CN113410053A - 一种电容器 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例提供一种电容器，涉及电容技术领域，该电容器包括：多个金属层，相邻金属层之间设置有介电层；每个金属层上包括至少一个金属块，相邻金属层上的金属块之间通过过孔连接形成一个金属极板，各金属层上的相邻金属块之间相隔预设距离；其中，该电容器等效的多个参考电容中的两个相邻的参考电容共用该电容器中的一个金属极板。应用本申请实施例，可以从整体上减小电容器的尺寸，进而使集成电路更加小型化。

Description

一种电容器
技术领域
本申请涉及电容技术领域，具体而言，涉及一种电容器。
背景技术
随着电子信息技术的发展，对电子设备(如可穿戴设备、超薄电脑)的小型化、轻薄化等发面提出了越来越高的要求。电容器由于其具有储备电能的作用，在电子系统中经常被使用。
为了使集成电路更加小型化，如何减小电容器的尺寸成为目前亟待解决的问题。
发明内容
本申请的目的在于，针对上述现有技术中的不足，提供一种多层电容器结构，可以减小电容器的尺寸。
为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案如下：
本申请实施例提供了一种电容器，所述电容器包括：多个金属层，相邻金属层之间设置有介电层；
每个金属层上包括至少一个金属块，相邻金属层上的金属块之间通过过孔连接形成一个金属极板，各金属层上的相邻金属块之间相隔预设距离；
其中，所述电容器等效的多个参考电容中的两个相邻的参考电容共用所述电容器中的一个金属极板。
可选地，所述电容器的各金属极板之间具有预设的重叠面积，所述预设的重叠面积与所述电容器等效的多个参考电容的电容量相关。
可选地，所述电容器中包含的金属极板的数量与所述参考电容的数量以及各参考电容之间共用金属极板的数量相关。
可选地，所述金属极板的数量为3个。
可选地，所述电容器包括多个端口，所述端口数量与所述电容器中金属极板的数量相同。
可选地，若所述多个端口中的目标端口需接地，则与所述目标端口对应的金属极板中包括接地的金属层。
可选地，若所述端口连接外接器件，则将所述外接器件连接在所述端口对应的金属极板上的任何一个金属块上。
可选地，每个金属极板至少由2个金属块组成。
可选地，所述过孔的材料与所述金属块的材料相同。
可选地，所述金属块的材料为导体材料。
本申请的有益效果是：
本申请实施例提供的一种电容器，该电容器包括：多个金属层，相邻金属层之间设置有介电层；每个金属层上包括至少一个金属块，相邻金属层上的金属块之间通过过孔连接形成一个金属极板，各金属层上的相邻金属块之间相隔预设距离；其中，该电容器等效的多个参考电容中的两个相邻的参考电容共用该电容器中的一个金属极板。采用本申请实施例提供的电容器，等效多个参考电容相互连接的效果时，电容器中同一个金属极板可作为两个参考电容中各自的一个金属极板，这样可以从整体上减小电容器的尺寸，进而使集成电路更加小型化。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，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申请的某些实施例，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为本申请实施例提供的一种电容器的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的电容器中一个金属极板的结构示意图；
图3为本申请实施例提供的一种参考电容的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的一种多个参考电容连接关系的原理图；
图5为本申请实施例提供的另一种电容器的结构示意图；
