CN108447683B - 一种宽频带的ltcc叉指电容 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种宽频带的LTCC叉指电容，所述LTCC叉指电容包括依次层叠设计的第一电容层、第二电容层、第三电容层和第四电容层，且所述第二电容层和第三电容层上设置有相同数量的叉指，所述第一电容层、第二电容层、第三电容层和第四电容层之间通过垂直过孔以级联的方式连接，所述第一电容层和第二电容层通过所述垂直过孔形成的第一连接机构和第二连接机构连接，所述第二电容层和第三电容层通过所述垂直过孔形成的第三连接机构和第四连接机构连接，所述第三电容层和第四电容层通过垂直过孔形成的第五连接机构和第六连接机构连接；本发明提出的叉指电容制备成本低，成品率高，具有可靠性高，耐高温，可适用于恶劣环境等优点；同时实现了电容的小型化。

Description

一种宽频带的LTCC叉指电容
技术领域
本发明涉及电子器件领域，尤其涉及一种宽频带的LTCC（Low Temperature Co-fired Ceramic，低温共烧陶瓷）叉指电容。
背景技术
传统叉指电容（Interdigital capacitance, IDC）因为具有较大的电容能力、高Q值、体积小的特点常常用于制作集总滤波器或是多层基板的耦合器；目前增强传统叉指电容的方式是通过增加了叉指的尺寸或数量，然而增加叉指的尺寸对于降低滤波器的尺寸没有帮助；并且增加叉指的数量导致在多个频点出产生不期望的共振，或寄生杂散尖峰，从而限值了其可用频带。
由于叉指电容是一个多导体、多指结构的结构，所以在设计和制作中容易导致其等效电路电路中具有多个通带和阻带，目前主要通过金丝键合连接不相邻开路端消除杂散，但是因为传统叉指电容电容叉指被封装进了多层基底之中，所以这种方法并不适合叉指电容；此外，通过在叉指电容中设计过孔和缺陷结构也有利于消除杂散,但是这样使得电容的结构过于复杂，不易加工和制作。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的技术问题，提供一种宽频带的LTCC叉指电容，具体技术方案如下：
一种宽频带的LTCC叉指电容，所述LTCC叉指电容包括依次层叠设计的第一电容层、第二电容层、第三电容层和第四电容层，且所述第二电容层和第三电容层上设置有相同数量的叉指，所述第一电容层、第二电容层、第三电容层和第四电容层之间通过垂直过孔以级联的方式连接，所述第一电容层和第二电容层通过所述垂直过孔形成的第一连接机构和第二连接机构连接，所述第二电容层和第三电容层通过所述垂直过孔形成的第三连接机构和第四连接机构连接，所述第三电容层和第四电容层通过所述垂直过孔形成的第五连接机构和第六连接机构连接；其中：
所述第一连接机构和第二连接机构的一端在所述第一电容层上通过高阻抗线连接在一起，另一端与所述第二电容层上的所述叉指相连；所述第五连接机构和第六连接机构的一端在所述第四电容层上通过高阻抗线连接在一起，另一端与所述第三电容层上的所述叉指相连；所述第二电容层和第三电容层通过所述第三连接机构和第四连接机构连接在一起。
本发明的进一步改进在于：所述第二电容和所述第三电容层均包含八节所述叉指，且所述叉指按1、2、3、4、5、6、7、8的顺序依次排列设置；其中，所述第二电容层上第2、4、6、8节所述叉指通过高阻抗线连接在一起后通过所述第三连接机构连接所述第三电容层上通过高阻抗线连接在一起的第1、3、5、7节叉指，形成第一端口；所述第二电容层上第1、3、5、7节所述叉指通过高阻抗线连接在一起后通过所述第四连接机构连接所述第三电容层上通过高阻抗线连接在一起的第2、4、6、8节叉指，形成第二端口。
本发明的进一步改进在于：所述高阻抗线的线宽为0.2mm。
本发明的进一步改进在于：所述第一端口位于所述第二电容层的中央位置处，所述第二端口位于所述第三电容层的中央位置处。
本发明提出的宽频带LTCC叉指电容在传统的叉指电容基础上，增加了由高阻抗线连接而形成的两层结构，一层设置在传统叉指电容的正上方，另一层设置在传统叉指电容的正下方，每一层之间通过由垂直过孔形成的连接机构连接，连接方式为级联；与现有技术相比，本发明的优点在于：1、具有成本低，成品率高，可靠性高，耐高温，更适合于恶劣环境等优点；2、通过垂直过孔连接不相邻开路端，从而抑制了频率响应中的杂散尖峰，有效提高了电容的可用带宽；3、在保证Q值的同时，提高了电容的电容值，实现了电容的小型化。
附图说明
图1为本发明宽频带叉指电容的三维结构图示意；
图2为本发明宽频带叉指电容的俯视图示意；
图3为本发明宽频带叉指电容的结构的等效电路图示意；
图4为本发明宽频带叉指电容与传统叉指电容的S参数电磁仿真对比示意图；
图5为本发明宽频带叉指电容与传统叉指电容的电容值仿真结果对比示意图；
