JPH076928A - プリント回路基板へのコンデンサの取付構造 - Google Patents

プリント回路基板へのコンデンサの取付構造

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JPH076928A
JPH076928A JP6075301A JP7530194A JPH076928A JP H076928 A JPH076928 A JP H076928A JP 6075301 A JP6075301 A JP 6075301A JP 7530194 A JP7530194 A JP 7530194A JP H076928 A JPH076928 A JP H076928A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プリント回路基板に取付けるコンデンサの寄
生インダクタンスを最小にする。 【構成】 コンデンサ１５の端子１５ａ（１５ｂ）は平
坦な導体部分４５（４４）と、バイア４１および４３
（４２）とを介して、プリント回路基板Ｂの導体面１１
（１０）に接続されている。上記バイア４１、４２、４
３はコンデンサ１５の中心線５０に沿って並べられ、上
記平坦な導体部分４５、４４との間の接続は、これらの
導体部分から突出させた導体延長部４５ｂ、４４ｂ、４
５ｃによって行われている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、プリント回路基板に
取付けるコンデンサの寄生インダクタンスを最小にでき
るコンデンサの取付構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子回路で典型的な電流の偶発的ピーク
やノイズを平滑にするためにコンデンサを利用すること
は、プリント回路基板の設計技術分野ではよく知られて
いる事柄である。
【０００３】理論的にコンデンサは、負荷電流の変化を
吸収する間ほゞ一定の電圧を維持する特性を有し、また
この特性はコンピュータ回路の設計において、ノイズ等
に起因するサージ電流およびピーク電流を平滑にし、信
号の発生を妨げないようにする上で、典型的に重要な機
能である。換言すればコンデンサは、急激な電流変化を
補償することにより、供給電圧を安定化するのに利用さ
れている。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】しかしながら電流がコン
デンサに流されると、このコンデンサには“寄生”イン
ダクタンスと呼ばれるインダクタンスが発生する。そし
て丁度インダクタンスが存在する場合のように、この寄
生インダクタンスはコンデンサの電流速度を制限し、そ
の結果としてコンデンサが存在しているにもかゝわら
ず、電圧効果が発生する。
【０００５】
【課題を解決するための手段】さらに上記寄生インダク
タンスは、コンデンサのＲＦ（無線周波数）インピーダ
ンス特性を変化させるから、ＲＦの応用においてコンデ
ンサをより複雑な素子にする。またその結果、設計をよ
り複雑にすると共に、動作目的の遂行をより困難なもの
にする。
【０００６】ところで上記寄生インダクタンスを低減さ
せる試みは従来も行われて来たが、その１つはコンデン
サの端とバイア（ｖｉａ）とを継ぐ導体通路の長さを短
縮することである。また他の方法は、上記コンデンサの
幅と上記導体通路の幅とを拡げ、しかも上記導体通路の
長さを短縮するか、あるいは省略することである。
【０００７】しかしながらコンデンサの長さには下限が
存在する。先づ第１にコンデンサが余りに短かいと、こ
のコンデンサの端に設けられた金属接点と、この金属接
点への半田橋絡との間に充分なスペースがとれないとい
う問題がある。
【０００８】また第２にコンデンサを短かくすること
は、コンデンサおよびその取付構造の長さによって規定
されるバイア間の最小間隔の決定を困難にするという問
題がある。
【０００９】さらに第３の問題としてコンデンサの長さ
を最小にし、その幅を拡げることは、コンデンサの占有
スペースを増加させることになって、より広いスペース
をプリント回路基板に要求することになる。
【００１０】次に第４の問題は、コンデンサの製造に係
わる。すなわちコンデンサの製造では、その幅と長さと
の比には限界があって、実用的な幅の範囲を考えるとイ
