(57)【要約】【課題】コンデンサの総体積を同じ値に維持しながら、容量値を増加させることが可能な平行平板コンデンサを提供する。【解決手段】平行平板コンデンサ２００は、第１の導電構造２０２、第２の導電構造２０４および誘電体層２０６を備える。第１の導電構造２０２は、上面部２１２に配置された第１の上部フィンガー２０８と、下面部２１４に配置された第１の下部フィンガー２１０とを有し、第１の上部フィンガー２０８と第１の下部フィンガー２１０とが電気的に接続されている。第２の導電構造２０４は、第２の上部フィンガー２１８および第２の下部フィンガー２２０を有し、第２の上部フィンガー２１８が上面部２１２で第１の上部フィンガー２０８に隣り合った箇所に形成されている。誘電体層２０６は、第１の界面部２２６、第２の界面部２３２、第３の界面部２３４および第４の界面部２３６に配置されている。【選択図】図２
2009021537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電構造、第２の導電構造および誘電体層を備える平行平板コンデンサであって、
前記第１の導電構造は、上面部に配置された第１の上部フィンガーと、下面部に配置された第１の下部フィンガーとを有し、前記第１の上部フィンガーと前記第１の下部フィンガーとが電気的に接続され、
前記第２の導電構造は、第２の上部フィンガーおよび第２の下部フィンガーを有し、前記第２の上部フィンガーが前記上面部で前記第１の上部フィンガーに隣り合った箇所に形成され、前記第２の下部フィンガーは、前記下面部で前記第１の下部フィンガーに隣り合った箇所に形成され、前記第２の上部フィンガーと前記第２の下部フィンガーとが電気的に接続されており、
前記第１の上部フィンガーと前記第２の上部フィンガーとの間には第１の界面部が形成され、前記第１の下部フィンガーの上方に第２の界面部が形成されるとともに、前記第１の上部フィンガーの下方には第３の界面部が形成され、前記第２の下部フィンガーと前記第１の下部フィンガーとの間には第４の界面部が形成され、
前記誘電体層は、前記第１の界面部、前記第２の界面部、前記第３の界面部および前記第４の界面部に配置されていることを特徴とする平行平板コンデンサ。
【請求項２】
前記第１の上部フィンガー、前記第２の上部フィンガー、前記第１の下部フィンガーおよび前記第２の下部フィンガーが金属線であることを特徴とする請求項１に記載の平行平板コンデンサ。
【請求項３】
前記第１の導電構造および前記第２の導電構造が電気的にバイアスされた場合に、前記第１の界面部が第１の容量値を生成し、前記第２の界面部が第２の容量値を生成し、前記第３の界面部が第３の容量値を生成し、前記第４の界面部が第４の容量値を生成することを特徴とする請求項１に記載の平行平板コンデンサ。
【請求項４】
前記第１の容量値、前記第２の容量値、前記第３の容量値、および前記第４の容量値の合計が、前記平行平板コンデンサの総容量値に等しいことを特徴とする請求項３に記載の平行平板コンデンサ。
【請求項５】
前記第１の導電構造は第３の上部フィンガーをさらに有し、
前記第３の上部フィンガーは前記上面部に配置され、前記第２の上部フィンガーを挟んで前記第１の上部フィンガーとは反対側に配置されることで第５の界面部を形成し、前記第１の下部フィンガーと電気的に接続されたことを特徴とする請求項１に記載の平行平板コンデンサ。
【請求項６】
前記第５の界面部は、前記平行平板コンデンサの第５の容量値を生成することを特徴とする請求項５に記載の平行平板コンデンサ。
【請求項７】
前記第２の導電構造は第３の下部フィンガーをさらに有し、
前記第３の下部フィンガーは前記下面部で前記第３の上部フィンガーの下方に配置されて第６の界面部を形成し、前記第２の上部フィンガーと電気的に接続されたことを特徴とする請求項５に記載の平行平板コンデンサ。
【請求項８】
前記第６の界面部は、前記平行平板コンデンサの第６の容量値を生成することを特徴とする請求項７に記載の平行平板コンデンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコンデンサに関する。特に、本発明は平行平板コンデンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、平行平板コンデンサは、その構造において、２つの導電板と、これら２つの導電板の間に配置された誘電体材料から構成されている。この平行平板コンデンサの静電容量値は、以下の数式（１）から得られる。
【０００３】
【数１】
2009021537.tif 000003
【０００４】
