CN112002551B - 一种使用频率达40g+的结构稳定的超宽带电容器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电容器的领域，具体而言，涉及一种使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，包括电容器主体、第三内电极和第四内电极。第三内电极连接第一外电极并内电极形成电容。第四内电极连接第二外电极并内电极形成电容。第三内电极和第四内电极与内部电极组成的电容器均并联于内电极自身形成的电容。不同容值的电容器并联时，可以有效改善电容器的阻抗特性。进而提升电容器的谐振频率，并使电容器的阻抗在宽频带内趋向平缓，获得平缓的插入损耗。这种超宽带电容器的使用频带宽。第一外电极连接第一导电环。第二外电极连接第二导电环。第一导电环和第二导电环均能够很好的连接于陶瓷主体，使得陶瓷主体的若干介质膜片连接更加稳定。

Description

一种使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器

技术领域

本发明涉及电容器的领域，具体而言，涉及一种使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器。

背景技术

MLCC(Multi-layer Ceramic Capacitors)是片式多层陶瓷电容器英文缩写。是由印好电极(内电极)的陶瓷介质膜片以错位的方式叠合起来，经过一次性高温烧结形成陶瓷芯片，再在芯片的两端封上金属层(外电极)，从而形成一个类似独石的结构体，故也叫独石电容器。

现有技术的片式多层陶瓷电容器的内部只有一种尺寸的内电极，其结构就使得电容器的谐振频率固定为一个值，使用频率段较小。同时，若电容器的容值越大，其阻抗特性越差，其谐振频率值就越低，不适合用于高频的场景。

同时，现有技术的MLCC的外电极与瓷体和内部电极接触面积小，附着力弱，结构不稳定。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其使用频段宽且使用频率高，结构稳定。

本发明的实施例是这样实现的：

一种使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，包括陶瓷主体、第一外电极和第二外电极；所述陶瓷主体包含电介质、若干第一内电极和若干第二内电极；若干第一内电极和若干第二内电极均位于所述电介质内；若干所述第一内电极和若干所述第二内电极彼此面对地交错以形成电容；

所述第一外电极设置在陶瓷主体的一侧表面上并电连接若干所述第一内电极；所述第二外电极设置在陶瓷主体的另一侧表面上并电连接若干所述第二内电极；还包括第一导电环、第二导电环、第三内电极和第四内电极；

所述第三内电极和第四内电极均设置于所述电介质内；所述第三内电极连接所述第一外电极并与所述第二内电极形成电容；所述第三内电极的面积小于所述第二内电极的面积；

所述第四内电极连接所述第二外电极并与所述第一内电极形成电容；所述第四内电极的面积小于所述第一内电极的面积；

所述第一导电环设置于所述第一外电极靠近所述第二外电极的一端；所述第二导电环设置于所述第二外电极靠近所述第一外电极的一端；所述第一导电环和第二导电环均设置于所述陶瓷主体外表面；所述第一导电环和第二导电环之间设置有间隙。

进一步地，还包括设置于所述电介质内的第五内电极和第六内电极；所述第五内电极连接于所述第一外电极；所述第六内电极连接于所述第二外电极；所述第五内电极和第六内电极均不与其他内电极形成电容。

进一步地，所述第五内电极和第六内电极均呈“C”字形；所述第五内电极和第六内电极各设置于所述陶瓷主体的一端并沿所述陶瓷主体的两侧向所述陶瓷主体另一端延伸。

进一步地，所述第一内电极除连接所述第一外电极外的侧边均与所述陶瓷主体的侧边之间设置有第一安装间隙；所述第五内电极设置于所述第一安装间隙；

所述第二内电极除连接所述第二外电极外的侧边均与所述陶瓷主体的侧边之间设置有第二安装间隙；所述第五内电极设置于所述第二安装间隙。

进一步地，所述第一内电极和第二内电极交错堆叠；所述第一内电极和第二内电极堆叠方向的两端均设置有第五内电极和第六内电极。

进一步地，所述第四内电极的面积与所述第三内电极的面积不同。

进一步地，所述第一外电极指向所述第二外电极的方向为长度方向；所述第一导电环和第二导电环之间的间隙为电容器沿所述长度方向的长度的5％-40％。

进一步地，所述第一外电极包覆所述陶瓷主体一端；所述第二外电极包覆所述陶瓷主体另一端。

进一步地，所述第一导电环和第二导电环均包覆于所述陶瓷主体外部。

本发明的有益效果是：

第三内电极连接第一外电极并与第二内电极形成电容；第四内电极连接第二外电极并与第一内电极形成电容。同时，第三内电极的面积小于第二内电极的面积；第四内电极的面积小于第一内电极的面积。这就使得第四内电极与第一内电极形成小电容且该小电容并联于第一内电极和第二内电极形成的电容。同时，第三内电极与第二内电极形成小电容且该小电容也并联于第一内电极和第二内电极形成的电容。