ンダクタンスは３０〜４０％低下するに過ぎない。
【００１１】次に図３および図４を参照して具体例につ
き述べれば、図３は公知のコンデンサの取付構造であ
る。なおこの構造の場合は、好ましくないレベルで寄生
インダクタンスが発生する。
【００１２】図３（Ａ）でプリント回路基板Ｂは、同図
で上方にある第２の導体面１０と、この導体面１０の上
方にある非導体面１０ａと、下方にある第１の導体面１
１とを有する。なおこの第１の導体面１１から基板Ｂ全
体に、電力が通常供給される。
【００１３】次に第１のバイア１２の管状導体部分は、
電圧または電力面となる上記第１の導体面１１に電気的
に接続されている。
【００１４】なおこのバイア１２は、接地面である第２
の導体面１０に設けられた開口１０ｂ内を貫くから、上
記接地面１０には電気的に接続されていない。
【００１５】次に第２のバイア１４の管状導体部分は、
上記第２の導体面１０に位置１０ｃで電気的に接続され
ている。しかしこのバイア１４は、電力面１１に設けら
れた開口１１ａを貫いている。なおプリント回路基板Ｂ
内に種々な導体面、接地面に電気的な接続をするため
に、バイア１２、１４を上述のごとく利用することは公
知である。
【００１６】次に図示のごとくコンデンサ１５は、上記
バイア１２、１４間にマウントされて、その各端には金
属端子または金属冠１５ａ、１５ｂをそれぞれ有し、ま
たその中央部分にはよく知られた誘電体部分１５ｃを有
する。なおこれらのコンデンサ類は、プリント回路基板
Ｂの上表面１０ａ上に設けた導体パッド１７、１８を介
して、プリント回路基板Ｂに接続されるが、上記コンデ
ンサ１５は、既に知られているように、半田を使用して
上記導体パッド１７、１８に電気的に接続される。なお
その際には半田の隅肉１８、１９が、図３に示すように
発生する。また導体パッド１７からバイア１２への電気
的接続は、導体通路２０を介して行われる。同様に導体
通路２１も、導体パッド１８をバイア１４に電気的に接
続させる。かくしてコンデンサ１５は、プリント回路基
板Ｂに取付けられる。
【００１７】しかしながら図３に示すコンデンサの取付
構造では、好ましくない寄生インダクタンスを使用中に
発生する。図３においてこの寄生インダクタンスが生じ
るに相違ない領域は、バイア１２および１４の間、接地
面１０と導体通路２０、２１との間、導体パッド１７、
１８とコンデンサの誘電体部分１５ｃの下面との間であ
る。文字Ｉで表わされたこの領域は、寄生インダクタン
スを発生させる重要な領域であって、技術的には、コン
デンサ１５の幅ｗと、コンデンサの下面および接地面１
０の間の隙間間隔ｄとの比（以後、「アスペクト比」と
略す）を最小にすることである。
【００１８】ところでこのアスペクト比ｗ／ｄは、磁場
の狭窄部の効果を表わすという点で重要である。すなわ
ちこのアスペクト比ｗ／ｄが増加するつれて、磁気抵抗
は増加する。そして発生する寄生インダクタンスを低下
させる。換言するともしコンデンサの半田パッド間の距
離の効果が含まれるなら、上記アスペクト比を最大にす
ることにより、コンデンサの寄生インダクタンスは最小
になると言ってもよい。
【００１９】このような寄生インダクタンスはパルスの
応用時に電流の変化速度を制限する。例えばコンデンサ
１５は、電流急増時の供給電圧を安定化させるのにしば
しば使用されるが、上記寄生インダクタンスの存在は電
流の変化速度を制限し、その結果としてコンデンサが存
在するにもかゝわらず、電圧降下が惹き起こされる。
【００２０】さらに上記インダクタンスはコンデンサの
ＲＦインピーダンス特性を変化させる。そしてこれはコ
ンデンサを複雑な素子にし、その結果として設計をより
複雑にすると共に、動作目的の遂行をより困難なものに
する。
【００２１】例えば符号２０、２１で表わされた導体通
路の長さを短縮することによっておよび／または、コン
デンサ１５の幅を拡げることによって、さらには、バイ
アをコンデンサの導体パッド内に設け、導体パッドから
バイアに至る通路を省くことによって、上記インダクタ
ンスを低下させる方法は公知である。
【００２２】例えば、図４には、そのような１例が示さ
れる。なお図では、上述した構造の部分と同一である部
分には同一の符号を使用した。
【００２３】図４（Ａ）においてコンデンサ１５は、バ
イア３０、３１の上方に実質的にマウントされている。
バイア３０は図示のごとく電力面１１に接続され、また