图6~图7为传统叉指电容的三维结构和俯视图示意。
标示说明：1-第一电容层、2-第二电容层、3-第三电容层、4-第四电容层、5-第一端口、6-第二端口、7-垂直过孔、8-高阻抗线、9-叉指、121-第一连接机构、122-第二连接机构、231-第三连接机构、232-第四连接机构、341-第五连接机构、342-第六连接机构。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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,附图中给出了本发明的较佳实施例。本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例，相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
参阅图1和图2，在本发明实施例中，提供了一种宽频带的LTCC叉指电容，所述LTCC叉指电容包括依次层叠设计的第一电容层1、第二电容层2、第三电容层3和第四电容层4，且第二电容层2和第三电容层3上设置有相同数量的叉指9，第一电容层1、第二电容层2、第三电容层3和第四电容层4之间通过垂直过孔7以级联的方式连接，第一电容层1和第二电容层2通过垂直过孔7形成的第一连接机构121和第二连接机构122连接，第二电容层2和第三电容层3通过垂直过孔7形成的第三连接机构231和第四连接机构232连接，第三电容层3和第四电容层4通过垂直过孔7形成的第五连接机构341和第六连接机构342连接；其中，第一连接机构121和第二连接机构122的一端在第一电容层1上通过高阻抗线8连接在一起，另一端与第二电容层2上的叉指9相连；第五连接机构341和第六连接机构342的一端在第四电容层4上通过高阻抗线8连接在一起，另一端与第三电容层3上的叉指9相连；第二电容层2和第三电容层3通过第三连接机构231和第四连接机构232连接在一起。
具体的，第二电容2和第三电容3层均包含八节叉指9，且叉指9按1、2、3、4、5、6、7、8的顺序依次排列设置；其中，第二电容层上第2、4、6、8节叉指通过高阻抗线8连接在一起后通过第三连接机构231连接第三电容层3上通过高阻抗线8连接在一起的第1、3、5、7节叉指，形成第一端口；第二电容层上第1、3、5、7节叉指通过高阻抗线连接在一起后通过第四连接机构连接第三电容层上通过高阻抗线连接在一起的第2、4、6、8节叉指，形成第二端口；在实施例中，高阻抗线的线宽为0.2mm。
优选的，第一端口位于第二电容层的中央位置处，第二端口位于第三电容层的中央位置处，这样有利于电容在实际应用中的布局排版，提高本发明中电容的空间利用率。
参阅图6和图7，图示为传统叉指电容的三维机构图和俯视图，对比可知，本发明中宽频带叉指电容在传统叉指电容的基础上增加了第一电容层1和第四电容层4；结合图3，图示为本发明宽频带叉指电容的等效电路图，其中，叉指由串联电感标示，电容耦合有电容电容Cij建模，其中i和j代表叉指数；图中展示了当添加垂直连接时如何修改多层结构，由此可知，随着电容阻带的数量减少，频率响应中的寄生尖峰被抑制，Q值得到增加，而电容值却没有降低；结合图4和图5，图示分别为本发明中宽频带叉指电容和传统叉指电容的S参数电磁仿真示意和电容值仿真结果示意，从图示结果比较本发明的宽频带叉指电容和传统叉指电容得到结论如下：宽频带叉指电容的模型消除了频率响应中3GHz，4.8 GHz， 6.5GHz，7GHz，8GHz和8.8GHz的杂散尖峰，同时将电容的工作带宽从3.2GHz扩展到15.2GHz；具体的，本发明的宽频带叉指电容的宽带相较于传统叉指电容提高了2800%，电容值调高了约10%。
本发明提出的宽频带LTCC叉指电容在传统的叉指电容基础上，增加了由高阻抗线连接而形成的两层结构，一层设置在传统叉指电容的正上方，另一层设置在传统叉指电容的正下方，每一层之间通过由垂直过孔形成的连接机构连接，连接方式为级联；与现有技术相比，本发明的优点在于：1、具有成本低，成品率高，可靠性高，耐高温，更适合于恶劣环境等优点；2、通过垂直过孔连接不相邻开路端，从而抑制了频率响应中的杂散尖峰，有效提高了电容的可用带宽；3、在保证Q值的同时，提高了电容的电容值，实现了电容的小型化。
以上仅为本发明的较佳实施例，但并不限制本发明的专利范围，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而言，其依然可以对前述各具体实施方式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效替换。凡是利用本发明说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本发明专利保护范围之内。

