JP2008066461A - 積層コンデンサ - Google Patents

Abstract

【課題】 回路基板に実装されたときに、電源側のノイズとＩＣ側のノイズを干渉させることなく除去することができる積層コンデンサを提供する。
【解決手段】 積層コンデンサ１は、信号電極層７とＧＮＤ電極層８とが誘電体層９を挟んで積層されてなる直方体形状のコンデンサ素体４と、コンデンサ素体４の長手方向の側面４ａ，４ｂに設けられた信号用端子電極５及びＧＮＤ用端子電極６とを備えている。信号電極層７は、側面４ａ，４ｂに引き出されて信号用端子電極５と接続される内部信号電極１０から構成されている。ＧＮＤ電極層８は、コンデンサ素体４の長手方向に垂直な方向に離間して並ぶように配置された内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂから構成されている。内部ＧＮＤ電極１２Ａは、側面４ａに引き出されてＧＮＤ用端子電極６と接続され、内部ＧＮＤ電極１２Ｂは、側面４ｂに引き出されてＧＮＤ用端子電極６と接続されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、信号電極とＧＮＤ電極とを有する積層コンデンサに関するものである。

従来の積層コンデンサとしては、ノイズフィルタとして使用される積層貫通コンデンサと称されるものが知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の積層貫通コンデンサは、信号電極が形成された誘電体シートとＧＮＤ電極が形成された誘電体シートとを交互に積層してなる略直方体状の積層体と、この積層体の側面に設けられ、信号電極及びＧＮＤ電極とそれぞれ接続される信号用外部電極及びＧＮＤ用外部電極とを備えている。
特開平１−２０６６１５号公報

しかしながら、上記従来技術においては、以下の問題点が存在する。即ち、上記従来技術の積層コンデンサが回路基板に実装される場合、信号用外部電極が回路基板上の信号ラインに電気的に接続され、ＧＮＤ用外部電極が回路基板上のＧＮＤラインに電気的に接続されることになる。ここで、例えば信号ラインの一方側に電源が接続され、信号ラインの他方側にＩＣが接続されている場合には、電源側のノイズとＩＣ側のノイズとが干渉し、電源側及びＩＣ回路側の何れか一方で生じた電圧変動が他方に影響を及ぼすことがある。

本発明の目的は、回路基板に実装されたときに、電源側のノイズとＩＣ側のノイズを干渉させることなく除去することができる積層コンデンサを提供することである。

本発明の積層コンデンサは、信号電極層とＧＮＤ電極層とが誘電体層を挟んで積層されてなる直方体状のコンデンサ素体と、コンデンサ素体の長手方向の両側面にそれぞれ設けられた信号用端子電極及びＧＮＤ用端子電極とを備え、信号電極層は、コンデンサ素体の長手方向の両側面にそれぞれ引き出されて信号用端子電極と接続される信号電極を有し、ＧＮＤ電極層は、コンデンサ素体の長手方向に垂直な方向に離間して並ぶように配置された２つのＧＮＤ電極を有し、２つのＧＮＤ電極の何れか一方は、コンデンサ素体の長手方向の一側面に引き出されてＧＮＤ用端子電極と接続され、２つのＧＮＤ電極の他方は、コンデンサ素体の長手方向の他側面に引き出されてＧＮＤ用端子電極と接続されていることを特徴とするものである。

このような本発明の積層コンデンサが信号ライン及びＧＮＤラインを有する回路基板に実装される場合、信号用端子電極が信号ラインに電気的に接続され、ＧＮＤ用端子電極がＧＮＤラインに電気的に接続される。ここで、信号電極はコンデンサ素体の長手方向の両側面にそれぞれ引き出されて信号用端子電極に接続されているので、信号ラインを介して積層コンデンサに信号電流を流したときには、コンデンサ素体の長手方向に垂直な方向に信号電流が流れる。また、ＧＮＤ電極は２つ有し、これらのＧＮＤ電極はコンデンサ素体の長手方向に垂直な方向に離間して並ぶように配置されているので、積層コンデンサに信号電流を流したときには、２つのＧＮＤ電極には時間差をもって信号電流が流れるようになる。このため、積層コンデンサは、等価回路的には２つのコンデンサを有するものとして機能することとなる。従って、信号ラインの一方側に電源が接続され、信号ラインの他方側にＩＣが接続されている場合には、電源側で生じたノイズは見かけ上の電源側のコンデンサにより除去され、ＩＣ側で生じたノイズは見かけ上のＩＣ側のコンデンサにより除去されるようになる。これにより、電源側のノイズとＩＣ側のノイズを干渉させることなく除去することができる。

