CN101345131A - 指插状电容器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种指插状电容器，该指插状电容器包含一第一指状电极结构，具有一第一电极及由前述第一电极延伸复数个第一延伸电极，且前述复数个第一延伸电极是排列设置；以及第二指状电极结构，具有一第二电极及由前述第二电极延伸复数个第二延伸电极，且前述第二延伸电极是排列设置，而前述第二指状电极结构交互穿插于前述第一指状电极结构；其中两相邻的前述第一延伸电极及第二延伸电极延伸至少一第一耦合电极，且前述至少一第一耦合电极置于前述第一延伸电极及第二延伸电极之间。本发明的指插状电容器，可依基板绕曲方向而调整耦合电极的数目及形状，进而达到电容特性更稳定且具有较少电气特性变异的功效。

Description

指插状电容器

技术领域

本发明是有关于一种电容器，尤指一种指插状电容器。

背景技术

从计算机、通讯、消费性电子到4C时代，使用行为与产品重点出现很大变化。在3C及4C时代，设备已经变成人类身体的一部份，可以通过这些设备撷取任何内容，强调的是便利性、耗电量、大小及成本，然而，可穿戴式的电子产品经常会遇到挠曲的应用，因此必须使用软性电路板技术。

由于电容组件普遍地应用于电路板上，且大部份是通过表面黏着技术(Surface Mounted Technique，SMT)等复杂制程来完成焊接。虽然该电容组件已日趋小型化，但仍需设置多层基板的表面，而提高了实体电路的面积及高度。为了能将电容组件埋藏于多层电路基板的内部，近几年已有许多材料的研发单位，将电容材料开发完成，并成功地应用在各种电子电路中。

另由于可穿戴式的电子产品上的电容器，经常会遇到挠曲的应用，传统设计的指插状电容器仅包含单一方向的耦合电极，如图1所示，现有技术的指插状电容器200，包含：一第一指状电极结构30，具有一第一电极31及由前述第一电极31延伸复数个第一延伸电极32，且前述复数个第一延伸电极32互相平行；以及第二指状电极结构40，具有一第二电极41及由前述第二电极41延伸复数个第二延伸电极42，且前述第二延伸电极42互相平行，而前述第二指状电极结构40交互穿插于前述第一指状电极结构30。

当现有技术的指插状电容器于遭受外力，而导致电极板弯曲时，因现有技术指插状电容器仅包含单一方向的耦合电极，使电容特性将随着弯曲轴的方向呈现不同程度的变化。

因此，如何解决指插状电容器于挠曲后，产生电气特性变异的问题，以提供一种电容特性更稳定的指插状电容器已成为业界亟待解决的问题。

发明内容

本发明提供一种非单一耦合方向的指插状电容器结构，可提升电容的稳定性。

本发明提供一种指插状电容器，包含一第一指状电极结构，具有一第一电极及由前述第一电极延伸复数个第一延伸电极，且前述复数个第一延伸电极是排列设置；以及第二指状电极结构，具有一第二电极及由前述第二电极延伸复数个第二延伸电极，且前述第二延伸电极是排列设置，而前述第二指状电极结构是交互穿插于前述第一指状电极结构；其中两相邻的前述第一延伸电极及第二延伸电极延伸至少一耦合电极，且前述至少一耦合电极置于前述第一延伸电极及第二延伸电极之间。

本发明的指插状电容器，可依基板绕曲方向而调整耦合电极的数目及形状，进而达到电容特性更稳定且具有较少电气特性变异的功效，改善传统设计的指插状电容器仅包含单一方向的耦合电极结构，于电极结构受外力弯曲时，电容特性将随着弯曲轴的方向呈现不同程度变化，而导致电气特性变异。

