JP2012186251A - Three-terminal capacitor, and mounting structure of the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、貫通内部電極とグランド内部電極とを備えて構成される3端子コンデンサ、およびその実装構造に関するものである。 The present invention relates to a three-terminal capacitor including a through internal electrode and a ground internal electrode, and a mounting structure thereof.
従来、この種の3端子コンデンサは、例えば、図1に示される構造をしている。3端子コンデンサ1は、一般的に、誘電体2内を直線状に貫通して設けられた貫通内部電極3と、この貫通内部電極3との間で容量を形成する略十字状のグランド内部電極4とを備えている。
Conventionally, this type of three-terminal capacitor has, for example, the structure shown in FIG. The three-
このような3端子コンデンサ1の実装構造としては、従来、例えば、特許文献1に開示されたものがあり、その概略は図2に示される。3端子コンデンサ1は、入出力端子5a,5bに貫通内部電極3の両端が接続され、グランド端子5c、5dにグランド内部電極4が接続されている。この3端子コンデンサ1は、分断された各電源ライン用配線パターン6a、6bに一対の入出力端子5a,5bがそれぞれ半田接続されて、分断された電源ライン用配線パターン6a、6bの間に表面実装されている。グランド端子5c、5dは、中継用ランド電極層7に半田接続され、ビアホール8を介してアースライン用グランド層9に接続されている。
As a mounting structure of such a three-
上記従来の3端子コンデンサ1は、図3に示すように、回路基板の内層に電源プレーン層10を設け、各電源ライン用配線パターン6a、6bをビアホール11a、11bを介して電源プレーン層10に接続することで、入出力端子5a,5b間が電源プレーン層10で短絡されて、いわゆる非貫通で使用される。このように使用されることにより、3端子コンデンサ1は、残留インダクタンス(ESL)の低いバイパスコンデンサとして機能する。なお、同図において、図2と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。
As shown in FIG. 3, the conventional three-
しかしながら、上記従来の3端子コンデンサ1を上記のように非貫通で使用しても、極めて高い周波数で信号伝送が行われる最近の高周波用電子回路においては、ESLの低減が十分でなく、さらなる低ESL化が求められている。
However, even if the conventional three-
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
誘電体内を貫通して設けられた貫通内部電極と、
貫通内部電極の両端に接続されて誘電体の表面に露出して設けられた一対の入出力端子と、
誘電体内において貫通内部電極との間で容量を形成するグランド内部電極と、
グランド内部電極に接続されて誘電体の表面に露出して設けられたグランド端子と、
誘電体内において貫通内部電極に接続されて入出力端子間の誘電体表面に露出して設けられた導出導体と
を備えて、3端子コンデンサを構成した。
The present invention has been made to solve such problems,
A penetrating internal electrode provided through the dielectric,
A pair of input / output terminals connected to both ends of the penetrating internal electrode and exposed on the surface of the dielectric,
A ground internal electrode that forms a capacitance with the penetrating internal electrode in the dielectric,
A ground terminal connected to the ground internal electrode and exposed on the surface of the dielectric;
A three-terminal capacitor was configured by including a lead-out conductor provided in the dielectric body and connected to the penetrating internal electrode and exposed on the dielectric surface between the input and output terminals.