好ましくは、コンデンサ素体の長手方向に垂直な方向の長さ寸法は、信号電極の引き出し部の幅寸法よりも小さい。この場合には、積層コンデンサに信号電流が流れるときの抵抗が低減されるため、積層コンデンサに大電流を流すことができる。

本発明によれば、積層コンデンサが回路基板に実装されたときに、電源側のノイズとＩＣ側のノイズを干渉させることなく除去することができる。これにより、電源側またはＩＣ側で生じた電圧変動の影響を低減することが可能となる。

以下、本発明に係わる積層コンデンサの好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。

図１は、本発明に係わる積層コンデンサの一実施形態を示す斜視図である。同図において、本実施形態の積層コンデンサ１は、例えばノイズフィルタとして使用される３端子型積層貫通コンデンサであり、回路基板Ｂに実装される。この回路基板Ｂには、信号ライン２及びＧＮＤ（接地）ライン３が設けられている。信号ライン２の一方側には電源回路（図示せず）が接続され、信号ライン２の他方側にはＩＣ回路（図示せず）が接続されている。

積層コンデンサ１は、直方体（完全な直方体だけでなく略直方体も含む）形状のコンデンサ素体４を備えている。コンデンサ素体４の長手方向の対向する側面４ａ，４ｂには、回路基板Ｂの信号ライン２と電気的に接続される信号用端子電極５と、回路基板ＢのＧＮＤライン３と電気的に接続されるＧＮＤ用端子電極６とがそれぞれ設けられている。信号用端子電極５は、コンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂに１つずつ設けられている。ＧＮＤ用端子電極６は、信号用端子電極５を挟むようにコンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂに２つずつ設けられている。

なお、信号用端子電極５及びＧＮＤ用端子電極６は、コンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂだけでなく、コンデンサ素体４の上面及び下面にも一部形成されている。また、信号用端子電極５及びＧＮＤ用端子電極６は、例えばＣｕやＡｇ等の焼付電極層上にＮｉめっき層及びＳｎめっき層を順に形成してなるものである。

コンデンサ素体４は、図２に示すように、複数の信号電極層７と複数のＧＮＤ電極層８とが誘電体層９を挟んで交互に積層されてなる構造を有している。コンデンサ素体４の上部及び下部には、誘電体層９のみが複数積層されている。誘電体層９は、例えばＢａＴｉＯ_３系セラミック等の誘電体材料で形成されている。

信号電極層７は、図２及び図３（Ａ）に示すように、コンデンサ素体４の長手方向に沿って延びる内部信号電極１０から構成されている。内部信号電極１０は、コンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂの中央部を含む部位にそれぞれ引き出された１対の引き出し部１１を有し、信号用端子電極５と接続されている。内部信号電極１０は、例えばＮｉやＮｉ合金等で形成されている。

ここで、コンデンサ素体４の長手方向に垂直な方向（以下、便宜上コンデンサ素体４の短手方向という）の長さ寸法、つまりコンデンサ素体４の短手方向に沿った信号電極層７の長さ寸法をａ、引き出し部１１の幅寸法、具体的にはコンデンサ素体４の長手方向に沿った引き出し部１１の長さ寸法をｂとしたときに、ａ＜ｂの関係を有しているのが好ましく、ａ＜０．７ｂの関係を有しているのがより好ましい。

ＧＮＤ電極層８は、図２及び図３（Ｂ）に示すように、コンデンサ素体４の短手方向に離間して並ぶように配置され、コンデンサ素体４の長手方向に沿って延びる内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂから構成されている。つまり、これらの内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂは、コンデンサ素体４の長手方向に対して分割された構造をなしている。内部ＧＮＤ電極１２Ａは、コンデンサ素体４の側面４ａの端部近傍に引き出された２つの引き出し部１３を有し、側面４ａに設けられたＧＮＤ用端子電極６と接続されている。内部ＧＮＤ電極１２Ｂは、コンデンサ素体４の側面４ｂにおける上記引き出し部１３に対応する部位に引き出された２つの引き出し部１４を有し、側面４ｂに設けられたＧＮＤ用端子電極６と接続されている。内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂは、内部信号電極１０と同じ金属で形成されている。

