WO2024103195A1 - 可调电容及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种可调电容及电子设备，属于射频器件技术领域。本公开的可调电容，其包括衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的至少一个电容单元，所述电容单元包括：第一极板、第二极板和第一连接臂；所述第一极板和所述连接臂设置在所述衬底基板上；所述第二极板的一端与第一连接臂连接，并与所述第一极板相对设置，且二者之间具有一定的间距。
Description
本公开属于射频器件技术领域，具体涉及一种可调电容及电子设备。
可调电容在电视机、录像机和收录机等中，多用于高频调谐和自动频率微调电路中的可变电容器，例如在调谐器UHF和VHF频段中做调谐用。目前使用的可调电容大都是变容二极管，它是利用反偏pn结的势垒电容随外加偏压的增加而减小的特性工作，所以需要较大的电压变化才能达到足够的电容变化。因此提供一款新型的可调电容是亟需要解决的技术问题。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种可调电容及电子设备。
第一方面，本公开实施例提供一种可调电容，其包括衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的至少一个电容单元，所述电容单元包括：第一极板、第二极板和第一连接臂；所述第一极板和所述连接臂设置在所述衬底基板上；所述第二极板的一端与第一连接臂连接，并与所述第一极板相对设置，且二者之间具有一定的间距；其中，
所述第二极板通过第一弹性组件与所述第一连接臂连接；所述第一弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积；和/或，
所述电容单元还包括设置在所述衬底基板上的第二连接臂；所述第一极板的一端通过第二弹性组件与所述第二连接臂连接，且与所述衬底基板之间具有一定的间距；所述第二弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
其中，对于任一所述电容单元，所述第一连接臂与所述第二极板在第一方向上间隔设置；当所述第二极板通过所述第一弹性组件与所述第一连接臂 连接时，所述第一弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动所述第二极板产生沿所述第一方向的位移，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
其中，所述第一弹性组件包括多个间隔设置的第一子弹性件，各所述第一子弹性件的两端分别连接所述第一连接臂和所述第二极板，且所述第一子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
其中，对于任一所述电容单元，所述第一极板在所述第一方向上的宽度为W1，所述第二极板在所述第一方向上的宽度为W2；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上正投影的重叠区域为第一区域；所述第一区域在所述第一方向上的宽度为W3；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第一弹性组件的形变量为S1，S1≤W1-W3，同时，S1≤W2-W3。
其中，对于任一所述电容单元，当所述第一极板通过所述第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二连接臂与所述第一极板在第一方向上间隔设置；所述第二弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动所述第一极板产生沿所述第一方向的位移，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
其中，所述第二弹性组件包括多个间隔设置的第二子弹性件，各所述第二子弹性件的两端分别连接所述第二连接臂和所述第一极板，且所述第二子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
其中，对于任一所述电容单元，所述第一极板在所述第一方向上的宽度为W1，所述第二极板在所述第一方向上的宽度为W2；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上正投影的重叠区域为第一区域；所述第一区域在所述第一方向上的宽度为W3；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第二弹性组件的形变量为S2，S2≤W1-W3，同时，S2≤W2-W3。
其中，对于任一所述电容单元，所述第一连接臂与所述第二极板在第一 方向上间隔设置；当所述第二极板通过所述第一弹性组件与所述第一连接臂连接时，所述第一弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，带动所述第二极板在平行于所述衬底基板的平面上发生转动，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
其中，对于任一所述电容单元，所述第一弹性组件包括多个间隔设置的第一子弹性件，各所述第一子弹性件的两端分别连接所述第一连接臂和所述第二极板，且所述第一子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变。