本構成によれば、誘電体内を貫通して設けられた貫通内部電極は、誘電体内から導出導体を経由して、入出力端子間の誘電体表面に導通する。このため、入出力端子間の誘電体表面に露出している導出導体を、電源ライン用配線パターンが設けられた層と重なるように構成された電源層に接続すると共に、分断された各電源ライン用配線パターンにそれぞれ接続された入出力端子間をこの電源層で短絡して、3端子コンデンサを非貫通で使用する。このように使用することにより、ICから流れる貫通電流のリターン経路(リターン電流経路)は、IC電源端子側の電源ライン用配線パターンから3端子コンデンサ内の貫通内部電極を通り、容量を介してグランド層に至る経路、および、IC電源端子側の電源ライン用配線パターンから電源層に直接流れ、もう一方の電源ライン用配線パターンから3端子コンデンサ内の貫通内部電極を通り、容量を介してグランド層に至る経路に加え、電源層から導出導体を通って容量を介しグランド層に至る経路が新たに形成される。その結果、電源ライン用配線パターンとグランド層との間に形成される残留インダクタンスは、上記の各経路に形成される残留インダクタンスが並列に接続された構成となる。このため、電源層とグランド層との間に形成される残留インダクタンスは、分断された各電源ライン用配線パターン間を電源層で短絡して、3端子コンデンサを非貫通で使用する場合、従来の場合に比べて、新たなリターン経路に形成される残留インダクタンスが並列に加わる分だけ低減され、さらなる残留インダクタンスの低減化が可能になる。 According to this configuration, the penetrating internal electrode provided penetrating the dielectric body is electrically connected to the dielectric surface between the input / output terminals via the lead conductor from the dielectric body. Therefore, the lead conductor exposed on the dielectric surface between the input and output terminals is connected to the power supply layer configured to overlap the layer provided with the power supply line wiring pattern, and each divided power supply line is connected The input / output terminals respectively connected to the wiring patterns are short-circuited by this power supply layer, and a three-terminal capacitor is used in a non-through manner. By using in this way, the return path (return current path) of the through current flowing from the IC passes from the power line pattern on the IC power supply terminal side through the through internal electrode in the three-terminal capacitor and through the capacitor to the ground. The path leading to the layer, and the power supply line wiring pattern on the IC power supply terminal side directly flows to the power supply layer, passes through the through internal electrode in the three-terminal capacitor from the other power supply line wiring pattern, and passes through the capacitor to the ground layer In addition to the path leading to, a path from the power supply layer to the ground layer via the lead conductor through the capacitor is newly formed. As a result, the residual inductance formed between the power line wiring pattern and the ground layer has a configuration in which the residual inductance formed in each of the above paths is connected in parallel. For this reason, the residual inductance formed between the power supply layer and the ground layer is short-circuited between the divided power supply line wiring patterns by the power supply layer, and the conventional three-terminal capacitor is used in a non-through manner. Compared to the case, the residual inductance formed in the new return path is reduced by the amount added in parallel, and the residual inductance can be further reduced.
また、本発明は、上記の3端子コンデンサの実装構造であって、
分断された各電源ライン用配線パターンに一対の入出力端子がそれぞれ接続されて、分断された電源ライン用配線パターンの間に3端子コンデンサが表面実装され、
電源ライン用配線パターンが設けられた層と重なるように構成される電源層に、分断された各電源ライン用配線パターンが第1のビアホールを介してそれぞれ接続され、
貫通内部電極に導通する導出導体が電源層に第2のビアホールを介して接続されている
ことを特徴とする。
Further, the present invention is a mounting structure of the above three-terminal capacitor,
A pair of input / output terminals is connected to each divided power line wiring pattern, and a three-terminal capacitor is surface-mounted between the divided power line wiring patterns.
Each divided power line wiring pattern is connected to the power supply layer configured to overlap the layer provided with the power line wiring pattern through the first via hole, respectively.
The lead conductor conducting to the through internal electrode is connected to the power supply layer via the second via hole.