附图说明

图1为显示现有技术指插状电容器的结构图。

图2为显示本发明第一实施例的指插状电容器的结构图。

图3为显示本发明第二实施例的指插状电容器的结构图。

图4为显示本发明第三实施例的指插状电容器的结构图。

图5为显示本发明第四实施例的指插状电容器的结构图。

图6为显示本发明第五实施例的指插状电容器的结构图。

附图标号：

100、200---指插状电容器

10、30---第一指状电极结构

11、31---第一电极

12、32---第一延伸电极

13---第一耦合电极

14---L状的耦合电极

15---锥形的耦合电极

16---波浪状的耦合电极

17---三角形的耦合电极

20、40---第二指状电极结构

21、41---第二电极

22、42---第二延伸电极

23---第二耦合电极

具体实施方式

本发明指插状电容器，置于一共基板平面上，包含：一第一指状电极结构，具有一第一电极及由前述第一电极延伸复数个第一延伸电极，且前述复数个第一延伸电极是排列设置；以及第二指状电极结构，具有一第二电极及由前述第二电极延伸复数个第二延伸电极，且前述第二延伸电极是排列设置，而前述第二指状电极结构是交互穿插于前述第一指状电极结构，其中两相邻的前述第一延伸电极及第二延伸电极延伸至少一第一耦合电极，且前述至少一第一耦合电极是置于前述第一延伸电极及第二延伸电极之间，使本发明指插状电容器应用于可穿戴式的电子产品而需于不同方向挠曲时，可达到同时具有二个方向以上的耦合电极，使电容特性更稳定且于挠曲后具有较少的电气特性变异。以下就本发明指插状电容器的不同实施态样，进一步说明。

请参考图2，显示本发明第一实施例的指插状电容器的结构图。本发明指插状电容器100，置于一共基板平面上或基板之中(图未示)，包含：一第一指状电极结构10，具有一第一电极11及由前述第一电极11延伸复数个第一延伸电极12，且前述复数个第一延伸电极12互相平行；以及第二指状电极结构20，具有一第二电极21及由前述第二电极21延伸复数个第二延伸电极22，且前述第二延伸电极22互相平行，而前述第二指状电极结构20是交互穿插于前述第一指状电极结构10。

前述复数个第一延伸电极12及复数个第二延伸电极22往垂直方向延伸第一耦合电极13，且该第一延伸电极12及第二延伸电极22所延伸的第一耦合电极13互相平行并形成一X方向(垂直方向)耦合，而前述复数个第一延伸电极12及复数个第二延伸电极22也往垂直方向延伸复数个第二耦合电极23，且该第二耦合电极23是互相穿插设置于该第一延伸电极12及第二延伸电极22之间，且形成一Y方向(水平方向)耦合，而前述第一耦合电极13及第二耦合电极23是以交错排列方式设置于前述第一延伸电极12及第二延伸电极22之间。

于本实施例中，前述基板可为一印刷电路基板、陶瓷基板或集成电路基板，或者为多种介电材料堆栈组成，且前述第一耦合电极13及第二耦合电极23的形状例如为矩形或长方形。

请参考图3，显示本发明第二实施例的指插状电容器的结构图。本实施例大致同于第一实施例的结构，不同之处在于第二实施例的第一延伸电极12及第二延伸电极22垂直延伸复数个L状的耦合电极14，且该第一延伸电极12及第二延伸电极22所垂直延伸的复数个L状的耦合电极14是互相对应设置。

请参考图4，是显示本发明第三实施例的指插状电容器的结构图。本实施例大致同于第一实施例的结构，不同之处在于第三实施例的第一延伸电极12及第二延伸电极22是延伸复数个锥形的耦合电极15，且该复数个锥形的耦合电极15是互相交错设置。

请参考图5，是显示本发明第四实施例的指插状电容器的结构图。本实施例大致同于第一实施例的结构，不同之处在于第四实施例的第一延伸电极12及第二延伸电极22是延伸复数个波浪状的耦合电极16，且该复数个波浪状的耦合电极16是互相凹凸对应设置。

请参考图6，是显示本发明第五实施例的指插状电容器的结构图。本实施例大致同于第一实施例的结构，不同之处在于第五实施例的第一延伸电极12及第二延伸电极22是延伸复数个三角形的耦合电极17，且该复数个三角形的耦合电极17是互相交错设置。

本发明指插状电容器相较于图1中的现有技术指插状电容器，于受到基板挠曲后的电容特性及电气特性更为稳定及不易变异。以图1为例说明现有技术受到基板挠曲后的电性分析，当现有技术的指插状电容器于遭受外力，而导致电极板弯曲时，电容特性将随着弯曲轴的方向呈现不同程度变化。举例而言，若弯曲轴的方向垂直电极板或平行电极板，对电容特性产生的影响程度很大。现有技术指插状电容器，其电容值主要由X方向的耦合电极产生，且影响指插状电容器的电容值(C)的主要参数为线距(S)与线长(L)(前述第一电极31与第二延伸电极42间及前第二电极41与第一延伸电极32间的指尖区域的耦合量少，对C影响程度小于S或L，故可忽略)，而C＝f(S，L)，