其中，对于任一所述电容单元，所述第一弹性组件包括多个间隔设置的第一子弹性件，各所述第一子弹性件的两端分别连接所述第一连接臂和所述第二极板，且多个所述第一子弹性件中的部分配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变；多个所述第一子弹性件中的另一部分配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
其中，对于任一所述电容单元，当所述第一极板通过所述第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二连接臂与所述第一极板在第一方向上间隔设置；所述第二弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动所述第一极板在平行于所述衬底基板的平面上发生转动，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
其中，对于任一所述电容单元，所述第二弹性组件包括多个间隔设置的第二子弹性件，各所述第二子弹性件的两端分别连接所述第二连接臂和所述第一极板，且所述第二子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变。
其中，对于任一所述电容单元，所述第二弹性组件包括多个间隔设置的第二子弹性件，各所述第二子弹性件的两端分别连接所述第二连接臂和所述第一极板，且多个所述第二子弹性件中的部分配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变；多个所述第二子弹性件中的另一部分配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
其中，所述可调电容还包括封装组件；所述封装组件和所述衬底基板对置设置并限定出容置空间，所述电容单元封装在所述容置空间内。
其中，所述可调电容还包括温控组件，设置在所述封装组件背离所述衬底基板的一侧，且与各所述电容单元相对设置。
其中，所述第一连接臂包括沿背离所述衬底基板方向上依次叠置的第一基座电极和第一锚点，所述第一弹性组件与所述第一锚点连接。
其中，当所述第一极板通过第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二连接臂包括沿背离所述衬底基板方向上依次叠置的第二基座电极和第二锚点，所述第二弹性组件与所述第二锚点连接。
其中，当所述第二极板通过第一弹性组件与所述第一连接臂连接时，所述第一弹性组件采用形状记忆合金材料。
其中，当所述第一极板通过第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二弹性组件采用形状记忆合金材料。
其中，对于任一所述电容单元，所述电容单元还包括覆盖在所述第一极板上的层间介质层。
其中，所述层间介质层的材料的介电常数随电场强度变化。
其中，所述电容单元的数量为多个，且各所述电容单元中的第一连接臂连接为一体结构。
第二方面，本公开实施例提供一种电子设备，其包括上述任一所述的可调电容。
图1为本公开实施例的第一种示例的电容单元的俯视图。
图2为本公开实施例的第一种示例的电容单元的截面图。
图3为本公开实施例的第二种示例的一种电容单元的俯视图。
图4为本公开实施例的第二种示例的另一种电容单元的俯视图。
图5为本公开实施例的第三种示例的电容单元的俯视图。
图6为本公开实施例的第三种示例的电容单元的截面图。
图7为本公开实施例的第四种示例的一种电容单元的俯视图。
图8为本公开实施例的第四种示例的另一种电容单元的俯视图。
图9为本公开实施例的第五种示例的电容单元的俯视图。
图10为本公开实施例的第五种示例的电容单元的截面图。
图11为本公开实施例的第六种示例的一种电容单元的俯视图。
图12为本公开实施例的第六种示例的另一种电容单元的俯视图。
图13为本公开实施例的一种可调电容的截面图。
图14为本公开实施例的一种可调电容的示意图。
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
微机电系统(MEMS，Micro-Electro-Mechanical System)，也叫做微电子机械系统、微系统、微机械等，指尺寸在几毫米乃至更小的高科技装置。本公开实施例中的可调电容是以MEMS为基础的电容器件。该可调电容中的各电容单元的第一极板和第二极板之间的空气层厚度可调的同时，还可以 调节第一极板和第二极板的正对面积，从而实现可调电容的宽调节范围和高Q值。而且该种可调电容以MEMS为基础，采用机械调谐方式，其机械谐振频率通常为10～100kHz，而微波频率比它高出10000多倍，所以它对高频的射频信号不响应，从而可以减小噪声。另外，相较于变容二极管，本公开实施例中的可调电容采用机械调谐方式，驱动电压相较于变容二极管更低。
以下对本公开实施例的可调电容进行具体说明。
第一方面，本公开实施例提供一种可调电容，其包括衬底基板，以及设置在衬底基板上的至少一个电容单元。也就是说，该可调电容可以包括一个电容单元，也可以包括多个电容单元。当可调电容包括多个电容单元时，多个电容单元可以并联连接，也可以串联连接，还可以部分串联连接部分并联连接。当可调电容包括多个电容单元时，在本公实施例中仅以多个电容单元并联连接为例。
