JP2002164245A - 電子部品の実装構造 - Google Patents
電子部品の実装構造Info
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Abstract
制する。 【解決手段】 電源102に対して多端子型積層コンデ
ンサ10とLSI104が並列的に配線106、108
により接続される。つまり、側面12Bに配置された端
子電極31、35が、電源102の+極側及びLSI1
04の一端側の電極部分に、配線106で接続される。
端子電極31、35と隣合って同一の側面12B内に配
置された端子電極33、37が、電源102の−極側及
びLSI104の他端側の電極部分に、配線108で接
続される。
Description
タンス(ESL)を大幅に低減して電源電圧の振動を抑
制した電子部品の実装構造に係り、特に積層セラミック
コンデンサをデカップリングコンデンサとして用いた回
路に好適なものである。
電源においては低電圧化が進む一方で負荷電流は増大し
ている。従って、負荷電流の急激な変化に対して電源電
圧の変動を許容値内に抑えることが非常に困難になった
為、図15に示すように、デカップリングコンデンサと
呼ばれる例えば2端子構造の積層セラミックコンデンサ
100が電源102に接続されるようになった。そし
て、負荷電流の過渡的な変動時にこの積層セラミックコ
ンデンサ100からCPU等のLSI104に電流を供
給して、電源電圧の変動を抑えるようにしている。
の動作周波数の一層の高周波数化に伴って、負荷電流は
高速でより大きなものとなっており、図15に示す積層
セラミックコンデンサ100自身が有している等価直列
インタクタンス(ESL)が、電源電圧の変動に大きく
影響するようになった。
100ではESLが高いことから、図16に示す負荷電
流iの変動に伴って、上記と同様に電源電圧Vの変動が
大きくなり易かった。これは、負荷電流の過渡時におけ
るESLによる電圧変動が、下記の式1で近似されるの
で、ESLの低減が電源電圧の安定化に繋がるからであ
る。 dV=ESL・di/dt…式1 ここで、dVは過渡時の電圧変動(V)であり、iは電
流変動量(A)であり、tは変動時間(秒)である。
つつESLを低減する為に、複数のコンデンサを並列し
た形の多端子化したアレイ構造が採用される傾向にあっ
た。そして、この低ESL化が図られた多端子型コンデ
ンサ110を電源102とLSI104との間に配置し
たものの等価回路を図17に示す。この等価回路のごと
く隣り合った端子電極の極性が相互に同じとなるよう
に、LSI104の一端側にそれぞれ同一側面に配置さ
れた4つの端子電極118が接続されると共に、LSI
104の他端側にそれぞれ同一側面に配置された4つの
端子電極120が接続されている。これに伴って、隣り
合う4つの内部電極114間の極性が相互に同一とな
り、同じく隣り合う4つの内部電極116間の極性が相
互に同一となっている。
込む例えば高周波電流によってそれぞれ磁束が発生し、
隣り合う内部電極114同士で大きなESLが生じると
共に、内部電極116同士で大きなESLが生じるだけ
でなく、このコンデンサの周辺の配線で大きなESLが
生じるようになっていた。本発明は上記事実を考慮し、
ESLを大幅に低減して電源電圧の振動を抑制し得る電
子部品の実装構造を提供することを目的とする。
の実装構造は、複数の端子電極が同一面内に並んで配置
された電子部品が、被接続部材とこれらの端子電極で接
続される電子部品の実装構造であって、これら端子電極
の少なくとも一つの端子電極が、被接続部材の一端側に
接続され、被接続部材の一端側に接続された端子電極と
隣合って同一面内に配置された端子電極が、被接続部材
の他端側に接続されることを特徴とする。
ば、同一面内に複数の端子電極が並んで配置された電子
部品が、これらの端子電極で被接続部材と接続される形
となっている。但し、これら端子電極の少なくとも一つ
の端子電極が、被接続部材の一端側に接続されていると
共に、被接続部材の一端側に接続されたこの端子電極と
隣合って同一面内に配置された端子電極が、被接続部材
の他端側に接続されている。そして、上記複数の端子電
極に繋がる電子部品内の内部電極が、例えば相互に対向
しつつ並列に配置されるコンデンサの電極とされてい
る。
子電極同士が、被接続部材の相互に異なる端部の電極に
