CN100501886C - 对称型电容 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种对称型电容，由至少一第一金属层与一第二金属层组成，每一金属层上设有分别相隔一预定距离的第一电极板与第二电极板，其中第一电极板彼此对称，第二电极板彼此对称，使得电容两端输出端有相同的电气特性，由两端看入的结构对称，不会造成使用电容时的方向性问题，以提升电气对称的特性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电容，特别是涉及一种具有对称结构的电容。
背景技术
原有技术所提供的电容结构，请参阅图1，侧视图请参阅图2。如图所示，该电容由一上电极板11与一下电极板12组成，其中上电极板11与引线13相连，下电极板12通过导孔(via)14与引线15相连。上电极板11与下电极板12位于不同层，分别设于介电层16的两表面。
在传统金属压合成形工艺(MIM)串联电容设计上，因为电容都是水平放置，如图2中侧视图所示，所以在垂直叠合时必需有一边垂直引出，而造成不对称的电极结构。
此电容在低频操作时，一般的被动器件S参数是可逆的，也就是输入端的电气特性与输出端相同。然而在高频操作时，因为结构不对称，在不同输出端的反射参数就不一样。因此，两边电极在结构上不对称，所以高频上S参数中的S11会不等于S22。关于此类技术的原有技术方案已公开于例如美国第5,400,210号或第5，161,086号专利中，同样为不对称的多层的内藏电容。
为了改善此种不对称现象或是减少垂直引出的引洞，原有技术提供了有如图3所示的电容结构，一种梳状电容结构。如图所示，该梳状电容由两梳状电极21、22组成，其两端分别与引线23、24相连。虽然此种电容在某种程度上解决了不对称问题，并且避免了导孔(via)的电气效应，具有较佳的高频效应，但因为其为平面耦合的结构，因而导致电容值非常小，另外这种电容结构也非常占面积。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明公开了一种对称型电容(SymmetricalCapacitor)，以解决原有技术所存在的问题或缺点。
为了实现上述目的，本发明公开了一种对称型电容。它包括有一第一金属层，其上设有分别相隔一预定距离的一第一电极板与一第二电极板；一第二金属层，其上设有分别相隔一预定距离的一第一电极板与一第二电极板；一第一导孔，连接第一金属层的第一电极板与第二金属层的第二电极板，其中第一电极板位于不同金属层的相同侧；一第二导孔，连接第一金属层的第二电极板与第二金属层的第一电极板，其中第二电极板位于不同金属层的相同侧；其中第一金属层上的第一电极板与第二金属层上的第一电极板相互对称，第一金属层上的第二电极板与第二金属层上的第二电极板相互对称。
根据本发明的实施例，本发明所公开的对称型电容，包括有一第一金属层，其上有第一梳状电极板与第二梳状电极板；一第二金属层，其上有第一梳状电极板与第二梳状电极板；一第一导孔，连接第一金属层上的第一梳状电极板与第二金属层上的第一梳状电极板；一第二导孔，连接第一金属层上的第二梳状电极板与第二金属层上的第二梳状电极板；其中第一金属层上的第一梳状电极板与第二金属层上的第一梳状电极板相互对称，第一金属层上的第二梳状电极板与第二金属层上的第二梳状电极板相互对称。
根据本发明的实施例，使电容两端输出端有相同的电气特性，不会造成使用电容时有方向性，以提升电气对称的特性，使得由输入端与输出端所看到的电容结构对称。
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域的普通技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所提供的内容、权利要求及附图，任何本领域的普通技术人员可轻易地理解本发明相关目的及优点。
