器具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单层电容器及其制备方法，解决层电容器电极面积小、电容量低的问题，同时改善了晶界层电容器的晶界层成型质量，进一步提高了器件性能。
一种单层电容器，其特征在于：所述单层电容器包括陶瓷介电层和金属保护层；所述陶瓷介电层边缘延伸至金属保护层外，外延部分形成支撑体；所述陶瓷介电层上表面和下表面分别设置上电极和下电极，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层中间设有电镀铜层。
较为优化地，所述沟道结构侧面形成阵列式梯形截面，梯形的底角角度范围为65～85℃。其中，底角为梯形长边的角。
较为优化地，所述沟道结构设置若干个，相邻沟道结构之间平行设置，并通过间隔隔开。
较为优化地，所述陶瓷介质层的厚度为30～60μm；支撑体的厚度为120～240μm；所述电极的厚度为1～2μm；所述电极的材料由内向外依次设置为TiW/Ni/Au；所述金属保护层的材料由内向外依次设置为Ni/Au。较为优化地，一种单层电容器的制备方法，包括以下步骤：
S1：将陶瓷浆料置于DLP光固化3D打印机中，采用间隔曝光-分层打印技术，打印，得到陶瓷胚体；
S2：将陶瓷胚体进行高温脱脂；等静压处理，填充助烧剂，再次脱脂，半导体化；喷涂氧化剂，进行全面氧化，得到陶瓷介电层和支撑体；
S3：将陶瓷介质层的上表面和下表面分别依次溅射TiW、Ni、Au，得到上电极和下电极；在上电极和下电极表面分别使用电镀铜液进行沟道填充，形成电镀铜层；在电镀铜层表面和四周依次电镀Ni、Au，作为金属保护层，所述支撑体位于金属保护层外侧；得到单层陶瓷电容器。
较为优化地，步骤S1中，分层打印的每层厚度为2～10μm，曝光光源为软启动光源或脉冲光源，每次曝光时间为5秒，间隔时间为1秒。
较为优化地，步骤S2中，高温脱脂的温度为600～800℃，脱脂时间为2小时；助烧剂为5～20nm的二氧化硅和二氧化钛混合物，半导体化过程中：气氛为还原气氛、温度为1380～1480℃、时间为1.5～3小时；氧化过程中：气氛为空气、温度为1130～1280℃、时间为1～2小时。
较为优化地，步骤S2中，氧化剂的涂覆厚度为5～10μm；氧化剂的浆料包含以下组分：按重量计，35％Bi2O3、25％CuO、10％B2O3、25％Li2O3、5％Al2O3。
较为优化地，步骤S1中，所述陶瓷浆料中，固相含量为45～50vol％，陶瓷颗粒的粒径为300～450nm，陶瓷颗粒的粒径与曝光光源波长差异为0～5nm；溶剂的折射率为1.4～1.5。
较为优化地，所述陶瓷浆料的原料包括以下成分：按重量计，45～50份陶瓷颗粒、47～50份溶剂、1～2份氧化物、1～3份聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物、0.2～1份引发剂。
本技术方案中，主要通过3D打印技术实现传统平面型陶瓷胚体的三维化，即陶瓷介质层的沟道结构，从而在不增加整体尺寸的情况下，增加电极覆盖面积；并利用沟道结构降低了电极间距，达到单层陶瓷电容器的容量数量级的程度增加；同时利用3D打印的工艺，进行逐层制备，改变了传统一次性成型的工艺过程，提升细晶、缩短晶界层，效果明显，介电常数提升了30～50％，介电损耗tgб<1％。
(1)沟道采用梯形截面设计截面，不设置为方形，是为了防止产生直角，从而防止在做电极磁控溅射时垂直部分溅射质量差，形成垂直面厚度较薄，存在断路的风险。因此限定了保证深度与宽度两个边之间的最小夹角在65～85℃。
(2)陶瓷胚体中支撑柱与陶瓷介质层的材料相同；均是以钛酸锶为主相；支撑柱作为器件边缘存在，以提供定位和支撑，以及防止固晶浆料的溢出短路。
