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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf Mehrschichtkondensatoren.
Insbesondere bezieht sich die vorliegende Erfindung auf Mehrschichtkondensatoren
für eine
Verwendung bei Hochfrequenzschaltungen und auf Verdrahtungssubstrate,
Entkopplungsschaltungen und Hochfrequenzschaltungen, die solche
Mehrschichtkondensatoren aufweisen.
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Die
meisten herkömmlichen
Mehrschichtkondensatoren sind aus dielektrischen Keramikmaterialien
oder dergleichen gebildet. Solche Mehrschichtkondensatoren umfassen
einen Kondensator mit einer Mehrzahl von laminierten dielektrischen Schichten,
eine Mehrzahl von Paaren von einander gegenüberliegend angeordneten ersten
inneren Elektroden und eine Mehrzahl von Paaren von einander gegenüberliegend
angeordneten zweiten inneren Elektroden, die in einer Richtung abwechselnd
angeordnet sind, in der die dielektrischen Schichten laminiert sind,
wobei sich die Paare von Elektroden über die dielektrischen Schichten
gegenüberliegen,
um eine Mehrzahl von Kondensatoreinheiten zu definieren. Eine erste äußere Anschlusselektrode
ist auf einer ersten Endoberfläche
des Kondensators vorgesehen, wobei eine zweite äußere Anschlusselektrode auf
einer zweiten Endoberfläche
derselben vorgesehen ist. Die ersten inneren Elektroden erstrecken
sich heraus zu der ersten Endoberfläche des Kondensators, um mit
der ersten äußeren Anschlusselektrode elektrisch
verbunden zu sein. Zusätzlich
erstrecken sich die zweiten inneren Elektroden heraus zu der zweiten
Endoberfläche
des Kondensators, um mit der zweiten äußeren Anschlusselektrode elektrisch verbunden
zu sein.
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Bei
dem im vorhergehenden beschriebenen Mehrschichtkondensator fließt beispielsweise
Strom von der zweiten äußeren Anschlusselektrode
zu der ersten äußeren Anschlusselektro de,
und insbesondere fließt
der Strom von der zweiten äußeren Anschlusselektrode
zu der zweiten inneren Elektrode, von der aus der Strom durch eine
dielektrische Schicht fließt,
um die erste innere Elektrode zu erreichen, wobei derselbe daraufhin,
nachdem er durch die erste innere Elektrode geflossen ist, die erste äußere Anschlusselektrode
erreicht.
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Wenn
die Kapazität
eines Kondensators durch das Symbol C angezeigt wird, eine Äquivalenzreiheninduktivität (ESL;
ESL = equivalent series inductance) durch das Symbol L angezeigt
wird, und der Widerstandswert einer Elektrode, der als ein Äquivalenzreihenwiderstandswert
(ESR; ESR = equivalent series resistance) bezeichnet wird, durch das
Symbol R angezeigt wird, wird ein Ersatzschaltbild für den Kondensator
durch eine Schaltung dargestellt, bei der die Kapazität, die Äquivalenzreiheninduktivität und der Äquivalenzreihenwiderstandswert, die
durch die Symbole C, L bzw. R angezeigt werden, in Reihe geschaltet
sind.
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Bei
diesem Ersatzschaltbild ist eine Resonanzfrequenz f0 gleich einem
Wert, der durch einen Ausdruck von 1/[2 × (L × C)<1/2>]
erhalten wird, wobei die Schaltung bei Frequenzen, die höher als
die Resonanzfrequenz sind, nicht als ein Kondensator wirkt. In anderen
Worten ausgedrückt,
ist, wenn ein Wert von L, d. h. der Wert von ESL, klein ist, die
Resonanzfrequenz f0 höher,
so daß die
Schaltung bei höheren
Frequenzen verwendet werden kann. Obwohl in Betracht gezogen worden
ist, Kupfer für
die inneren Elektroden zu verwenden, um den Wert von ESR zu reduzieren,
ist ein Kondensator mit einem reduzierten ESL-Wert erforderlich,
wenn der Kondensator in Mikrowellenbereichen verwendet wird.
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Zusätzlich ist
es bei einem Kondensator, der als ein Entkopplungskondensator verwendet
wird, der mit einer Leistungsversorgungsschaltung verbunden ist,
die Leistung zu einem MPU-Chip als eine Mikroprozessoreinheit zuführt, die
in einer Workstation, einem Personalcomputer oder anderen solchen elektronischen
Vorrichtungen mit einem Prozessor enthalten ist, ferner notwendig,
den ESL-Wert zu reduzieren.
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13 ist
ein Blockdiagramm, das ein Beispiel der Struktur darstellt, bei
der eine MPU 1 und eine Leistungsversorgungseinheit 2 verbunden
sind.
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In 13 weist
die MPU 1 einen MPU-Chip 3 und eine Speichereinheit 4 auf.
Die Leistungsversorgungseinheit 2 führt dem MPU-Chip 3 Leistung zu.
Ein Entkopplungskondensator 5 ist mit einer Leistungsversorgungsschaltung
von der Leistungsversorgungseinheit 2 zu dem MPU-Chip 3 verbunden. Zusätzlich ist
auf der Seite der Speichereinheit 4 eine Signalschaltung
angeordnet, die sich von dem MPU-Chip 3 erstreckt.
