JP3563664B2 - Laminated electronic circuit component and method of manufacturing laminated electronic circuit component - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、等価直列インダクタンス(ESL)を低減しつつ等価直列抵抗(ESR)が極端に小さくなることを防止した積層型電子回路部品及び積層型電子回路部品の製造方法に係り、特に多端子型積層コンデンサ及びその製造方法に好適なものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、電子部品の一種としてのコンデンサが幅広く用いられており、LSIの電源回路においても、積層セラミックチップコンデンサが用いられている。
一方、図8に示すコンデンサの配置されたCPU等のLSIの電源回路では、LSIの動作時において、図9に示すように急激な電流変動が発生することがあり、この電流変動に伴って配線のL、R及びコンデンサのESL、ESRにより電源回路の電圧が大幅に変動(矢印Aで示す)して、LSIの動作に支障を来す場合がある。尚、図8において、Cはコンデンサの静電容量を表し、ESLはコンデンサ内の等価直列インダクタンスを表し、ESRは等価直列抵抗を表す。
【0003】
以上より、従来からLSIの電源回路ではESLで表す等価直列インダクタンスが低いコンデンサを用いて急激な電流変動に伴う電圧変動を抑制し、電源回路の安定化対策を行ってきた。
特に、近年のCPUは、動作の高速化に伴って動作周波数の高周波化及び高電流化が進んでいる為、より一層の低ESL化が要求されている。この為、積層セラミックチップコンデンサの一例とされる多端子型のコンデンサにおいては、図10の矢印B、Cで示す流れる電流の方向を隣り合う端子電極間で相互に逆方向になるように制御している。これにより磁束が相殺されてインダクタンスが低減されるのに伴って、コンデンサのより一層の低ESL化を図っていた。
【0004】
ここで、図11及び図12に示すこの従来の低ESL化された多端子型のコンデンサを基にして、以下に従来のコンデンサを説明する。
図11及び図12に示すように、従来の低ESL化された多端子型コンデンサ110の本体部分は、直方体形状の積層体112により構成されており、静電容量が積層体112を形成するセラミック素地によって得られるように、2つの内部電極114、116がセラミック素地を介して重なり合う構造とされている。
【0005】
さらに、この内部電極114は、積層体112が有する4つの側面の内の相互に対向する2つの側面にそれぞれ2つづつ引き出される引出部114Aを有し、また、内部電極116は、引出部114Aが引き出されたのと同じ2つの側面にそれぞれ2つづつ引き出される引出部116Aを有している。つまり、引出部114A及び引出部116Aはそれぞれ計4つづつ存在することになる。
そして、引出部114Aと接続される端子電極118及び、引出部116Aと接続される端子電極120が、これら2つの側面にそれぞれ設置されている。尚この際、図11及び図12に示すように、積層体112の側面において隣り合う端子電極118、120の極性が交互に逆となるように、引出部114A、116Aが配置されている。
【0006】
従って、隣り合う引出部114A、116Aの極性が異なることから、端子電極118、120から流れ込む高周波電流によって発生する磁束が、これら隣り合う引出部114A、116A同士で互いに打ち消し合わされて、ESLが低減されるようになっている。
尚、これらの多端子型積層コンデンサに関する技術を開示した公報として、特開平9−17693号公報や米国特許公報USP5880925号等が知られている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
一方、電源回路の安定化はコンデンサのESRで表す等価直列抵抗にも大きく依存するが、従来の低ESL化されたコンデンサにおいては、上記のように引出部114A、116Aがそれぞれ複数づつ存在するのに伴って、引出部114A、116Aの電気抵抗は小さくなり、結果としてESRが極端に小さくなることから、このようなコンデンサを用いた電源回路は安定性に欠けていた。
つまり、従来の低ESL化されたコンデンサは、ESRが極端に小さい為に、周辺回路のインダクタンスによって共振現象を招いたときに、大きく電圧が落ち込んだり、或いはリンギングなどの減衰振動を起こし易かった。
【0008】
他方、電源回路用のコンデンサ等においては、回路が高集積化されるのに伴って、一つのコンデンサ内に多数枚の内部電極を有した構造のものが要求されるようになったが、内部電極の枚数に合わせてそれぞれ引出部のパターンを相違させた内部電極を作製しようとすると、製造工程が煩雑化して製造コストが増大するおそれがあった。
本発明は上記事実を考慮し、低ESL化を図りつつESRが極端に小さくなることを防止するだけでなく、製造コストを低減し得る積層型電子回路部品及び積層型電子回路部品の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】
