專利名稱：平行板磁性電容器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種電能儲存裝置，且特別是有關(guān)于一種平行板磁性電容器的裝置。
背景技術(shù)：
—般而言，平行板電容器的構(gòu)造是由兩個平行的金屬板及中間的絕緣材料所構(gòu) 成，電容值的計算可用公式(1)表示，而電容值對應(yīng)的能量可用公式(2)表示 C = ~^~^ (1)
廣 E = (1/2) CV2 (2) 其中，C代表平行板電容器的電容值，e。代表真空中的介電常數(shù)，ek代表材料的相 對介電常數(shù)，A代表平行板的接口面積，r代表兩平行板間的距離，E是表示能量，而V是施 加的偏壓。公式(1)指出平行板電容器的電容值正比于平行板的界面面積。舉例來說，請參 考圖l，其為一傳統(tǒng)的平行板電容器的剖面圖。該平行板電容器100包含一上導(dǎo)體板102、 一下導(dǎo)體板104與一絕緣層106，其中該絕緣層106在該上導(dǎo)體板102與下導(dǎo)體板104中 間，該上導(dǎo)體板102的寬度及深度分別是18單位及2單位，因此，A為18X2 = 16平方單 位，其中電容值108正比于A。 如上述的平行板電容器100，在不改變ek與r的情況下，為了增加平行板電容器的 電容值，需增加兩導(dǎo)體板的面積。因此，電容值與電容器尺寸之間，必須做出取舍，否則要在 電容器尺寸維持不變的情況下增加電容值，將會遇到瓶頸。 因此本發(fā)明的目的就是在提供一種新平行板電容器，在電容器的體積維持不變的 情況下，用以增加電容值。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種平行板磁性電容器，用以增加電容值，其中該平行 板磁性電容器與傳統(tǒng)平行板電容器的尺寸相同。該平行板磁性電容器包含第一導(dǎo)電磁性 金屬、第二導(dǎo)電磁性金屬與一絕緣層。導(dǎo)電磁性金屬具有指狀結(jié)構(gòu)，并在指狀結(jié)構(gòu)間產(chǎn)生電 容值。 本發(fā)明的另一目的是在提供一種平行板磁性電容器，其包含第一導(dǎo)電磁性金屬 具有第一上指狀結(jié)構(gòu)位于一上平面，以及第一下指狀結(jié)構(gòu)位于一下平面，第一上指狀結(jié)構(gòu) 電性連接于第一下指狀結(jié)構(gòu)；第二導(dǎo)電磁性金屬具有第二上指狀結(jié)構(gòu)以及第二下指狀結(jié) 構(gòu)，第二上指狀結(jié)構(gòu)位于該上平面，且位于第一上指狀結(jié)構(gòu)旁而形成第一界面，并位于第一 下指狀結(jié)構(gòu)之上而形成第二界面，第二下指狀結(jié)構(gòu)位于該下平面，且位于第一下指狀結(jié)構(gòu) 旁而形成第三界面，并位于第一上指狀結(jié)構(gòu)之下而形成第四界面，第二上指狀結(jié)構(gòu)電性連 接于第一下指狀結(jié)構(gòu)；以及介電層位于第一界面、第二界面、第三界面以及第四界面之中。
由上述本發(fā)明較佳實施例可知，在本發(fā)明的磁性電容器的體積與傳統(tǒng)平行板電容器相同的情況下，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可增加電容值。且除了增加電容值之外，所需的導(dǎo)體材料減 少，是由于使用不同平行板上相鄰的指狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電容值，而傳統(tǒng)平行板電容器只靠兩塊 平行板產(chǎn)生電容值。如此一來，本發(fā)明的平行板磁性電容器所需的介電物質(zhì)增加，使得該平 行板磁性電容器的重量減輕。 以下將以一實施例對上述的說明以及接下來的實施方式做詳細(xì)的描述，并對本發(fā) 明提供更進(jìn)一步的解釋。


圖1是一種傳統(tǒng)平行板電容器的剖面圖； 圖2是繪示依照本發(fā)明一較佳實施例的一種平行板磁性電容器的剖面圖；
圖3是繪示依照本發(fā)明另一較佳實施例的一種平行板磁性電容器的俯視圖。
主要組件符號說明100傳統(tǒng)平行板電容器102 :上導(dǎo)體板
104下導(dǎo)體板106 :絕緣層
108電容值200平行板電容器202第一導(dǎo)電材料204第二導(dǎo)電材料206絕緣層208第一上指狀結(jié)構(gòu)210第一下指狀結(jié)構(gòu)212上平面214下平面218第二上指狀結(jié)構(gòu)220第二下指狀結(jié)構(gòu)222側(cè)面224側(cè)面226第一界面228底面230頂面232第二界面234第三界面236第四界面238第一電容值240第二電容值242第三電容值244第四電容值246第三上指狀結(jié)構(gòu)248第三下指狀結(jié)構(gòu)250電容值252電容值254電容值256類似的上指狀結(jié)構(gòu)258類似的下指狀結(jié)構(gòu)260導(dǎo)體片262短接