以上关于本发明内容的说明及以下实施方式的说明是用以示范与解释本发明的原理，并且提供对本发明的权利要求范围更进一步的解释。
附图说明
图1为原有技术所提供的非对称(unsymmetrical)电极的电容结构示意图；
图2为另一原有技术所提供的非对称(unsymmetrical)电极的电容结构示意图；
图3为另一原有技术所提供的非对称(unsymmetrical)电极的电容结构示意图；
图4为本发明所公开的对称(symmetrical)电极的电容结构示意图的一个实施例；
图5为本发明所公开的对称(symmetrical)电极的电容结构的侧视图；
图6为本发明所公开的对称(symmetrical)电极的电容结构示意图的另一实施例；
图7为本发明所公开的对称(symmetrical)电极的电容结构示意图的另一实施例；
图8为非对称型电容与本发明所公开的对称型电容的S参数比较，其中电容面积为20*20mil2及40*40mil2；
图9为非对称型电容与本发明所公开的对称型电容的S参数比较，其中电容面积为60*60mil2；
图10为非对称型电容与本发明所公开的对称型电容的S参数比较，其中电容面积为80*80mil2；
图11为非对称型电容与本发明所公开的对称型电容的S参数相位比较，其中电容面积为60*60mil2；
图12为非对称型电容与本发明所公开的对称型电容的S参数相位比较，其中电容面积为80*80mil2。
其中，附图标记
11 上电极板 12 下电极板
13 引线 14 导孔
15 引线 16 介电层
21 梳状电极 22 梳状电极
23 引线 24 引线
31 第一金属层 311 第一电极板
312 第二电极板 32 第二金属层
321 第一电极板 322 第二电极板
33 第一导孔 34 第二导孔
35 第一引线 36 第二引线
37 介电层 41 金属层
42 金属层 43 金属层
44 介电层 45 介电层
411 电极板 412 电极板
421 电极板 422 电极板
431 电极板 432 电极板
51 第一金属层 511 第一梳状电极
512 第二梳状电极 521 第一梳状电极
522 第二梳状电极 52 第二金属层
53 第一导孔 54 第二导孔
55 第一引线 56 第二引线
d1 间距 d2 间距
具体实施方式
为使对本发明的目的、构造、特征、及其功能有进一步的了解，现配合实施例详细说明如下。
请参阅图4，为本发明所公开的对称型电容的结构示意图。如图所示，包括有第一金属层31以及第二金属层32，设于介电层37(如图5)的两表面，第一金属层31上设有分别相隔一预定距离的第一电极板311与第二电极板312。第二金属层32上设有分别相隔一预定距离的第一电极板321与第二电极板322。此外，第一导孔33连接第一金属层31的一第二电极板312与第二金属层32的第一电极板321，其中第二电极板312与第一电极板321位于不同金属层上的不同侧。第二导孔34连接第一金属层31的第一电极板311与第二金属层32的第二电极板322，其中第一电极板311、第二电极板322位于不同金属层上的不同侧。而第一引线35与第一金属层31的第一电极板311连接，以传递电极板311、322之间的电容量至外部电路；第二引线36与第一金属层31的第二电极板312连接，以传递电极板312、321之间的电容量至外部电路。其中第一电极板311与第一电极板321对称；第二电极板312与第二电极板322对称。
藉由图4所公开的结构，电容两端输出端有相同的电气特性，以提升电气对称的特性。
如图5所示，在一实施例中，如果两个位于同一金属层的电极板的间距d1小于上下介电质的间距d2，则更可以因为边缘耦合的效果提升了整体电容值。
请参阅图6，为本发明所公开的对称型电容的另一实施例的结构示意图，多层结构的对称型电容。图中所示的金属层数及形状仅为说明，并非用以限定层数。
