[发明专利]取向不敏感式超宽带耦合电容器及其制造方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请非临时申请要求于2003年9月15日提交的名为“超宽带耦合电容器(ULTRA-WIDEBAND COUPLING CAPACITOR)”的申请号为60/503,183的临时申请的优先权。

发明背景

技术领域

本发明涉及一种超宽带耦合电容器，更特别地，本发明涉及一种取向不敏感式超宽带耦合电容器及其制造方法。

现有技术描述

如图1和2所示，分别为采用现有技术的超宽带耦合电容器的原理图和采用现有技术的超宽带耦合电容器的分解透视简图，采用现有技术的超宽带耦合电容器10是大容量电容器12(通常为10nF或更大)与小容量电容器14(通常为20pF至250pF)的并联组合。可以看到，电容器并联可实现更大的工作带宽。

采用现有技术的超宽带耦合电容器10可以由两个或多个要求精确组装的物理件(physical item)组成，也可以由一个内部必须具有复杂的多电容器配置的陶瓷组件组成，并通过孔将内部电极与外部接触焊点相连。这一系列的两类器件的实际占地面积较理想值都大，并且只能安装在设备的一个专用面上，这使得它们在采用表面安装技术(SMT)的条件下难以应用。在电的方面，体积的限制会导致较大的插入损耗和回波损耗，而且在较高微波频率下还会产生过大的表面模变(surface moding)。

大容量电容器12是一个多层电容器，而小容量电容器14通常是一个单层电容器或平衡配置的两个单层电容器。多层电容器是一个采用交叉片的多层结构，每一片均由一层薄的介电层分隔，而单层电容器则是一个单层结构，其两片间由一层薄介电层分隔。

大容量电容器12具有相对较低的串联谐振(series resonance)，对较低频率的信号最为有效，而小容量电容器14的串联谐振相对较高，对高频信号最有效。

采用现有技术的超宽带耦合电容器10的大容量电容器12和小容量电容器14在超宽带工作频谱的不同部分具有不同的工作特性，下文将进行讨论。

如图3A所示，为采用现有技术的超宽带耦合电容器在一低频下工作的原理图，当采用现有技术的超宽带耦合电容器10在某一低频下工作时，采用现有技术的超宽带耦合电容器10的电极的趋肤效应(skin effect)可以忽略。该陶瓷结构就像是一大块电介质。

如图3B所示，为采用现有技术的超宽带耦合电容器在一中频下工作的原理图，当采用现有技术的超宽带耦合电容器10在某一中频下工作时，采用现有技术的超宽带耦合电容器10的电极会呈现显著的趋肤效应(skin effect)。电介质区开始呈现平行板传输线路结构的弯曲效应。将出现额外的谐振。

如图3C所示，为采用现有技术的超宽带耦合电容器在一高频下工作的原理图，当采用现有技术的超宽带耦合电容器10在某一高频下工作时，采用现有技术的超宽带耦合电容器10的电极将呈现完全的趋肤效应。电介质区成为有损耗的弯曲化平行板传输线路。在较高的频率下会出现额外的谐振。

采用现有技术的超宽带耦合电容器10有一些相关联的缺点。首先，由于采用现有技术的超宽带耦合电容器10为两片式结构，超宽带耦合电容器10需要额外的生产装配工作，会增加单件成本。其次，采用现有技术的超宽带耦合电容器10对取向是敏感的，这一点限制了它只能安装在某一特定表面上，造成与表面安装技术(SMT)的兼容性问题。再次，采用现有技术的超宽带耦合电容器10的装配高度比标准0402封装0.020″的尺寸要超出0.012″。

由此就需要有这样一种超宽带耦合电容器：它为单片式，从而不需要额外的生产装配工作量，进而可降低单件成本；它对取向不敏感，从而可以消除其仅可安装在特定一面上的限制，进而可解决与表面安装技术(SMT)的兼容性问题；它的尺寸不超过标准0402的0.020″。

在现有技术中已经有许多高频电容器方面的创新。这些创新可以适用于它们所针对的特定目的，但它们中的每一种在结构和/或运行和/或目的方面都与本发明有不同之处，因为它们没有提供这样一种超宽带耦合电容器：它为单片式，从而不需要额外的生产装配工作量，进而可降低单件成本；它对取向不敏感，从而可以消除其仅可安装在特定一面上的限制，进而可解决与表面安装技术SMT的兼容性问题；它的尺寸不超过标准0402的0.020″。