$\mathrm{\ΔC}={\left(\frac{\mathrm{\ΔC}}{\mathrm{\ΔS}}\right)}_{\mathrm{\ΔL}=0}\mathrm{\ΔS}+{\left(\frac{\mathrm{\ΔC}}{\mathrm{\ΔL}}\right)}_{\mathrm{\ΔS}=0}\mathrm{\ΔL}$

(1)当基板未弯曲时，ΔC＝0， $C\stackrel{\mathrm{\Δ}}{=}{C}_{\mathrm{un}-\mathrm{bend}},$

(2)当基板沿着二维空间中的一个正交基底，例如沿Y轴弯曲时，会使得线距S增大(L不变)，导致整体电容值下降，此时整体电容值为C_Trad.，bend。

$C_{\mathrm{Trad}.,Y-\mathrm{bend}}={\left(\frac{\mathrm{\ΔC}}{\mathrm{\ΔS}}\right)}_{\mathrm{\ΔL}=0}\mathrm{\ΔS}$

∵ $\left(\frac{\mathrm{\&Delta;C}}{\mathrm{\&Delta;S}}\right)<0$ 及ΔS＞0

∴ΔC_{Trad.，Y-bend}＜0

C_{Trad.，Y-bend}＝C_un-bend+ΔC_{Trad.，Y-bend}＜C_un-bend

且C_min.≤C_{Trad.，Y-bend}＜C_un-bend，其中C_min.为沿着Y轴弯曲时的电容绝对极小值。

(3)当基板沿着二维空间中的另一个正交基底，例如沿X轴弯曲时，会使得线长L增大(S不变)，导致整体电容值上升，此时整体电容值为C_Trad.，bend。

$\mathrm{\&Delta;}{C}_{\mathrm{Trad}.,X-\mathrm{bend}}={\left(\frac{\mathrm{\&Delta;C}}{\mathrm{\&Delta;L}}\right)}_{\mathrm{\&Delta;S}=0}\mathrm{\&Delta;L}$

∵ $\left(\frac{\mathrm{\&Delta;C}}{\mathrm{\&Delta;L}}\right)>0$ 及ΔL＞0

∴ΔC_{Trad.，X-bend}＞0

C_{Trad.，X-bend}＝C_un-bend+ΔC_{Trad.，X-bend}＞C_un-bend

且C_un-bend≤C_{Trad.，X-bend}＜C_max.，其中C_max.为沿着X轴弯曲时的电容绝对极大值。

故由(2)、(3)可知现有技术指插电容器沿着Y或X轴弯曲时，电容值的变化范围为ΔC_Trad，bend

ΔC_Trad，bend＝|C_max.-C_min.|

本发明指插状电容器，因采非单一方向的耦合电极设计，使于受到基板挠曲后电容特性稳定及电气特性不易变异，以图2为例说明本发明指插状电容器受到基板挠曲后的电性分析，本实施例的指插状电容器具有Y方向及X方向的耦合电极，所以，当电容沿着Y或X轴弯曲时，线距(S)与线长(L)会同时变化，

且∵ $\left(\frac{\mathrm{\&Delta;C}}{\mathrm{\&Delta;S}}\right)<0,$ ΔS＞0， $\left(\frac{\mathrm{\&Delta;C}}{\mathrm{\&Delta;L}}\right)>0,$ ΔL＞0

所以，线距(S)与线长(L)会对弯曲后的电容值(C_New，bend)产生补偿的机制，令电容值的变化范围为ΔC_New，bend，故可视实际应用情况以调整Y方向与X方向的耦合电极数目，使得ΔC_New，bend＝0，也即弯曲后与未弯曲的电容值相同，或使ΔC_New，bend＜ΔC_Trad，bend，以达到稳定电容值的功效。