如图6所示，该对称型电容由多层金属层41、42、43所组成。每一金属层41、42、43上设有分别相隔一预定距离的两电极板411、412、421、422、431、432。多层金属层41、42、43之间则有介电层44、45，介电层可为空气或绝缘材料。其中电极板411、422、431属同一电极，电极板412、421、432属同一电极。
请参阅图7，为本发明所公开的对称型电容的另一实施例的结构示意图。其电极结构采用梳状电极或多个电极形式。
如图7所示，包括有第一金属层51与第二金属层52，第一金属层51上形成有第一梳状电极511与第二梳状电极512，第二金属层52上形成有第一梳状电极521与第二梳状电极522。第一金属层51上的第一梳状电极511与第二金属层52上的第一梳状电极521相互对称，并藉由第一导孔53连接，第一金属层51上的第二梳状电极512与第二金属层52上的第二梳状电极522亦相互对称，并藉由第二导孔54连接。而第一引线55与第一金属层51上的第一梳状电极511连接，以传递第一金属层51上的第一梳状电极511与第二金属层52上的第一梳状电极521之间的电容量至外部电路，第二引线56与第一金属层51上的第二梳状电极512连接，以传递第一金属层51上的第二梳状电极512与第二金属层52上的第二梳状电极522之间的电容量至外部电路。第一梳状电极511与521对称；第二梳状电极512与522对称。但是第一梳状电极511与第二梳状电极522连接；第一梳状电极521与第二梳状电极512连接。
图7所示的结构也可应用于多层结构的对称型电容。可由一层以上的金属层组成，其中每一金属层上设有第一梳状电极板与第二梳状电极板；另有第一导孔，连接该等第一梳状电极板，其中该等第一梳状电极板彼此间位于不同金属层的相对侧；而一第二导孔，连接该等第二梳状电极板，其中该等第二梳状电极板彼此间位于不同金属层的相对侧。
在以上的实施例及附图所示的电极形状仅作为说明及解释本发明，并非用以限定电容结构的形状。在以上所提供的实施例中，均可应用印刷电路板工艺、低温共烧陶瓷(Low Temperature Co-Fired Ceramics，LTCC)工艺、集成电路工艺、薄膜工艺、厚膜工艺、内藏电容工艺。
关于非对称型电容与对称型电容的S参数比较，请参阅图8～10，以电磁仿真软件比较非对称型电容与对称型电容的电气特性，并分析在6GHz的S11与S22。图8中电容面积为20*20mil2及40*40mil2，曲线71表示非对称性电容，电极面积20*20mil2；曲线72表示对称性电容，电极面积20*20mil2；曲线73表示非对称性电容，电极面积40*40mil2；曲线74表示对称性电容，电极面积40*40mil2。图9中电容面积为60*60mil2，曲线75表示非对称性电容，曲线76表示对称性电容。图10中电容面积为80*80mil2，曲线77表示非对称性电容，曲线78表示对称性电容。
电容中间介质采用高介电系数基板材料，其介电常数为40，介质厚度2mil。
由上面的仿真实验结果，取6GHz的反射参数S11与S22，制作如表1：
表1
(1inch＝1000mil 1mil＝0.0254mm)
由于对称型电容因为在同一平面的电极有两个以上，所以在某些情形下会比传统非对称型电容大一些或是小一些，在此并不讨论此现象。由表1可以发现非对称型电容值越大所造成S11与S22的差异越大，这即是造成在使用串联电容进行高频阻抗匹配上不太容易的原因，而对称型电容则有非常完整的对称反射参数。
图11为非对称型电容与本发明所公开的对称型电容的S参数相位比较，曲线81表示非对称性电容，曲线82表示对称性电容，其中电容面积为60*60mil2；图12为非对称型电容与本发明所公开的对称型电容的S参数相位比较，曲线83表示非对称性电容，曲线84表示对称性电容。其中电容面积为80*80mil2。由图中可知，本发明所公开的结构在相位上的对称型更佳。由于相位问题为设计精密高频的内藏器件的主要考虑因素，因此本发明所公开的电容更符合内藏器件的应用。