ここで、Ｃは、平行平板コンデンサの静電容量値を示し、「ｅ０」は、自由空間の誘電率（８．８５×１０−１２Ｆ・ｍ-1）を示し、「ｅｋ」は、平行平板間の材料の比誘電率を示し、「Ａ」は、平行平板の界面領域の面積を示し、「ｒ」は、平行平板間の距離を示す。数式（１）は、平行平板コンデンサの静電容量値が平行平板の界面領域の面積に対して比例関係をもつことを表す。図１は、従来の平行平板コンデンサを示す模式図である。従来の平行平板コンデンサ１００は、上部導電板１０２と、下部導電板１０４と、上部導電板１０２と下部導電板１０４との間に配置された誘電体層１０６とを含む。上部導電板１０２は、幅が１８単位（ｕｎｉｔ）であり、奥行きが２単位である。従って、Ａは、１８×２＝３６平方単位（ｕｎｉｔ２）であり、容量値１０８とＡとは正比例の関係にある。
【０００５】
上述した平行平板コンデンサ１００の構造では、ｅｋおよびｒが同じ状況下において、平行平板コンデンサの総容量値を増加させるために、平行平板の領域の面積を増加させなければならなかった。つまり、コンデンサの容量値とサイズとが互いにトレードオフの関係にあるため、平行平板コンデンサのサイズを同じ大きさに維持する場合に、容量値を増加させることができなかった。上述の理由から、コンデンサの総体積を同じ値に維持しながら、容量値を増加させることが可能な平行平板コンデンサが求められていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コンデンサの総体積を同じ値に維持しながら、容量値を増加させることが可能な平行平板コンデンサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（１）  第１の導電構造、第２の導電構造および誘電体層を備える平行平板コンデンサであって、前記第１の導電構造は、上面部に配置された第１の上部フィンガーと、下面部に配置された第１の下部フィンガーとを有し、前記第１の上部フィンガーと前記第１の下部フィンガーとが電気的に接続され、前記第２の導電構造は、第２の上部フィンガーおよび第２の下部フィンガーを有し、前記第２の上部フィンガーが前記上面部で前記第１の上部フィンガーに隣り合った箇所に形成され、前記第２の下部フィンガーは、前記下面部で前記第１の下部フィンガーに隣り合った箇所に形成され、前記第２の上部フィンガーと前記第２の下部フィンガーとが電気的に接続されており、前記第１の上部フィンガーと前記第２の上部フィンガーとの間には第１の界面部が形成され、前記第１の下部フィンガーの上方に第２の界面部が形成されるとともに、前記第１の上部フィンガーの下方には第３の界面部が形成され、前記第２の下部フィンガーと前記第１の下部フィンガーとの間には第４の界面部が形成され、前記誘電体層は、前記第１の界面部、前記第２の界面部、前記第３の界面部および前記第４の界面部に配置されていることを特徴とする平行平板コンデンサを提供する。
【０００８】
（２）  前記第１の上部フィンガー、前記第２の上部フィンガー、前記第１の下部フィンガーおよび前記第２の下部フィンガーが金属線であることを特徴とする（１）に記載の平行平板コンデンサを提供する。
【０００９】
（３）  前記第１の導電構造および前記第２の導電構造が電気的にバイアスされた場合に、前記第１の界面部が第１の容量値を生成し、前記第２の界面部が第２の容量値を生成し、前記第３の界面部が第３の容量値を生成し、前記第４の界面部が第４の容量値を生成することを特徴とする（１）に記載の平行平板コンデンサを提供する。
【００１０】
（４）  前記第１の容量値、前記第２の容量値、前記第３の容量値、および前記第４の容量値の合計が、前記平行平板コンデンサの総容量値に等しいことを特徴とする（３）に記載の平行平板コンデンサを提供する。
【００１１】
（５）  前記第１の導電構造は第３の上部フィンガーをさらに有し、前記第３の上部フィンガーは前記上面部に配置され、前記第２の上部フィンガーを挟んで前記第１の上部フィンガーとは反対側に配置されることで第５の界面部を形成し、前記第１の下部フィンガーと電気的に接続されたことを特徴とする（１）に記載の平行平板コンデンサを提供する。
【００１２】
（６）  前記第５の界面部は、前記平行平板コンデンサの第５の容量値を生成することを特徴とする（５）に記載の平行平板コンデンサを提供する。
【００１３】
（７）  前記第２の導電構造は第３の下部フィンガーをさらに有し、前記第３の下部フィンガーは前記下面部で前記第３の上部フィンガーの下方に配置されて第６の界面部を形成し、前記第２の上部フィンガーと電気的に接続されたことを特徴とする（５）に記載の平行平板コンデンサを提供する。
【００１４】