(3)间隔曝光-分层打印技术的引入，利用光源固化前后强度的变化，处理每一层之间的分层间隙问题和树脂成型的硬度、粘结强度的问题；提高了控制精度。相较于一次性连续打印较厚的陶瓷胚体，其能够进一步提升陶瓷晶粒分布均匀性，提升烧成品的细晶程度、缩短晶界层间距，从而提升介电常数，提升电容量。
(4)助烧剂的含量在整个晶界层陶瓷胚体占3～5％，可将最终器件的致密度提升至99％，器件的烧结收缩率降低至5％左右。氧化过程实现晶体绝缘化，氧化时间与陶瓷胚体的厚度有一定正比关系，方案中差异不大。
(5)陶瓷浆料中，粒径与曝光光源波长差异的限定，使得固化时产生最大化光散射效果，保证固化深度的精准性；同时选择与陶瓷浆料折射率差异较大的材料作为溶剂，增加光的散射。原因是：光固化过程中，固化宽度、固化深度与光散射影响，呈现反比关系。因此方案中，限定了陶瓷颗粒的粒径、溶剂的折射率，使得材料的粒径、折射率差造成的固化宽度增加值小于固化深度的减少值。以保障在固化深度方向的分辨率更高。
(6)陶瓷浆料中的溶剂为丙烯酸酯类树脂，同时加入了聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物作为分散剂。所述聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物的制备方法为：将质量比为1:(1.5～2)的聚乙烯亚胺和亚麻酸超声分散在松油醇中，搅拌20～24小时，形成浓度为62～75wt％的聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物。
其中，聚乙烯酰亚胺会吸附在陶瓷颗粒上，而亚麻酸的长脂肪链防止空间阻力引起的严重聚集，抑制陶瓷颗粒的聚集。在光固化过程中，树脂光聚合放热，诱导丙烯酸酯与聚乙烯亚胺的氨基间形成加成反应，同时聚乙烯酰亚胺中部分伯胺与亚麻酸中的不饱和键在光固化中反应，以此，形成网络诱导陶瓷颗粒的光固化，促进了光固化；利于树脂成型的硬度、粘结强度的增加，抑制了器件的烧结收缩率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：(1)通过3D打印，制备出三维结构的陶瓷胚体，磁控溅射电极后，制备出类似多层陶瓷电容器的结构，实现了同尺寸下电极面积的增加和陶瓷介质厚度的降低，提升高10-100倍电容容量，极大地增加了单层电容器的调制范围；(2)通过沟道结构设计，降低了陶瓷介质的厚度，使其进行半导体化和晶界层氧化过程中，离子扩散通道更为充分，功能离子能够及时扩散至晶体内和晶体表面，增加了器件的制备均匀性、有效减少制备时间，增加介电常数。(3)本发明通过间接曝光-逐层打印技术，提升了陶瓷晶粒的分布均匀性，实现细晶状态和晶界层的缩量，进一步增加了介电常数。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是实施例1中单层电容器的侧面剖视图；
图2是实施例1中单层电容器沟道位置的俯视图；
图3是实施例4中单层电容器沟道位置的俯视图；
图4是实施例1中单层电容器中梯形截面角度的示意图；
图中：1陶瓷介质层；2电镀铜层；3-1上电极；3-2下电极；4金属保护层；5支撑体；6间隔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
如图1-2、4所示：
所述单层电容器包括陶瓷介电层1和金属保护层4；所述陶瓷介电层1边缘延伸至金属保护层4外，外延部分形成支撑体5；所述陶瓷介电层5上表面和下表面分别设置上电极3-1和下电极3-2，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层4中间设有电镀铜层2。
所述沟道结构侧面形成阵列式梯形截面，梯形的底角A角度范围为80℃。