具體實施例方式
需了解下列說明為提供不同的實施例，借以實施本發(fā)明的不同特征。下列描述組 件及配置的特定實施例是用以簡化本發(fā)明說明，其當(dāng)然僅為例示說明，而非用以限制。
請參照圖2，其繪示依照本發(fā)明一實施例的一種平行板磁性電容器的剖面圖。一磁 性電容器200包含第一導(dǎo)電磁性金屬202、第二導(dǎo)電磁性金屬204與介電層206，其中第一 導(dǎo)電磁性金屬202具有第一上指狀結(jié)構(gòu)208位于上平面212，以及第一下指狀結(jié)構(gòu)210位于 下平面214，第一上指狀結(jié)構(gòu)208電性連接于第一下指狀結(jié)構(gòu)210，其中電性連接是經(jīng)由導(dǎo) 體片260，稍后會提供更進(jìn)一步的解釋。
5
第二導(dǎo)電磁性金屬204具有第二上指狀結(jié)構(gòu)218以及第二下指狀結(jié)構(gòu)220，第二上指狀結(jié)構(gòu)218位于上平面212，第二上指狀結(jié)構(gòu)218位于第一上指狀結(jié)構(gòu)208旁，在第一上指狀結(jié)構(gòu)208的側(cè)面222與第二上指狀結(jié)構(gòu)218的側(cè)面224，形成第一界面226。再者，第二上指狀結(jié)構(gòu)218并位于該第一下指狀結(jié)構(gòu)210之上，在第二上指狀結(jié)構(gòu)218的底面228與第一下指狀結(jié)構(gòu)210的頂面230，形成第二界面232。 同理，第二下指狀結(jié)構(gòu)220位于下平面214，且位于第一下指狀結(jié)構(gòu)210旁，第一上指狀結(jié)構(gòu)208的底面與第二下指狀結(jié)構(gòu)220的頂面形成第三界面234。在第二下指狀結(jié)構(gòu)220的側(cè)面與第一下指狀結(jié)構(gòu)210的側(cè)面，形成第四界面236。 介電層206位于第一界面226、第二界面232、第三界面234以及第四界面236之中，其中第一界面226、第二界面232、第三界面234以及第四界面236相對產(chǎn)生的電容值分別為第一電容值238、第二電容值240、第三電容值242以及該第四電容值244。舉例來說，每個界面產(chǎn)生的電容值為4單位，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電磁性金屬202以及該第二導(dǎo)電磁性金屬204載有電壓時，第一電容值238、第二電容值240、第三電容值242以及該第四電容值244之和為該磁性電容器的總電容值，其為16單位。 此夕卜，當(dāng)?shù)谝粚?dǎo)電磁性金屬202和第二導(dǎo)電磁性金屬204經(jīng)電性偏壓后，它們會具有磁性極化于本身中，其中圖2所示的箭號便是代表磁性極化。此處的極化是電動力學(xué)中波(如光和其它電磁輻射)的一個重要特性，其與縱波(如常見的聲波)不同，電磁波是三維的橫波，且正是由于其向量特性，從而產(chǎn)生出極化這一現(xiàn)象。 請參照圖2，第一導(dǎo)電磁性金屬202還包含第三上指狀結(jié)構(gòu)246，且第二導(dǎo)電磁性金屬204還包含第三下指狀結(jié)構(gòu)248，用以產(chǎn)生額外的電容值250、252及254。第三上指狀結(jié)構(gòu)246位于第二上指狀結(jié)構(gòu)218對面第一上指狀結(jié)構(gòu)208的另一旁。同理，該磁性電容器200的結(jié)構(gòu)可依此類推，第一導(dǎo)電磁性金屬202所有的指狀結(jié)構(gòu)彼此間電性接觸，且第二導(dǎo)電磁性金屬204所有的指狀結(jié)構(gòu)彼此間電性連接。 為了說明兩電容器具有相同尺寸，此處稱之為電容器100與電容器200，其中且電容器200的電容值大于電容器100的電容值。假如第一上指狀結(jié)構(gòu)208的尺寸為2X2 (寬度是2單位，深度是2單位)，且每個指狀結(jié)構(gòu)有相同的尺寸。因此，第一 電容值為4平方單位，其余的電容值(如240，242，244...等)均為4平方單位。請參照圖2，假如指狀結(jié)構(gòu)間彼此的距離為2單位，在寬18單位且深2單位的磁性電容器200中，有13個電容值，其均為4平方單位，總電容值相當(dāng)于52平方單位。請參照圖1，平行板電容器100的電容值為36平方單位。電容器200的電容值幾乎為電容器100的電容值的1.5倍，幾乎增加了 50%。此外，有鑒于上述用于本發(fā)明實施例中電容器的磁性金屬結(jié)構(gòu)，因此可使用更多種介電材料，且其介電常數(shù)亦會在能量儲存時因磁性效應(yīng)而有數(shù)量級數(shù)的增加。如此一來，平行板磁性電容器的電容便可因磁效應(yīng)或所謂的"巨磁電容效應(yīng)(Colossal Magnetic C即acitanceeffect)"而有所增加。平行板磁性電容器的電容可利用下述等式(a)來作運(yùn)算取得 c = W ^
