Микроконденсатор



Микроконденсатор

 


Владельцы патента RU 2438204:

Открытое акционерное общество "Центральное конструкторское бюро автоматики" (RU)

Изобретение относится к радиотехнике, к радиотехническим элементам, применяемым в электрических цепях с частотной избирательностью, и может быть использовано в трактах промежуточной частоты радиоприемных устройств. Техническим результатом изобретения является возможность регулирования емкости и значительно сократить паразитные емкости и индуктивности. Согласно изобретению микроконденсатор, содержит диэлектрическую подложку и множество токоведущих элементов металлизации, сформированных на верхней и нижней поверхностях и в отверстиях диэлектрической подложки, которые образуют обкладки конденсатора плоскокоаксиального типа. Выходы металлизированных отверстий на одной из поверхностей соединены с контактными площадками и перемычками, предназначенными для изменения величины емкости от максимального до минимального значения путем их разъединения. 1 ил.

 

Изобретение относится к радиотехнике, к радиотехническим элементам, применяемым в электрических цепях с частотной избирательностью, и может быть использовано в трактах промежуточной частоты радиоприемных устройств.

В настоящее время отечественной промышленностью, для использования в микроэлектронных СВЧ устройствах, выпускаются однослойные керамические конденсаторы типа К10-71(АЖЯР.673511.001 ТУ) с размерами от 0,23×0,23 до 2,5×2,5 мм при толщине 0,33 мм. Диапазон номиналов емкостей таких конденсаторов составляет от 0,47 пФ до 3300 пФ и зависит от размера подложки, диэлектрической проницаемости материала и его типа по группе ТКЕ (температурный коэффициент емкости). Однако емкость подобных конденсаторов прямо пропорционально зависит от их геометрических размеров, а также значительно зависит от ТКЕ диэлектрического материала подложки, что в конечном итоге приводит к довольно большой нестабильности параметров изделия, а изменение величины емкости конструктивно не предусмотрено и достигается подбором элементов. Зарубежные аналоги К10-71 конденсаторы типа D10CF101CCPX (SLC Catalog, Single-Layer Capacitors) обладают аналогичными недостатками.

Целью изобретения является увеличение емкости плоского конденсатора при минимизации его габаритных размеров, обеспечение подстройки в широких пределах величины емкости, повышение надежности конденсатора и снижение трудоемкости его изготовления.

Для того чтобы многократно увеличить емкость элемента нормированного объема предлагается использовать внутренний объем диэлектрика. Для этого на верхней и нижней поверхностях диэлектрической подложки формируются элементы металлизации, имеющие своими продолжениями сквозные или заполненные металлизированные отверстия, часть сквозных металлизированных отверстий электрически соединена с металлизацией на одной стороне подложки, а другая часть - с металлизацией на другой стороне подложки, образуя тем самым обкладки конденсатора плоскокоаксиального типа. Выходы металлизированных отверстий на одной из поверхностей соединены с контактными площадками, соединенными, в свою очередь, перемычками, количество которых зависит от необходимого номинала емкости.

На чертеже изображен микроконденсатор, где 1 - диэлектрическая подложка, 2 и 3 - элементы металлизации, 4 и 5 - сквозные металлизированные отверстия, 6 и 7 - контактные площадки, 8 - перемычки.

На верхней и нижней поверхностях диэлектрической подложки 1 сформированы соответственно элементы металлизации 2 и 3, имеющие своими продолжениями сквозные металлизированные отверстия 4 и 5, соединенные таким образом, что часть сквозных металлизированных отверстий электрически соединена с металлизацией на одной стороне подложки, а другая часть с металлизацией на другой стороне подложки, образуя своими поверхностями обкладки конденсатора плоскокоаксиального типа. Выходы металлизированных отверстий на одной из поверхностей соединены с контактными площадками 6 и 7, предназначенными для подключения и изменения величины емкости от максимального до минимального значения, путем разъединения элементов металлизации при помощи перемычек 8.

Формула теоретического расчета обычного плоского конденсатора следующая:

,

где, ε0 - диэлектрическая постоянная;

ε - диэлектрическая проницаемость материала;

W - ширина обкладки конденсатора, мм;

ℓ - длина обкладки конденсатора, мм;

h - расстояние между обкладками, мм.