图6为本申请实施例提供的又一种电容器的结构示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请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申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，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，都属于本申请保护的范围。
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。
在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
图1为本申请实施例提供的一种电容器的结构示意图。如图1所示，电容器100可包括：多个金属层101，相邻金属层之间设置有介电层102。
每个金属层101上包括至少一个金属块1011，相邻金属层101上的金属块1011之间通过过孔103连接形成一个金属极板104，各金属层101上的相邻金属块1011之间相隔预设距离；其中，电容器100等效的多个参考电容中的两个相邻的参考电容共用电容器100中的一个金属极板104。
首先需要说明的是，在基于图4原理图中各参考电容连接关系以及各参考电容对应的电容量的基础上，设计电容器100的内部结构，电容器100可等效多个参考电容相互连接的效果。
具体的，电容器100中的金属层101的个数可根据设计需求进行设置，如电容器100需要等效三个相互连接的参考电容的电容量时，电容器100中的金属层100的个数可以为5个、6个，本申请不进行限定。每两个相邻金属层101之间可设置有介电层102，其中，介电层102材料是一种绝缘介质材料，可包括固态绝缘介质材料以及液态绝缘介质材料，固态绝缘介质材料可包括如陶瓷、云母等，液态绝缘介质材料可包括电解液，当然，也可采用空气作为介电层102，本申请不对介电层102的材料性质进行限定。
每个金属层101上可包括一个金属块1011，也可包括多个金属块1011，如2个、3个，各金属层101上所包括的两个相邻金属块1011之间可相隔预设距离，该预设距离与不同金属层101上金属块1011之间的重叠面积相关，可根据设计需求进行设置，本申请不对此进行限定。
需要说明的是，电容器100中各过孔103的大小可根据工艺要求进行设置，每个过孔103的大小可一致。相邻金属层101之间的距离也可根据工艺要求进行设置，每两个相邻金属层101之间的距离可一致，本申请不对此进行限定。
电容器100中的各金属极板104由多个金属块1011以及过孔103构成，图2为本申请实施例提供的电容器中一个金属极板的结构示意图，从图2中可以看出，过孔103将3个金属层101上的金属块1011连接等效成一个金属极板104，需要说明的是，图2只是一种示例，金属极板104对应的金属层101的个数也可以为2个或者其他多个，本申请不对其进行限定。
电容器100中两个金属极板104可等效成一个参考电容，图3为本申请实施例提供的一种参考电容的结构示意图，该参考电容的结构是一种电容器的基本结构，由两个金属极板(如金属极板A以及金属极板B)以及中间的绝缘介质层构成，只要金属极板A与金属极板B之间有重叠区域，那么该参考电容就可以作为电容器。基于此，电容器100中两个金属极板104上的金属块1011之间只要有重叠区域，两个金属极板104就可等效成如图3中的参考电容。
根据上述电容器100中的结构，电容器100中的两个金属极板104只要有重叠区域，那么就可等效成图3中的参考电容，并且，等效的其中两个参考电容中可共用同一个金属极板104，也就是说，假设电容器100需要等效多个参考电容相互连接的效果时，对于相邻连接的参考电容可在电容器100中共用一个金属极板104。
采用上述图1所示的电容器，该电容器可包括多个金属层，相邻金属层之间设置有介电层；每个金属层上包括至少一个金属块，相邻金属层上的金属块之间通过过孔连接形成一个金属极板，各金属层上的相邻金属块之间相隔预设距离。采用本申请实施例提供的电容器，等效多个参考电容相互连接的效果时，电容器中同一个金属极板可作为两个参考电容中各自的一个金属极板，这样可以从整体上减小电容器的尺寸，使集成电路更加小型化。