^ (a) 其中e^是因巨磁電容效應(yīng)所產(chǎn)生的系數(shù)。此外，上述第一導(dǎo)電磁性金屬202和第二導(dǎo)電磁性金屬204，可使用如CoNiFe...等合金磁性材料來制作。 請參照圖3，是繪示依照本發(fā)明另一較佳實施例的一種平行板磁性電容器的俯視圖。第一上指狀結(jié)構(gòu)208、第三上指狀結(jié)構(gòu)246與類似的上指狀結(jié)構(gòu)256均位于上平面212，第一下指狀結(jié)構(gòu)210與類似的下指狀結(jié)構(gòu)258皆位于下平面214。如先前所述，在上平面212上，第一導(dǎo)電材料202的指狀結(jié)構(gòu)經(jīng)由導(dǎo)體片260電性連接；在下平面214上，第一導(dǎo)電磁性金屬202的指狀結(jié)構(gòu)經(jīng)由導(dǎo)體片260電性連接。請參照圖3，上平面212上的指狀結(jié)構(gòu)經(jīng)由短接262電性連接至下平面214上的指狀結(jié)構(gòu)，其中短接262在第一導(dǎo)電磁性金屬202上的其中一端。 由上述本發(fā)明較佳實施例可知，在本發(fā)明的磁性電容器的體積與傳統(tǒng)平行板電容器相同的情況下，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可增加電容值。且除了增加電容值之外，所需的導(dǎo)體材料減少，是由于使用不同平行板上相鄰的指狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生電容值，而傳統(tǒng)平行板電容器只靠兩塊平行板產(chǎn)生電容值。如此一來，本發(fā)明的平行板磁性電容器所需的介電物質(zhì)增加，使得該平行板磁性電容器的重量減輕。 換句話說，假如電容值不需要增加，在本發(fā)明的平行板磁性電容器的電容值與傳統(tǒng)平行板電容器相同的情況下，那么電容器的體積可以縮小。依照上述實施例的電容器，使用相同的幾何結(jié)構(gòu)，電容器可擴(kuò)充至數(shù)個平面，由上述實施例可知一結(jié)構(gòu)圖，其中該結(jié)構(gòu)圖包含兩個第一柱狀電極分別位于不同平面的相對的角落；兩個第二柱狀電極分別位于不同平面的剩余角落，其中第一柱狀電極具有一第一電壓，第二柱狀電極具有與第一電壓不同的一第二電壓。舉例來說，假如二第一柱狀電極分別位于第一平面的右角落，以及第二平面的左角落；則二第二柱狀電極分別位于第一平面的左角落，以及第二平面的右角落；一絕緣層位于第一柱狀電極以及第二柱狀電極之間，其中第一柱狀電極以及第二柱狀電極之間產(chǎn)生電容值。 根據(jù)上述的結(jié)構(gòu)圖，在第二平面下，可增加第三平面，用以擴(kuò)充電容器。 一第三柱狀電極與一第四柱狀電極在第三平面上，且第三柱狀電極具有第一電壓，第四柱狀電極具有第二電壓，同樣地，第三平面上的第三柱狀電極和第四柱狀電極會與第二平面上的第一和第二柱狀電極間產(chǎn)生電容值。 根據(jù)前述實施例，介電材料可圍繞于磁性層之間，以獲得巨磁電容(colossalmagneto capacitance)，而介電材料在組件操作時其等效介電常數(shù)可高達(dá)109的
數(shù)量級數(shù)。此外，磁性電容器在制作上相較于傳統(tǒng)平板電容器而言，可節(jié)省原先所需的重量、體積和制作成本，而成為具有高附加價值的電容器。 雖然本發(fā)明已以實施方式揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)的人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種平行板磁性電容器，其特征在于，包含一第一導(dǎo)電磁性金屬，具有一第一上指狀結(jié)構(gòu)位于一上平面，以及一第一下指狀結(jié)構(gòu)位于一下平面，該第一上指狀結(jié)構(gòu)電性連接于該第一下指狀結(jié)構(gòu)；一第二導(dǎo)電磁性金屬，具有一第二上指狀結(jié)構(gòu)以及一第二下指狀結(jié)構(gòu)，該第二上指狀結(jié)構(gòu)與該第二下指狀結(jié)構(gòu)相互電性連接，該第二上指狀結(jié)構(gòu)位于該上平面，該第二上指狀結(jié)構(gòu)位于該第一上指狀結(jié)構(gòu)旁而形成一第一界面，該第二上指狀結(jié)構(gòu)并位于該第一下指狀結(jié)構(gòu)之上而形成一第二界面，該第二下指狀結(jié)構(gòu)位于該下平面，該第二下指狀結(jié)構(gòu)位于該第一下指狀結(jié)構(gòu)旁而形成一第三界面，該第二下指狀結(jié)構(gòu)并位于該第一上指狀結(jié)構(gòu)之下而形成一第四界面；以及一介電材料位于該第一界面、該第二界面、該第三界面以及該第四界面之中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第一上指狀結(jié)構(gòu)、該第一 下指狀結(jié)構(gòu)、該第二上指狀結(jié)構(gòu)以及該第二下指狀結(jié)構(gòu)是磁性金屬線。