制备过程包括以下步骤：
S1：将陶瓷浆料置于DLP光固化3D打印机中，采用间隔曝光-分层打印技术，设置分层打印的每层厚度为5μm，曝光光源为脉冲光源，每次曝光时间为5秒，间隔时间为1秒，打印，得到陶瓷胚体；
S2：将陶瓷胚体在温度为700℃中高温脱脂2小时；等静压处理，填充助烧剂，再次脱脂；设置气氛为还原气氛、温度为1400℃，半导体化2.5小时；喷涂厚度为6μm的氧化剂，设置气氛为空气、温度为1200℃，氧化1.5小时；得到具有40μm陶瓷介质层和160μm支撑体的晶界层陶瓷胚体；
S3：将陶瓷介质层的上表面和下表面分别依次溅射TiW、Ni、Au，形成1.5μm的上电极和1.5μm下电极；在上电极和下电极表面分别使用电镀铜液进行沟道填充，形成电镀铜层；在电镀铜层表面和四周依次电镀Ni、Au，作为金属保护层，所述支撑体位于金属保护层外侧；得到单层陶瓷电容器。
本技术方案中，所述助烧剂为12nm的二氧化硅和二氧化钛混合物。氧化剂的浆料包含以下组分：按重量计，35％Bi2O3、25％CuO、10％B2O3、25％Li2O3、5％Al2O3。所述陶瓷浆料中，固相含量为46.4vol％，陶瓷颗粒的粒径为400nm，陶瓷颗粒的粒径与曝光光源波长差异为5nm；溶剂的折射率为1.45。陶瓷浆料的原料包括以下成分：按重量计，45份钛酸锶、49份季戊四醇四丙烯酸酯、2份二氧化钛-二氧化硅纳米混合粒子、1份聚乙烯吡咯烷酮。
实施例2：
如图1-2所示：所述单层电容器包括陶瓷介电层1和金属保护层4；所述陶瓷介电层1边缘延伸至金属保护层4外，外延部分形成支撑体5；所述陶瓷介电层5上表面和下表面分别设置上电极3-1和下电极3-2，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层4中间设有电镀铜层2。
所述沟道结构侧面形成阵列式梯形截面，梯形的底角A角度范围为65℃。
制备过程包括以下步骤：
S1：将陶瓷浆料置于DLP光固化3D打印机中，采用间隔曝光-分层打印技术，设置分层打印的每层厚度为2μm，曝光光源为软启动光源，每次曝光时间为5秒，间隔时间为1秒，打印，得到陶瓷胚体；
S2：将陶瓷胚体在温度为600℃中高温脱脂2小时；等静压处理，填充助烧剂，再次脱脂；设置气氛为还原气氛、温度为1380℃，半导体化1.5小时；喷涂厚度为5μm的氧化剂，设置气氛为空气、温度为1130℃，氧化1小时；得到具有30μm陶瓷介质层和120μm支撑体的晶界层陶瓷胚体；
S3：将陶瓷介质层的上表面和下表面分别依次溅射TiW、Ni、Au，形成1μm的上电极和1μm下电极；在上电极和下电极表面分别使用电镀铜液进行沟道填充，形成电镀铜层；在电镀铜层表面和四周依次电镀Ni、Au，作为金属保护层，所述支撑体位于金属保护层外侧；得到单层陶瓷电容器。
本技术方案中，所述助烧剂为5nm的二氧化硅和二氧化钛混合物。氧化剂的浆料包含以下组分：按重量计，35％Bi2O3、25％CuO、10％B2O3、25％Li2O3、5％Al2O3。所述陶瓷浆料中，固相含量为50vol％，陶瓷颗粒的粒径为300nm，陶瓷颗粒的粒径与曝光光源波长差异为1nm；溶剂的折射率为1.4。陶瓷浆料的原料包括以下成分：按重量计，50份钛酸锶、47份季戊四醇四丙烯酸酯、2份二氧化钛-二氧化硅纳米混合粒子、1份聚乙烯吡咯烷酮。
实施例3：
如图1-2所示：所述单层电容器包括陶瓷介电层1和金属保护层4；所述陶瓷介电层1边缘延伸至金属保护层4外，外延部分形成支撑体5；所述陶瓷介电层5上表面和下表面分别设置上电极3-1和下电极3-2，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层4中间设有电镀铜层2。
所述沟道结构侧面形成阵列式梯形截面，梯形的底角A角度范围为85℃。
制备过程包括以下步骤：