本構成によれば、分断された電源ライン用配線パターンの間に表面実装された3端子コンデンサは、貫通内部電極に導通する導出導体が第2のビアホールを介して電源層に接続される。そして、分断された各電源ライン用配線パターンが第1のビアホールを介して電源層にそれぞれ接続されることで、入出力端子間が電源層で短絡されて、3端子コンデンサが非貫通で使用される。従って、本構成の実装構造における、電源層とグランド層との間に形成される残留インダクタンスは、上記の各リターン経路に形成される残留インダクタンスが並列に接続された構成となり、新たなリターン経路に形成される残留インダクタンスが並列に加わる分だけ低減される。このため、上記の3端子コンデンサを用いてさらなる残留インダクタンスの低減化を行える3端子コンデンサの実装構造が提供される。 According to this configuration, in the three-terminal capacitor surface-mounted between the divided power supply line wiring patterns, the lead-out conductor that conducts to the through internal electrode is connected to the power supply layer through the second via hole. Then, each divided power line wiring pattern is connected to the power supply layer through the first via hole, whereby the input / output terminals are short-circuited at the power supply layer, and the three-terminal capacitor is used without passing through. The Therefore, in the mounting structure of this configuration, the residual inductance formed between the power supply layer and the ground layer is a configuration in which the residual inductance formed in each of the return paths is connected in parallel, and a new return path is created. The residual inductance formed is reduced by the amount added in parallel. For this reason, the mounting structure of the 3 terminal capacitor which can further reduce a residual inductance using said 3 terminal capacitor is provided.
本発明によれば、極めて高い周波数で信号伝送が行われる高周波用電子回路において、3端子コンデンサを非貫通で使用して、さらなる低ESL化を図ることが出来る3端子コンデンサおよびその実装構造が提供される。 According to the present invention, there is provided a three-terminal capacitor capable of further reducing ESL and a mounting structure thereof by using a three-terminal capacitor in a non-through manner in a high-frequency electronic circuit in which signal transmission is performed at an extremely high frequency. Is done.
次に、本発明の一実施の形態による3端子コンデンサおよびその実装構造について説明する。 Next, a three-terminal capacitor and its mounting structure according to an embodiment of the present invention will be described.
図4は、本実施形態による積層セラミック・チップ・3端子コンデンサ21を示し、同図(a)はその外観斜視図、同図(b)はその内部構成を示す分解斜視図である。
4A and 4B show the multilayer ceramic chip three-
3端子コンデンサ21は、直方体状をした誘電体22内を直線状に貫通して設けられた貫通内部電極23を備えている。この貫通内部電極23は、長さ方向の両端が一対の入出力端子24a、24bに接続されており、入出力端子24a、24bは、誘電体22の長さ方向で対向する両端面の表面に露出して設けられている。また、誘電体22内には、貫通内部電極23との間で容量を形成する略十字状のグランド内部電極25が設けられている。このグランド内部電極25は、幅方向の両端が一対のグランド端子24c、24dに接続されており、グランド端子24c、24dは、誘電体22の幅方向で対向する両側面の表面に露出して設けられている。誘電体22内には、貫通内部電極23およびグランド内部電極25と同様な不図示の貫通内部電極およびグランド内部電極が交互に複数積層されて、複数の容量が形成されている。これら不図示の貫通内部電極およびグランド内部電極も、貫通内部電極23およびグランド内部電極25と同様に、それぞれ、入出力端子24a、24bおよびグランド端子24c、24dに接続されている。なお、以下の説明では、貫通内部電極23は不図示の貫通内部電極、グランド内部電極25は不図示のグランド内部電極を含むものとする。