接続される形となるので、電源から被接続部材への通電
の際に、隣り合う端子電極の極性が相互に異なって例え
ば交互に正負極に順次なる形で、電流が流れるようにな
る。この結果、電子部品内に例えば相互に逆向きに流れ
る高周波電流によって、複数の端子電極及び端子電極に
繋がる内部電極だけでなく、これら端子電極の周辺の配
線でそれぞれ発生する磁束が互いに打ち消し合うように
相殺されることになる。これに伴って、電子部品自体や
周辺の配線自体が持つ寄生インダクタンスを少なくで
き、等価直列インダクタンスを低減する効果が生じるよ
うになる。以上より、本請求項に係る電子部品の実装構
造によれば、デカップリングコンデンサとして好適なよ
うに電子部品等の大幅な低ESL化が図られて、電源電
圧の振動を抑制できるようになる。
ば、請求項1の電子部品の実装構造と同様の構成の他
に、複数の端子電極が並んで配置される面を少なくとも
二以上有するという構成を有している。従って、請求項
1と同様の作用が電子部品の少なくとも二以上の面で生
じるので、電子部品の小型化を図りつつ、より一層大幅
な低ESL化が図られて電源電圧の振動をより確実に抑
制できるようになる。
ば、請求項1及び請求項2の電子部品の実装構造と同様
の構成の他に、電子部品内に内部電極が複数配置され、
複数の端子電極がこれら内部電極に一つづつ個々に接続
されるという構成を有している。従って、端子電極が増
えるのに伴って内部電極の積層数及び素子数が増える結
果として、より一層低ESL化が図られるようになる。
種類の端子電極が同一面内に並んで配置された電子部品
が、被接続部材とこれらの端子電極で接続される電子部
品の実装構造であって、二種類の端子電極の内の一方の
種類の端子電極が被接続部材の一端側に接続され、他方
の種類の端子電極が被接続部材の他端側に接続されるこ
とを特徴とする。
ば、同一面内に二種類の端子電極が並んで配置された電
子部品が被接続部材とこれらの端子電極で接続される形
となっている。但し、二種類の端子電極の内の一方の種
類の端子電極が被接続部材の一端側に接続されていると
共に、他方の種類の端子電極が被接続部材の他端側に接
続されている。そして、上記二種類の端子電極に繋がる
電子部品内の二種類の内部電極が、例えば相互に対向し
つつ並列に配置されるコンデンサの電極とされている。
一面内で隣り合う端子電極同士が、被接続部材の相互に
異なる端部の電極に接続される形となるので、隣り合う
端子電極の極性が相互に異なるのに伴って、電子部品内
に相互に逆向きに例えば高周波電流が流れて、複数の端
子電極及び端子電極に繋がる内部電極だけでなく、これ
ら端子電極の周辺の配線でそれぞれ発生する磁束が、互
いに打ち消し合うように相殺され、等価直列インダクタ
ンスを低減する効果が生じるようになる。以上より、本
請求項に係る電子部品の実装構造によれば、請求項1と
同様に、デカップリングコンデンサとして好適なように
電子部品等の大幅な低ESL化が図られて、電源電圧の
振動を抑制できるようになる。
ば、請求項4の電子部品の実装構造と同様の構成の他
に、二種類の端子電極が並んで配置される面が少なくと
も二以上有するという構成を有している。従って、請求
項4と同様の作用が電子部品の少なくとも二以上の面で
生じるので、請求項2と同様に、電子部品の小型化を図
りつつ、より一層大幅な低ESL化が図られて電源電圧
の振動をより確実に抑制できるようになる。
ば、請求項4及び請求項5の電子部品の実装構造と同様
の構成の他に、電子部品内に内部電極が複数配置され、
複数の端子電極がこれら内部電極に一つづつ個々に接続
されるという構成を有している。従って、請求項3と同
様に、より一層低ESL化が図られることになる。
装構造の実施の形態を図面に基づき説明する。本発明の
一実施の形態に適用される電子部品であるアレイ型の多
端子型積層コンデンサ10を図2から図4に示す。これ
らの図に示すように、セラミックグリーンシートを複数
枚積層した積層体を焼成することで得られた直方体状の
焼結体である誘電体素体12を主要部として、多端子型
積層コンデンサ10が構成されている。
は、誘電体素体12の手前側と奥側との間でそれぞれ細
長く延びる内部電極21、内部電極23、内部電極25
及び内部電極27が左側から順に配置されている。ま
た、誘電体素体12内において誘電体層とされるセラミ