可选地，电容器100的各金属极板104之间具有预设的重叠面积，预设的重叠面积与电容器100等效的多个参考电容的电容量相关。
其中，首先已知多个参考电容之间的连接关系以及各参考电容对应的电容量。图4为本申请实施例提供的一种多个参考电容连接关系的原理图。如图4所示，参考电容1、参考电容2以及参考电容3依次连接，参考电容1、参考电容2以及参考电容3依次连接，参考电容1、参考电容2以及参考电容3分别对应的电容量为C1、C2、C3，图4中的E表示参考电容1与参考电容2之间的端口，F表示参考电容2与参考电容3之间的端口，G为参考电容1与参考电容3之间的端口。
上述提到的参考电容的电容量的可采用下述平板式电容量计算公式计算：
C＝ε×ε0×S/d
其中，C为电容量，ε为相对介电常数，ε0为真空介电常数，重叠面积为S，金属极板间距为d。
其他参数固定时，参考电容的电容量C与两个金属极板之间的重叠面积S成正比例关系，也就是说，两个金属极板之间的重叠区域越多，参考电容的电容量C就越大。
基于此，可根据图4中每个参考电容对应的电容量，确定电容器100中各金属极板104之间的重叠面积，将确定出的重叠面积作为电容器100的设计参数，设计电容器100的各金属极板104中金属块1011之间的对应关系。
可选地，电容器100中包含的金属极板104的数量与参考电容的数量以及各参考电容之间共用金属极板的数量相关。
举例来说，假设参考电容的个数为3个，连接关系如图4所示，可以看出，参考电容1与参考电容2之间存在共用金属极板，参考电容1与参考电容3之间存在共用金属极板，参考电容2与参考电容3之间存在共用极板，也就是说，图4中3个相互连接的参考电容存在3个共用金属极板，一般情况下，每个参考电容需要两个金属极板，3个参考电容就需要6个金属极板，基于共用金属极板的数量以及总共金属极板的数量，可得出电容器100中包含的金属极板104的数量为3，具体的，电容器100等效3个相互连接的参考电容的效果时，电容器100中包含的金属极板104的数量为总共金属极板的数量减去共用金属极板的数量。
在另一种示例中，假设有2个参考电容相互连接，参考电容1与参考电容2之间存在共用金属极板，通常，2个参考电容需要4个金属极板，那么电容器100等效2个相互连接的参考电容的效果时，电容器100中包含的金属极板104的数量为总共金属极板的数量减去共用金属极板的数量，即电容器100中包含3个金属极板104。
总之，假设参考电容数量为N，参考电容之间的共用金属极板的数量为M，则电容器100中金属极板的数量为2*N-M。
以3个相互连接的参考电容来说，电容器100只用了3个金属极板104就实现了3个参考电容相互连接的效果，这样可以提高空间利用率，并且由于金属极板的数量越多，产生的寄生参数就越大，那么本申请的电容器100还可以减小寄生参数。
下述主要以电容器100等效3个相互连接的参考电容的效果为例进行说明。
图5为本申请实施例提供的另一种电容器的结构示意图。如图5所示，金属块M1、金属块M2、金属块M3、金属块M4、金属块M5、金属块M6相当与上述提到的金属块1011，过孔V1、过孔V2、过孔V3相当于上述提到的过孔103，金属极板P1、金属极板P2、金属极板P3相当于上述提到的金属极板104。
根据上述描述可知，金属极板P1与金属极板P2之间的重叠面积与参考电容1的电容量C1相关，金属极板P1与金属极板P3之间的重叠面积与参考电容2的电容量C2相关，金属极板P2与金属极板P3之间的重叠面积与参考电容3的电容量C3相关。从图5中可以看出，金属极板P1由金属块M1、金属块M3以及与金属块M2属于同一个金属层的另一个金属块构成，金属极板P2由金属块M2、金属块M5以及与金属块M3属于同一个金属层的另一个金属块构成，金属极板P3由金属块M4以及金属块M6构成。
