JP2008218707A - バイパスコンデンサ - Google Patents

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Osamu Tsuchida
統 土田
Yasuaki Kawatsu
康朗 川津
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Hitachi Cable Ltd
日立電線株式会社
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Abstract

【課題】広帯域にわたってまんべんなく低インピーダンスが得られるバイパスコンデンサを提供する。
【解決手段】2つの外部電極2,3を有し、一方の外部電極2に導通する複数枚の内部電極4と他方の外部電極3に導通する複数枚の内部電極5とが非接触で交互に重ねられ、これら内部電極4,5の面積が重ね順に異なっている。
【選択図】図1

Description

本発明は、広帯域にわたってまんべんなく低インピーダンスが得られるバイパスコンデンサに関する。
基板にLSIやIC(以下、LSIで代表する)を実装する際に、1つ1つのLSIに対してバイパスコンデンサを付加することが推奨される。バイパスコンデンサは、当該LSI直近の電源(VccとGND)間に挿入され、LSI内部で発生するスイッチングノイズ等のノイズを除去することにより、ノイズが電源供給ラインを介して基板全体や基板外に波及しないようにするものである。
アナログ回路などで所定の容量として使用するような単一種類のコンデンサ1個だけをバイパスコンデンサに用いても、そのインピーダンス特性は図5のようになる。これでは、広帯域のノイズを除去することはできない。しかし、複数種類のコンデンサを組み合わせて広帯域のノイズを除去するようにすると、1つのLSIに対して複数個のコンデンサを実装しなければならず、密集配置、実効工数、部品点数、基板面積効率等の点で問題がある。
この問題を解決するべく、特許文献1の技術は、2つの外部電極と、各々の外部電極に接続した複数の内部電極と、内部電極間に挿入した複数の誘電体と、別の内部電極間に挿入した絶縁層とにより、3値の静電容量を有するバイパスコンデンサを構成するものである。
また、特許文献2の技術は、LSIと電源供給ラインとの間に直列に3端子の分布定数型コンデンサを挿入し、1端子を接地するものである。
特開平7−29767号公報 特開2005−318643号公報
特許文献1,2のバイパスコンデンサは、複数のコンデンサを内部で並列に設けて外部電極を陰陽それぞれ1つにまとめたものである。しかし、純粋にLC回路(Lはコンデンサの持つインダクタンス分)でもって、複数のコンデンサを並列にしたバイパスコンデンサを構成すると、特定の波長で発振が発生するため、広帯域にわたって低インピーダンスが得られるどころか、波長帯域によっては高インピーダンスとなる。
実際には、コンデンサが抵抗成分も持つため、発振波長においてもインピーダンスが無限には高くならない。したがって、特許文献1,2のバイパスコンデンサでも、発振波長帯域を除けば、低インピーダンスが得られると思われる。
しかしながら、発振波長帯域でインピーダンスが高いことは問題であり、これらのバイパスコンデンサは製品として市場に普及していないのが現状である。
スイッチングノイズのように広帯域にわたるノイズを除去するには、広帯域にわたってまんべんなく低インピーダンスでなければならない。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、広帯域にわたってまんべんなく低インピーダンスが得られるバイパスコンデンサを提供することにある。
上記目的を達成するために本発明は、2つの外部電極を有し、一方の外部電極に導通する複数枚の内部電極と他方の外部電極に導通する複数枚の内部電極とが非接触で交互に重ねられ、これら内部電極の面積が重ね順に異なっているものである。
上記一方の外部電極に対して上記他方の外部電極が勾配を有してもよい。
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
(1)広帯域にわたってまんべんなく低インピーダンスが得られる。
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて詳述する。
図1に示されるように、本発明に係るバイパスコンデンサ1は、2つの外部電極2,3を有し、一方の外部電極2に導通する複数枚の内部電極4と他方の外部電極3に導通する複数枚の内部電極5とが非接触で交互に重ねられ、これら内部電極4,5の面積が重ね順に異なっているものである。
内部電極4,5の離間間隔は一律とする。
内部電極4,5間は空気でもよいが、この実施形態では介設物6を設ける。介設物6としては誘電体、導電性高分子、電解紙がある。この実施形態では介設物6は場所によらず均一とする。
一方の外部電極2に対して他方の外部電極3は勾配を有する。ここでは、説明の便宜上、バイパスコンデンサ1が実装される基板(図示せず)の面を水平とし、内部電極4,5が基板面に平行とする。外部電極2,3は、各々、長方形の板状に形成され、基板面に対して垂直より傾斜している。外部電極2の傾斜角と外部電極3の傾斜角は等しくなく、符号(傾斜の向き)は互いに逆である。これにより、バイパスコンデンサ1の外観(後述するパッケージを除く)は、側面視で台形である。
バイパスコンデンサ1は、外部電極2,3及び内部電極4,5を電気的及び機械的に保護する絶縁性のパッケージ(図示せず)を備える。