不同容值的电容器并联时，可以有效改善电容器的阻抗特性。进而提升电容器的谐振频率，并使电容器的阻抗在宽频带内趋向平缓，获得平缓的插入损耗。这种超宽带电容器的使用频带宽。

另外，第一外电极和第二外电极各连接于陶瓷主体一端的外部。同时，陶瓷主体靠近第一外电极处设置有第一导电环；陶瓷主体靠近第二外电极处设置有第二导电环。第一导电环和第二导电环也能够很好的连接于陶瓷主体，使得陶瓷主体的若干介质膜片连接更加稳定，整体性更强。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器的轴测图；

图2为本发明实施例提供的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器的正视的剖视图；

图3为本发明实施例提供的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器的俯视的剖视图；

图4为电容器等效电路图；

图5为电容器并联频率阻抗特性曲线图。

图标：

1-陶瓷主体，11-电介质，12-第一内电极，13-第二内电极，14-第三内电极，15-第四内电极，16-第五内电极，17-第六内电极，18-第一安装间隙，19-第二安装间隙，2-第一外电极，3-第二外电极，4-第一导电环，5-第二导电环。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

术语“平行”、“垂直”等并不表示要求部件绝对平行或垂直，而是可以稍微倾斜。如“平行”仅仅是指其方向相对“垂直”而言更加平行，并不是表示该结构一定要完全平行，而是可以稍微倾斜。

实施例：

请参照图1-图5，本实施例提供一种使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，包括陶瓷主体1、第一外电极2和第二外电极3。陶瓷主体1包含电介质11、若干第一内电极12和若干第二内电极13。电介质11为若干陶瓷的介质膜片，介质膜片上设置有金属电极。若干介质膜片层层叠合。第一外电极2和第二外电极3各连接至陶瓷主体1的一端。上下相邻两个介质膜片的金属电极各连接至陶瓷主体1一端的第一外电极2和第二外电极3。若干连接至第一外电极2的金属电极均为第一内电极12；若干连接至第二外电极3的金属电极均为第二内电极13。若干第一内电极12和若干第二内电极13均位于电介质11内。若干第一内电极12和若干第二内电极13彼此面对地交错以形成电容。

还包括设置于电介质11内的第三内电极14和第四内电极15。第三内电极14和第四内电极15与电介质11的配合方式相同于第一内电极12和第二内电极13与电介质11的配合方式。第三内电极14靠近第一外电极2设置。第三内电极14连接第一外电极2并与第二内电极13形成电容。第三内电极14的面积小于第二内电极13的面积。使得第三内电极14与第二内电极13正对的面的面积小于第二内电极13与第一内电极12正对面的面积。即，第三内电极14与第二内电极13形成的电容的容值小于第一内电极12与第二内电极13形成的电容的容值。同时，根据第一内电极12、第二内电极13和第三内电极14的连接方式可以得出，第三内电极14与第二内电极13形成的电容并联于第一内电极12与第二内电极13形成的电容。

第四内电极15靠近第二外电极3设置。第四内电极15连接第二外电极3并与第一内电极12形成电容。第四内电极15的面积小于第一内电极12的面积。使得第四内电极15与第一内电极12正对的面的面积小于第二内电极13与第一内电极12正对面的面积。即，第四内电极15与第一内电极12形成的电容的容值小于第一内电极12与第二内电极13形成的电容的容值。同时，根据第一内电极12、第二内电极13和第四内电极15的连接方式可以得出，第四内电极15与第一内电极12形成的电容并联于第一内电极12与第二内电极13形成的电容。

第三内电极14连接第一外电极2并与第二内电极13形成电容。第四内电极15连接第二外电极3并与第一内电极12形成电容。同时，第三内电极14的面积小于第二内电极13的面积。第四内电极15的面积小于第一内电极12的面积。这就使得第四内电极15与第一内电极12形成小电容且该小电容并联于第一内电极12和第二内电极13形成的电容。同时，第三内电极14与第二内电极13形成小电容且该小电容也并联于第一内电极12和第二内电极13形成的电容。

电容器的等效电路可以简化成由等效电感(ESL)、理想电容(C)和等效串联电阻(ESR)构成的电路，如图4所示。根据电容器的谐振频率公式：(L为等效串联电感，C为电容量)可得：电容器的谐振频率由等效串联电感和电容量决定。在电容器的容值一定的情况下，若采用两个或多个电容器并联的方式使得容值满足要求，此时电容器的等效串联电感值将会小于单个电容的等效串联电感值。这就能够通过降低等效串联电感值来有效提升电容器的谐振频率。因此，本实施例的超宽带电容器由多个电容器并联而成，其谐振频率被提高。