具体的，金属极板P1与金属极板P2之间相互交叉，其中，金属块M1与金属块M2之间有重叠面积，可产生电容量1，金属块M2与金属块M3之间有重叠面积，可产生电容量2，金属块M3与金属块M5之间有重叠面积，可产生电容量3，也就是说，金属极板P1与金属极板P2之间的总电容量可为电容量1、电容量2以及电容量3之和，即电容量1、电容量2以及电容量3之和可与参考电容1的电容量C1相等。
金属极板P1与金属极板P3之间没有相互交叉，其中，金属块M3与金属块M4之间有重叠面积，可产生电容量，该电容量相当于参考电容2的电容量C2，可以看出，金属块M3与金属块M4之间的重叠面积较小，代表着参考电容2的电容量C2较小。
金属极板P2与金属极板P3之间没有相互交叉，其中，金属块M5与金属块M6之间有重叠面积，可产生电容量，该电容量相当于参考电容3的电容量C3。
从重叠面积大小的角度来看，各参考电容对应的电容量的大小关系可如下：参考电容3的电容量C3大于参考电容2的电容量C2，小于参考电容1的电容量C1，即参考电容1的电容量C1最大，参考电容2的电容量C2最小。也就是说，若某个参考电容的电容量较大，那么可采用金属极板之间具有交叉关系设计思路设计电容器100中各金属极板104之间的位置关系。
举例来说，若要增大参考电容2的电容量C2以及参考电容3的电容量C3，那么可使金属极板P1与金属极板P3之间有交叉关系，金属极板P2与金属极板P3之间有交叉关系。具体的，图6为本申请实施例提供的又一种电容器的结构示意图。如图6所示，金属极板P1、金属极板P2上所包含的金属块与图5中相同，此处不再说明，金属极板P3由金属块M0、与金属块M1属于同一金属层的另一个金属块、与金属块M2属于同一个金属层的另一个金属块、与金属块M3属于同一金属层的另一个金属块、与金属块M5属于同一金属层的另一个金属块以及金属块M6构成。
具体的，金属极板P1与金属极板P2之间相互交叉，具体内容可参考图5部分的描述，此处不再进行说明。
金属极板P1与金属极板P3之间相互交叉，其中，金属块M0与金属块M1之间有重叠面积，可产生电容量4，金属块M3与金属块M6之间有重叠面积，可产生电容量5，也就是说，金属极板P1与金属极板P3之间的总电容量可为电容量4以及电容量5之和，即电容量4以及电容量5之和可与增大后的参考电容2的电容量C2相等。
金属极板P2与金属极板P3之间相互交叉，其中，金属块M0与金属块M2之间有重叠面积，可产生电容量6，金属块M5与金属块M6之间有重叠面积，可产生电容量7，也就是说，金属极板P2与金属极板P3之间的总电容量可为电容量6以及电容量7之和，即电容量6以及电容量7之和可与增大后的参考电容3的电容量C3相等。
可以看出，不管各参考电容的电容量如何变化，电容器100都会使用少量的金属极板等效多个参考电容相互连接的效果。
可选地，电容器100可包括多个端口，端口与电容器100中金属极板104的数量相同。
电容器100是一个整体结构，往往需要与电路中的其他器件连接，在电容器100上设置与其他器件连接的端口。从图4展示的多个参考电容连接的原理图中可以看出，节点E、节点F、节点G相当于与其他器件存在连接的端口，该端口的数量与电容器100中金属极板104的数量相同，并且所在的位置与电容器中金属极板104所在的位置相对应。具体的，如图5所示，节点E相当于金属极板P1、节点G相当于金属极板P2、节点F相当于金属极板P3。那么可知，图5中金属极板P1、金属极板P2以及金属极板P3所在的位置可分别设置端口。
可选地，若多个端口中的目标端口需接地，则与该目标端口对应的金属极板中包括接地的金属层。
举例来说，若图4中的节点E需要接地，即图5中的金属极板P1对应的端口需接地，那么金属极板P1中需要包含接地的金属块，即该接地的金属块位于接地的金属层上，如金属极板P1中的金属块M1属于接地金属层上的金属块，或者将包含有金属块M1的金属层与作为地的金属层连接。
若图4中的节点F需要接地，即图5中的金属极板P3对应的端口需接地，那么金属极板P3中需要包含接地的金属块，即该接地的金属块位于接地的金属层上，如金属极板P3中的金属块M6属于接地金属层上的金属块。以图6来说，若金属极板P3中需要包含接地的金属块，那么金属极板P3中的金属块M0属于接地金属层上的金属块，或者，金属极板P3中的金属块M6属于接地金属层上的金属块，还可以将包含有金属块M0的金属层与作为地的金属层，或者将包含有金属块M6的金属层与作为地的金属层连接。