以上のように構成した積層コンデンサ１を製造する場合には、まずＢａＴｉＯ_３系セラミック等のセラミック粉体、有機バインダ及び溶剤を含むセラミックペースト（誘電体ペースト）を例えばドクターブレード法によりＰＥＴフィルム上に塗布することにより、上記の誘電体層９となる長方形状のグリーンシートを複数枚作製する。続いて、グリーンシートを乾燥させた後、例えばスクリーン印刷法を用いて、グリーンシートの上面に内部信号電極１０及び内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂを形成する。続いて、内部信号電極１０が形成されたグリーンシートと内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂが形成されたグリーンシートとを交互に複数枚積層し、更に単なるグリーンシートを所定枚数だけ積層することにより、グリーン積層体を形成する。続いて、グリーン積層体をプレス加工した後、グリーン積層体の脱バインダ処理及び焼成処理を行うことにより、上記のコンデンサ素体４を得る。最後に、例えばペースト浸漬法及び電気めっき法により、コンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂに信号用端子電極５及びＧＮＤ用端子電極６を形成する。以上により、上記の積層コンデンサ１が完成する。

このような積層コンデンサ１が回路基板Ｂ（図１参照）に実装された状態で、回路基板Ｂの信号ライン２に信号電流を流すと、積層コンデンサ１では、図４に示すようにコンデンサ素体４の短手方向に信号電流が流れる。このとき、上述したようにコンデンサ素体４の短手方向の長さ寸法ａが内部信号電極１０の引き出し部１１の幅寸法ｂよりも小さくなっているので、信号電流の流路が短くなり、信号電流が流れるときの抵抗が低減されるようになり。これにより、積層コンデンサ１に大電流を流すことができる。

そして、その時に電源回路側及びＩＣ回路側で生じるノイズが積層コンデンサ１によって除去される。

このとき、上述したように、ＧＮＤ電極層８を形成する内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂは、コンデンサ素体４の短手方向（信号電流が流れる方向）に離間して並んでいる。このため、積層コンデンサ１に信号電流が流れる際に、信号電流が内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂに達するのに時間差が生じる。従って、積層コンデンサ１は、等価回路的には、内部信号電極１０と内部ＧＮＤ電極１２Ａ，１２Ｂとが重なり合う領域からなる２つのコンデンサとして機能するようになる。よって、積層コンデンサ１が回路基板Ｂに実装されたときの等価回路は、図５に示すようなものとなる。つまり、電源回路１５とＩＣ回路１６との間には、２つのコンデンサ１７が並列に存在することとなる。

これにより、電源回路１５側に生じるノイズとＩＣ回路１６側に生じるノイズとが積層コンデンサ１によって分離されるようになる。つまり、電源回路１５側に生じるノイズが電源回路１５側のコンデンサ１７により除去され、ＩＣ回路１６側に生じるノイズがＩＣ回路１６側のコンデンサ１７により除去されるため、それぞれのノイズの干渉（クロストーク）が防止される。従って、例えば電源回路１５側で電圧変動が発生しても、その電圧変動は電源回路１５側のコンデンサ１７により抑えられるため、ＩＣ回路１６が電源回路１５側の電圧変動の影響を受けることは殆ど無い。

ここで、比較例としてのＧＮＤ電極層を図６に示す。図６（Ｂ）に示すように、ＧＮＤ電極層８は、分割構造でない内部ＧＮＤ電極２０から構成されている。内部ＧＮＤ電極２０は、コンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂの端部近傍にそれぞれ引き出された２対の引き出し部２１を有している。なお、図６（Ａ）に示す信号電極層７については、図３（Ａ）に示すものと同じ構造である。

図６に示すような信号電極層７及びＧＮＤ電極層８を有する積層コンデンサ１が回路基板Ｂに実装されたときの等価回路は、図７に示すようなものとなる。つまり、電源回路１５とＩＣ回路１６との間には、コンデンサ１７が１つのみ存在することとなる。この場合には、回路基板Ｂの信号ライン２に信号電流を流したときに、電源回路１５側のノイズとＩＣ回路１６側のノイズとの干渉が発生し、電源回路１５側で発生した電圧変動がＩＣ回路１６に影響を及ぼすことがある。