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Ähnlich zu
einem üblichen
Entkopplungskondensator wird der Entkopplungskondensator 5,
der in der im vorhergehenden beschriebenen MPU 1 umfasst
ist, zum Glätten
von Spannungsschwankungen der Leistungsversorgung verwendet. Zusätzlich ist
in neuerer Zeit die Herstellung des MPU-Chips 3 mit einer
Betriebsfrequenz von über
500 MHz und bis 1 GHz geplant worden. Hinsichtlich eines solchen MPU-Chips 3 ist
es, um Hochgeschwindigkeitsoperationen zu erzielen, notwendig, eine
schnelle Leistungsversorgungsfunktion aufzuweisen, um die Leistung
von der elektrischen Leistung, die in einem Kondensator geladen
ist, binnen weniger Nanosekunden zuzuführen, wenn die Leistung beispielsweise
während
des Einschaltens unmittelbar erfordert wird.
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Folglich
ist es bei dem Entkopplungskondensator 5, der bei der MPU 1 verwendet
wird, notwendig, daß derselbe
eine Induktivitätskomponente
aufweist, die so niedrig wie möglich,
beispielsweise 10 pH oder weniger, ist. Folglich ist für solche
Anwendungen ein Kondensator mit einer solch niedrigen Induktivität erforderlich.
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Insbesondere
wird bei einem bestimmten MPU-Chip 3 mit einer Betriebstaktfrequenz
von etwa 500 MHz eine Versorgungsgleichspannung von etwa 2,0 V zugeführt, wobei
die Leistungsaufnahme etwa 24 W beträgt, d. h. derselbe ist derart
entworfen, daß ein
Strom von etwa 12 A fließt.
Um die Leistungsaufnahme zu reduzieren, wenn eine MPU 1 nicht
arbeitet, wird ein Schlafmodus bzw. Standby-Modus, bei dem die Leistungsaufnahme
auf 1 W oder weniger abfällt,
eingenommen. Wenn von einem Schlafmodus zu einem aktiven Modus gewechselt
wird, muss dem MPU-Chip 3 die Leistung, die für den aktiven Modus
notwendig ist, während
des Betriebstaktes zugeführt
werden. Bei der Betriebsfrequenz von 500 MHz muss beispielsweise,
wenn von dem Schlafmodus zu dem aktiven Modus gewechselt wird, die
Leistung innerhalb etwa 4 bis 7 Nanosekunden zugeführt werden.
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Da
es jedoch unmöglich
ist, die im vorhergehenden beschriebene Leistung von der Leistungsversorgungseinheit 2 rechtzeitig
zuzuführen,
wird während
der Zeitdauer, bevor die Leistung von der Leistungsversorgungseinheit 2 zugeführt wird,
dem MPU-Chip 3 die Leistung zugeführt, indem die Ladung, die
in dem Entkopplungskondensator 5 gespeichert ist, der in
der Nähe
des MPU-Chips 3 angeordnet ist, freigesetzt wird.
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Wenn
die Betriebstaktfrequenz 1 GHz beträgt, muss, um eine solche Funktion
zu erfüllen,
der ESL-Wert des Entkopplungskondensators 5, der in der
Nähe des
MPU-Chips 3 angeordnet ist, zumindest 10 pH oder weniger
betragen.
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Da
der ESL-Wert des im vorhergehenden erwähnten herkömmlichen Mehrschichtkondensators in
einem Bereich von etwa 500 pH bis 800 pH liegt, ist derselbe viel
höher als
der Wert von 10 pH, der im vorhergehenden beschrieben wurde. Bei
einem Mehrschichtkondensator wird eine Induktivitätskomponente
erzeugt, da ein magnetischer Fluss mit einer Richtung, die durch
eine Richtung des Stromes, der durch den Mehr schichtkondensator
fließt,
bestimmt wird, induziert wird, wodurch eine Selbstinduktivitätskomponente
erzeugt wird.
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Bezüglich des
im vorhergehenden beschriebenen Hintergrunds werden die Strukturen
von Mehrschichtkondensatoren, die in der Lage sind, eine Reduzierung
des ESL-Wertes zu erzielen, beispielsweise in der
JP-A-2-256216 , dem
U.S.-A 5,880,925 ,
JP-A-2-159008 ,
der
JP-A-11-144996 und
der
JP-A-7-201651 präsentiert.
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Die
im vorhergehenden erwähnte
Reduzierung des ESL-Wertes wird hauptsächlich dadurch erzielt, daß der magnetische
Fluss, der in dem Mehrschichtkondensator induziert wird, unterdrückt bzw. ausgeglichen
wird. Um eine solche Unterdrückung des
magnetischen Flusses zu erzeugen, wird die Richtung des Stromes,
der durch den Mehrschichtkondensator fließt, verschiedenartig eingestellt.
Um die Richtung des Stromes verschiedenartig einzustellen, wird
zusätzlich
die Anzahl der Anschlusselektroden, die an einer Außenoberfläche des
Kondensators angeordnet sind, und die Anzahl von Bauteilen von inneren
Elektroden, die sich erstrecken, um mit den Anschlusselektroden
elektrisch verbunden zu sein, erhöht, wobei daraufhin die sich
erstreckenden Teile der inneren Elektroden angeordnet werden, um in
verschiedenen Richtungen angeordnet zu sein.
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Die
im vorhergehenden beschriebenen Maßnahmen zum Erhalten des reduzierten
ESL-Wertes bei dem Mehrschichtkondensator, wie er im vorhergehenden
beschrieben wurde, sind jedoch nicht wirksam genug.
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Obwohl
beispielsweise eine Struktur, bei der sich die inneren Elektroden
zu den zwei gegenüberliegenden
Seitenoberflächen
des Kondensators heraus erstrecken, in der
JP-A-2-256216 , der
U.S.-A 5,880,925 und der
JP-A-2-159008 beschrieben
ist, kann der ESL-Wert lediglich auf etwa 100 pH herab reduziert
werden.