ック層12Aを隔てたこれら内部電極21、23、2
5、27の下方には、同じく誘電体素体12の手前側と
奥側との間でそれぞれ細長く延びる内部電極22、内部
電極24、内部電極26及び内部電極28が左側から順
に配置されている。尚、これら内部電極を有したセラミ
ック層12Aは単に2層だけでなく、交互に多数層配置
しても良い。そして、これら内部電極21〜28の材質
としては、卑金属材料であるニッケル、ニッケル合金、
銅或いは、銅合金が考えられるだけでなく、これらの金
属を主成分とする材料が考えられる。
22が位置して、これら内部電極21、22がコンデン
サを構成すると共に、内部電極23の直下に内部電極2
4が位置して、これら内部電極23、24がコンデンサ
を構成する形とされる。また、内部電極25の直下に内
部電極26が位置して、これら内部電極25、26がコ
ンデンサを構成すると共に、内部電極27の直下に内部
電極28が位置して、これら内部電極27、28がコン
デンサを構成する形になっている。
28までの4つづつの内部電極が誘電体素体12内にお
いてセラミック層12Aで隔てられつつ相互に対向して
配置されて、4つのコンデンサである4素子を構成する
ことになる。
1、23、25、27の奥側の端部から図3の誘電体素
体12の奥側の側面12Bに向かって電極がそれぞれ1
箇所づつ引き出されることで、内部電極21、23、2
5、27に1つづつの引出部21A、23A、25A、
27Aが形成されている。また、内部電極22、24、
26、28の手前側の端部から誘電体素体12の手前側
の側面12Bに向かって電極がそれぞれ1箇所づつ引き
出されることで、内部電極22、24、26、28に1
つづつの引出部22A、24A、26A、28Aが形成
されている。以上より、引出部21A〜28Aまでの計
8ヵ所の引出部分が相互に重ならない形で内部電極21
〜28からそれぞれ引き出されている。
電極21の引出部21Aに接続される端子電極31、内
部電極23の引出部23Aに接続される端子電極33、
内部電極25の引出部25Aに接続される端子電極35
及び、内部電極27の引出部27Aに接続される端子電
極37が、誘電体素体12の奥側の側面12Bにそれぞ
れ配置されている。
極22の引出部22Aに接続される端子電極32、内部
電極24の引出部24Aに接続される端子電極34、内
部電極26の引出部26Aに接続される端子電極36及
び、内部電極28の引出部28Aに接続される端子電極
38が、誘電体素体12の手前側の側面12Bにそれぞ
れ配置されている。
層コンデンサ10の奥側の側面12Bに端子電極31、
33、35、37がそれぞれ配置され、手前側の側面1
2Bに端子電極32、34、36、38がそれぞれ配置
されることで、直方体である六面体形状とされる誘電体
素体12の4つの側面12B、12Cの内の2つの側面
12Bに端子電極31〜38がそれぞれ配置される8端
子の構造になっている。
してこの多端子型積層コンデンサ10とCPU等の被接
続部材であるLSI104が並列的に配線106、10
8により接続されている。具体的には、図3の誘電体素
体12の奥側の側面12Bに配置された端子電極31、
33、35、37の内の端子電極31、35が、電源1
02の+極側及びLSI104の一端側である図1にお
いて上側の電極部分に、配線106で接続されている。
そして、これら端子電極31、35と隣合って誘電体素
体12の同一の側面12B内に配置された端子電極3
3、37が、電源102の接地側である−極側及び、L
SI104の他端側である図1において下側の電極部分
に、配線108で接続されている。
面12Bに配置された端子電極32、34、36、38
の内の端子電極34、38が、電源102の+極側及び
LSI104の一端側の電極部分に、同じく配線106
で接続されている。そして、これら端子電極34、38
と隣合って誘電体素体12の同一の側面12B内に配置
された端子電極32、36が、電源102の−極側及び
LSI104の他端側の電極に、同じく配線108で接
続されている。つまり、端子電極31、35、34、3
8が同極になって同一種類の端子電極となり、端子電極
33、37、32、36が同じく同極になってもう一種
類の端子電極となる。
極21〜28の内の例えば内部電極21、24、25、
28が+極になると同時に内部電極22、23、26、