对于本公开实施例中的每个电容单元均包括第一极板、第二极板和第一连接臂。其中，第一极板和第一连接臂均设置在衬底基板上，第二极板的一端与第一连接臂连接，并与第一极板相对设置，且第一极板和第二极板之间具有一定的间距。通过控制加载在第一极板和第二极板上的电压，可以控制第一极板和第二极板之间的电场大小，并在静电力的作用下，将第二极板向第一极板所在方向下拉，从而可以改变第一极板和第二极板之间间距，改变电容单元的容值。特别的是，在本公开实施例的电容单元还满足以下任一情况。
第一种情况：第二极板通过第一弹性组件与第一连接臂连接，该第一弹性组件可以在配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，改变第一极板和第二极板在衬底基板上的正投影的交叠面积。也就是说，第一弹性组件在工作环境达到特定温度后发生形变，可以带动第二极板移动，以改变第一极板和第二极板的正对面积，从而改变第一极板和第二极板所形成的电容单元的容值。
第二种情况：电容单元不仅包括上述结构，而且还包括设置在衬底基板 上的第二连接臂，第一极板的一端通过第二弹性组件与第二连接臂连接，且第一基板与衬底基板之间具有一定的间距。该第二弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，改变第一极板和第二极板在衬底基板上的正投影的交叠面积。也就是说，第二弹性组件在工作环境达到特定温度后发生形变，可以带动第一极板移动，以改变第一极板和第二极板的正对面积，从而改变第一极板和第二极板所形成的电容单元的容值。
第三种情况：第二极板通过第一弹性组件与第一连接臂连接，电容单元不仅包括上述结构，而且还包括设置在衬底基板上的第二连接臂，第一极板的一端通过第二弹性组件与第二连接臂连接，且第一基板与衬底基板之间具有一定的间距。第一弹性组件和第二弹性组件均配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，改变第一极板和第二极板在衬底基板上的正投影的交叠面积。也就是说，第一弹性组件在工作环境达到特定温度后发生形变，可以带动第二极板移动，第二弹性组件在工作环境达到特定温度后发生形变，可以带动第一极板移动，通过第一极板和第二极板的移动，以改变第一极板和第二极板的正对面积，从而改变第一极板和第二极板所形成的电容单元的容值。
综上，本公开实施例所提供的可调电容，每个电容单元不仅可以通过改变第一极板和第二极板之间的间距实现可调电容的容值的调节，而且同时还可以通过改变第一极板和第二极板的正对面积，对可调电容的容值进行调节。这样一来，可以实现可调电容的容值更精准的调节，以及实现更宽调节范围。
需要说明的是，上述的第一弹性组件和第二弹性组件均在工作环境达到特定由初始状态发生变形，而将工作环境调制非特定温度后，变形后的第一弹性组件和第二弹性组件将会恢复至初始状态。例如：第一弹性组件和第二弹性组件均采用形状记忆合金材料。进一步的，形状记忆合金材料可以为铝铜系合金的形状记忆合金。
在一些示例中，为了防止第二极板在静电力的作用下下拉与第一极板短路，在第一极板背离衬底基板的一侧覆盖有层间介质层。例如：该层间介质 层为氮化硅。当然，该层间介质层还可以选用介电常数随电场强度变化的材料。
在一些示例中，上述的第一连接臂可以包括沿背离衬底基板方向上依次叠置的第一基座电极和第一锚点，第一弹性组件与第一锚点连接。进一步的，当第一极板设置在衬底基板上时，第一基座电极可以与第一极板同层设置，且采用相同材料。这样一来，可以通过一次构图工艺形成第一极板和第一基座电极。
在一些示例中，上述的第二连接臂包括沿背离衬底基板方向上依次叠置的第二基座电极和第二锚点，第二弹性组件与所述第二锚点连接。当第一连接臂可以包括沿背离衬底基板方向上依次叠置的第一基座电极和第一锚点，第二基座电极的和第一基座电极可以同层设置，且采用相同材料，这样一来，第一基座电极和第二基座电极可以在一次构图工艺中制备形成。在该种情况下，第一锚点的高度大于第二锚点的高度，以保证第二极板和第一极板之间保持一定的间距。
在一些示例中，在衬底基板和电容单元之间还设置有反向应力层。在一个示例中，反向应力层可以采用氧化硅或者氮化硅。
以下为更清楚本公开实施例中的各电容单元的具体结构，以下结合具体示例，对本公实施例中的电容单元进行说明。
第一种示例：图1为本公开实施例的第一种示例的电容单元的俯视图；图2为本公开实施例的第一种示例的电容单元的截面图；参照图1和2，电容单元的第一极板21和第一连接臂23沿第一方向并排、且间隔设置在衬底基板10上，第二极板22的一端通过第一弹性组件24与第一连接臂23连接，在第一极板21背离衬底基板10的一侧覆盖有层间介质层25。第一弹性组件24配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动第二极板22产生沿第一方向的位移，以改变第一极板21和所述第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。
以第一弹性组件24在工作环境的温度达到特定温度后伸展为例。继续 参照图1，第一极板21在第一方向上的宽度为W1，第二极板22在第一方向上的宽度为W2。当工作环境的温度未达到特定温度时，第一弹性组件24处于初始状态，第一极板21和第二极板22在衬底基板10上正投影的重叠区域为第一区域，第一区域在第一方向上的宽度为W3，当工作环境的温度未达到特定温度时，第一弹性组件24的形变量为S，S≤W1-W3，同时，S≤W2-W3。也就是说，第一电极和第二电极在衬底基板10上的正投影非重叠区域分别为第二区域和第三区域，第二区域的沿第一方向的宽度为W1-W3，第三区域的沿第一方向的宽度为W2-W3，第一弹性组件24的形变量为S既不能大于第二区域的沿第一方向的宽度，也不能大于第三区域的沿第一方向的宽度。