図示しないが、バイパスコンデンサ1の上面視は長方形とする。複数枚の内部電極4,5も全て上面視は長方形とする。
外部電極2の内部電極4は、一辺が外部電極2に接しており、そこから対向する外部電極3に向けて延出され、その先端となる他辺が外部電極3に非接触で近接している。同様に、外部電極3の内部電極5は、一辺が外部電極3に接しており、そこから対向する外部電極2に向けて延出され、その先端となる他辺が外部電極2に非接触で近接している。
図示上最も下(基板に近い)に位置する内部電極5が最も面積が大きく、次に下に位置する内部電極4がその次に面積が大きく、その順で、内部電極5、内部電極4と面積が漸減する。
本発明のバイパスコンデンサ1によれば、非接触で交互に重ねられた内部電極4,5の面積が重ね順に小さくなっているため、1枚の内部電極4(又は5)とこれに対向する1枚の内部電極5(又は4)とから構成されるコンデンサが無限複数個並列に設けられているのと等価であると共に、これら等価的な無限複数個のコンデンサの静電容量が連続的に小さくなる。言い換えると、静電容量がグラデーションで異なる無段階の多連コンデンサが形成される。
この結果、バイパスコンデンサ1のインピーダンス特性は、図2に示されるように、広帯域にわたってまんべんなく低インピーダンスとなる。
従来技術と詳しく比較すると、従来のように複数種類のコンデンサを並列に設けた場合のインピーダンス特性は、リアクタンス定理に基づき、図3(a)〜図3(d)に示した4種類のいずれかとなり、特定の周波数で発振が起きてしまい、部分的に高インピーダンスとなってしまう。図3(a)の特性を00型、図3(b)の特性を0∞型、図3(c)の特性を∞0型、図3(d)の特性を∞∞型という。いずれにおいても、共振周波数と反共振周波数とは、交互に発生する。f=0及びf=∞においては、必ず共振又は反共振となる。
各図中、fに添えられた下付数字が奇数の場合、当該fは共振周波数である。また、fに添えられた下付数字が偶数の場合、当該fは反共振周波数である。
これに対し、本発明では、複数個のコンデンサの静電容量がグラデーションで異なると共にそれぞれのコンデンサは等価直列抵抗をもっているので、f=0及びf=∞以外の共振周波数、反共振周波数においてインピーダンスのピークが鈍り、広帯域にわたって低インピーダンスを実現することができる。上記等価直列抵抗の値としては、50〜600mΩとするのが好ましい。
上記コンデンサの数は、多い程良く、10個以上であれば本発明の効果を期待できる。なお、生産性を考慮すると、500個以下とするのが好ましい。
上記実施形態では、バイパスコンデンサ1の外観として、側面視は台形、上面視は長方形としたが、これに限定されず、上面視が台形、側面視が長方形としてもよく、一方の外部電極2に対して他方の外部電極3が勾配を有することにより、内部電極4,5の面積を重ね順に異ならせることができる。
本発明のバイパスコンデンサ1は、外部電極2,3の一部が図示しないパッケージから外に露出しており、この露出部分を基板のパターンやLSIの端子に半田付けすることで、基板に実装することができる。特に、外部電極2,3の露出部分のピッチをLSIの電源端子(Vcc端子とGND端子)と同じピッチに形成し、バイパスコンデンサ1をLSIの電源端子に直接取り付けることにより、効果的なノイズ除去を実現することができる。
図1の実施形態では、内部電極4,5の離間間隔は一律としたが、図4(a)に示されるように、内部電極4,5の離間間隔を重ね順に異ならせることで、静電容量のグラデーションをいっそう顕著にさせることができる。
また、図1の実施形態では、介設物6は場所によらず均一としたが、図4(b)に示されるように、介設物6の誘電率を内部電極4,5の重ね方向に異ならせることで、静電容量のグラデーションをいっそう顕著にさせることができる。
本発明の一実施形態を示すバイパスコンデンサの側面図である。 本発明のバイパスコンデンサのインピーダンス特性図(横軸=周波数、縦軸=インピーダンス)である。 (a)〜(d)は、複数種類のコンデンサを並列に設けた場合のインピーダンス特性図(横軸=周波数、縦軸=インピーダンス)である。 (a)、(b)は、本発明の他の実施形態を示すバイパスコンデンサの側面図である。 単一のコンデンサのインピーダンス特性図(横軸=周波数、縦軸=インピーダンス)である。
符号の説明
1 バイパスコンデンサ
2,3 外部電極
4,5 内部電極

Claims (2)

  1. 2つの外部電極を有し、一方の外部電極に導通する複数枚の内部電極と他方の外部電極に導通する複数枚の内部電極とが非接触で交互に重ねられ、これら内部電極の面積が重ね順に異なっていることを特徴とするバイパスコンデンサ。
  2. 上記一方の外部電極に対して上記他方の外部電極が勾配を有することを特徴とする請求項1記載のバイパスコンデンサ。
JP2007054060A 2007-03-05 2007-03-05 バイパスコンデンサ Pending JP2008218707A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014220478A (ja) * 2013-04-30 2014-11-20 サムソン エレクトロ−メカニックス カンパニーリミテッド. 積層セラミック電子部品及びその実装基板
JP2015023173A (ja) * 2013-07-19 2015-02-02 Tdk株式会社 積層コンデンサ
JP2016072486A (ja) * 2014-09-30 2016-05-09 株式会社村田製作所 積層セラミックコンデンサ

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