他の比較例としてのＧＮＤ電極層を図８に示す。図８（Ｂ）に示すように、ＧＮＤ電極層８は、コンデンサ素体４の長手方向に離間して並ぶように配置された内部ＧＮＤ電極２２Ａ，２２Ｂから構成されている。つまり、これらの内部ＧＮＤ電極２２Ａ，２２Ｂは、コンデンサ素体４の短手方向に対して分割された構造をなしている。また、内部ＧＮＤ電極２２Ａは、コンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂの一端部近傍にそれぞれ引き出された１対の引き出し部２３を有し、内部ＧＮＤ電極２２Ｂは、コンデンサ素体４の側面４ａ，４ｂの他端部近傍にそれぞれ引き出された１対の引き出し部２４を有している。なお、図８（Ａ）に示す信号電極層７については、図３（Ａ）に示すものと同じ構造である。

図８に示すような信号電極層７及びＧＮＤ電極層８を有する積層コンデンサ１が回路基板Ｂに実装された状態で、回路基板Ｂの信号ライン２に信号電流を流したときには、内部ＧＮＤ電極２２Ａ，２２Ｂに同時に（時間差なく）信号電流が流れるようになる。従って、同一層内に２つの内部ＧＮＤ電極が存在するにもかかわらず、等価回路的には１つのコンデンサとみなされることになる。つまり、この時の等価回路は、図７に示すものとなる。よって、結果的に電源回路１５側のノイズとＩＣ回路１６側のノイズとが干渉してしまう。

以上のように本実施形態の積層コンデンサ１によれば、ＧＮＤ電極層８を形成する内部ＧＮＤ電極をコンデンサ素体４の長手方向に沿って２つに分割した構造としたので、積層コンデンサ１を回路基板Ｂに実装した状態で信号電流を流したときに、電源回路１５側のノイズとＩＣ回路１６側のノイズとを干渉させることなく、それぞれのノイズを除去することができる。これにより、電圧変動の低減化を図ることが可能となる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、内部信号電極及び内部ＧＮＤ電極の形状や、内部信号電極及び内部ＧＮＤ電極の引き出し部の形成位置及び数量等については、特に上記実施形態には限られない。

本発明に係わる積層コンデンサの一実施形態を示す斜視図である。 図１に示したコンデンサ素体の分解斜視図である。 図２に示した信号電極層及びＧＮＤ電極層の平面図である。 図１に示した積層コンデンサにおける電流の流れる方向を示す平面図である。 図１に示した積層コンデンサが電源回路及びＩＣ回路を含む基板に実装されたときの等価回路図である。 比較例としてのＧＮＤ電極層を信号電極層と共に示す平面図である。 図６に示した信号電極層及びＧＮＤ電極層を有する積層コンデンサが電源回路及びＩＣ回路を含む基板に実装されたときの等価回路図である。 他の比較例としてのＧＮＤ電極層を信号電極層と共に示す平面図である。

符号の説明

１…積層コンデンサ、４…コンデンサ素体、４ａ，４ｂ…側面、５…信号用端子電極、６…ＧＮＤ用端子電極、７…信号電極層、８…ＧＮＤ電極層、９…誘電体層、１０…内部信号電極、１１…引き出し部、１２Ａ，１２Ｂ…内部ＧＮＤ電極。

Claims (2)

1. 信号電極層とＧＮＤ電極層とが誘電体層を挟んで積層されてなる直方体状のコンデンサ素体と、
   前記コンデンサ素体の長手方向の両側面にそれぞれ設けられた信号用端子電極及びＧＮＤ用端子電極とを備え、
   前記信号電極層は、前記コンデンサ素体の長手方向の両側面にそれぞれ引き出されて前記信号用端子電極と接続される信号電極を有し、
   前記ＧＮＤ電極層は、前記コンデンサ素体の長手方向に垂直な方向に離間して並ぶように配置された２つのＧＮＤ電極を有し、
   前記２つのＧＮＤ電極の何れか一方は、前記コンデンサ素体の長手方向の一側面に引き出されて前記ＧＮＤ用端子電極と接続され、前記２つのＧＮＤ電極の他方は、前記コンデンサ素体の長手方向の他側面に引き出されて前記ＧＮＤ用端子電極と接続されていることを特徴とする積層コンデンサ。
2. 前記コンデンサ素体の長手方向に垂直な方向の長さ寸法は、前記信号電極の引き出し部の幅寸法よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の積層コンデンサ。
   
   
   
   

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