虽然本发明通过前述的实施例公开如上，但其并非用以限定本发明。在不脱离本发明的精神和范围内，所做的更动与润饰，均属本发明的权利保护范围。关于本发明所界定的权利保护范围请参阅所附的权利要求书。
Claims (8)
1、一种对称型电容，其特征在于，包括有：
一第一金属层，其上设有分别相隔一预定距离的一第一电极板与一第二电极板；
一第二金属层，其上设有分别相隔一预定距离的一第一电极板与一第二电极板；
一第一导孔，连接该第一金属层的该第一电极板与该第二金属层的该第二电极板，其中该第一电极板位于不同金属层的相同侧；
一第二导孔，连接该第一金属层的该第二电极板与该第二金属层的该第一电极板，其中该第二电极板位于不同金属层的相同侧；
其中该第一金属层上的该第一电极板与该第二金属层上的该第一电极板相互对称，该第一金属层上的该第二电极板与该第二金属层上的该第二电极板相互对称，所述相互对称是指，位于第一层上的所述电极板相对第二层上的所述电极板垂直投影重合。
2、如权利要求1所述的对称型电容，其特征在于，更包括有：
一第一引线，与该第一金属层的该第一电极板连接；
一第二引线，与该第一金属层的该第二电极板连接。
3、一种对称型电容，其特征在于，包括有：
一层以上的金属层，其中每一该金属层上设有分别相隔一预定距离的一第一电极板与一第二电极板；
一第一导孔，连接第一金属层的该第一电极板、第二金属层的该第二电极板以及第三金属层的该第一电极板；以及
一第二导孔，连接该第一金属层的该第二电极板、该第二金属层的该第一电极板以及该第三金属层的该第二电极板；
其中，这些第一电极板彼此间位于不同金属层的相同侧，且每一金属层上的该第一电极板相互对称，这些第二电极板彼此间位于不同金属层的相同侧，且每一金属层上的该第二电极板相互对称，所述相互对称是指，位于第一层上的所述电极板相对第二层上的所述电极板垂直投影重合。
4、如权利要求3所述的对称型电容，其特征在于，更包括有：
一第一引线，与连接该第一导孔的该第一电极板连接；
一第二引线，与连接该第二导孔的该第二电极板连接。
5、一种对称型电容，其特征在于，包括有：
一第一金属层，其上有第一梳状电极板与第二梳状电极板；
一第二金属层，其上有第一梳状电极板与第二梳状电极板；
一第一导孔，连接该第一金属层上的该第一梳状电极板与该第二金属层上的该第一梳状电极板；
一第二导孔，连接该第一金属层上的该第二梳状电极板与该第二金属层上的该第二梳状电极板；
其中该第一金属层上的该第一梳状电极板与该第二金属层上的该第一梳状电极板相互对称，该第一金属层上的该第二梳状电极板与该第二金属层上的该第二梳状电极板相互对称，所述相互对称是指，位于第一层上的所述电极板相对第二层上的所述电极板垂直投影重合。
6、如权利要求5所述的对称型电容，其特征在于，更包括有：
一第一引线，与该第一金属层上的该第一梳状电极板连接；
一第二引线，与该第一金属层上的该第二梳状电极板连接。
7、一种对称型电容，其特征在于，包括有：
一层以上的金属层，其中每一该金属层上设有第一梳状电极板与第二梳状电极板；
一第一导孔，连接每一该金属层上的该第一梳状电极板，其中该第一梳状电极板彼此间位于不同金属层的相对侧；
一第二导孔，连接每一该金属层上的该第二梳状电极板，其中该第二梳状电极板彼此间位于不同金属层的相对侧；
其中每一该金属层上的该第一梳状电极板相互对称，每一该第一金属层上的该第二梳状电极板相互对称，所述相互对称是指，位于第一层上的所述电极板相对第二层上的所述电极板垂直投影重合。
8、如权利要求7所述的对称型电容，其特征在于，更包括有：
一第一引线，与该金属层其中之一的第一梳状电极板连接；
一第二引线，与该金属层其中之一的第二梳状电极板连接。
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