Claims (2)

1.一种宽频带的LTCC叉指电容，其特征在于，所述LTCC叉指电容包括依次层叠设计的第一电容层、第二电容层、第三电容层和第四电容层，且所述第二电容层和第三电容层上设置有相同数量的叉指，所述第一电容层、第二电容层、第三电容层和第四电容层之间通过垂直过孔以级联的方式连接，所述第一电容层和第二电容层通过所述垂直过孔形成的第一连接机构和第二连接机构连接，所述第二电容层和第三电容层通过所述垂直过孔形成的第三连接机构和第四连接机构连接，所述第三电容层和第四电容层通过所述垂直过孔形成的第五连接机构和第六连接机构连接；其中：
所述第一连接机构和第二连接机构的一端在所述第一电容层上通过高阻抗线连接在一起，另一端与所述第二电容层上的所述叉指相连；所述第五连接机构和第六连接机构的一端在所述第四电容层上通过高阻抗线连接在一起，另一端与所述第三电容层上的所述叉指相连；所述第二电容层和第三电容层通过所述第三连接机构和第四连接机构连接在一起；
所述第二电容和所述第三电容层均包含八节所述叉指，且所述叉指按1、2、3、4、5、6、7、8的顺序依次排列设置；其中，所述第二电容层上第2、4、6、8节所述叉指通过高阻抗线连接在一起后通过所述第三连接机构连接所述第三电容层上通过高阻抗线连接在一起的第1、3、5、7节叉指，形成第一端口；所述第二电容层上第1、3、5、7节所述叉指通过高阻抗线连接在一起后通过所述第四连接机构连接所述第三电容层上通过高阻抗线连接在一起的第2、4、6、8节叉指，形成第二端口；
所述第一端口位于所述第二电容层的中央位置处，所述第二端口位于所述第三电容层的中央位置处。
2.根据权利要求1所述的一种宽频带的LTCC叉指电容，其特征在于，所述高阻抗线的线宽为0.2mm。
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Application publication date: 20180824

Assignee: NANJING UNIVERSITY OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS INSTITUTE AT NANTONG Co.,Ltd.

Assignor: NANJING University OF POSTS AND TELECOMMUNICATIONS

Contract record no.: X2020980006914

Denomination of invention: A broadband LTCC interdigital capacitor

Granted publication date: 20200717

License type: Common License

Record date: 20201021