The three-
3端子コンデンサ21には、誘電体22の厚さ方向に貫通する貫通ビア26が設けられている。この貫通ビア26は、グランド内部電極25の中央に形成されたホールを通ってグランド内部電極25に電気接触せず、貫通内部電極23に電気接触して、設けられている。また、貫通ビア26の上下の円形状両端面は、入出力端子24a、24b間の誘電体22の表面に露出している。貫通ビア26は、誘電体22内において貫通内部電極23に接続されて、入出力端子24a、24b間の誘電体22の表面に露出して設けられた導出導体を構成する。
The three-
図5は、上記の3端子コンデンサ21の回路基板への実装構造を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a mounting structure of the three-
電源ライン用配線パターン31a、31bは、高周波用電子回路が構成される多層回路基板の表面に形成されている。この電源ライン用配線パターン31a、31bは、それぞれ不図示の駆動用直流電源、作動周波数の極めて高い不図示のデジタルIC(高集積化回路)などの電源端子に接続される。3端子コンデンサ21は、分断された電源ライン用配線パターン31a、31bの間に表面実装され、分断された各電源ライン用配線パターン31a、31bに入出力端子24a、24bがそれぞれ半田接続される。
The power line wiring patterns 31a and 31b are formed on the surface of a multilayer circuit board on which a high-frequency electronic circuit is formed. The power line wiring patterns 31a and 31b are connected to power terminals such as a driving DC power source (not shown) and a digital IC (highly integrated circuit) (not shown) having an extremely high operating frequency. The three-
多層回路基板には、電源ライン用配線パターン31a、31bが設けられた層と重なるように、電源プレーン層32およびグランドプレーン層33が設けられている。電源プレーン層32およびグランドプレーン層33は、銅箔等が一面に形成されて構成され、電源プレーン層32は駆動用直流電源の正極側、グランドプレーン層33は駆動用直流電源の負極側に接続されている。分断された各電源ライン用配線パターン31a、31bは、電源層を構成する電源プレーン層32に第1のビアホール34a、34bを介してそれぞれ接続されている。
The multilayer circuit board is provided with a
また、多層回路基板の表面には、デジタルICなどのグランド端子に接続されるアースライン用配線パターン35a、35bが形成されている。3端子コンデンサ21は、多層回路基板に表面実装されることで、分断された各アースライン用配線パターン35a、35bにグランド端子24c、24dがそれぞれ半田接続される。さらに、3端子コンデンサ21は、多層回路基板に表面実装されることで、貫通ビア26が第2のビアホール36に半田接続される。アースライン用配線パターン35a、35bは、第3のビアホール37a、37bを介してグランドプレーン層33にそれぞれ接続されており、貫通ビア26は第2のビアホール36を介して電源プレーン層32に接続される。
In addition, ground line wiring patterns 35a and 35b connected to a ground terminal such as a digital IC are formed on the surface of the multilayer circuit board. The three-
このような本実施形態による図4に示す3端子コンデンサ21によれば、誘電体22内を貫通して設けられた貫通内部電極23は、誘電体22内から貫通ビア26を経由して、入出力端子24a、24b間の誘電体22の表面に導通する。このため、入出力端子24a、24b間の誘電体22の表面に露出している貫通ビア26を電源プレーン層32に接続すると共に、入出力端子24a、24b間をこの電源プレーン層32で短絡して、3端子コンデンサ21を非貫通で使用する。このように使用することにより、ICから流れる貫通電流のリターン経路は、IC電源端子側の電源ライン用配線パターン31bから3端子コンデンサ21内の貫通内部電極23を通り、容量を介してグランドプレーン層33に至る第1の経路、および、IC電源端子側の電源ライン用配線パターン31bから電源プレーン層32に直接流れ、もう一方の電源ライン用配線パターン31aから3端子コンデンサ21内の貫通内部電極23を通り、容量を介してグランドプレーン層33に至る第2の経路に加え、電源プレーン層32から第2のビアホール36を通り、貫通ビア26を通って容量を介しグランドプレーン層33に至る第3の経路が新たに形成される。
According to the three-
その結果、電源ライン用配線パターン31a、31bとグランドプレーン層33との間に形成されるESLは、上記の各リターン経路に形成されるESLが並列に接続された構成となる。このため、電源ライン用配線パターン31a、31bとグランドプレーン層33との間に形成されるESLは、図3に示すように、分断された各電源ライン用配線パターン6a、6b間を電源プレーン層10で短絡して、3端子コンデンサ1を非貫通で使用する従来の場合に比べて、新たな第3のリターン経路に形成されるESLが並列に加わる分だけ低減され、さらなるESLの低減化が可能になる。