バイア３１は、接地面１０に電気的に接続されている。
【００２４】図４（Ａ）、（Ｃ）によれば、矩形状の導
体パッド３０ａはバイア３０の上部に取付けられ、また
矩形状の導体パッド３１ａは、バイア３１の上部に取付
けられている。
【００２５】コンデンサ１５の金属端（または金属冠）
１５ａ、１５ｂは、半田付け箇所３２、３３で表わされ
る半田によって導体パッド３０ａ、３１ａにそれぞれ電
気的に接続されている。また、図４（Ａ）で、接地面１
０、バイア３０、３１およびコンデンサの中央部１５ｃ
の下面で囲われた領域Ｉ’は、図３（Ａ）に示した領域
Ｉよりもはりかに小さい。そして領域Ｉから領域Ｉ’へ
の上述した減少は、回路作動中に生じる寄生インダクタ
ンスの量を低下させることになる。
【００２６】上記寄生インダクタンスを低下させる他の
方法は、コンデンサの幅を増加させ、またこのコンデン
サの長さを最小にすることである。しかしながらコンデ
ンサの幅を拡げることは、このコンデンサを収容するの
に必要なプリント回路基板上のスペースを増すことにな
る。
【００２７】またコンデンサの幅と長さとの比に関して
は、コンデンサ製造上の制限がある。結局、コンデンサ
の幅については、コンデンサおよび通路の実用的な幅の
範囲を考えると、インダクタンスは３０〜４０％程度低
減されるに過ぎないだろう。
【００２８】本発明は上記寄生インダクタンスをほぼ最
小にするためのプリント回路基板へのコンデンサの取付
構造を提供するものである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】本発明でバイアは、コン
デンサの中央部分の下方位置に通常は並んで配置され
る。またこれらのバイアと電気的に接続される導体パッ
ドは、上記バイアに向う延長部または指状体を有する。
なおこれらの延長部または指状体は、指を組合わすよう
な形で組合わされる。
【００３０】次にコンデンサの取付け構造は、以下の要
素を備えている。先ずコンデンサは、中央の誘電体部分
と、互いに対置された第１、第２の端子とを有する。ま
たプリント回路基板は、上記コンデンサやその他の電子
部品を受け入れるための上表面と、この上表面にほぼ平
行して延びる第１、第２の導体面とを有する。なおこれ
らの導体面の片方または両方は、上記プリント回路基板
に埋込まれている。
【００３１】次に第１、第２、第３のバイアは、上記コ
ンデンサ中央の誘電体部分の下方位置で上記プリント回
路基板に取付けられている。またこれら３つのバイアは
１列に並び、そのうち外側の２つは第１の導体パッドに
電気的に接続され、また真中のバイアは、第２の導体パ
ッドに電気的に接続されている。なおこれらの導体パッ
ドは、対応する上記コンデンサの端子にそれぞれ半田付
けされている。
【００３２】上記コンデンサと導体パッドとの間に形成
される磁場はコンデンサと導体パッドによって形成され
る狭窄部内に局限される。そして狭窄部の長さと狭窄部
寸法との比が増加すると、発生するインダクタンスはそ
れに伴って低下する。
【００３３】ここに提案した取付構造は、コンデンサと
導体パッド間の距離を最小にすることにより、上記イン
ダクタンスを最小にしたものである。
【００３４】ところで上記要約は、この発明の特徴を全
て述べたものではない。その特徴は、明細書を参照して
把握されるべき特許請求の範囲に述べられている。
【００３５】
【実施例】以下本発明の実施例につき、図１を参照しな
がら説明する。なお前述したところと構造が同一の部分
には、同一符号が使用されている。
【００３６】プリント回路基板Ｂは接地面１０と電力面
１１とを有し、さらに上表面１０ａをも有する。図１
（Ｃ）に示すように３つのバイア４１、４２、４３はほ
ぼ１列の直線に並べられ、この列内ではほぼ隣り合って
位置を占めている。なお上記列は、コンデンサの中心線
５０とほぼ一致している。
【００３７】上記バイア４１〜４３は接地面１０または
電力面１１のいずれかに、電気的にかつ交互に接続され
ている。すなわち図１（Ａ）に示すコンデンサの取付構
造４０において、バイア４１の管状部分は、上記電力面
１１に電気的に接続され、接地面１０に対しては、その
開口を貫通している。またバイア４２の管状部分は接地
面１０に電気的に接続され、電力面１１に対しては、そ
の開口を貫通している。なおバイア４３は、図示されて
いないが電力面１１に電気的に接続されている。