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Obwohl
in der
JP-A-11-144996 eine
Struktur beschrieben ist, bei der sich die inneren Elektroden zu
den vier Seitenoberflächen
des Kondensators heraus erstrecken, ist der wirksamste Wert von
ESL in diesem Fall ebenfalls nicht kleiner als 40 pH.
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Obwohl
darüber
hinaus in der
JP-A-7-201651 eine
Struktur beschrieben ist, bei der sich die inneren Elektroden zu
der oberen und der unteren Hauptoberfläche des Kondensators heraus erstrecken,
ist der wirksamste Wert von ESL in diesem Fall ebenfalls nicht kleiner
als 50 pH.
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Um
die ESL-Werte von 10 pH oder weniger zu erhalten, muss folglich
herkömmlicherweise
bei einer Hochfrequenzschaltung, die für einen MPU-Chip verwendet
wird, der einen solchen Mehrschichtkondensator umfasst, eine Mehrzahl
von parallel geschalteten Mehrschichtkondensatoren an einem Verdrahtungssubstrat
angebracht sein. Als ein Ergebnis wird die Fläche, die zum Anbringen der
Mehrschichtkondensatoren erforderlich ist, sehr erhöht, was
eine Reduzierung der Kosten und der Grösse der elektronischen Vorrichtungen,
die solche Hochfrequenzschaltungen definieren, verhindert.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen Mehrschichtkondensator
mit einem kleineren ESL-Wert zu schaffen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Mehrschichtkondensator gemäß Anspruch
1 oder 18, dessen Verwendung nach Anspruch 19 und eine Schaltungsanordnung
nach Anspruch 20 gelöst.
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Bevorzugte
Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend bezugnehmend auf die
beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert,
wobei gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente anzeigen. Es zeigen:
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1A und 1B Draufsichten,
die die innere Struktur eines Mehrschichtkondensators gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellen, wobei 1A eine
Schnittoberfläche
zeigt, bei der eine erste innere Elektrode angeordnet ist, und 1B eine
Schnittoberfläche
zeigt, bei der eine zweite innere Elektrode angeordnet ist;
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2 eine
Schnittansicht durch die Linie II-II, die in jeder der 1A und 1B gezeigt
ist;
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3 eine
Draufsicht, die einen herkömmlichen
Mehrschichtkondensator darstellt, der als ein Vergleichsbeispiel
zum Untersuchen der Charakteristika des Mehrschichtkondensators,
der in 1A und 1B gezeigt
ist, präpariert
ist;
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4 eine
Draufsicht, die einen herkömmlichen
Mehrschichtkondensator darstellt, der als ein weiteres Vergleichsbeispiel
präpariert
ist, das verglichen wird, um die Charakteristika des Mehrschichtkondensators,
der in 1A und 1B gezeigt
ist, zu untersuchen;
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5 eine
Draufsicht, die einen Mehrschichtkondensator gemäß einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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6 eine
Schnittansicht, die einen Mehrschichtkondensator gemäß einem
dritten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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7 eine
Schnittansicht, die einen Mehrschichtkondensator gemäß einem
vierten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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8 eine
Draufsicht, die einen Mehrschichtkondensator gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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9 eine
Draufsicht, die einen Mehrschichtkondensator gemäß einem sechsten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt;
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10 eine
Draufsicht, die die Positionsbeziehungen zwischen einer inneren
Elektrode und Durchführungsleitern
zeigt, um ein siebtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung zu veranschaulichen;
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11 eine
Draufsicht, die ein achtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung darstellt;
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12 eine
Schnittansicht, die ein Strukturbeispiel einer MPU darstellt, bei
der der Mehrschichtkondensator gemäß dem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung angeordnet ist, um einen Entkopplungskondensator
zu definieren; und
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13 ein
Blockdiagramm, das die Struktur darstellt, bei der eine MPU und
eine Leistungsversorgungseinheit verbunden sind.
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1A, 1B und 2 zeigen
jeweils einen Mehrschichtkondensator 11 gemäß einem
ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. 1A und 1B sind
Draufsichten, die die innere Struktur des Mehrschichtkondensators 11 darstellen. 1A und 1B zeigen
unterschiedliche Schnittoberflächen. 2 ist
zusätzlich
eine Schnittansicht, die entlang einer Linie II-II, die in jeder
von 1A und 1B gezeigt
ist, entnommen ist.
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Der
Mehrschichtkondensator 11 weist einen Hauptkörper auf,
der durch einen Kondensator 13 mit einer Mehrzahl von laminierten
dielektrischen Schichten 12 definiert ist. Die dielektrischen
Schichten 12 sind vorzugsweise aus beispielsweise dielektrischen
Keramikmaterialien hergestellt.
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Innerhalb
des Kondensators 13 sind zumindest ein Paar von ersten
inneren Elektroden 14 und zumindest ein Paar von zweiten
inneren Elektroden 15 angeordnet, wobei sich die Paare
von Elektroden über
die dielektrischen Schichten 12 gegenüberliegen. Bei diesem bevorzugten
Ausführungsbeispiel sind
vorzugsweise eine Mehrzahl von Paaren von ersten inneren Elektroden 14 und
eine Mehrzahl von Paaren von zweiten inneren Elektroden 15 vorgesehen.
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Zusätzlich sind
eine erste äußere Anschlusselektrode 18 und
eine zweite äußere Anschlusselektrode 19 auf
zumindest einer von Hauptoberflächen 16 und 17 des
Kondensators 13, die sich im wesentlichen parallel zu den
inneren Elektroden 14 und 15 erstrecken, angeordnet,
d. h. bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel
auf der Hauptoberfläche 17.