上述实施例的指插状电容器是可应用于基板的内藏指插状电容器，其结构采用非单一耦合方向的电极设计，达到同时具有二个方向以上的耦合电极，且此设计可让指插状电容器在不同方向挠曲时，电容特性更稳定抑制能力，使得电容能在挠曲后具有较少的电气特性变异，且可避免电容器的高频特性变化过大，导致阻抗失配，进而影响系统模块的电性。另因电容器广泛地应用高频电路中，包含低噪声放大器，增益放大器，功率放大器等，若能将阻抗失配的变异幅度降低，则可提升整体系统电路的效能，进而可适用于各式的可挠性高频电路模块及产品。

本发明的指插状电容器，可依基板绕曲方向而调整耦合电极的数目及形状，进而达到电容特性更稳定且具有较少电气特性变异的功效，改善传统设计的指插状电容器仅包含单一方向的耦合电极结构，于电极结构受外力弯曲时，电容特性将随着弯曲轴的方向呈现不同程度变化，而导致电气特性变异。

在详细说明本发明的实施例之后，熟悉该项技术人士可清楚的了解，在不脱离权利要求与精神下可进行各种变化与改变，且本发明也不受限于说明书中所举实施例的实施方式，例如本发明第一延伸电极及第二延伸电极所延伸的耦合电极可依实际需求设计耦合电极的形状及数量，且复数个耦合电极的形状可为任意几何形状，该任意几何形状可为矩形、长方形、圆形、三角形、锥形或椭圆形的其中一者。另前述复数个第一延伸电极及复数个第二延伸电极可互相平行设置，也或非平行设置。

Claims (17)

1.一种指插状电容器，其特征在于，该指插状电容器包含：

第一指状电极结构，具有一第一电极及由前述第一电极延伸复数个第一延伸电极，且前述复数个第一延伸电极是排列设置；以及

第二指状电极结构，具有一第二电极及由前述第二电极延伸复数个第二延伸电极，且前述第二延伸电极是排列设置，而前述第二指状电极结构是交互穿插于前述第一指状电极结构；

其中两相邻的前述第一延伸电极及第二延伸电极延伸至少一第一耦合电极，且前述至少一第一耦合电极是置于前述第一延伸电极及第二延伸电极之间。

2.如权利要求1所述的指插状电容器是置于一共基板平面上或基板之中，其特征在于，前述基板为一印刷电路基板、陶瓷基板或集成电路基板的其中一者。

3.如权利要求1所述的指插状电容器是置于一共基板平面上或基板之中，其特征在于，前述基板为多种介电材料堆栈组成。

4.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，前述复数个第一延伸电极及复数个第二延伸电极是互相平行设置。

5.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，前述复数个第一延伸电极及复数个第二延伸电极是非平行设置。

6.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，前述至少一第一耦合电极的形状为几何形状。

7.如权利要求6所述的指插状电容器，其特征在于，前述几何形状为一矩形、长方形、三角形、锥形、圆形、椭圆形的其中一者。

8.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，前述至少一第一耦合电极的形状为波浪状及L状的其中一者。

9.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，前述第一延伸电极及第二延伸电极所延伸的所述的至少一第一耦合电极互相平行。

10.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，前述第一延伸电极及第二延伸电极于垂直方向延伸一第二耦合电极。

11.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，前述第一延伸电极及第二延伸电极所延伸的第一耦合电极互相平行且所述的第一延伸电极及第二延伸电极于垂直方向延伸一第二耦合电极。

12.如权利要求10所述的指插状电容器，其特征在于，前述第二耦合电极是互相穿插设置于所述的第一延伸电极及第二延伸电极间。

13.如权利要求11所述的指插状电容器，其特征在于，前述第二耦合电极是互相穿插设置于所述的第一延伸电极及第二延伸电极间。

14.如权利要求11所述的指插状电容器，其特征在于，前述第一耦合电极及第二耦合电极是交错排列地设于所述的第一延伸电极及第二延伸电极间。

15.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，所述的至少一耦合电极是复数个锥形的耦合电极，且该复数个锥形的耦合电极互相交错地设置。

16.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，所述的至少一耦合电极是复数个波浪状的耦合电极，且该复数个波浪状的耦合电极互相凹凸地对应设置。

17.如权利要求1所述的指插状电容器，其特征在于，所述的至少一耦合电极是复数个三角形的耦合电极，且该复数个三角形的耦合电极互相交错地设置。

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