继续参照图1，第一弹性组件24包括多个间隔设置的第一子弹性件241，各第一子弹性件241的两端分别连接第一连接臂23和第二极板22。第一子弹性件241配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩，从而带动第二极板22产生沿第一方向的位移。在本公开实施例中第一弹性组件24之所以采用多个第一子弹性件241组成的结构，是为了稳定的支撑第二极板22。图1中仅以第一弹性组件24包括两个第一子弹性件241为例，应当理解的是，在实际产品中可以根据第二极板22的尺寸设计相应个数的第一子弹性件241。进一步的，第一子弹性件241可以选用呈弹簧状的结构。
相应的，本公开实施例还提供了上述电容单元的制备方法，其中，以第一连接臂23包括沿背离衬底基板10方向依次设置的第一基座电极231和第一锚点232为例。该制备方法具体可以包括如下步骤：
S11、在衬底基板10上形成反向应力层。
在一些示例中，步骤S11可以包括采用化学的气相沉积法的方式(CVD；Chemical Vapor Deposition)在衬底基板10上形成反向应力层。
S12、在反向应力层背离衬底基板10的一侧形成电容单元的第一极板21和第一基座电极231。
在一些示例中，步骤S12可以包括：采用包括但不限于物理气相沉积技术PVD(Physical Vapor Deposition)形成第一金属薄膜，作为种子层，之后电镀种子层，最后涂胶、曝光、显影、刻蚀(例如：湿法刻蚀)形成包括第一极板21和第一基座电极231的图形。
S13、在第一电极背离衬底基板10的一侧形成层间介质层25。
在一些示例中，步骤S13可以包括但不限于化学的气相沉积法的方式形成层间介质层25。
S14、在层间介质层25背离衬底基板10的一侧形成牺牲层。
在一些示例中，步骤S14可以包括采用等离子体增强化学气相沉积方式、低压化学气相沉积方式、大气压化学气相沉积方式或电子回旋谐振化学气相沉积方式或溅射方式牺牲层，并进行图案化裸露第一基座电极231。
S15、在第一基座电极231背离衬底基板10的一侧形成第一锚点232的第一部分结构和第二极板22的第一部分结构。
在一些示例中，步骤S15可以采用包括但不限于磁控溅射第二导电薄膜，之后，涂胶、曝光、显影、刻蚀(例如：湿法刻蚀)形成包括第一锚点232的第一部分结构和第二极板22的第一部分结构。最后去除光刻胶。
S16、在第一锚点232的第一部分结构和第二极板22的第一部分结构背离衬底基板10的一侧，形成第一弹性组件24，第一弹性组件24的两端分别与第一锚点232的第一部分结构和第二极板22的第一部分结构搭接。
S17、第一弹性组件24背离衬底基板10的一侧，形成第一锚点232的第二部分结构和第二极板22的第二部分结构，第一锚点232的第一部分结构与和第二部分结构叠置，将第一弹性组件24的一端固定，第二极板22的第一部分结构和第二部分结构叠置，将第一弹性组件24的另一端固定。
在一些示例中，步骤S17可以采用包括但不限于磁控溅射第二导电薄膜，之后，涂胶、曝光、显影、刻蚀(例如：湿法刻蚀)形成包括第一锚点232的第二部分结构和第二极板22的第二部分结构。最后去除光刻胶。
S18、去除牺牲层。
在一些示例中，步骤S18可以包括通过采用反应离子刻蚀(RIE)，合理控制气体氛围(侧向刻蚀强度)、压强、功率(刻蚀速率)、刻蚀时间等，对第二极板22和第一弹性组件24下方的牺牲层进行精确控制刻蚀，以去除牺牲层60，以完成电容单元的制备。其中，气体氛围为SF
6气体。
第二种示例：图3为本公开实施例的第二种示例的一种电容单元的俯视图；图4为本公开实施例的第二种示例的另一种电容单元的俯视图；如图3和4所示，在该示例与第一种示例结构大致相同，区别仅在于，电容单元中用于连接第一连接臂23和第二极板22的第一弹性组件24。在该示例中，第一弹性组件24配置为在工作环境温度后发生形变，并带动第二极板22在沿平行于衬底基板10的平面上转动，也即第一弹性组件24能够驱动第二极板22在沿平行于衬底基板10的平面上发生顺时针或者逆时针的移动。通过该种方式，改变第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。
在一个示例中，如图3所示，第一弹性组件24可以包括间隔设置的多个第一子弹性件241，各第一子弹性件241的两端分别连接第一连接臂23和第二极板22。第一子弹性件241配置为在工作环境达到特定温度后弧度发生改变，并带动第二极板22在平行于衬底基板10的平面上发生转动，以改变第一极板21和所述第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。例如：如图3所示，第一子弹性件241在工作环境达到特定温度后弧度变小(弯曲程度变小)，带动第二极板22在平行于衬底基板10的平面上发生逆时针转动，以增大第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。同理，第一子弹性件241在工作环境达到特定温度后弧度变大(弯曲程度变大)，带动第二极板22在平行于衬底基板10的平面上发生顺时针转动，以减小第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。