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Darüber hinaus
verlaufen innerhalb des Kondensators 13 eine Mehrzahl von
ersten Durchführungsleitern 20 und 20a durch
spezifizierte dielektrische Schichten 12, um die ersten
inneren Elektroden 14 und die ersten äußeren Anschlusselektroden 18 derart
elektrisch zu verbinden, daß die
ersten Durchführungsleiter 20 und 20a von
den zweiten inneren Elektroden 15 elektrisch isoliert sind.
Zusätzlich
verlaufen eine Mehrzahl von zweiten Durchführungsleitern 21 und 21a durch
spezifizierte dielektrische Schichten 12, um die zweiten
inneren Elektroden 15 und die zweiten äußeren Anschlusselektroden 19 derart
elektrisch zu verbinden, daß die
zweiten Durchführungsleiter 21 und 21a von
den ersten inneren Elektroden 14 elektrisch isoliert sind.
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Bei
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
sind die Mehrzahl von ersten inneren Elektroden 14 und
die Mehrzahl von zweiten inneren Elektroden 15 angeordnet,
wie es im vorhergehenden beschrieben wurde. In dieser Situation
sind die Kapazitäten,
die zwischen den ersten und zweiten inneren Elektroden 14 und 15 erzeugt
werden, durch die ersten und zweiten Durchführungsleiter 20, 20a, 21 und 21a parallel
geschaltet. Die auf diese Weise parallel geschalteten Kapazitäten erstrecken
sich von den ersten und zweiten äußeren Anschlusselektroden 18 und 19 heraus.
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Die
ersten Durchführungsleiter 20 und 20a und
die zweiten Durchführungsleiter 21 und 21a sind derart
angeordnet, daß dieselben
magnetische Felder gegenseitig unterdrücken bzw. ausgleichen, die durch
Ströme
induziert werden, die durch die inneren Elektroden 14 und 15 fließen. In
anderen Worten ausgedrückt,
sind bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
die Durchführungsleiter 20 und 20a und
die zweiten Durchführungsleiter 21 und 21a in
einem solchen Zustand angeordnet, daß die Durchführungsleiter 20, 20a, 21 und 21a jeweils
an einer Ecke eines im wesentlichen rechteckigen Körpers, insbesondere
an einer Ecke eines im wesentlichen Quadrat-förmigen Körpers positioniert sind. Zusätzlich sind
die ersten Durchführungsleiter 20 und 20a jeweils
benachbart zu den zweiten Durchführungsleitern 21 und 21a angeordnet.
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Als
die charakteristische Struktur von verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung sind einige der ersten Durchführungsleiter 20 und 20a erste
Randdurchführungsleiter 20a,
die mit den ersten inneren Elektroden 14 an dem Randabschnitt
der ersten inneren Elektroden 15 verbunden sind. Zusätzlich sind
einige der zweiten Durchführungsleiter 21 und 21a zweite
Randdurchführungsleiter 21a,
die mit den zweiten inneren Elektroden 15 an dem Randabschnitt
der zweiten inneren Elektroden 15 verbunden sind.
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Zusätzlich sind
bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
die im vorhergehenden beschriebenen ersten Randdurchführungsleiter 20a mit
den ersten inneren Elektroden 14 an der Seite der ersten
inneren Elektroden 14 verbunden, wobei die zweiten Randdurchführungsleiter 21a mit
den zweiten inneren Elektroden 15 an der Seite der zweiten
inneren Elektroden 15 verbunden sind.
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Bei
diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel
weisen die ersten und zweiten äußeren Anschlusselektroden 18 und 19 vorzugsweise
leitfähige Anschlussflächen 22 bzw. 23 und
Lötmittelhöcker 24 bzw. 25 auf.
Die Lötmittelhöcker 24 und 25 sind
auf den Anschlussflächen 22 und 23 vorgesehen.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 11 mit einer solchen Struktur
wird der ESL-Wert sehr reduziert.
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Um
zu bestätigen,
daß der
Mehrschichtkondensator 11 gemäß den bevorzugten Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung bezüglich
der Reduzierung des ESL-Werts eine vorteilhafte Struktur aufweist,
wurde durch ein Resonanzverfahren der ESL-Wert bei dem Mehrschichtkondensator 11 gemessen,
wobei als ein Ergebnis ein Wert von 18 pH gemessen wurde. Bei der
Struktur des Mehrschichtkondensators 11 sind die inneren
Elektroden 14 und 15 und die Durchführungsleiter 20, 20a, 21 und 21a vorzugsweise
aus einer leitfähigen
Paste, die Nickel aufweist, hergestellt. Darüber hinaus betrugen die Abmessungen
von jeder der inneren Elektroden 14 und 15 etwa
4,0 mm × 4,0
mm, ein Ausrichtungswiederholabstand der Durchführungsleiter 20, 20a, 21 und 21a,
welcher den gegenseitigen Abstand der gleichmäßig beabstandet angeordneten
Durchführungsleiter
angibt, betrug etwa 1,0 mm, die Durchmesser der Durchführungsleiter 20, 20a, 21 und 21a betrugen
etwa 0,1 mm, und die Außendurchmesser jedes
Isolationsbereiches, der zwischen den inneren Elektroden 14 und
den Durchführungsleitern 21 und 21a und
zwischen den inne ren Elektroden 15 und den Durchführungsleitern 20 und 20a angeordnet
ist, betrug etwa 0,2 mm.