請求項1による積層型電子回路部品は、引出部が相互に異なったパターンで引き出された4枚の内部電極が、誘電体層を介して隔てられつつ誘電体層を積層して六面体形状に形成された誘電体素体内にそれぞれ配置される積層型電子回路部品であって、
誘電体層の同一面内に1枚の内部電極が配置され、この1枚の内部電極から引き出される引出部がそれぞれ一つとすると共に、前記4枚の内部電極を一つのブロックとして複数形成され、
内部電極が形成する平面と直交する軸廻りで回転されて相互に異なる回転位置とした状態で複数のブロックが積層され、
六面体形状の誘電体素体の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極が配置され、これら4つの端子電極の隣り合うもの同士が互いに異なる極性となるように、引出部を介して前記4枚の内部電極にこれら4つの端子電極がそれぞれに接続して電源回路の電圧の変動を低減したことを特徴とする。
【0010】
請求項1に係る積層型電子回路部品によれば、誘電体層を介して隔てられつつ4枚の内部電極が、誘電体層を積層して六面体形状に形成された誘電体素体内にそれぞれ配置される。これら4枚の内部電極から、相互に異なったパターンで引出部が引き出されているが、誘電体層の同一面内に1枚の内部電極が配置され、この1枚の内部電極から引き出されるこの引出部がそれぞれ一つとされる。さらに、これら4枚の内部電極を一つのブロックとしてこのブロックが複数形成され、内部電極が形成する平面と直交する軸廻りでブロックが回転されて相互に異なる回転位置とした状態で複数のブロックが積層されている。
一方、誘電体素体の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極が配置されており、これら4つの端子電極の隣り合うもの同士が互いに異なる極性となるように、引出部を介して前記4枚の内部電極にこれら4つの端子電極がそれぞれに接続されている。
この結果、本請求項に係る積層型電子回路部品への通電の際に、引出部を介して外部の回路とそれぞれ接続される各ブロックの複数の内部電極が、相互に対向しつつ並列に配置されるコンデンサの電極となる。
【0011】
以上より、本請求項では、4枚の内部電極から相互に異なったパターンでそれぞれ一つの引出部が引き出されると共に、隣り合うもの同士が互いに異なる極性となるように、誘電体素体の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極が配置された構成となっているので、相互に異なる内部電極の隣り合って位置する引出部同士で正負の電流を相互に逆方向に流して磁束を相殺させることにより、積層型電子回路部品自体が持つ寄生インダクタンスが少なくなって、等価直列インダクタンスが低減される。
【0012】
一方、静電容量が得られる内部電極の部分から引き出される引出部をそれぞれ一つとして、例えば端子電極にそれぞれ接続することにより、この一つの引出部に電流が集中して流れ、引出部における電気抵抗を増加させることが可能となる。そして、このように引出部における電気抵抗が増加する結果、隣り合う引出部間で正負の電流を相互に逆方向に流して磁束を相殺する低ESL化技術を採用しても、ESRが過小となることが防止される。
【0013】
さらに、本請求項では、4枚の内部電極を一つのブロックとし、内部電極が形成する平面と直交する軸廻りでブロックが回転されて相互に異なる回転位置とした状態で複数のブロックが積層されている。この為、多数枚の内部電極を有した構造の積層型電子回路部品であっても、同一構造のブロックを複数積層することにより、内部電極の枚数に合わせてそれぞれ引出部のパターンを相違させた内部電極を作製する必要が無くなるので、製造工程が単純化されて製造コストが低減される。
【0015】
さらに、4つの端子電極が、六面体形状の誘電体素体の4つの側面にそれぞれ設けられるので、各側面の各端子電極が交互に正負となるように高周波電流を端子電極に流した場合、隣り合う引出部同士で正負の電流が相互に逆方向に流れて磁束を相殺させる効果が、4つの側面でそれぞれ生じて、等価直列インダクタンスが一層低減される。
【0016】
請求項2に係る積層型電子回路部品によれば、請求項1の積層型電子回路部品と同様の構成の他に、誘電体素体の同一の側面内に複数の端子電極が設けられ、同一の側面内で隣り合う端子電極同士が相互に異なる内部電極に接続されるという構成を有している。
従って、誘電体素体の同一の側面内で隣り合う端子電極同士が相互に異なる内部電極に接続されているので、隣り合う端子電極の極性が相互に異なるように電流が流されることで、引出部で発生する磁束が相互に逆向きに引出部内に流れる電流によって互いに打ち消し合い、請求項1の等価直列インダクタンスを低減する効果が一層確実に生じるようになる。
【0017】
請求項3による積層型電子回路部品の製造方法は、一つの引出部を引き出した1枚の内部電極を誘電体層上に4パターン形成し、