S1：将陶瓷浆料置于DLP光固化3D打印机中，采用间隔曝光-分层打印技术，设置分层打印的每层厚度为10μm，曝光光源为脉冲光源，每次曝光时间为5秒，间隔时间为1秒，打印，得到陶瓷胚体；
S2：将陶瓷胚体在温度为800℃中高温脱脂2小时；等静压处理，填充助烧剂，再次脱脂；设置气氛为还原气氛、温度为1480℃，半导体化3小时；喷涂厚度为10μm的氧化剂，设置气氛为空气、温度为1280℃，氧化2小时；得到具有60μm陶瓷介质层和240μm支撑体的晶界层陶瓷胚体；
S3：将陶瓷介质层的上表面和下表面分别依次溅射TiW、Ni、Au，形成2μm的上电极和2μm下电极；在上电极和下电极表面分别使用电镀铜液进行沟道填充，形成电镀铜层；在电镀铜层表面和四周依次电镀Ni、Au，作为金属保护层，所述支撑体位于金属保护层外侧；得到单层陶瓷电容器。
本技术方案中，所述助烧剂为20nm的二氧化硅和二氧化钛混合物。氧化剂的浆料包含以下组分：按重量计，35％Bi2O3、25％CuO、10％B2O3、25％Li2O3、5％Al2O3。所述陶瓷浆料中，固相含量为48.5vol％，陶瓷颗粒的粒径为450nm，陶瓷颗粒的粒径与曝光光源波长差异为5nm；溶剂的折射率为1.5。陶瓷浆料的原料包括以下成分：按重量计，50份钛酸锶、50份季戊四醇四丙烯酸酯、2份二氧化钛-二氧化硅纳米混合粒子、1份聚乙烯吡咯烷酮。
实施例4：
如图3所示：所述单层电容器包括陶瓷介电层1和金属保护层4；所述陶瓷介电层1边缘延伸至金属保护层4外，外延部分形成支撑体5；所述陶瓷介电层5上表面和下表面分别设置上电极3-1和下电极3-2，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层4中间设有电镀铜层2。
所述沟道结构侧面形成阵列式梯形截面，梯形的底角A角度范围为80℃。
所述沟道结构设置若干个，相邻沟道结构之间平行设置，并通过间隔6隔开。
制备过程包括以下步骤：
S1：将陶瓷浆料置于DLP光固化3D打印机中，采用间隔曝光-分层打印技术，设置分层打印的每层厚度为5μm，曝光光源为软启动光源，每次曝光时间为5秒，间隔时间为1秒，打印，得到陶瓷胚体；
S2：将陶瓷胚体在温度为700℃中高温脱脂2小时；等静压处理，填充助烧剂，再次脱脂；设置气氛为还原气氛、温度为1400℃，半导体化2.5小时；喷涂厚度为6μm的氧化剂，设置气氛为空气、温度为1200℃，氧化1.5小时；得到具有40μm陶瓷介质层和160μm支撑体的晶界层陶瓷胚体；
S3：将陶瓷介质层的上表面和下表面分别依次溅射TiW、Ni、Au，形成1.5μm的上电极和1.5μm下电极；在上电极和下电极表面分别使用电镀铜液进行沟道填充，形成电镀铜层；在电镀铜层表面和四周依次电镀Ni、Au，作为金属保护层，所述支撑体位于金属保护层外侧；得到单层陶瓷电容器。
本技术方案中，所述助烧剂为12nm的二氧化硅和二氧化钛混合物。氧化剂的浆料包含以下组分：按重量计，35％Bi2O3、25％CuO、10％B2O3、25％Li2O3、5％Al2O3。所述陶瓷浆料中，固相含量为46.4vol％，陶瓷颗粒的粒径为400nm，陶瓷颗粒的粒径与曝光光源波长差异为3nm；溶剂的折射率为1.45。陶瓷浆料的原料包括以下成分：按重量计，45份钛酸锶、49份季戊四醇四丙烯酸酯、2份二氧化钛-二氧化硅纳米混合粒子、1份聚乙烯吡咯烷酮。
实施例5：
如图1-2所示：所述单层电容器包括陶瓷介电层1和金属保护层4；所述陶瓷介电层1边缘延伸至金属保护层4外，外延部分形成支撑体5；所述陶瓷介电层5上表面和下表面分别设置上电极3-1和下电极3-2，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层4中间设有电镀铜层2。