同时，不同容值的电容器并联时，可以有效改善电容器的阻抗特性。以不同容值的C1、C2两个电容并联为例，其对应的阻抗-频率曲线如图5所示。图中，Z1和Z2分别为两个电容器的阻抗-频率曲线，Z为两个电容器并联后形成的新的电容器的阻抗-频率曲线。不同容值的C1、C2两个电容并联后，电容器的阻抗在宽频带内趋向平缓，获得平缓的插入损耗。本发明的超宽带电容器根据容值需要设计第三内电极14和第四内电极15的长度和宽度，进而并联不同容值的电容，进而减小电容器的等效串联电感，使其使用频率可达40GHz甚至更高。其使用的频段也相应的变得更宽。

另外，第一外电极2靠近第二外电极3的一端设置有第一导电环4。第二外电极3靠近第一外电极2的一端设置有第二导电环5。第一导电环4和第二导电环5均设置于陶瓷主体1外表面。第一导电环4和第二导电环5之间设置有间隙。

第一外电极2和第二外电极3各连接于陶瓷主体1一端的外部。同时，陶瓷主体1靠近第一外电极2处设置有第一导电环4。陶瓷主体1靠近第二外电极3处设置有第二导电环5。第一导电环4和第二导电环5也能够很好的连接于陶瓷主体1，使得陶瓷主体1的若干介质膜片连接更加稳定，整体性更强。

若干第一内电极12均连接至第一外电极2和第一导电环4，同时第一外电极2和第一导电环4连接。这就使得若干第一内电极12裸露部分充分连接于第一外电极2和第一导电环4。同时，若干第二内电极13均连接至第二外电极3和第二导电环5，同时第二外电极3和第二导电环5连接。这就使得若干第二内电极13裸露部分充分连接于第二外电极3和第二导电环5。当本发明的电容器连接于电路中时，若干第一内电极12和若干第二内电极13与外部电路连通的通路的横截面积比现有技术的电容器的通路的横截面积大，降低了外电极电阻，从而有利于降低电容器的ESR值，降低信号传输损耗。

同时，第一外电极2、第一导电环4、第二外电极3和第二导电环5共同将陶瓷主体1更好的包覆，形成金属屏蔽，降低信号损耗。

本实施例中，第一内电极12除连接第一外电极2外的侧边均与陶瓷主体1的侧边之间设置有第一安装间隙18。第二内电极13除连接第二外电极3外的侧边均与陶瓷主体1的侧边之间设置有第二安装间隙19。

电介质11内还设置有第五内电极16和第六内电极17。第五内电极16设置于第一安装间隙18并连接于第一外电极2。第六内电极17设置于第二安装间隙19并连接于第二外电极3。这都使得第五内电极16不能与连接于第二外电极3的任何一个内电极相对，第六内电极17不能与连接于第一外电极2的任何一个内电极相对；因此，第五内电极16和第六内电极17均不与其他任何内电极形成电容。第五内电极16与第一外电极2等电位，第六内电极17与第二外电极3等电位；进而使得第五内电极16和第六内电极17形成电场屏蔽，防止内部L1电容器的能量辐射，提升传输效率。

本实施例中，第五内电极16和第六内电极17均呈“C”字形。第五内电极16和第六内电极17各设置于陶瓷主体1的一端并沿陶瓷主体1的两侧向陶瓷主体1另一端延伸。这就使得第五内电极16和第六内电极17更全面的包裹第一内电极12和第二内电极13，屏蔽效果更好。

本实施例中，第一内电极12和第二内电极13交错堆叠。第一内电极12和第二内电极13堆叠方向的两端均设置有第五内电极16和第六内电极17。这也使得第五内电极16和第六内电极17更全面的包裹第一内电极12和第二内电极13，屏蔽效果更好。

本实施例中，第四内电极15的面积与第三内电极14的面积不同。这就使得第四内电极15的面积与第三内电极14的面积能够根据需要设置为不同，更加灵活多变。第四内电极15的面积与第三内电极14的面积也能够根据需要设置为相同。

本实施例中，第一外电极2指向第二外电极3的方向为长度方向。第一导电环4和第二导电环5之间的间隙为电容器沿长度方向的长度的5％-40％。若第一导电环4和第二导电环5之间的间隙小于电容器沿长度方向的长度的5％，可能导致第一导电环4和第二导电环5之间间隙太小而击穿。若第一导电环4和第二导电环5之间的间隙大于电容器沿长度方向的长度的40％，第一导电环4和第二导电环5之间间隙太大而不能更好的保证陶瓷主体1的整体性，也不能保证形成更好的金属屏蔽。

