CN204045397U - 叉指电容器 - Google Patents
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Abstract
本公开提供了一种叉指电容器(400)，包括：第一端口(401)和第二端口(402)，设置在介质(410)的第一表面上；第一多个指(422，424，426)，设置在第一表面上，所述第一多个指中的每个指的第一端连接至第一端口(401)；第二多个指(421，423，425)，设置在第一表面上，并与所述第一多个指交替布置，所述第二多个指中的每个指的第一端连接至第二端口(402)；以及第一导体(441)和第二导体(442)，设置在介质(410)的第二表面上，其中，所述第一多个指中的每个指(422，424，426)的第二端通过通孔(432，434，436)连接至第一导体(441)，以及所述第二多个指中的每个指(421，423，425)的第二端通过通孔(431，433，435)连接至第二导体(442)。
Description
技术领域
本公开涉及集总元器件技术，具体地，涉及一种叉指电容器。
背景技术
叉指电容器(IDC)广泛用于构造基于集总元器件的电路组件。图1示出了基于印刷电路板(PCB)介质构造的IDC 100的示意图。如图1所示，IDC 100包括：PCB介质110；端口101；与端口101相连的第一组指(finger)122、124、126；端口102；与端口102相连的第二组指121、123、125。这里，端口101、第一组指122、124、126；端口102；以及第二组指121、123、125设置在介质的一面上。图2(a)的上图示出了IDC 100的等效电路图，图2(b)的下图示出了IDC 100的等效变换电路图。
然而，这种IDC电路具有多个不期望的谐振频率，限制了其工作带宽。图3示出了图1的IDC电路的S参数|S11|(驻波比)和|S21|(插入损耗)的仿真结果。在图3中，横轴为频率，纵轴为相应S参数的幅度；虚线为电路模型的电路仿真曲线，实线为电磁仿真曲线。从图3可以看到，|S11|和|S21|的电磁仿真曲线中在f1、f2、f3、f4和f5处存在杂散(或毛刺)。杂散限制了IDC的工作带宽。并且，随着IDC中指的数目增加，出现杂散的最低频率将变得更低，从而IDC的工作带宽变得更小。
F.P.Casares-Miranda，P.Otero，E.Márquez-Segura和C.Camacho-Penalosa的论文“Wire bonded interdigital capacitor”，IEEEMicrowave and Wireless Components Letters，vol.15，no.10，pp.700-702，2005公开了一种IDC结构，其等效电路图和等效变换电路图分别如图2(b)中上下图所示。这种IDC结构以金丝键合方式将属于同组的指(例如图1中的121、123、125或122、124、126)相连。如图2(b)所示，将图2(a)中原本分散的电容和电感并联连接，以抑制杂散，同时具有与图2(a)的电路相当的电容值。然而，由于这种IDC结构以金丝跨过另一组的指将同组的指相连，这种IDC不便于批量生产，而且容易将相邻的指短接，从而使得IDC不能正常工作，此外，由于金丝成本过高，不适于降低器件成本。
实用新型内容
本公开的目的在于提供一种插值电容器，以解决上述技术问题中的至少一个。
本公开的实施例提供了一种叉指电容器，包括：第一端口和第二端口，设置在介质的第一表面上；第一多个指，设置在第一表面上，所述第一多个指中的每个指的第一端连接至第一端口；第二多个指，设置在第一表面上，并与所述第一多个指交替布置，所述第二多个指中的每个指的第一端连接至第二端口；以及第一导体和第二导体，设置在介质的第二表面上，其中，所述第一多个指中的每个指的第二端通过通孔连接至第一导体，以及所述第二多个指中的每个指的第二端通过通孔连接至第二导体。
优选地，所述介质是印刷电路板PCB介质或低温共烧陶瓷LTCC介质。
优选地，LTCC介质由Ferro A6S材料制成，所述Ferro A6S材料具有5.9的介电常数和0.002的损耗角正切。
优选地，PCB介质由Roger4003C材料制成，所述Roger4003C材料具有3.55的介电常数和0.02的损耗角正切。
优选地，第一和第二端口、第一多个指和第二多个指形成在第一表面上的第一金属层处，第一和第二导体形成在第二表面上的第二金属层处，以及第一和第二金属层中的每一个具有0.01mm的厚度。