需要说明的是，图3仅以第一子弹性件241的数量为两个为例，在实际产品中可以根据第二极板22的尺寸设计相应个数的第一子弹性件241。进一步的，第一子弹性件241可以选用呈弧状的结构。
在另一个示例中，如图4所示，第一弹性组件24可以包括间隔设置的多个第一子弹性件241，各第一子弹性件241的两端分别连接第一连接臂23和第二极板22。多个第一子弹性件241中的部分配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变；多个第一子弹性件241中的另一部分配置为在工作环境达到特定温度后，沿第一方向伸展或者收缩。在该种情况下，工作环境达到特定温度后弧度发生改变的第一子弹性件241带动第二极板22转动时，在工作环境达到特定温度后沿第一方向伸展或者收缩的第一子弹性件241可以为第二极板22一个推动力，以使确保第二极板22稳定的移动至相应位置，从而实现第一极板21和第二极板22正对面积的调节，进而实现电容单元容值的调节。
需要说明的是，图4仅以第一子弹性件241的数量为两个为例，其中一个第一子弹性件241呈弧状结构，另一个呈弹簧状结构。对于呈弧状结构的第一子弹性件241和呈弹簧状结构的第一子弹性件241的相对位置，取决于呈弧状结构的第一子弹性件241在工作环境达到特定温度后弧度变大还是减小，呈弹簧状结构的第一子弹性件241在工作环境达到特定温度后伸展还是收缩。根据两种第一子弹性件241在实际产品中可以具体设计。当然第一子弹性件241的数量也可以在实际产品中可以具体设计。
对于第二种示例中的电容单元的制备工艺，可以采用与第一种示例中相同的制备工艺，故在此不再重复赘述。
第三种示例：图5为本公开实施例的第三种示例的电容单元的俯视图；图6为本公开实施例的第三种示例的电容单元的截面图；如图5和6所示，在该种示例中，电容单元包括设置在第一衬底基板10上的第一连接臂23、第二连接臂26、第一极板21、第二极板22和第二弹性组件27。第一连接臂23背离衬底基板10的一端与第二极板22连接，第一极板21的一端通过第二弹性组件27与第二连接臂26背离衬底基板10的一端连接，第一极板21与第二极板22相对设置，且第一极板21相较于第二极板22更靠近衬底基板10。在第一极板21靠近第二极板22的表面覆盖有层间介质层25。在该种示例中，第二极板22相对于衬底基板10固定设置，也即位置不同发生 改变。第二弹性组件27配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动第一极板21产生沿第一方向的位移，以改变第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。
其中，第二连接臂26包括沿背离衬底基板10方向上依次叠置的第二基座电极261和第二锚点262，第二弹性组件27与第二锚点262连接。
以第二弹性组件27在工作环境的温度达到特定温度后伸展为例。如图5所示，第一极板21在第一方向上的宽度为W1，第二极板22在第一方向上的宽度为W2。当工作环境的温度未达到特定温度时，第二弹性组件27处于初始状态，第一极板21和第二极板22在衬底基板10上正投影的重叠区域为第一区域，第一区域在第一方向上的宽度为W3，当工作环境的温度未达到特定温度时，第二弹性组件27的形变量为S2，S2≤W1-W3，同时，S2≤W2-W3。也就是说，第一电极和第二电极在衬底基板10上的正投影非重叠区域分别为第二区域和第三区域，第二区域的沿第一方向的宽度为W1-W3，第三区域的沿第一方向的宽度为W2-W3，第二弹性组件27的形变量为S2既不能大于第二区域的沿第一方向的宽度，也不能大于第三区域的沿第一方向的宽度。
在该种示例中，第二弹性组件27可以采用与第一弹性组件24相同的结构。例如：第二弹性组件27包括多个间隔设置的第二子弹性件271，第二子弹性件271的两端分别连接第二连接臂26和第一极板21。第二子弹性件271配置为在工作环境达到特定温度后沿所述第一方向伸展或者收缩，并带动第一极板21产生沿第一方向的位移，以改变第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。在本公开实施例中第二弹性组件27之所以采用多个第二子弹性件271组成的结构，是为了稳定的支撑第一极板21。图5中仅以第二弹性组件27包括两个第二子弹性件271为例，应当理解的是，在实际产品中可以根据第一极板21的尺寸设计相应个数的第二子弹性件271。进一步的，第二子弹性件271可以选用呈弹簧状的结构。
对于第三种示例中的电容单元的制备工艺，可以采用与第一种示例中相同的制备工艺，故在此不再重复赘述。
第四种示例：图7为本公开实施例的第四种示例的一种电容单元的俯视图；图8为本公开实施例的第四种示例的另一种电容单元的俯视图；如图7和8所示，在该示例与第三种示例结构大致相同，区别仅在于，，电容单元中用于连接第二连接臂26和第一极板21的第二弹性组件27。该第二弹性组件27可以与第二种示例中的第一弹性组件24采用相同的结构。在该示例中，第二弹性组件27配置为在工作环境温度后发生形变，并带动第一极板21在沿平行于衬底基板10的平面上转动，也即第二弹性组件27能够驱动第一极板21在沿平行于衬底基板10的平面上发生顺时针或者逆时针的移动。通过该种方式，改变第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。