所述沟道结构侧面形成阵列式梯形截面，梯形的底角A角度范围为80℃。
制备过程包括以下步骤：
S1：将陶瓷浆料置于DLP光固化3D打印机中，采用间隔曝光-分层打印技术，设置分层打印的每层厚度为5μm，曝光光源为脉冲光源，每次曝光时间为5秒，间隔时间为1秒，打印，得到陶瓷胚体；
S2：将陶瓷胚体在温度为700℃中高温脱脂2小时；等静压处理，填充助烧剂，再次脱脂；设置气氛为还原气氛、温度为1400℃，半导体化2.5小时；喷涂厚度为6μm的氧化剂，设置气氛为空气、温度为1200℃，氧化1.5小时；得到具有40μm陶瓷介质层和160μm支撑体的晶界层陶瓷胚体；
S3：将陶瓷介质层的上表面和下表面分别依次溅射TiW、Ni、Au，形成1.5μm的上电极和1.5μm下电极；在上电极和下电极表面分别使用电镀铜液进行沟道填充，形成电镀铜层；在电镀铜层表面和四周依次电镀Ni、Au，作为金属保护层，所述支撑体位于金属保护层外侧；得到单层陶瓷电容器。
本技术方案中，所述助烧剂为12nm的二氧化硅和二氧化钛混合物。氧化剂的浆料包含以下组分：按重量计，35％Bi2O3、25％CuO、10％B2O3、25％Li2O3、5％Al2O3。所述陶瓷浆料中，固相含量为45vol％，陶瓷颗粒的粒径为400nm，陶瓷颗粒的粒径与曝光光源波长差异为3nm；溶剂的折射率为1.45。陶瓷浆料的原料包括以下成分：按重量计，45份钛酸锶、47份季戊四醇四丙烯酸酯、1份二氧化钛-二氧化硅纳米混合粒子、1份聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物、1份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
其中，聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物的制备方法为：将质量比为1:1.8的聚乙烯亚胺和亚麻酸超声分散在松油醇中，搅拌24小时，形成浓度为70wt％的聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物。
实施例6：不使用3D打印工艺，参照常见的工艺制备单层电容器，其中，由于常见工艺中无法制备沟道结构，因此将陶瓷介质层制备成平面结构，其余与实施例1相同。
实施例7：将陶瓷介质层打印成平面结构，与常见一样，其余与实施例1相同。
实验：将实施例1～8制备的一种单层电容器进行性能测试，包括烧结后器件的收缩率、电容器的致密度、介电常数、介电损耗；所得数据如下：
实施例 致密度/％ 收缩率/％ 介电常数 介电损耗tgб/％
实施例1 ≥99 4.86 41802 0.37
实施例2 ≥99 5.03 41506 0.46
实施例3 ≥99 4.99 41553 0.53
实施例4 ≥99 4.92 41083 0.61
实施例5 ≥99 4.68 42137 0.30
实施例6 ≥99 6.02 28090 2.01
实施例7 ≥99 4.90 37923 1.50
结论：从实施例1～5的数据可以看，所致的陶瓷电容器致密度均达到99％，收缩率小于5％，介电常数大于40000，介电损耗小于1％；表明所制备的单层陶瓷电容器解决了解决层电容器电极面积小、电容量低的问题，同时改善了晶界层电容器的晶界层成型质量，进一步提高了器件性能。另外，对比实施例1和实施例5的数据可以看到，分散剂的更换，使得介电常数增加，介电损耗降低，原因在于分散剂在促进分散的基础上，在光固化过程中，形成了网络促进了光固化，进一步抑制晶界层的缩量，进一步增加了介电常数。