As a result, the ESL formed between the power line wiring patterns 31a and 31b and the ground plane layer 33 has a configuration in which the ESL formed in each return path is connected in parallel. For this reason, the ESL formed between the power line wiring patterns 31a and 31b and the ground plane layer 33 has a power plane layer between the divided power line wiring patterns 6a and 6b as shown in FIG. Compared to the conventional case of short-circuiting at 10 and using the three-
また、本実施形態による図5に示す3端子コンデンサ21の実装構造によれば、分断された電源ライン用配線パターン31a、31bの間に表面実装された3端子コンデンサ21は、貫通内部電極23に導通する貫通ビア26が第2のビアホール36を介して電源プレーン層32に接続される。そして、分断された各電源ライン用配線パターン31a、31bが第1のビアホール34a、34bを介して電源プレーン層32にそれぞれ接続されることで、入出力端子24a、24b間が電源プレーン層32で短絡されて、3端子コンデンサ21が非貫通で使用される。従って、本実施形態の実装構造における、電源ライン用配線パターン31a、31bとグランドプレーン層33との間に形成されるESLは、上記の第1、第2および第3の各リターン経路に形成されるESLが並列に接続された構成となり、新たな第3のリターン経路に形成されるESLが並列に加わる分だけ低減される。
Further, according to the mounting structure of the three-
上記の第1のリターン経路は、詳細には、IC電源端子側の電源ライン用配線パターン31bから3端子コンデンサ21内の貫通内部電極23を通り、容量を介してグランドプレーン層33に至る経路であり、第2のリターン経路は、IC電源端子側の電源ライン用配線パターン31bから電源プレーン層32に直接流れ、もう一方の電源ライン用配線パターン31aから3端子コンデンサ21内の貫通内部電極23を通り、容量を介してグランドプレーン層33に至る経路である。また、新たに加わった第3のリターン経路は、電源プレーン層32から第2のビアホール36を通り、貫通ビア26を通って容量を介しグランドプレーン層33に至る経路である。
Specifically, the first return path is a path from the power line pattern 31b on the IC power terminal side to the ground plane layer 33 through the through
このため、図4に示す3端子コンデンサ21を用いて、さらなるESLの低減化を行える図5に示すような3端子コンデンサ21の実装構造が提供される。
Therefore, the mounting structure of the three-
出願人は、上述した3端子コンデンサ21およびその実装構造により奏される効果を確認するため、シミュレーションを行った。このシミュレーションでは、3端子コンデンサ21の長さL、幅W、および厚さTの寸法を、それぞれL=1.6mm、W=0.8mm、T=0.6mmとした。また、貫通ビア26のビア直径を0.3mmとし、3端子コンデンサ21の容量は1[μF]とした。
The applicant conducted a simulation in order to confirm the effects exhibited by the above-described three-
図6に示すグラフは、このシミュレーションにおいて、上記の3端子コンデンサ21の実装構造のグランドに対するインピーダンスを計算した結果を表す。同グラフの横軸は周波数[Hz]、縦軸はインピーダンス[Ω]を示す。また、一点鎖線で示す特性線41は、上記の3端子コンデンサ21と同寸法で同容量の、図1に示す従来品の3端子コンデンサ1を図2に示す貫通仕様で配線したシミュレーションで得られるインピーダンス特性を表す。また、点線で示す特性線42は、上記の3端子コンデンサ21と同寸法で同容量の、図1に示す従来品の3端子コンデンサ1を図3に示す非貫通仕様で配線したシミュレーションで得られるインピーダンス特性を表す。また、実線で示す特性線43は、上記寸法および容量の図4に示す本発明品の3端子コンデンサ21を図5に示す非貫通仕様で配線したシミュレーションで得られるインピーダンス特性を表す。
The graph shown in FIG. 6 represents the result of calculating the impedance with respect to the ground of the mounting structure of the three-
同グラフに示されるように、特性線41で表される貫通仕様と特性線42、43で表される非貫通仕様とでは、非貫通仕様の方がインピーダンスが低くなっていることが、確認された。また、非貫通仕様でも、特性線42で表される従来品と特性線43で表される本発明品とでは、本発明品の方がインダクタンスが減ってインピーダンスが低くなり、さらなる低ESL化が図られていることが、確認された。