【００３８】バイア４２用の導体パッド（またはフット
プリント）４４は一般にＴ字形であり、延長部（または
指状体）４４ｂを持った矩形状の主要部４４ａから成
る。なお上記延長部４４ｂは、バイア４２の頂部留め金
に達している。
【００３９】次にバイア４１、４３用の導体パッド４５
は一般にＵ字形であり、矩形状の主要部分４５ａは第
１、第２の延長部（または指状体）４５ｂ、４５ｃを有
する。なおこれらの延長部４５ｂ、４５ｃは、それぞれ
バイア４１、４３と接続されている。
【００４０】かくして上記延長部４５ｂ、４５ｃ間に形
成されるＵ字形の凹部には、導体パッド４４の延長部４
４ｂが受入れられるから、導体パッドの延長部は互いに
指を組合わせたように組合わされ、その結果ほぼ一直線
状に並ぶバイア４１〜４３は、有効に電気的接続をされ
ることになる。
【００４１】コンデンサ端の金属キャップ１５ａ、１５
ｂはパッドの矩形状部分４５ａ、４４ａにそれぞれ半田
付けされる。この場合に半田パッドは、コンデンサの下
面と導体パッドとの間に隙間（または厚さ）ｄ″がほと
んどできないように、薄肉とする。かくして導体パッ
ド、半田付箇所４７、４８と、コンデンサ中央部分１５
ｃの下面との間の横断面Ｉ″は面積が最小になる。また
これによって、寄生インダクタンスの発生因となる、コ
ンデンサの下面とパッド４４、４５との間の距離ｄが最
小にになる。
【００４２】導体パッド４４、４５とコンデンサ１５の
下面との間の隙間ｄ″を減らすことはアスペクト比を最
大にすることになり、また磁気抵抗を最大にすることに
よりインダクタンスの発生を最小にすることになる。な
お上記導体パッドをコンデンサ１５の中央部分直下に置
くことは、隙間ｄ″を減らすことにもなる。
【００４３】次に図２を参照し、寄生インダクタンスを
発生させる領域の狭窄効果を説明する。磁力線にくびれ
を作ることは磁路の磁気抵抗を増加させ、これは磁束を
減らして、インダクタンスの低減をもたらす。
【００４４】さらに延長部４５ｂ、４５ｃ、４４ｂのお
蔭で組合わすことのできたバイアは低いインダクタンス
をもたらす。すなわちバイア４１、４３の間にバイア４
２を挿入させた結果、５０％に近い因子にまでインダク
タンスが低下する。なお設計者はインダクタンスをほぼ
５０％低減させるため、（接地面および電力面にそれぞ
れ接続される）対置させたバイアの対を定石通りに考え
るかも知れないが、図３で提案した構造は、４つのバイ
アではなく、たった３つのバイアで同じ効果を生むこと
になる。
【００４５】さらに図１（Ａ）に示すコンデンサの取付
構造は１列に並ぶ３つのバイアを有するが、上記コンデ
ンサ内を流れる電流への補足位置で、しかも寄生インダ
クタンスを最小にする位置で、電流がこのコンデンサの
下方を戻されるように、いくつかのバイアが上記列に加
えられてもよいと考える。またより多くのバイアが、さ
らに構造をコンパク化するために利用されてもよいと考
える。なお上述したコンデンサの取付構造は、プリント
基板以外の基板にも適用可能である。
【００４６】本発明の長所は種々考えられるが、特別な
プリント回路基板でコンデンサの数が減ることは、生産
費を低減させると共に、半田付けの必要な箇所も減らす
ことになる。またコンデンサの数が減ることは、設計の
自由度を増すと共に、プリント回路基板に必要な全体寸
法をも減らすことになる。なお本発明の重要性を示す１
例を挙げれば、この発明を適用したプリント回路基板で
は、従来の設計による図３のプリント回路基板の場合に
コンデンサを１０６個必要としたのに対し、２５個のコ
ンデンサで有効であった。
【００４７】以上本発明の実施例を述べたが、上記実施
例は本発明を限定するものでは決してなく、本発明の技
術的思想に基づいて種々の変更が可能である。例えば上
記取付構造の大きさ、形状、素材、部品、回路素子、配
線方法等は、上記実施例の範囲に限られることはない。
【００４８】
【発明の効果】本発明は上述のような構成であるから、
プリント回路基板に取付けるコンデンサの寄生インダク
タンスを最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１（Ａ）】プリント回路基板に取付けられたコンデ
ンサの取付構造を示す側面図である。
【図１（Ｂ）】図１（Ａ）に示す取付構造の要部平面図
である。
【図１（Ｃ）】図１（Ｂ）に示すコンデンサの取付構造