（８）  前記第６の界面部は、前記平行平板コンデンサの第６の容量値を生成することを特徴とする（７）に記載の平行平板コンデンサを提供する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の平行平板コンデンサは、コンデンサの総体積を同じ値に維持しながら、従来のコンデンサよりも容量値を増加させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。尚、これによって本発明が限定されるものではない。
【００１７】
図２は、本発明の一実施形態による平行平板コンデンサを示す模式図である。図２に示すように、平行平板コンデンサ２００は、第１の導電構造２０２、第２の導電構造２０４および誘電体層２０６を備える。第１の導電構造２０２は、上面部２１２に配置された第１の上部フィンガー２０８と、下面部２１４に配置された第１の下部フィンガー２１０とを有する。なお、第１の上部フィンガー２０８は、第１の下部フィンガー２１０と電気的に接続されている。後述するように、この電気的接続は、導電帯片２６０を介して行われる。
【００１８】
第２の導電構造２０４は、互いに電気的に接続された第２の上部フィンガー２１８と、第２の下部フィンガー２２０とを有する。第２の上部フィンガー２１８は、上面部２１２で第１の上部フィンガー２０８に隣り合った箇所に配置されている。第１の上部フィンガー２０８の側面２２２と、第２の上部フィンガー２１８の側面２２４とにより、それらの間で第１の界面部２２６が形成されている。そして、第２の上部フィンガー２１８が第１の下部フィンガー２１０の上方に配置され、第２の上部フィンガー２１８の底面２２８と、第１の下部フィンガー２１０の頂面２３０とにより、それらの間で第２の界面部２３２が形成されている。
【００１９】
同様に、第２の下部フィンガー２２０は、下面部２１４で第１の下部フィンガー２１０に隣り合うとともに、第１の上部フィンガー２０８の下方に位置する。これにより、第２の下部フィンガー２２０は、第１の上部フィンガー２０８との間に第３の界面部２３４を形成し、第１の下部フィンガー２１０との間に第４の界面部２３６を形成する。
【００２０】
誘電体層２０６は、全ての界面の間に配置されている。第１の界面部２２６は、第１の容量値２３８を生成し、第２の界面部２３２は、第２の容量値２４０を生成し、第３の界面部２３４は、第３の容量値２４２を生成し、第４の界面部２３６は、第４の容量値２４４を生成する。これにより、界面部２２６，２３２，２３４，２３６を有するコンデンサにより生成される総容量値は、容量値２３８，２４０，２４２，２４４の合計と等しくなる。例えば、各界面部が生成する容量値が４単位の場合、第１の導電構造２０２と、第２の導電構造２０４との間に電圧差が与えられると、４つの界面部２２６，２３２，２３４，２３６により生成される総容量値は１６単位となる。
【００２１】
平行コンデンサ構造は、図２に示すようにさらに拡張することができる。第３の上部フィンガー２４６は、第１の導電構造２０２中に形成され、第３の下部フィンガー２４８は、第２の導電構造２０４中に形成され、従って付加的な容量値２５０，２５２，２５４を生成できる。第３の上部フィンガー２４６は、第２の上部フィンガー２１８を挟んで第１の上部フィンガー２０８とは反対側に配置されている。また第３の下部フィンガー２４８は、第３の上部フィンガー２４６の下方に配置されている。同様に、平行平板コンデンサ２００は、第１の導電構造２０２の全てのフィンガー電極部が互いに電気的に接続され、第２の導電構造２０４の全てのフィンガー電極部が互いに電気的に接続され、同じパターンによりさらに拡張される。
【００２２】
同一の外形寸法とされる２つの平行平板コンデンサ、つまり、従来の平行平板コンデンサ１００と本発明に係る平行平板コンデンサ２００を対比して説明すると、平行平板コンデンサ２００は、従来の平行平板コンデンサ１００よりも容量値が大きい。第１の上部フィンガー２０８が、２×２（幅＝２単位、奥行き＝２単位）の寸法を有し、平行平板コンデンサ２００中の各フィンガーが同じ寸法であると仮定すると、第１の容量値２３８は４平方単位であり、残りの容量値（２４０，２４２，２４４等）は４平方単位である。従って、図２において、各フィンガー電極部同士の間隔が２単位である場合、１３個の４平方単位のコンデンサにより、幅が１８単位で、奥行きが２単位の平行平板コンデンサ２００を形成することができる。１３個の容量値の合計は、総容量値である５２平方単位に等しい。この結果から分かるように、平行平板コンデンサ２００の容量値は、図１に示す従来の平行平板コンデンサ１００の容量値である３６平方単位に対して、略１．５倍（つまり、約５０％の増大）である。