次に、相互に異なるパターンの内部電極が同一面内にそれぞれ1枚ずつ配置された誘電体層同士を積層して同一構造のブロックを複数形成し、
この後、内部電極が形成する平面と直交する軸廻りで回転されて相互に異なる回転位置とした状態で複数のブロックを積層して誘電体素体を六面体形状に形成し、
さらに、引出部を介して同一ブロック内の4枚の内部電極に、隣り合う端子電極同士が互いに異なる極性となる形でそれぞれ接続されるように、六面体形状の誘電体素体の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極を配置して電源回路の電圧の変動を低減したことを特徴とする。
【0018】
請求項3に係る積層型電子回路部品の製造方法によれば、一つの引出部を引き出した1枚の内部電極を誘電体層上に4パターン形成した後に、相互に異なるパターンの内部電極が同一面内にそれぞれ1枚ずつ配置された誘電体層同士を積層することで、同一構造のブロックを複数形成する。そして、内部電極が形成する平面と直交する軸廻りで回転されて相互に異なる回転位置とした状態で、これら複数のブロックが積層されて誘電体素体が六面体形状に形成される。
さらに、引出部を介して同一ブロック内の4枚の内部電極に、隣り合う端子電極同士が互いに異なる極性となる形でそれぞれ接続されるように、誘電体素体の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極を配置するようにした。
つまり、請求項1と同様に、4枚の内部電極から相互に異なったパターンでそれぞれ一つの引出部が引き出されているので、請求項1と同様に磁束を相殺させることにより、積層型電子回路部品自体が持つ寄生インダクタンスが少なくなって、等価直列インダクタンスが低減される。
【0019】
一方、静電容量が得られる内部電極の部分から引き出される引出部をそれぞれ一つとすることにより、この一つの引出部に電流が集中して流れる為、請求項1と同様に、引出部における電気抵抗が増加するのに伴って、低ESL化技術を採用しても、ESRが過小となることが防止される。
さらに、本請求項では、4枚の内部電極が一つのブロックとされ、内部電極が形成する平面と直交する軸廻りでブロックが回転されて相互に異なる回転位置とした状態で複数のブロックが積層される為、多数枚の内部電極を有した構造の積層型電子回路部品であっても、製造工程が単純化されて製造コストが低減される。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型電子回路部品及び積層型電子回路部品の製造方法の実施の形態を図面に基づき説明する。
本発明の一実施の形態に係る積層型電子回路部品であるアレイ型の多端子型積層コンデンサ10を図1から図4に示す。これらの図に示すように、誘電体層とされるセラミックグリーンシートを複数枚積層した積層体を焼成することで得られた直方体状の焼結体である誘電体素体12を主要部として、多端子型積層コンデンサ10が構成されている。
【0023】
この誘電体素体12内の所定の高さ位置には、面状の第1の内部電極14が配置されており、誘電体素体12内においてセラミック層12Aを隔てた第1の内部電極14の下方には、同じく面状の第2の内部電極16が配置されている。
同じく誘電体素体12内においてセラミック層12Aを隔てた第2の内部電極16の下方には、同じく面状の第3の内部電極18が配置され、同じく誘電体素体12内においてセラミック層12Aを隔てた第3の内部電極18の下方には、同じく面状の第4の内部電極20が配置されている。
【0024】
この為、これら第1の内部電極14から第4の内部電極20までが誘電体素体12内においてセラミック層12Aを介して隔てられつつ相互に対向して配置されることになる。そして、これら第1の内部電極14から第4の内部電極20までの中心は、誘電体素体12の中心とほぼ同位置に配置されており、また、第1の内部電極14から第4の内部電極20までの縦横寸法は、対応する誘電体素体12の辺の長さより小さくされている。
【0025】
さらに、図4に示すように、第1の内部電極14の左側の端部から手前方向に向かって電極が1箇所引き出されることで、第1の内部電極14に1つの引出部14Aが形成されている。また、第2の内部電極16の左側寄りの部分から手前方向に向かって電極が1箇所引き出されることで、第2の内部電極16に1つの引出部16Aが形成されている。
【0026】
一方、第3の内部電極18の右側寄りの部分から手前方向に向かって電極が1箇所引き出されることで、第3の内部電極18に1つの引出部18Aが形成されている。また、第4の内部電極20の右側の端部から手前方向に向かって電極が1箇所引き出されることで、第4の内部電極20に1つの引出部20Aが形成されている。
以上より、引出部14A〜20Aまでの計4ヵ所の引出部分が相互に重ならない位置で内部電極14〜20からそれぞれ引き出されている。
【0027】
そして、上記のそれぞれ手前方向に引き出される引出部14A〜20Aを有した4枚の内部電極14〜20が第1ブロック22とされ、この第1ブロック22と同じ構造のブロックを以下のように複数有している。