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Das
im vorhergehenden erwähnte
Resonanzverfahren ist ein Verfahren, bei dem zuerst die Frequenzcharakteristika
der Impedanz eines Mehrschichtkondensators als eine Testprobe für die Messung
erhalten wird, wobei bei einer Frequenz f0 an einem Minimalpunkt
in den Frequenzcharakteristika ein Wert von ESL durch 1/[(2f0)<2> × C] definiert ist. In diesem
Fall ist der Minimalpunkt in den Frequenzcharakteristika äquivalent
zu einem Reihenresonanzpunkt zwischen der Kapazitätskomponente
C und ESL des Kondensators.
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Darüber hinaus
wurden als ein Vergleichsbeispiel Mehrschichtkondensatoren gemäß den folgenden
Beispielen 1 bis 3 hergestellt, um jeden ESL-Wert derselben zu messen.
Beim Herstellen der Mehrschichtkondensatoren, die bei den Beispielen
1 bis 3 verwendet wurden, wurde im wesentlichen das selbe Verfahren
wie dasjenige zum Herstellen des Mehrschichtkondensators 11 als
die im vorhergehenden erwähnte
Testprobe verwendet.
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Obwohl
bei diesem Beispiel der Mehrschichtkondensator 11 vorzugsweise
insgesamt 21 Durchführungsleiter 20, 20a, 21 und 21a aufweist, weist
der Mehrschichtkondensator, der bei dem Beispiel 1 verwendet wird,
nicht die Randdurchführungsleiter 20a und 21a auf,
die bei dem Mehrschichtkondensator 11 umfasst sind. Die
anderen Strukturelemente bei dem Mehrschichtkondensator, der bei
dem Beispiel 1 verwendet wird, sind dieselben wie diejenigen bei
dem Mehrschichtkondensator 11. Der Mehrschichtkondensator
des Beispiels 1 weist vorzugsweise insgesamt neun Durchführungsleiter
auf, die lediglich an der Mitte positioniert sind. Bei dem Mehrschichtkondensator
des Beispiels 1 wurde ein hoher ESL-Wert von 82 pH erhalten.
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Bei
dem Beispiel 2 war, wie es in 3 gezeigt
ist, obwohl der Ausrichtungswiederholabstand der Durchführungslei ter 20 und 21 derselbe
wie derjenige in dem Fall des Mehrschichtkondensators 11 war,
kein Randdurchführungsleiter
angeordnet, wobei eine Gesamtzahl von 16 Durchführungsleitern 20 und 21 lediglich
an der Mitte positioniert war. Bei dem Mehrschichtkondensator des
Beispiels 2 wurde ein relativ hoher ESL-Wert von 45 pH erhalten.
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Bei
dem Beispiel 3, wie es in 4 gezeigt ist,
ist der Ausrichtungswiederholabstand der Durchführungsleiter 20 und 21 enger
gemacht worden, wobei eine Gesamtzahl von 25 Durchführungsleitern 20 und 21 lediglich
an der Mitte angeordnet war. Bei dem Mehrschichtkondensator des
Beispiels 3 wurde ein hoher ESL-Wert von 28 pH erhalten. Dieser
Wert ist höher
als der ESL-Wert von 18 pH, der bei dem im vorhergehenden erwähnten Mehrschichtkondensator 11 erhalten
wurde, obwohl das Beispiel 3 insgesamt 25 Durchführungsleiter 20 und 21 aufwies,
was die Gesamtanzahl von Durchführungsleitern 20, 20a, 21 und 21a,
die bei dem Mehrschichtkondensator 11 angeordnet sind, überschritt.
Es ist folglich herausgefunden worden, daß es, um einen ESL-Wert zu
reduzieren, wirksam ist, die Randdurchführungsleiter 20a und 21a vorzusehen.
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5 zeigt
einen Mehrschichtkondensator 26 gemäß einem zweiten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Diese Ansicht ist äquivalent zu der Ansicht, die
in 1A gezeigt ist. In 5 werden
dieselben Bezugszeichen verwendet, um Elemente anzuzeigen, die denjenigen,
die in 1A und 1B gezeigt
sind, äquivalent
sind, wobei eine Erklärung
derselben weggelassen wird.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 26, der in 5 gezeigt
ist, sind als Randdurchführungsleiter ein
erster Randdurchführungsleiter 20a und
ein zweiter Randdurchführungsleiter 21a,
die mit einer ersten inneren Elektrode 14 bzw. einer zweiten
inneren Elektrode 15 verbunden sind, an Zwischenpunkten auf
jeder Seite der ersten und zweiten inneren Elektrode 14 und 15 angeordnet,
wobei der Randdurchführungs leiter 20a,
der mit der ersten inneren Elektrode 14 verbunden ist,
an jeder Ecke der ersten inneren Elektrode 14 angeordnet
ist.
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Wie
es im vorhergehenden beschrieben wurde, kann mit dem Randdurchführungsleiter 20a an
jeder Ecke der ersten inneren Elektrode 14 verglichen zu
dem Fall des Mehrschichtkondensators 11 gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
eine weitere Reduzierung des ESL-Wertes erzielt werden. Gemäß dem im
vorhergehenden erwähnten
Verfahren zum Messen des ESL-Wertes wurde bei dem Mehrschichtkondensator 26 ein
ESL-Wert von 15 pH gemessen.
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6 zeigt
einen Mehrschichtkondensator 27 gemäß einem dritten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Diese Ansicht ist äquivalent zu der Ansicht, die
in 2 gezeigt ist. In 6 werden
die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Elemente anzuzeigen, die
zu denjenigen, die in 2 gezeigt sind, äquivalent
sind, wobei eine Erklärung
derselben weggelassen wird.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 27, der in 6 gezeigt
ist, ist eine erste äußere Anschlusselektrode 18 auf
einer Hauptoberfläche 16 eines
Kondensators 13 angeordnet, wobei eine zweite äußere Anschlusselektrode 19 auf
der anderen Hauptoberfläche 17 desselben
angeordnet ist.