27が−極になるときには、内部電極21、22、2
5、26では奥側から手前側に向かって電流が流れ、内
部電極23、24、27、28では手前側から奥側に向
かって電流が流れるので、隣り合った内部電極間で電流
が相互に逆方向に流れることになる。
構造の作用を説明する。セラミック等の誘電体層を積層
して形成された誘電体素体12内に、セラミック層12
Aを介して隔てられつつ4つづつの計8枚の内部電極2
1〜28がそれぞれ配置されており、これら8枚の内部
電極21〜28が、相互に対向しつつ並列に配置される
コンデンサの電極とされるように、それぞれ端子電極3
1〜38に繋がっている。そして、それぞれ4つづつの
端子電極が並んで配置された一対の側面12Bを有する
この多端子型積層コンデンサ10が、これらの端子電極
31〜38でLSI104と接続される形となってい
る。
電極31、33、35、37の内の一つおきの端子電極
31、35が、LSI104の上側の電極部分に接続さ
れると共に、これら端子電極31、35と隣合って同一
の側面12B内に配置された端子電極33、37が、L
SI104の下側の電極部分に接続されている。さら
に、誘電体素体12の手前側の4つの端子電極32、3
4、36、38の内の一つおきの端子電極34、38
が、LSI104の上側の電極部分に接続されると共
に、これら端子電極34、38と隣合って同一の側面1
2B内に配置された端子電極32、36が、LSI10
4の下側の電極部分に接続されている。
ンサ10の上側の側面12B内及び下側の側面12B内
でそれぞれ隣り合う端子電極同士が、LSI104の相
互に異なる端部の電極部分に接続される形となるので、
電源102からLSI104への通電の際に、隣り合う
端子電極の極性が相互に異なって例えば交互に正負極に
順次なる形で、電流が流れるようになる。この結果、多
端子型積層コンデンサ10内に相互に逆向きに流れる電
流によって、複数の端子電極31〜38に繋がる端子電
極31〜38の周辺の配線106、108でそれぞれ発
生する磁束が互いに打ち消し合うように相殺されること
になる。
積層コンデンサ10内に電流が流れ込むのに合わせて、
本実施の形態では、前述のようにこの多端子型積層コン
デンサ10の隣り合った内部電極間で電流が相互に逆方
向に流れるようになるので、内部電極21〜28に流れ
る電流により発生する磁束が互いに打ち消し合わされる
ように相殺されることにもなる。
ように相殺されるのに伴って、多端子型積層コンデンサ
10自体や周辺の配線自体が持つ寄生インダクタンスを
少なくできる為、等価直列インダクタンスを低減する効
果が生じるようになる。以上より、本実施の形態に係る
電子部品の実装構造によれば、デカップリングコンデン
サとして好適なように多端子型積層コンデンサ10等の
大幅な低ESL化が図られて、電源電圧の振動を抑制で
きるようになる。
が並んで配置される面が二つ存在するので、多端子型積
層コンデンサ10の小型化を図りつつ、より一層大幅な
低ESL化が図られて電源電圧の振動をより確実に抑制
できるようにもなる。さらに、内部電極21〜28の材
質として、ニッケル、ニッケル合金、銅或いは、銅合金
や、これらの金属を主成分とする材料を用いることで、
従来のパラジウム、パラジウム−銀等を内部電極に用い
た場合と比較して、多端子型積層コンデンサ10の製造
コストが低減されると共に、より一層の低ESL化を図
ることが可能となる。
の各試料のESLを測定した。コンデンサとして一般的
な2端子型積層コンデンサをLSI104に接続したも
の、8端子有する多端子型積層コンデンサで図17に示
す従来例のように接続した実装構造としたもの、同じく
8端子有する多端子型積層コンデンサで図1に示す実施
の形態のように接続した実装構造としたもののESL
を、それぞれ測定した。
積層コンデンサを接続したものではESLが1420p
Hであり、図17に示す実装構造ではESLが415p
Hであるのに対して、図1に示す実施の形態の実装構造
ではESLが178pHであった。尚、このESLは2
πf0 =1/√(ESL・C)の式より求められるもの
であり、f0 は自己共振周波数でCは静電容量である。
また、自己共振周波数f0 における等価直列抵抗(ES
R)との関係が図5に示されている。
造により、ESLが大幅に低減されることが確認され
た。尚、ここで用いた各試料の寸法としては、縦が3.