在一个示例中，如图7所示，第二弹性组件27可以包括间隔设置的多个第二子弹性件271，各第二子弹性件271的两端分别连接第二连接臂26和第一极板21。第二子弹性件271配置为在工作环境达到特定温度后弧度发生改变，并带动第一极板21在平行于衬底基板10的平面上发生转动，以改变第一极板21和所述第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。例如：如图7所示，第二子弹性件271在工作环境达到特定温度后弧度变小(弯曲程度变小)，带动第一极板21在平行于衬底基板10的平面上发生逆时针转动，以增大第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。同理，第一子弹性件241在工作环境达到特定温度后弧度变大(弯曲程度变大)，带动第一极板21在平行于衬底基板10的平面上发生顺时针转动，以减小第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。
需要说明的是，图7仅以第二子弹性件271的数量为两个为例，在实际产品中可以根据第一极板21的尺寸设计相应个数的第二子弹性件271。进一步的，第二子弹性件271可以选用呈弧状的结构。
在另一个示例中，如图8所示，第二弹性组件27可以包括间隔设置的多个第二子弹性件271，各第二子弹性件271的两端分别连接第二连接臂26和第一极板21。多个第二子弹性件271中的部分配置为在工作环境达到特 定温度后，弧度发生改变；多个第二子弹性件271中的另一部分配置为在工作环境达到特定温度后，沿第一方向伸展或者收缩。在该种情况下，工作环境达到特定温度后弧度发生改变的第二子弹性件271带动第一极板21转动时，在工作环境达到特定温度后沿第一方向伸展或者收缩的第二子弹性件271可以为第一极板21一个推动力，以使确保第一极板21稳定的移动至相应位置，从而实现第一极板21和第二极板22正对面积的调节，进而实现电容单元容值的调节。
需要说明的是，图8仅以第二子弹性件271的数量为两个为例，其中一个第二子弹性件271呈弧状结构，另一个呈弹簧状结构。对于呈弧状结构的第二子弹性件271和呈弹簧状结构的第二子弹性件271的相对位置，取决于呈弧状结构的第二子弹性件271在工作环境达到特定温度后弧度变大还是减小，呈弹簧状结构的第二子弹性件271在工作环境达到特定温度后伸展还是收缩。根据两种第二子弹性件271在实际产品中可以具体设计。当然第二子弹性件271的数量也可以在实际产品中可以具体设计。
对于第四种示例中的电容单元的制备工艺，可以采用与第一种示例中相同的制备工艺，故在此不再重复赘述。
第五种示例：图9为本公开实施例的第三种示例的电容单元的俯视图；图10为本公开实施例的第三种示例的电容单元的截面图；如图9和10所示，在该种示例中，电容单元包括设置在第一衬底基板10上的第一连接臂23、第二连接臂26、第一极板21、第二极板22、第一弹性组件24和第二弹性组件27。第一连接臂23背离衬底基板10的一端通过第一连接臂23与第二极板22连接，第一极板21的一端通过第二弹性组件27与第二连接臂26背离衬底基板10的一端连接，第一极板21与第二极板22相对设置，且第一极板21相较于第二极板22更靠近衬底基板10。在第一极板21靠近第二极板22的表面覆盖有层间介质层25。在该示例中，第一弹性组件24配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动第二极板22产生沿第一方向的位移，以改变第一极板21和所述第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。第二弹性组件27配置为在工作环境达到特定温度后发生形变， 并带动第一极板21产生沿第一方向的位移，以改变第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。也就是说，在本公开实施例中，第一极板21和第二极板22均可以在特定条件下产生沿第一方向的位移，以调节二者的正对面积，以实现电容单元容值的调节。在该种情况下，提高了电容单元容值的调节范围。
其中，对于该种示例中的第一弹性组件24可以选用第一种示例中的第一弹性组件24，也即采用由多个间隔设置的第一子弹性件241构成的第一弹性组件24；第二弹性组件27可以选用第三种示例中的第二弹性组件27，也即采用由多个间隔设置的第二子弹性件271构成的第二弹性组件27。图9中仅以第一弹性组件24包括两个第一子弹性件241，第二弹性组件27包括两个第二子弹性件271为例。对于第一子弹性件241与第一种示例相同，对于第二子弹性件271与第三种示例相同，故在此不再赘述。
对于第五种示例中的电容单元的制备工艺，可以采用与第一种示例中相同的制备工艺，故在此不再重复赘述。
第六种示例：图11为本公开实施例的第六种示例的一种电容单元的俯视图；图12为本公开实施例的第六种示例的另一种电容单元的俯视图；如图11和12所示，该示例中的电容单元结构与第五种示例大致相同，区别仅在于，第一弹性组件24和第二弹性组件27。其中，第一弹性组件24配置为在工作环境温度后发生形变，并带动第二极板22在沿平行于衬底基板10的平面上转动，也即第一弹性组件24能够驱动第二极板22在沿平行于衬底基板10的平面上发生顺时针或者逆时针的移动，第二弹性组件27配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动第一极板21产生沿第一方向的位移，以改变第一极板21和第二极板22在衬底基板10上的正投影的交叠面积。也就是说，在本公开实施例中，第一极板21和第二极板22均可以在特定条件下产生在平行于衬底基板10所在平面的转动，以调节二者的正对面积，以实现电容单元容值的调节。在该种情况下，提高了电容单元容值的调节范围。