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7 zeigt
einen Mehrschichtkondensator 28 gemäß einem vierten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Diese Ansicht ist äquivalent zu der Ansieht, die
in 2 gezeigt ist. In 7 werden
die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Elemente anzuzeigen, die
zu denjenigen, die in 2 gezeigt sind, äquivalent
sind, wobei eine Erklärung
derselben weggelassen wird.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 28, der in 7 gezeigt
ist, sind sowohl eine erste äußere Anschlusselektrode 18 als
auch eine zweite äußere Anschlusselektrode 19 auf
jeder der zwei Hauptoberflächen 16 und 17 eines
Kondensators 13 angeordnet.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 11, der in 2 gezeigt
ist, können
die Stromflüsse
an dem Abschnitt, der in 2 gezeigt ist, in den ersten Durchführungsleitern 20 und 20a und
den zweiten Durchführungsleitern 21 und 21a relativ
zueinander umgekehrt sein. Im Gegensatz dazu sind bei dem Mehrschichtkondensator 27,
der in 6 gezeigt ist, und dem Mehrschichtkondensator 28,
der in 7 gezeigt ist, die Richtungen des Stroms, der
in den ersten Durchführungsleitern 20 und 20a und
den zweiten Durchführungsleitern 21 und 21 fließt, die selben.
Dementsprechend ist es offensichtlich, daß hinsichtlich der Vorteile
bezüglich
einer Reduzierung des ESL-Werts der Mehrschichtkondensator 11,
der in 2 gezeigt ist, effektiver als der Mehrschichtkondensator 27,
der in 6 gezeigt ist, und der Mehrschichtkondensator 28,
der in 7 gezeigt ist, ist.
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8 zeigt
einen Mehrschichtkondensator 29 gemäß einem fünften bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Diese Ansicht ist äquivalent zu der Ansicht, die
in 1A gezeigt ist. In 8 werden
die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Elemente anzuzeigen, die
zu denjenigen, die in 1A und 1B gezeigt
sind, äquivalent
sind, wobei eine Erklärung
derselben weggelassen wird.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 29, der in 8 gezeigt
ist, ist eine Gesamtanzahl von 36 ersten Durchführungsleitern 20 und 20a und
zweiten Durchführungsleitern 21 und 21a vorgesehen.
Wie es hier gezeigt ist, kann die Anzahl von Durchführungsleitern
wahlweise geändert
werden, wenn dies notwendig ist.
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Der
Mehrschichtkondensator 29 weist wie in dem Fall des Mehrschichtkondensators 26,
der in 5 gezeigt ist, die Randdurchführungsleiter 20a und 21a an
jeder Ecke der inneren Elektroden 14 auf. Bei diesem bevorzugten
Ausführungs beispiel,
das den Mehrschichtkondensator 29 verwendet, befinden sich,
da insgesamt sechs Randdurchführungsleiter 20a und 21a an
einer Seite jeder inneren Elektrode 14 und 15 positioniert
sind, sowohl unter den ersten als auch den zweiten Randdurchführungsleitern 20a und 21a einige
Durchführungsleiter,
die an jeder Ecke der inneren Elektroden 14 und 15 positioniert sind.
Mit anderen Worten ausgedrückt,
sind einige der ersten und zweiten Randdurchführungsleiter 20a und 21a an
jeder Ecke der inneren Elektrode 14 und 15 mit
den ersten und zweiten inneren Elektroden 14 und 15 verbunden.
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9 zeigt
einen Mehrschichtkondensator 30 gemäß einem sechsten bevorzugten
Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung. Diese Ansicht ist zu der Ansicht, die
in 1A gezeigt ist, äquivalent. In 9 werden
die gleichen Bezugszeichen verwendet, um Elemente anzuzeigen, die
zu denjenigen, die in 1 gezeigt sind, äquivalent sind,
wobei eine Erklärung
derselben weggelassen wird.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 30, der in 9 gezeigt
ist, sind die ersten Durchführungsleiter 20 und 20a und
zweiten Durchführungsleiter 21 und 21a auf
eine solche Art und Weise angeordnet, daß die Durchführungsleiter
an Ecken einer im wesentlichen dreieckigen Form, insbesondere einen
regelmäßigen Dreiecks,
angeordnet sind.
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Bezüglich des
bevorzugten Ausführungsbeispiels,
das in 9 gezeigt ist, kann die verteilte Konfiguration,
die zum Anordnen der Durchführungsleiter
angenommen wird, auf andere Weisen modifiziert werden. Es kann beispielsweise
die Konfiguration zum Positionieren der Durchführungsleiter an jeder Ecke
eines Sechsecks angewendet werden.
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10 ist
eine Draufsicht, die die Positionsbeziehung zwischen den inneren
Elektroden 14 und den Durchführungsleitern 20, 20a, 21 und 21a gemäß einem
siebten bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung darstellt.
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Bei
den im vorhergehenden erwähnten
ersten bis sechsten bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Randdurchführungsleiter 20a und 21d mit den
inneren Elektroden 14 und 15 an den Seiten der inneren
Elektroden 14 und 15 verbunden. In diesem Fall
ist in der Figur nicht eine Anordnung der inneren Elektrode 15 gezeigt.
Diese Randdurchführungsleiter 20a und 21a können innerhalb
der Seiten der inneren Elektroden 14 und 15 positioniert
sein, wie es in 10 gezeigt ist. Bei dem bevorzugten
Ausführungsbeispiel,
das in 10 gezeigt ist, sind die Randdurchführungsleiter 20a und 21a auf
eine solche Art und Weise angeordnet, daß diese Randdurchführungsleiter 20a und 21a jede
Seite der inneren Elektroden 14 und 15 berühren.