【００２３】
図３は、本発明の一実施形態による平行平板コンデンサを示す平面図である。図３に示すように、第１の上部フィンガー２０８、第３の上部フィンガー２４６およびこれと同様に形成された上部フィンガー２５６は、上面部２１２に配置されている。第１の下部フィンガー２１０およびこれと同様に形成された下部フィンガー２５８は、下面部２１４に配置されている。上面部２１２の第１の導電構造２０２のフィンガー電極部は、上述したように導電帯片２６０を介して電気的に接続されている。下面部２１４の第１の導電構造２０２のフィンガー電極部は、導電帯片２６０を介して電気的に接続されている。図３に示すように、上面部２１２のフィンガー電極部は、第１の導電構造２０２の任意の一端にある短い相互接続部２６２を介し、下面部２１４のフィンガー電極部と電気的に接続されてもよい。
【００２４】
上述したことから分かるように、本発明の実施形態による平行平板コンデンサは、同じ体積の材料中に、従来の平行平板コンデンサよりも多くの静電容量を生成することができる。従来の平行平板コンデンサが２つの平行平板だけを利用して静電容量を生成するのとは異なり、本発明は、異なる平行板上にある隣り合ったフィンガー電極部により静電容量を生成するので、容量値を増加させることができる上に、必要となる導体材料を低減できる。
【００２５】
一方、必要な容量値を増やす必要がない場合には、本発明の平行平板コンデンサを利用すると、より小さいコンデンサで従来のコンデンサと同じ静電容量を得ることができる。また、本発明のコンデンサは、同様に繰り返される幾何学的な構造パターンを利用することにより、複数の平面に亘る拡張が可能となる。この構造パターンは、上述の実施形態から分かるように、異なる平面で対向したコーナーにそれぞれ配置された２つの第１の柱状電極と、異なる平面で残りのコーナーにそれぞれ配置された２つの第２の柱状電極とを含む。例えば、第１の柱状電極が第１の平面の右コーナーの一方および第２の平面の左コーナーの一方に配置され、他方、第２の柱状電極は、第１の平面における残りの左コーナーおよび第２の平面における残り右コーナーに配置される。そして、誘電体層は、静電容量を得るために第１の柱状電極と第２の柱状電極との間に配置されている。
【００２６】
また、上述の構造パターンは、第２の平面の下方において第３の平面を加えることにより容量値を増加させることができる。さらに、第３の平面上に第３の柱状電極および第４の柱状電極を配置し、第２の平面中の電極とともに、付加的な容量値を得ることもできる。
【００２７】
本発明では好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではなく、当該技術を熟知するものなら誰でも、本発明の主旨と領域を脱しない範囲内で各種の変更や修正を加えることができる。従って本発明の保護の範囲は、特許請求の範囲で指定した内容を基準とする。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の平行平板コンデンサを示す模式図である。
【図２】本発明の一実施形態による平行平板コンデンサを示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態による平行平板コンデンサを示す平面図である。
【符号の説明】
【００２９】
１００  従来の平行平板コンデンサ
１０２  上部導電板
１０４  下部導電板
１０６  誘電体層
１０８  容量値
２００  平行平板コンデンサ
２０２  第１の導電構造
２０４  第２の導電構造
２０６  誘電体層
２０８  第１の上部フィンガー
２１０  第１の下部フィンガー
２１２  上面部
２１４  下面部
２１８  第２の上部フィンガー
２２０  第２の下部フィンガー
２２２  側面
２２４  側面
２２６  第１の界面部
２２８  底面
２３０  頂面
２３２  第２の界面部
２３４  第３の界面部
２３６  第４の界面部
２３８  第１の容量値
２４０  第２の容量値
２４２  第３の容量値
２４４  第４の容量値
２４６  第３の上部フィンガー
２４８  第３の下部フィンガー
２５０  容量値
２５２  容量値
２５４  容量値
２５６  類似に構成された上部フィンガー
２５８  類似に構成された下部フィンガー
２６０  導電帯片
２６２  短い相互接続部
【図１】
2009021537.tif 000004
【図２】
2009021537.tif 000005
【図３】
2009021537.tif 000006