可选地，若端口连接外接器件，则将该外接器件连接在该端口对应的金属极板上的任何一个金属块上。
举例来说，如图5所示，若与金属极板P1对应的端口需要连接外接器件，即图4中的节点E需要连接外接器件，那么可将该外接器件连接在金属极板P1中所包括的金属块M1、与金属块M2属于同一个金属层的另一个金属块或金属块M3上，也可以连接在过孔V1的任何一个位置上；若与金属极板P2对应的端口需要连接外接器件，即图4中的节点G需要连接外接器件，那么可将该外接器件连接在金属极板P2中所包括的金属块M2、金属块M5或与金属块M3属于同一个金属层的另一个金属块上，当然，也可以连接在过孔V2的任何一个位置上；若与金属极板P3对应的端口需要连接外接器件，即图4中的节点F需要连接外接器件，那么可将该外接器件连接在金属极板P3中所包括的金属块M4或金属块M6上。当然，也可以连接在过孔V3的任何一个位置上。
可选地，电容器100中的每个金属极板104可至少由2个金属块构成，且每个金属块位于不同的金属层上。如图5所示，金属极板P1由3个金属块构成，金属极板P2由3个金属块构成，金属极板P3由2个金属块构成。如图6所示中的金属极板P3由6个金属块构成，需要说明的是，本申请不对金属极板上包括的金属块的数量进行限定。
可选地，电容器100中的过孔103的材料与金属块1011的材料相同。金属块1011的材料为导体材料，具体的，导体材料了包括铜、金、银、铝、导电合金、碳材料等中的一种或多种，本申请不对其进行限定。
下述主要对电容器100的工艺流程进行简要介绍，以电容器100中包括4个金属层为例进行说明。首先建立中间两个金属层，对这两个金属层进行蚀刻得到这两个金属层上的金属块，其次进行钻孔、电镀以及蚀刻图形等工艺，上述工艺可得到中间两个金属层，然后再进行热压工艺，即在邻近金属层的区域加介电层、钻孔、电镀以及蚀刻图形等工艺，此时可形成4个金属层。以此类推，可得到多个金属层的电容器100。
以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电容器，其特征在于，所述电容器包括：多个金属层，相邻金属层之间设置有介电层；
每个金属层上包括至少一个金属块，相邻金属层上的金属块之间通过过孔连接形成一个金属极板，各金属层上的相邻金属块之间相隔预设距离；
其中，所述电容器等效的多个参考电容中的两个相邻的参考电容共用所述电容器中的一个金属极板。
2.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，所述电容器的各金属极板之间具有预设的重叠面积，所述预设的重叠面积与所述电容器等效的多个参考电容的电容量相关。
3.根据权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述电容器中包含的金属极板的数量与所述参考电容的数量以及各参考电容之间共用金属极板的数量相关。
4.根据权利要求3所述的电容器，其特征在于，所述金属极板的数量为3个。
5.根据权利要求2所述的电容器，其特征在于，所述电容器包括多个端口，所述端口数量与所述电容器中金属极板的数量相同。
6.根据权利要求5所述的电容器，其特征在于，若所述多个端口中的目标端口需接地，则与所述目标端口对应的金属极板中包括接地的金属层。
7.根据权利要求5所述的电容器，其特征在于，若所述端口连接外接器件，则将所述外接器件连接在所述端口对应的金属极板上的任何一个金属块上。
8.根据权利要求1所述的电容器，其特征在于，每个金属极板至少由2个金属块组成。
9.根据权利要求1-8任一项所述的电容器，其特征在于，所述过孔的材料与所述金属块的材料相同。
10.根据权利要求9所述的电容器，其特征在于，所述金属块的材料为导体材料。
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