からコンデンサを除いた場合の要部平面図である。
【図２】寄生インダクタンスが最小になることを示す説
明図である。
【図３（Ａ）】プリント回路基板に取付けられたコンデ
ンサの従来の取付構造を示す側面図である。
【図３（Ｂ）】図３（Ａ）に示す取付構造の要部平面図
である。
【図４（Ａ）】プリント回路基板に取付けられたコンデ
ンサの従来の取付構造の第２例を示す側面図である。
【図４（Ｂ）】図４（Ａ）に示す取付構造の要部平面図
である。
【図４（Ｃ）】図４（Ｂ）に示すコンデンサの取付構造
からコンデンサを除いた場合の要部平面図である。
【符号の説明】
１０ 接地面（第２の導体面） １０ａ 上表面 １１ 電力面（第１の導体面） １５ コンデンサ １５ａ 第１の端子 １５ｂ 第２の端子 １５ｃ 中央の誘電体部分 ４０ コンデンサの取付構造 ４１ 第１のバイア ４２ 第２のバイア ４３ 第３のバイア ４４ 導体パッド（平坦な導体部分） ４４ｂ 導体延長部 ４５ 導体パッド（平坦な導体部分） ４５ｂ 導体延長部 ４５ｃ 導体延長部 ５０ 中心線 Ｂ プリント回路基板

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プリント回路基板の第１、第２の導体面に
    その第１、第２の端子が寄生インダクタンスをできるだ
    け少くする方法でそれぞれ接続されたコンデンサの取付
    構造において、 中央の誘電体部分、および互いに対置された第１、第２
    の端子を備えるコンデンサと、 このコンデンサやその他の電子部品を受け入れるための
    上表面、およびこの上表面にほゞ平行して延びる第１、
    第２の導体面を有しかつこれらの導体面の片方または両
    方が埋込まれているプリント回路基板と、 管状の導体部分、およびこの導体部分の一端に設けられ
    た平坦な導体部分を有しかつ上記プリント回路基板に取
    付けられた第１、第２のバイアとから成り、 上記第１、第２のバイアは上記第１、第２の導体面にそ
    れぞれ電気的に接続され、 上記第１、第２のバイアの管状導体部分は互いに直近の
    位置にありかつ上記コンデンサはこれらの管状導体部分
    を覆って配置され、 このコンデンサの第１、第２の端子は上記第１、第２の
    バイアの平坦な導体部分にそれぞれ電気的に接続されて
    上記コンデンサの寄生インダクタンスが最小にされたこ
    とを特徴とするプリント回路基板へのコンデンサの取付
    構造。
  2. 【請求項２】上記プリント回路基板に取付けられる第３
    のバイアが上記第１、第２のバイアと共に設けられ、 互いに間隔を置いて配設されかつ上記第１、第３のバイ
    アの電気的な接続部分に向って延びる２つの導体延長部
    が上記第１のバイアの平坦な導体部分に設けられ、 上記第１のバイアの２つの導体延長部間に配設されて、
    上記第２のバイアの電気的接続部分に向って延びる１つ
    の導体延長部が上記第２のバイアの平坦な導体部分に設
    けられた請求項１記載の取付構造。
  3. 【請求項３】上記間隔を置いて配設された第１のバイア
    の導体延長部と、これらの導体延長部間に配設された第
    ２のバイアの導体延長部とはほゞ指を組むように組合さ
    れている請求項２記載の取付構造。
  4. 【請求項４】上記第１、第２、第３のバイアはほゞ１列
    に並ぶ請求項２記載の取付構造。
  5. 【請求項５】上記第１のバイアの平坦な導体部分はＵ字
    形に形成されて、互いに間隔を置き配設された２つの指
    状体を有し、 上記第２のバイアの平坦な導体部分は上記２つの指状体
    間に挿入される１つの指状体を有する請求項１記載の取
    付構造。
  6. 【請求項６】上記バイアの平坦な導体部分と、上記コン
    デンサの下面との間の距離は上記寄生インダクタンスを
    最小にするように設定される請求項１記載の取付構造。
  7. 【請求項７】上記コンデンサ中央の誘電体部分は上記バ
    イアを覆って配されると共に、これらのバイアは上記コ
    ンデンサの長手方向と直交する中心線にほゞ沿って配列
    される請求項１または２記載の取付構造。
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