优选地，每个通孔由金制成，以及第一和第二端口、第一多个指、第二多个指以及第一和第二导体是金微带线。
优选地，每个指的长度短于期望操作频率处的1/4波长。
优选地，相邻指之间的间隔宽于0.1mm。
优选地，第一和第二端口中的每一个形成为沿第一方向具有1.2mm长度的矩形金属区域，每个指沿与第一方向正交的第二方向延伸，沿第一方向具有0.3mm的长度，沿第二方向具有5mm的长度，第一和第二导体中的每一个形成为沿第二方向具有0.3mm长度的矩形金属区域，每个通孔是圆柱形，半径为0.2mm，以及相邻指之间的间隔为0.3mm。
根据本公开的实施例，在介质中设置通孔，以将设置在介质一面上的属于相同组的多个指通过通孔连接至设置在介质另一面上的导体，这种结构适于批量生产，并且消除了属于不同组的相邻指之间短接的风险。
附图说明
通过下面结合附图说明本公开的实施例，将使本公开的上述及其它目的、特征和优点更加清楚，其中：
图1是传统IDC结构的示意图；
图2(a)是图1的IDC的等效电路图，图2(b)是一种改进的IDC的等效电路图；
图3是图1的IDC的电路以及电磁仿真图；
图4是根据本公开实施例的IDC的结构示意图；
图5是图4的IDC的平面图；以及
图6是图4的IDC的电路以及电磁仿真图。
具体实施方式
以下将结合附图和具体实施例，对本公开的实施例进行详细阐述。应当注意，本公开不应局限于下文所述的具体实施例。
图4是根据本公开实施例的IDC 400的结构示意图。如图4所示，IDC 400包括：第一端口401和第二端口402，设置在介质410的第一表面上。IDC 400还包括：第一多个指422、424、426，设置在第一表面上。每个指422、424、426的第一端连接至第一端口401。IDC 400还包括：第二多个指421、423、425，设置在第一表面上，并与第一多个指422、424、426交替布置。每个指421、423、425的第一端连接至第二端口402。
IDC 400还包括：第一导体441和第二导体442，设置在介质410的第二表面上。这里，第二表面是第一表面的相对面。
每个指422、424、426的第二端分别通过通孔432、434、436连接至第一导体441。每个指421、423、425的第二端分别通过通孔431、433、435连接至第二导体442。
这里，介质410可以是印刷电路板PCB介质。PCB介质可以由具有3.55的介电常数和0.02的损耗角正切的Roger4003C材料制成。
备选地，介质410可以是低温共烧陶瓷LTCC介质。LTCC介质可以由具有5.9的介电常数和0.002的损耗角正切的Ferro A6S材料制成。
在实施例中，第一端口401、第二端口402、第一多个指422、424、426和第二多个指421、423、425形成在第一表面上的第一金属层处。第一和第二导体441、442形成在第二表面上的第二金属层处。第一和第二金属层中的每一个具有0.01mm的厚度。
在实施例中，每个通孔431～436由金制成。第一和第二端口401和402、第一多个指422、424、426、第二多个指421、423、425以及第一和第二导体441和442是金微带线。
在实施例中，每个指421～426的长度短于期望操作频率处的1/4波长。
图5示出了图4的IDC 400的平面视图。
在实施例中，相邻指之间的间隔g宽于0.1mm。
在实施例中，第一和第二端口401、402中的每一个形成为沿第一方向(图5中所示纵向)具有W0＝1.2mm长度的矩形金属区域。
在实施例中，每个指421～426沿与第一方向正交的第二方向(图5中所示横向)延伸，沿第一方向具有W2＝0.3mm的长度，沿第二方向具有L＝5mm的长度。
在实施例中，第一和第二导体441、442中的每一个形成为沿第二方向具有W1＝0.3mm长度的矩形金属区域。
在实施例中，每个通孔431～436是圆柱形，半径为r＝0.2mm。
在实施例中，相邻指之间的间隔g＝0.3mm。
图6示出了图4的IDC 400的仿真图，其中使用以上关于图5描述的W0＝1.2mm，W2＝0.3mm，L＝5mm，W1＝0.3mm，r＝0.2mm，g＝0.3mm作为仿真参数。图6中的横轴为频率，纵轴为驻波比S11(S21参数的谐振频率特性，即出现杂散的频率，与S11相同)。图6中的实线示出了IDC400的电磁仿真曲线，虚线示出了图1的IDC 100的电磁仿真曲线作为对比。可以看到，IDC 400将出现杂散的最低频率从7.2GHz移至10.2GHz，从而相应地将IDC的可用带宽从7.2GHz增大至10.2GHz，实现了42％的带宽改进。