As shown in the graph, it is confirmed that the impedance of the non-penetrating specification is lower in the penetrating specification represented by the characteristic line 41 and the non-penetrating specification represented by the
なお、上述した本実施形態による3端子コンデンサ21では、1本の貫通ビア26が貫通内部電極23に電気接触して誘電体22の厚さ方向を貫通する場合について説明したが、複数本の貫通ビア26が貫通内部電極23に電気接触して誘電体22の厚さ方向を貫通するように構成してもよい。このように構成することで、インダクタンスがさらに減ってインピーダンスがさらに低くなり、低ESL化をより一層図ることが可能になる。また、1本の貫通ビア26でも、貫通ビア26の直径を大きくすることにより、低ESL化をより一層図ることが可能になる。
In the above-described three-
本実施形態による3端子コンデンサ21およびその実装構造は、極めて高い周波数で信号伝送が行われる高周波用電子回路に用いられる。このような高周波用電子回路に用いられることで、さらなる低ESL化を図ることが出来、電源ライン等に生じる高周波ノイズをより効果的に低減させることが可能となる。
The three-
21…3端子コンデンサ
22…誘電体
23…貫通内部電極
24a、24b…入出力端子
24c、24d…グランド端子
25…グランド内部電極
26…貫通ビア
31a、31b…電源ライン用配線パターン
32…電源プレーン層(電源層)
33…グランドプレーン層(グランド層)
34a、34b…第1のビアホール
35a、35b…アースライン用配線パターン
36…第2のビアホール
37a、37b…第3のビアホール
DESCRIPTION OF
33 ... Ground plane layer (ground layer)
34a, 34b ... first via hole 35a, 35b ... ground
Claims (2)
前記貫通内部電極の両端に接続されて前記誘電体の表面に露出して設けられた一対の入出力端子と、
前記誘電体内において前記貫通内部電極との間で容量を形成するグランド内部電極と、
前記グランド内部電極に接続されて前記誘電体の表面に露出して設けられたグランド端子と、
前記誘電体内において前記貫通内部電極に接続されて前記入出力端子間の前記誘電体表面に露出して設けられた導出導体と
を備えて構成される3端子コンデンサ。 A penetrating internal electrode provided through the dielectric,
A pair of input / output terminals connected to both ends of the through-hole internal electrode and exposed on the surface of the dielectric;
A ground internal electrode that forms a capacitance with the through internal electrode in the dielectric;
A ground terminal connected to the ground internal electrode and exposed on the surface of the dielectric;
A three-terminal capacitor comprising: a lead-out conductor provided in the dielectric body and connected to the penetrating internal electrode and exposed on the dielectric surface between the input / output terminals.
分断された各電源ライン用配線パターンに一対の前記入出力端子がそれぞれ接続されて、分断された前記電源ライン用配線パターンの間に前記3端子コンデンサが表面実装され、
前記電源ライン用配線パターンが設けられた層と重なるように構成される電源層に、分断された各前記電源ライン用配線パターンが第1のビアホールを介してそれぞれ接続され、
前記導出導体が前記電源層に第2のビアホールを介して接続されている
ことを特徴とする3端子コンデンサの実装構造。 The mounting structure for a three-terminal capacitor according to claim 1,
A pair of the input / output terminals is connected to each divided power line wiring pattern, and the three-terminal capacitor is surface-mounted between the divided power line wiring patterns,
Each of the divided power supply line wiring patterns is connected to a power supply layer configured to overlap a layer provided with the power supply line wiring pattern through a first via hole, respectively.
The three-terminal capacitor mounting structure, wherein the lead-out conductor is connected to the power supply layer through a second via hole.
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