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11 zeigt
eine Draufsicht, die ein achtes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
darstellt, das zu demjenigen, das in 10 gezeigt
ist, äquivalent
ist.
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Verglichen
zu dem Fall, der in 10 gezeigt ist, sind in 11 die
Randdurchführungsleiter 20a und 21a weiter
innen von den Seiten der inneren Elektroden 14 und 15 positioniert.
In dieser Situation ist die Anordnung der Elektroden 15 in
dieser Figur nicht gezeigt. Auf diese Weise ist, wenn die Randdurchführungsleiter 20a und 21a weiter
innerhalb der Seiten der inneren Elektroden 14 und 15 positioniert sind,
ein Abstand 31 zwischen jedem der Mittelabschnitte der
Randdurchführungsleiter 20a und 21a und
jeder Seite der inneren Elektroden 14 und 15 vorzugsweise
eingestellt, um etwa 1/3 eines Ausrichtungswiederholabstandes 32 der
Durchführungsleiter 20, 20a, 21 und 21a oder
kürzer
als 1/3 des Ausrichtungswiederholabstandes 32 zu sein.
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Wie
es im vorhergehenden beschrieben wurde, wird der Mehrschichtkondensator
gemäß der vorliegenden
Erfindung bezugnehmend auf jedes der Ausführungsbeispiele, die in den
Figuren gezeigt sind, dargestellt. Es können jedoch weitere verschiedene
Modifikationen bezüglich
der Anzahl und Positionen der inneren Elektroden, der äußeren Anschlusselektroden
und der Durchführungsleiter,
die bei den verschiedenen bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung
verwendet werden, angewendet werden. Darüber hinaus sollte die Querschnittkonfiguration
der Durchführungsleiter
nicht auf die abgerundeten Konfigurationen, wie sie in den Figuren
gezeigt sind, begrenzt werden. Eine im wesentlichen viereckige oder
im wesentlichen sechseckige Form kann beispielsweise als eine Modifikation
verwendet werden.
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Der
Mehrschichtkondensator gemäß den bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung kann beispielsweise vorteilhaft angepasst werden,
um einen Entkopplungskondensator 5 zu definieren, der bei
der im vorhergehenden erwähnten MPU 1 angeordnet
ist, die in 13 gezeigt ist. Das strukturelle
Beispiel in 12 zeigt die Struktur einer MPU
mit dem Mehrschichtkondensator der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung, der einen Entkopplungskondensator definiert.
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Bezugnehmend
auf 12 weist eine MPU 33 ein Verdrahtungssubstrat 35 mit
einer Mehrschichtstruktur auf, bei dem auf der unteren Oberfläche desselben
ein Hohlraum 34 angeordnet ist. Ein MPU-Chip 36 ist
auf der oberen Oberfläche
des Verdrahtungssubstrats 35 Oberflächen-angebracht. Zusätzlich ist
innerhalb des Hohlraums 34 des Verdrahtungssubstrats 35 der
Mehrschichtkondensator der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden, der
einen Entkopplungskondensator definiert, enthalten. Ein solcher
Mehrschichtkondensator kann beispielsweise der Mehrschichtkondensator 11 gemäß dem ersten
bevorzugten Ausführungsbeispiel
sein. Darüber
hinaus ist das Verdrahtungssubstrat 35 an einer Hauptplatine 37 Oberflächen-angebracht.
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Wie
es in der Figur schematisch gezeigt ist, sind Verdrahtungsleiter,
die bei der MPU 33 notwendig sind, auf einer Oberfläche des
Verdrahtungssubstrats 35 und in dem Inneren des Verdrahtungssubstrats 35 vorgesehen.
Mit diesen Verdrahtungsleitern werden Verbindungen erhalten, wie
sie in 13 gezeigt sind.
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Als
repräsentative
Leiter unter den Verdrahtungsleitern sind innerhalb des Verdrahtungssubstrats 35 eine
Leistungsversorgungselektrode 38 und eine Masse-Elektrode 39 vorgesehen.
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Die
Leistungsversorgungselektrode 38 ist über einen Durchkontaktierungsleiter 40 mit
einer ersten äußeren Anschlusselektrode 18 eines
Mehrschichtkondensators 11 und über einen heiß-seitigen Leistungsversorgungsdurchkontaktierungslochleiter 41 mit
einem spezifizierten Anschluss 42 des MPU-Chips 36 elektrisch
verbunden. Darüber
hinaus ist die Leistungsversorgungselektrode 38 über einen Durchkontaktierungsleiter 43 mit
einer leitfähigen Kontaktfläche 44 einer
Hauptplatine 37 elektrisch verbunden.
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Zusätzlich ist
eine Masse-Elektrode 39 über einen Masse-Durchkontaktierungslochleiter 45 mit einer
zweiten äußeren Anschlusselektrode 19 des Mehrschichtkondensators 11 und über einen
Masse-Durchkontaktierungsleiter 46 mit einem spezifizierten
Anschluss 47 des MPU-Chips 36 elektrisch verbunden.
Darüber
hinaus ist die Masseelektrode 39 über einen Masse-Durchkontaktierungsleiter 48 mit
einer Masseseitigen leitfähigen
Kontaktierungsfläche 49 der
Hauptplatine 37 elektrisch verbunden.
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Bei
dem Mehrschichtkondensator 11, der im vorhergehenden beschrieben
wurde, sind die ersten und zweiten äußeren Anschlusselektroden 18 und 19 mit
den Durchkontaktierungsleitern 40 und 45 durch Höcker verbunden,
obwohl dies in 12 nicht detailliert gezeigt
ist.