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行板磁性電容器，其特征在于，當(dāng)該第一導(dǎo)電磁性金屬以 及該第二導(dǎo)電磁性金屬載有電壓而具有磁性極化時，該第一界面，該第二界面，該第三界 面，以及該第四界面則相對產(chǎn)生該第一電容值，該第二電容值，該第三電容值，以及該第四 電容值。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第一電容值、該第二電容 值、該第三電容值以及該第四電容值之和為該磁性電容器的一總電容值。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第一導(dǎo)電磁性金屬還包 含一第三上指狀結(jié)構(gòu)位于該上平面，該第三上指狀結(jié)構(gòu)位于該第二上指狀結(jié)構(gòu)的另一旁而 形成一第五界面，該第三上指狀結(jié)構(gòu)電性連接于該第一下指狀結(jié)構(gòu)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第五界面產(chǎn)生該電容器 的一第五電容值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第二導(dǎo)電磁性金屬還包 含一第三下指狀結(jié)構(gòu)位于該下平面，該第三下指狀結(jié)構(gòu)位于該第三上指狀結(jié)構(gòu)的另一旁而 形成一第六界面，該第三下指狀結(jié)構(gòu)電性連接于該第二上指狀結(jié)構(gòu)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第六界面產(chǎn)生該電容器 的一第六電容值。
9. 一種平行板磁性電容器，其特征在于，包含二個第一柱狀電極彼此電性連接，并分別位于一第一平面的右角落，以及一第二平面 的左角落；二個第二柱狀電極彼此電性連接，并分別位于該第一平面的左角落，以及該第二平面 的右角落；以及一介電層，位于該第一柱狀電極以及該第二柱狀電極之間，其中該第一柱狀電極以及 該第二柱狀電極之間產(chǎn)生電容值。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第一柱狀電極具有一第 一電壓，以及該第二柱狀電極具有與該第一電壓不同的一第二電壓。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該第一平面位于該第二平 面之上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的平行板磁性電容器，其特征在于，還包含 一第三柱狀電極位于一第三平面的右角落，其中該第三平面位于該第二平面之下；以及一第四柱狀電極位于一第三平面的左角落。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的平行板磁性電容器，其特征在于，第三柱狀電極具有該第 一電壓，以及該第四柱狀電極具有該第二電壓。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的平行板磁性電容器，其特征在于，該介電層位于該第三柱 狀電極以及該第四柱狀電極之間，且該第三柱狀電極以及該第四柱狀電極是與該第一柱狀 電極和該第二柱狀電極之間產(chǎn)生電容值。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種平行板磁性電容器，包含一第一導(dǎo)電磁性金屬具有一第一上指狀結(jié)構(gòu)位于一上平面，以及一第一下指狀結(jié)構(gòu)位于一下平面，一第二導(dǎo)電磁性金屬具有一第二上指狀結(jié)構(gòu)以及一第二下指狀結(jié)構(gòu)。該第二上指狀結(jié)構(gòu)位于該上平面且位于該第一上指狀結(jié)構(gòu)旁而形成一第一界面，并位于該第一下指狀結(jié)構(gòu)之上而形成一第二界面。該第二下指狀結(jié)構(gòu)位于該下平面且位于該第一下指狀結(jié)構(gòu)旁而形成一第三界面，并位于該第一上指狀結(jié)構(gòu)之下而形成一第四界面。一介電層位于該第一界面、該第二界面、該第三界面以及該第四界面之中。
文檔編號H01G4/00GK101777422SQ201010002370
公開日2010年7月14日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月12日
發(fā)明者賴锜 申請人:北極光股份有限公司