Общая суммарная емкость представленного микроконденсатора может быть выражена следующим образом:

Собщ123,

где С1 - емкость плоского конденсатора;

С2 - емкость, обусловленная площадью металлизированного отверстия и каждой из обкладок плоского конденсатора;

С3 - коаксиальная емкость между металлизированными отверстиями. При этом их можно представить следующим образом:

,

,

где R - изолированный радиус металлизированного отверстия;

r - радиус металлизированного отверстия;

d - расстояние между металлизированными отверстиями;

t - толщина металлизации;

М - общее количество металлизированных отверстий;

N - количество коаксиальных отверстий.

Расчеты показывают, что емкость микроконденсатора, таким образом, может быть увеличена в 50-100 раз. Особенно значительно возрастает емкость за счет С3.

Микроконденсатор может быть выполнен отдельно (индивидуально), а также может быть изготовлен в составе микрополосковой СВЧ платы (или изготовленной по технологии LTCC), где все элементы металлизации микроконденсатора сформированы в едином технологическом процессе изготовления МПП и представляют собой часть топологии МПП.

Отдельные (индивидуальные) элементы в целях снижения трудоемкости изготовления изготавливают следующим образом: в диэлектрической подложке, например 48×60 мм, представляющей собой групповую заготовку, формируется множество групп микроотверстий. Микроотверстия в каждой группе располагаются, например, в шахматном порядке. В микроотверстиях на верхней и на нижней поверхностях подложки формируются элементы металлизации, соединенные между собой таким образом, что образуют обкладки конденсатора плоскокоаксиального типа. Выходы металлизированных отверстий на одной из поверхностей соединены с контактными площадками, предназначенными для подключения и изменения величины емкости от максимального до минимального значения, путем разъединения элементов металлизации, затем производится разделение заготовки на отдельные модули.

Размеры подложки, элементов металлизации и их количество задаются в зависимости от требуемой величины емкости и характеристик материала диэлектрика.

Использование микроконденсатора позволит значительно увеличить емкость элемента и обеспечить возможность ее изменения в широких пределах, улучшить электрические характеристики, повысить плотность использования объема диэлектрика, расширить диапазон величин емкости при минимизации размеров. Применение микроконденсаторов, изготовленных в составе МПП, кроме этого, позволит значительно сократить паразитные емкости и индуктивности за счет оптимизации общей топологии и исключения операции монтажа проволочных соединений.

Микроконденсатор, содержащий диэлектрическую подложку, множество токоведущих элементов металлизации, соединенных между собой и образующих раздельные обкладки плоскокоаксиального конденсатора, отличающийся тем, что элементы металлизации выполнены на верхней и нижней поверхностях подложки, а также в теле диэлектрической подложки сквозными или заполненными металлизированными отверстиями, при этом на верхней поверхности металлизация имеет контактные площадки, соединенные перемычками, количество которых зависит от необходимого номинала емкости.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике, а более конкретно к слоистым пленочным электродам для электролитических конденсаторов, слои которых имеют существенные отличия по составу и физической структуре.

Изобретение относится к конденсаторам постоянной емкости. .

Изобретение относится к электронной технике и может быть использовано при производстве тонкопленочных гибридных и монолитных интегральных схем при изготовлении тонкопленочных конденсаторов.

Изобретение относится к радиоэлектронике, конкретно к электронакопительным устройствам. .

Изобретение относится к микроэлектронике, а более конкретно к способам изготовления многослойных нанокомпозитов для конденсаторов, в частности наноструктур металл-диэлектрик-металл (МДМ) с нанометровой толщиной слоев

Заявленное изобретение относится к области электротехники и направлено на предотвращение изменения емкости при смещении электродов, расположенных один напротив другого через слой диэлектрика. Емкостный прибор согласно изобретению содержит слой (10) диэлектрика, первый электрод (11), выполненный на заданной поверхности (10а) слоя (10) диэлектрика, и второй электрод (12), выполненный на противоположной поверхности (10b) слоя (10) диэлектрика. Первый и второй электроды (11, 12) выполнены такой формы, чтобы даже в случае смещения первого электрода (11) в заданном направлении относительно второго электрода (12) площадь перекрывающейся области противоположных электродов между первым электродом (11) и вторым электродом (12) оставалась неизменной. Повышение стабильности работы емкостных приборов с переменной емкостью является техническим результатом заявленного изобретения. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 61 ил.
Наверх