其中，对于该种示例中的第一弹性组件24可以选用第二种示例中的第 一弹性组件24，也即采用由多个间隔设置的第一子弹性件241构成的第一弹性组件24；第二弹性组件27可以选用第四种示例中的第二弹性组件27，也即采用由多个间隔设置的第二子弹性件271构成的第二弹性组件27。图11和12中仅以第一弹性组件24包括两个第一子弹性件241，第二弹性组件27包括两个第二子弹性件271为例。对于第一子弹性件241与第二种示例相同，对于第二子弹性件271与第四种示例相同，故在此不再赘述。
对于第六种示例中的电容单元的制备工艺，可以采用与第一种示例中相同的制备工艺，故在此不再重复赘述。
图13为本公开实施例的一种可调电容的截面图；如图13所示，无论可调电容中的电容单元采用上述任一结构，本公开实施例中的可调电容均可以包括封装组件30，封装组件30和衬底基板10限定出容置空间，电容单元位于容置空间内。
在一些示例中，继续参照图13，在封装组件30背离衬底基板10的一侧设置有温控组件40，该温控组件40与各电容单元相对设置。在一个示例中，温控组件40可以选用电热阻丝等，通过给温控组件40加载加压可以调节温控组件40的温度，以使可调电容的工作环境温度达到特定温度。
在一些示例中，图14为本公开实施例的一种可调电容的示意图；如图14所示，可调电容中的电容单元100为多个，且并联连接，此时各个第一连接臂23可以连接为一体结构，这样一来，便于制备。
第二方面，本公开实施例提供一种电子设备，该电子设备中包括上述任一可调电容。本公开实施例中的电子设备可以为电视机、录像机和收录机，可调电容可以用于高频调谐和自动频率微调电路中。例如：在调谐器UHF和VHF频段中做调谐用。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
Claims (23)
- 一种可调电容，其包括衬底基板，以及设置在所述衬底基板上的至少一个电容单元，所述电容单元包括：第一极板、第二极板和第一连接臂；所述第一极板和所述连接臂设置在所述衬底基板上；所述第二极板的一端与第一连接臂连接，并与所述第一极板相对设置，且二者之间具有一定的间距；其中，所述第二极板通过第一弹性组件与所述第一连接臂连接；所述第一弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积；和/或，所述电容单元还包括设置在所述衬底基板上的第二连接臂；所述第一极板的一端通过第二弹性组件与所述第二连接臂连接，且与所述衬底基板之间具有一定的间距；所述第二弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第一连接臂与所述第二极板在第一方向上间隔设置；当所述第二极板通过所述第一弹性组件与所述第一连接臂连接时，所述第一弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动所述第二极板产生沿所述第一方向的位移，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
- 根据权利要求2所述的可调电容，其中，所述第一弹性组件包括多个间隔设置的第一子弹性件，各所述第一子弹性件的两端分别连接所述第一连接臂和所述第二极板，且所述第一子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
- 根据权利要求2所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第一极板在所述第一方向上的宽度为W1，所述第二极板在所述第一方向上的宽度为W2；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第一极板和 所述第二极板在所述衬底基板上正投影的重叠区域为第一区域；所述第一区域在所述第一方向上的宽度为W3；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第一弹性组件的形变量为S1，S1≤W1-W3，同时，S1≤W2-W3。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，当所述第一极板通过所述第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二连接臂与所述第一极板在第一方向上间隔设置；所述第二弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动所述第一极板产生沿所述第一方向的位移，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
- 根据权利要求5所述的可调电容，其中，所述第二弹性组件包括多个间隔设置的第二子弹性件，各所述第二子弹性件的两端分别连接所述第二连接臂和所述第一极板，且所述第二子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