2mmで横が1.6mmとされ、静電容量としては、2
端子型積層コンデンサが1.06μFであり、図17に
示す実装構造に用いた多端子型積層コンデンサが1.0
2μFであり、図1に示す実装構造に用いた多端子型積
層コンデンサが1.05μFであった。
よる等価直列インダクタンスのデータを従来例の実装構
造と比較して説明する。図6から図8までに示す4端子
有した2素子構造の多端子型積層コンデンサ40を例と
して用いる。具体的には、図6及び図7に示すように、
誘電体素体12内においてセラミック層12Aの手前側
と奥側との間でそれぞれ延びる内部電極41及び内部電
極43が、左側から順に配置されている。また、誘電体
素体12内においてセラミック層12Aを隔てたこれら
内部電極41、43の上方には、同じくセラミック層1
2Aの手前側と奥側との間でそれぞれ延びる内部電極4
2及び内部電極44が、左側から順に配置されている。
において、端子電極45が内部電極41の引き出された
部分に接続されると共に、端子電極47が内部電極43
の引き出された部分に接続されている。また、図8に示
す誘電体素体12の下側において、端子電極46が内部
電極42の引き出された部分に接続されると共に、端子
電極48が内部電極44の引き出された部分に接続され
ている。
サ40では、上記の実施の形態と同様に、図8(A)に
示すように、同一の側面12B内に隣合って配置された
端子電極同士が、相互に異なる極性を有する形でLSI
等に接続された場合には、等価直列インダクタンスが3
00〜350pHとなる。これに対して、図8(B)に
示す従来の実装構造と同様の形でLSI等に接続された
場合には、等価直列インダクタンスが500〜600p
Hとなる。
価直列インダクタンスの値が図8(B)に示す従来例の
実装構造と比較して低くなって、電源電圧の振動をより
確実に抑制できることが理解できる。尚、ここでサンプ
ルとして用いた多端子型積層コンデンサ40の縦寸法H
は1.25mmであり、横寸法Wは1.0mmであり、
端子間寸法Pは0.5mmであり、内部電極が重なる数
である層数は58層であった。
の実装構造による等価直列インダクタンス及び端子間浮
遊容量のデータを説明する。図9(A)に示すように、
誘電体素体12内においてセラミック層の左側寄りの部
分に内部電極51が配置されており、また、誘電体素体
12内においてセラミック層を隔てたこの内部電極51
の下方には、セラミック層の右側寄りの部分に内部電極
52が配置されている。さらに、誘電体素体12内にお
いてセラミック層を隔てたこの内部電極52の下方に
は、内部電極51と同一形状であって内部電極51と同
じ部分に内部電極53が配置されている。また、誘電体
素体12内においてセラミック層を隔てたこの内部電極
53の下方には、内部電極52と同一形状であって内部
電極52と同じ部分に内部電極54が配置されている。
央寄りに延ばして内部電極間の重なり寸法Gを変化させ
た場合の等価直列インダクタンスのデータを図10に示
すと共に、端子間浮遊容量のデータを図11に示す。つ
まり、図10に示すグラフより、内部電極が重ならずに
隙間を有する図9(A)の状態では、ESLが300p
Hから400pH程度となるのに対して、図9(B)に
示す内部電極間の重なり寸法Gが0の場合にはESLが
300pH程度になり、図9(C)に示す内部電極が相
互に重なった場合にはESLが250pH以下になり、
図9(D)に示す内部電極が全く重なった重なり寸法G
が最大の場合には、ESLが150pH程度となった。
(A)に示す状態では端子間浮遊容量が100pF程度
となるのに対して、図9(B)に示す状態では端子間浮
遊容量が1000pF程度になり、図9(C)に示す状
態では端子間浮遊容量が100000pF程度になり、
図9(D)に示す状態では端子間浮遊容量が20000
0pF程度となった。従って、内部電極間の重なり寸法
Gを変化させて重なり量を大きくするのに伴って、ES