尽管以上已经描述了本公开的优选实施例，但是本领域的技术人员将会理解，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，可以对本公开进行各种修改、替换和改变。因此，本公开不应由上述实施例来限定，而应由所附权利要求及其等价物来限定。
Claims (9)
1.一种叉指电容器(400)，包括：
-第一端口(401)和第二端口(402)，设置在介质(410)的第一表面上；
-第一多个指(422，424，426)，设置在第一表面上，所述第一多个指中的每个指的第一端连接至第一端口(401)；
-第二多个指(421，423，425)，设置在第一表面上，并与所述第一多个指交替布置，所述第二多个指中的每个指的第一端连接至第二端口(402)；以及
-第一导体(441)和第二导体(442)，设置在介质(410)的第二表面上，
其中，所述第一多个指中的每个指(422，424，426)的第二端通过通孔(432，434，436)连接至第一导体(441)，以及
所述第二多个指中的每个指(421，423，425)的第二端通过通孔(431，433，435)连接至第二导体(442)。
2.根据权利要求1所述的叉指电容器(400)，其中，所述介质(410)是印刷电路板PCB介质或低温共烧陶瓷LTCC介质。
3.根据权利要求2所述的叉指电容器(400)，其中，LTCC介质由Ferro A6S材料制成，所述Ferro A6S材料具有5.9的介电常数和0.002的损耗角正切。
4.根据权利要求2所述的叉指电容器(400)，其中，PCB介质由Roger4003C材料制成，所述Roger4003C材料具有3.55的介电常数和0.02的损耗角正切。
5.根据权利要求1所述的叉指电容器(400)，其中
第一和第二端口(401，402)、第一多个指(422，424，426)和第二多个指(421，423，425)形成在第一表面上的第一金属层处，
第一和第二导体(441，442)形成在第二表面上的第二金属层处，以及
第一和第二金属层中的每一个具有0.01mm的厚度。
6.根据权利要求1所述的叉指电容器(400)，其中
每个通孔(431，432，433，434，435，436)由金制成，以及
第一和第二端口(401，402)、第一多个指(422，424，426)、第二多个指(421，423，425)以及第一和第二导体(441，442)是金微带线。
7.根据权利要求1所述的叉指电容器(400)，其中，每个指(421，422，423，424，425，426)的长度短于期望操作频率处的1/4波长。
8.根据权利要求1所述的叉指电容器(400)，其中，相邻指之间的间隔宽于0.1mm。
9.根据权利要求1所述的叉指电容器(400)，其中
第一和第二端口(401，402)中的每一个形成为沿第一方向具有1.2mm长度的矩形金属区域，
每个指(421，422，423，424，425，426)沿与第一方向正交的第二方向延伸，沿第一方向具有0.3mm的长度，沿第二方向具有5mm的长度，
第一和第二导体(441，442)中的每一个形成为沿第二方向具有0.3mm长度的矩形金属区域，
每个通孔(431，432，433，434，435，436)是圆柱形，半径为0.2mm，以及
相邻指之间的间隔为0.3mm。
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|---|---|---|---|---|
| CN108447683A (zh) * | 2018-03-29 | 2018-08-24 | 南京邮电大学 | 一种宽频带的ltcc叉指电容 |
| CN108492984A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-09-04 | 南京邮电大学 | 一种新型结构的杂散抑制型垂直叉指电容 |
| CN108565116A (zh) * | 2018-03-23 | 2018-09-21 | 南京邮电大学 | 具有杂散抑制的宽带叉指电容器 |
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| CN108447683B (zh) * | 2018-03-29 | 2020-07-17 | 南京邮电大学 | 一种宽频带的ltcc叉指电容 |
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