同理，沿长度方向，第五内电极16和第六内电极17之间也设置有间隙。第五内电极16和第六内电极17之间的间隙宽度为超宽带电容器在长度方向的宽度的5％-40％。

本实施例中，第一外电极2包覆陶瓷主体1一端。第二外电极3包覆陶瓷主体1另一端。第一导电环4和第二导电环5均包覆于陶瓷主体1外部。这就使得第一外电极2和第一导电环4更好的连接陶瓷主体1一端，第二外电极3和第二导电环5更好的连接陶瓷主体1另一端，更好的保证陶瓷主体1的整体性，又能更好的保证形成更好的金属屏蔽。

同时，陶瓷主体1两端的四周都被很好的包裹。安装本发明的电容器时，电容器的四周都能够进行安装，不需区分电容器的安装面。方便安装的同时，还使得本发明的电容器能够很好的适应工业化生产。

实际生产中，第一外电极2和第一导电环4可以同时加工为一体，一次即可完成第一外电极2和第一导电环4的加工，提高生产效率。同理，第二外电极3和第二导电环5也能够同时加工。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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 (9)

1.一种使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，包括陶瓷主体(1)、第一外电极(2)和第二外电极(3)；所述陶瓷主体(1)包含电介质(11)、若干第一内电极(12)和若干第二内电极(13)；若干第一内电极(12)和若干第二内电极(13)均位于所述电介质(11)内；若干所述第一内电极(12)和若干所述第二内电极(13)彼此面对地交错以形成电容；

所述第一外电极(2)设置在陶瓷主体(1)的一侧表面上并电连接若干所述第一内电极(12)；所述第二外电极(3)设置在陶瓷主体(1)的另一侧表面上并电连接若干所述第二内电极(13)；其特征是：还包括第一导电环(4)、第二导电环(5)、第三内电极(14)和第四内电极(15)；

所述第三内电极(14)和第四内电极(15)均设置于所述电介质(11)内；所述第三内电极(14)连接所述第一外电极(2)并与所述第二内电极(13)形成电容；所述第三内电极(14)的面积小于所述第二内电极(13)的面积；

所述第四内电极(15)连接所述第二外电极(3)并与所述第一内电极(12)形成电容；所述第四内电极(15)的面积小于所述第一内电极(12)的面积；

所述第一导电环(4)设置于所述第一外电极(2)靠近所述第二外电极(3)的一端；所述第二导电环(5)设置于所述第二外电极(3)靠近所述第一外电极(2)的一端；所述第一导电环(4)和第二导电环(5)均设置于所述陶瓷主体(1)外表面；所述第一导电环(4)和第二导电环(5)之间设置有间隙。

2.根据权利要求1所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：还包括设置于所述电介质(11)内的第五内电极(16)和第六内电极(17)；所述第五内电极(16)连接于所述第一外电极(2)；所述第六内电极(17)连接于所述第二外电极(3)；所述第五内电极(16)和第六内电极(17)均不与其他内电极形成电容。

3.根据权利要求2所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：所述第五内电极(16)和第六内电极(17)均呈“C”字形；所述第五内电极(16)和第六内电极(17)各设置于所述陶瓷主体(1)的一端并沿所述陶瓷主体(1)的两侧向所述陶瓷主体(1)另一端延伸。

4.根据权利要求3所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：所述第一内电极(12)除连接所述第一外电极(2)外的侧边均与所述陶瓷主体(1)的侧边之间设置有第一安装间隙(18)；所述第五内电极(16)设置于所述第一安装间隙(18)；

所述第二内电极(13)除连接所述第二外电极(3)外的侧边均与所述陶瓷主体(1)的侧边之间设置有第二安装间隙(19)；所述第五内电极(16)设置于所述第二安装间隙(19)。

5.根据权利要求4所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：所述第一内电极(12)和第二内电极(13)交错堆叠；所述第一内电极(12)和第二内电极(13)堆叠方向的两端均设置有第五内电极(16)和第六内电极(17)。

6.根据权利要求1所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：所述第四内电极(15)的面积与所述第三内电极(14)的面积不同。

7.根据权利要求1所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：所述第一外电极(2)指向所述第二外电极(3)的方向为长度方向；所述第一导电环(4)和第二导电环(5)之间的间隙为电容器沿所述长度方向的长度的5％-40％。

8.根据权利要求1所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：所述第一外电极(2)包覆所述陶瓷主体(1)一端；所述第二外电极(3)包覆所述陶瓷主体(1)另一端。

9.根据权利要求8所述的使用频率达40G+的结构稳定的超宽带电容器，其特征是：所述第一导电环(4)和第二导电环(5)均包覆于所述陶瓷主体(1)外部。

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