Lが低減されると共に、内部の回路が実質的に図12に
示すような状態になって静電容量が増加する傾向が確認
された。
の実装構造による等価直列インダクタンスのデータを説
明する。図14に示すグラフより、図13(A)に示す
内部電極及び端子電極が2つづつ存在する1素子構造の
場合にはESLが600pHであるのに対して、図13
(B)に示す内部電極及び端子電極が4つづつ存在する
2素子構造の場合にはESLが180pHであり、図1
3(C)に示す内部電極及び端子電極が6つづつ存在す
る3素子構造の場合にはESLが150pHであり、図
13(D)に示す内部電極及び端子電極が8つづつ存在
する4素子構造の場合にはESLが80pHであった。
尚、図14に示す各コンデンサの端子間寸法は0.5m
mであった。従って、素子数及び端子数が多くなると、
静電容量が増加するだけでなく、上記のことからESL
が低減される傾向が確認され、積層数の大きなものほど
ESLを低減するのに有利なことが確認された。
コンデンサ10は、2層で8枚の内部電極21〜28及
び8個の端子電極31〜38を有する構造とされている
ものの、層数、内部電極の枚数及び、端子電極の数は、
これらの数に限定されず、さらに多数としても良い。
て電源電圧の振動を抑制した電子部品の実装構造を提供
することが可能となる。
デンサを実装した実装構造を示す回路図である。
デンサの分解斜視図である。
デンサを示す斜視図である。
デンサを示す断面図であって、図3の4−4矢視線断面
に対応する図である。
を示した図である。
す図であって、(A)は誘電体素体の透視した平面図で
あり、(B)は誘電体素体の側面図である。
ある。
電流の向き及び極性を示す回路図であって、(A)は実
施の形態の実装構造における回路図であり、(B)は従
来例の実装構造における回路図である。
法を変化させた説明図である。
グラフを示す図である。
係を表すグラフを示す図である。
路図を示す図である。
を変化させた説明図である。
フを示す図である。
た回路図である。
た回路における負荷電流と電源電圧との関係を表すグラ
フを示した図である。
実装構造を示す回路図である。
内部電極 31、32、33、34、35、36、37、38
端子電極 104 LSI(被接続部材)
Claims (6)
- 【請求項1】 複数の端子電極が同一面内に並んで配置
された電子部品が、被接続部材とこれらの端子電極で接
続される電子部品の実装構造であって、 これら端子電極の少なくとも一つの端子電極が、被接続
部材の一端側に接続され、 被接続部材の一端側に接続された端子電極と隣合って同
一面内に配置された端子電極が、被接続部材の他端側に
接続されることを特徴とする電子部品の実装構造。 - 【請求項2】 複数の端子電極が並んで配置される面を
少なくとも二以上有することを特徴とする請求項1記載
の電子部品の実装構造。 - 【請求項3】 電子部品内に内部電極が複数配置され、
複数の端子電極がこれら内部電極に一つづつ個々に接続
されることを特徴とする請求項1或いは請求項2記載の
電子部品の実装構造。 - 【請求項4】 二種類の端子電極が同一面内に並んで配
置された電子部品が、被接続部材とこれらの端子電極で
接続される電子部品の実装構造であって、 二種類の端子電極の内の一方の種類の端子電極が被接続
部材の一端側に接続され、 他方の種類の端子電極が被接続部材の他端側に接続され
ることを特徴とする電子部品の実装構造。 - 【請求項5】 二種類の端子電極が並んで配置される面
を少なくとも二以上有することを特徴とする請求項4記
載の電子部品の実装構造。 - 【請求項6】 電子部品内に内部電極が複数配置され、
複数の端子電極がこれら内部電極に一つづつ個々に接続
されることを特徴とする請求項4或いは請求項5記載の
電子部品の実装構造。
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