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In 12 wurde
eine Speichereinheit, die zu der Speichereinheit 4, die
in 13 gezeigt ist, äquivalent ist, weggelassen.
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Wie
es im vorhergehenden beschrieben wurde, sind gemäß dem Mehrschichtkondensator
gemäß den bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung zumindest ein Paar von ersten inneren
Elektroden und zumindest ein Paar von zweiten inneren Elektroden,
die sich über
bestimmte dielektrische Schichten einander gegenüberliegen, innerhalb eines
Kondensators als dem Hauptkörper mit
einer Mehrzahl von laminierten dielektrischen Schichten angeordnet.
Die Hauptoberflächen
des Kondensators erstrecken sich im wesentlichen parallel zu den
inneren Elektroden, wobei erste äußere Anschlusselektroden
und zweite äußere Anschlusselektroden
auf einer der Hauptoberflächen
angeordnet sind. Innerhalb des Kondensators sind eine Mehrzahl von
ersten Durchführungsleitern,
die die ersten inneren Elektroden und die ersten äußeren Anschlusselektroden
elektrisch verbinden, und eine Mehrzahl von zweiten Durchführungsleitern,
die die zweiten inneren Elektroden und die zweiten äußeren Anschlusselektroden
elektrisch verbinden, angeordnet. In dieser Situation kann, da die
ersten und zweiten Durchführungsleiter
derart angeordnet sind, daß die
Durchführungsleiter
magnetische Felder, die durch einen Strom, der durch die inneren
Elektroden fließt,
induziert wird, gegenseitig unterdrücken, ein Strom, der durch
den Mehrschichtkondensator fließt,
in verschiedene Richtungen ausgerichtet werden, und die Länge des
Stroms verkürzt
werden. Als ein Ergebnis kann bei dem Kondensator nicht nur ein
ESL-Wert sehr reduziert werden, sondern es können ferner die Auswirkungen
des Unterdrückens
der magnetischen Felder an den Rändern
der inneren Elektroden angewendet werden, da die ersten und zweiten
Durchführungsleiter
erste und zweite Randdurchführungsleiter aufweisen,
die mit den ersten und bzw. zweiten inneren Elektroden an jedem
Rand der ersten und zweiten inneren Elektroden verbunden sind. Dementsprechend
kann eine weitere Reduzierung des ESL-Werts erzielt werden.
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Folglich
kann eine Resonanzfrequenz des Mehrschichtkondensators höher sein,
und das Frequenzband, in dem der Mehr schichtkondensator einen Kondensator
definiert, höher
liegen. Der Mehrschichtkondensator der bevorzugten Ausführungsbeispiele
der vorliegenden Erfindung ist ausreichend anpassbar, um Frequenzen,
die bei elektronischen Schaltungen verwendet werden, viel höher zu machen.
Der Mehrschichtkondensator der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung kann beispielsweise als ein Entkopplungskondensator verwendet
werden, der in Hochfrequenzschaltungen umfasst ist.
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Obwohl
bei dem Entkopplungskondensator, der verwendet wird, indem derselbe
mit einem MPU-Chip oder einer anderen Komponente kombiniert wird,
eine schnelle Leistungsversorgungsfunktion erforderlich ist, kann
der Mehrschichtkondensator gemäß den bevorzugten
Ausführungsbeispielen
der vorliegenden Erfindung bezüglich
der Hochgeschwindigkeitsoperationen für die schnelle Leistungsversorgungsfunktion
ausreichend verträglich sein,
da der ESL-Wert des Kondensators klein ist.
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Wenn
zusätzlich
der Mehrschichtkondensator der bevorzugten Ausführungsbeispiele der vorliegenden
Erfindung an einem geeigneten Verdrahtungssubstrat angebracht wird,
können
die äußeren Anschlusselektroden,
die bei dem Mehrschichtkondensator umfasst sind, vorteilhaft durch
Höcker
verbunden werden. Heutzutage besteht beispielsweise bei den Halbleiterchips,
wie z. B. den MPU-Chips, eine Tendenz dazu, Verbindungen durch Höcker herzustellen,
da die Betriebsfrequenzen höher
werden. Das Anordnen von Hauptoberflächenanschlusselektroden stimmt
mit dieser Tendenz überein.
Darüber
hinaus ermöglicht
eine Verbindung durch Höcker,
daß eine
Anbringung mit hoher Dichte erzielt werden kann, so daß die Erzeugung
einer parasitären
Induktivität
bei den Verbindungen verhindert werden kann.
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Bei
der vorliegenden Erfindung weisen die Merkmale jedes bevorzugten
Ausführungsbeispiels, die
im folgenden beschrieben werden, Vorteile auf, bei denen das Unterdrücken der
im vorhergehenden erwähnten
magnetischen Felder sehr verbessert und die elektrische Länge sehr
verringert wird, was zu einer wirksameren Reduzierung des ESL-Werts
führt.
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Die
ersten und zweiten Randdurchführungsleiter
umfassen erste und zweite Randdurchführungsleiter, die mit den ersten
bzw. zweiten inneren Elektroden an den Seiten der ersten und zweiten
inneren Elektroden verbunden sind. Ferner weisen zumindest die ersten
Randdurchführungsleiter
oder die zweiten Randdurchführungsleiter
Randdurchführungsleiter
auf, die mit entsprechenden inneren Elektroden an Ecken der entsprechenden
inneren Elektroden verbunden sind. Die ersten und zweiten äußeren Anschlusselektroden
sind lediglich auf einer Hauptoberfläche des Kondensators angeordnet.