- 根据权利要求5所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第一极板在所述第一方向上的宽度为W1，所述第二极板在所述第一方向上的宽度为W2；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上正投影的重叠区域为第一区域；所述第一区域在所述第一方向上的宽度为W3；当工作环境的温度未达到特定温度时，所述第二弹性组件的形变量为S2，S2≤W1-W3，同时，S2≤W2-W3。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第一连接臂与所述第二极板在第一方向上间隔设置；当所述第二极板通过所述第一弹性组件与所述第一连接臂连接时，所述第一弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，带动所述第二极板在平行于所述衬底基板的平面上发生转动，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
- 根据权利要求8所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第一弹性组件包括多个间隔设置的第一子弹性件，各所述第一子弹性件 的两端分别连接所述第一连接臂和所述第二极板，且所述第一子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变。
- 根据权利要求8所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第一弹性组件包括多个间隔设置的第一子弹性件，各所述第一子弹性件的两端分别连接所述第一连接臂和所述第二极板，且多个所述第一子弹性件中的部分配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变；多个所述第一子弹性件中的另一部分配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，当所述第一极板通过所述第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二连接臂与所述第一极板在第一方向上间隔设置；所述第二弹性组件配置为在工作环境达到特定温度后发生形变，并带动所述第一极板在平行于所述衬底基板的平面上发生转动，以改变所述第一极板和所述第二极板在所述衬底基板上的正投影的交叠面积。
- 根据权利要求11所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第二弹性组件包括多个间隔设置的第二子弹性件，各所述第二子弹性件的两端分别连接所述第二连接臂和所述第一极板，且所述第二子弹性件配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变。
- 根据权利要求11所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述第二弹性组件包括多个间隔设置的第二子弹性件，各所述第二子弹性件的两端分别连接所述第二连接臂和所述第一极板，且多个所述第二子弹性件中的部分配置为在工作环境达到特定温度后，弧度发生改变；多个所述第二子弹性件中的另一部分配置为在工作环境达到特定温度后，沿所述第一方向伸展或者收缩。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，还包括封装组件；所述封装组件和所述衬底基板对置设置并限定出容置空间，所述电容单元封装在所述容置空间内。
- 根据权利要求14所述的可调电容，其中，还包括温控组件，设置在所述封装组件背离所述衬底基板的一侧，且与各所述电容单元相对设置。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，所述第一连接臂包括沿背离所述衬底基板方向上依次叠置的第一基座电极和第一锚点，所述第一弹性组件与所述第一锚点连接。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，当所述第一极板通过第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二连接臂包括沿背离所述衬底基板方向上依次叠置的第二基座电极和第二锚点，所述第二弹性组件与所述第二锚点连接。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，当所述第二极板通过第一弹性组件与所述第一连接臂连接时，所述第一弹性组件采用形状记忆合金材料。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，当所述第一极板通过第二弹性组件与所述第二连接臂连接时，所述第二弹性组件采用形状记忆合金材料。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，对于任一所述电容单元，所述电容单元还包括覆盖在所述第一极板上的层间介质层。
- 根据权利要求20所述的可调电容，其中，所述层间介质层的材料的介电常数随电场强度变化。
- 根据权利要求1所述的可调电容，其中，所述电容单元的数量为多个，且各所述电容单元中的第一连接臂连接为一体结构。
- 一种电子设备，其包括权利要求1-22中任一项所述的可调电容。
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