由对比例6中的数据可以看出：相较于普通工艺制备平面式单层陶瓷电容器，本方案中使用3D打印工艺制备的具有沟道结构的单层电容器大幅度提高了性能，介电常数提升了40～50％。联合实施例7的数据可以看出，3D打印的平面式电容器，介电常数提升了30％左右。原因在于：沟道结构实现了同尺寸下电极面积的增加和陶瓷介质厚度的降低，极大地增加了单层电容器的调制范围；而3D打印提升了陶瓷晶粒的分布均匀性，实现细晶状态和晶界层的缩量，进一步增加了介电常数。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种单层电容器，其特征在于：所述单层电容器包括陶瓷介电层(1)和金属保护层(4)；所述陶瓷介电层(1)边缘延伸至金属保护层(4)外，外延部分形成支撑体(5)；所述陶瓷介电层(5)上表面和下表面分别设置上电极(3-1)和下电极(3-2)，两者配合形成沟道结构；所述沟道结构与金属保护层(4)中间设有电镀铜层(2)。
2.根据权利要求1所述的一种单层电容器，其特征在于：所述沟道结构侧面形成阵列式梯形截面，梯形的底角(A)角度范围为65～85℃。
3.根据权利要求1所述的一种单层电容器，其特征在于：所述沟道结构设置若干个，相邻沟道结构之间平行设置，并通过间隔(6)隔开。
4.根据权利要求1所述的一种单层电容器，其特征在于：所述陶瓷介质层(1)的厚度为30～60μm；支撑体(5)的厚度为120～240μm；所述电极的厚度为1～2μm；所述电极的材料由内向外依次设置为TiW/Ni/Au；所述金属保护层(4)的材料由内向外依次设置为Ni/Au。
5.一种单层电容器的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：将陶瓷浆料置于DLP光固化3D打印机中，采用间隔曝光-分层打印技术，打印，得到陶瓷胚体；
S2：将陶瓷胚体进行高温脱脂；等静压处理，填充助烧剂，再次脱脂，半导体化；喷涂氧化剂，进行全面氧化，得到陶瓷介电层(1)和支撑体(5)；
S3：将陶瓷介质层(1)的上表面和下表面分别依次溅射TiW、Ni、Au，得到上电极(3-1)和下电极(3-2)；在上电极(3-1)和下电极(3-2)表面分别使用电镀铜液进行沟道填充，形成电镀铜层(2)；在电镀铜层(2)表面和四周依次电镀Ni、Au，作为金属保护层(4)，所述支撑体(5)位于金属保护层(4)外侧；得到单层陶瓷电容器。
6.根据权利要求5所述的一种单层电容器的制备方法，其特征在于：步骤S1中，分层打印的每层厚度为2～10μm，曝光光源为软启动光源或脉冲光源，每次曝光时间为5秒，间隔时间为1秒。
7.根据权利要求5所述的一种单层电容器的制备方法，其特征在于：步骤S2中，高温脱脂的温度为600～800℃，脱脂时间为2小时；助烧剂为5～20nm的二氧化硅和二氧化钛混合物；半导体化过程中：气氛为还原气氛、温度为1380～1480℃、时间为1.5～3小时；氧化过程中：气氛为空气、温度为1130～1280℃、时间为1～2小时。
8.根据权利要求5所述的一种单层电容器的制备方法，其特征在于：步骤S2中，氧化剂的涂覆厚度为5～10μm；氧化剂的浆料包含以下组分：按重量计，35％Bi2O3、25％CuO、10％B2O3、25％Li2O3、5％Al2O3。
9.根据权利要求5所述的一种单层电容器的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述陶瓷浆料中，固相含量为45～50vol％，陶瓷颗粒的粒径为300～450nm，陶瓷颗粒的粒径与曝光光源波长差异为0～5nm；溶剂的折射率为1.4～1.5。
10.根据权利要求9所述的一种单层电容器的制备方法，其特征在于：所述陶瓷浆料的原料包括以下成分：按重量计，45～50份陶瓷颗粒、47～50份溶剂、1～2份氧化物、1～3份聚乙烯亚胺-亚麻酸复合物、0.2～1份引发剂。
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