つまり、内部電極14〜20が形成する平面と直交する軸Z廻りでブロックを90°回転して引出部14A〜20Aが図4の右方向に向かって引き出された状態で、第1ブロック22の下方に第2ブロック24が積層されている。また、内部電極14〜20が形成する平面と直交する軸Z廻りでブロックを180°回転して引出部14A〜20Aが図4の奥方向に向かって引き出された状態で、第2ブロック24の下方に第3ブロック26が積層されており、同じく内部電極14〜20が形成する平面と直交する軸Z廻りでブロックを270°回転して引出部14A〜20Aが図4の左方向に向かって引き出された状態で、第3ブロック26の下方に第4ブロック28が積層されている。
【0028】
さらに、端子電極が側面に配置された従来の多端子型積層コンデンサ110と同じく、図1から図3に示すように、第1ブロック22における内部電極14の引出部14Aに接続される第1の端子電極31、同じく内部電極16の引出部16Aに接続される第2の端子電極32、同じく内部電極18の引出部18Aに接続される第3の端子電極33及び、同じく内部電極20の引出部20Aに接続される第4の端子電極34が、誘電体素体12の手前側の側面12Cにそれぞれ配置されている。
【0029】
つまり、第1ブロック22における第1の内部電極14の引出部14Aから第4の内部電極20の引出部20Aまでがこれら内部電極の図4の手前側の側面12Cで相互に重ならずに位置しているので、これら引出部14A〜20Aを介して、隣り合う端子電極31〜34同士が相互に異なる内部電極14、16、18、20に順次接続される形となり、例えば隣り合う端子電極同士が相互に逆の極性で使用できる。
【0030】
そして、第1ブロック22と同様に、第2ブロック24に対応してこれら端子電極31〜34が誘電体素体12の右側の側面12Bに配置され、同じく第3ブロック26に対応してこれら端子電極31〜34が誘電体素体12の奥側の側面12Cに配置され、同じく第4ブロック28に対応してこれら端子電極31〜34が誘電体素体12の左側の側面12Bに配置されている。
以上より、本実施の形態では、多端子型積層コンデンサ10の直方体である六面体形状とされる誘電体素体12の4つの側面12B、12Cに端子電極31〜34がそれぞれ配置されることになる。
【0031】
次に、本実施の形態に係る多端子型積層コンデンサ10の製造方法を、図4に基づき説明する。
先ず、多端子型積層コンデンサ10の製造に際しては、コンデンサとして機能する誘電体材料よりなる複数枚のセラミックグリーンシート30A、30B、30C、30Dを用意する。
【0032】
それぞれ1箇所の引出部14A、16A、18A、20Aを引き出した内部電極14、16、18、20を形成するために、セラミックグリーンシート30A、30B、30C、30Dの上面に、それぞれ例えば導電ペーストが印刷又はスパッタされてこれらの内部電極14、16、18、20に応じたパターンの電極部分を設ける。この後、それぞれ平面形状を正方形としたセラミックグリーンシート30A〜30Dをこの図の順序で積層して同一構造のブロックを少なくとも4つ形成する。
【0033】
次に、それぞれ1箇所の引出部14A、16A、18A、20Aが図4の手前方向に引き出されるようにブロックを回転して配置することで、このブロックを第1ブロック22とする。
この後、それぞれ1箇所の引出部14A、16A、18A、20Aが図4の右方向に引き出されるように、内部電極14〜20が形成する平面と直交する軸Z廻りで第1ブロック22に対して90°回転された状態で、第1ブロック22の下方に上記同一構造のブロックを配置する。そして、この第1ブロック22の下方に配置されたブロックを第2ブロック24とする。
【0034】
同じくそれぞれ1箇所の引出部14A、16A、18A、20Aが図4の奥方向に引き出されるように、内部電極14〜20が形成する平面と直交する軸Z廻りで第1ブロック22に対して180°回転された状態で、第2ブロック24の下方に上記同一構造のブロックを配置する。そして、この第2ブロック24の下方に配置されたブロックを第3ブロック26とする。
同じくそれぞれ1箇所の引出部14A、16A、18A、20Aが図4の左方向に引き出されるように、内部電極14〜20が形成する平面と直交する軸Z廻りで第1ブロック22に対して270°回転された状態で、第3ブロック26の下方に上記同一構造のブロックを配置する。そして、この第3ブロック26の下方に配置されたブロックを第4ブロック28とする。
【0035】
この後、上記のように相互に異なる回転位置とした状態でこれら複数のブロック22〜28を積層して六面体形状の誘電体素体を形成する。
そして、内部電極14の引出部14Aに接続される第1の端子電極31、内部電極16の引出部16Aに接続される第2の端子電極32、内部電極18の引出部18Aに接続される第3の端子電極33及び、内部電極20の引出部20Aに接続される第4の端子電極34をこれら積層されたセラミックグリーンシートの周囲に配置する。
【0036】
さらに、第1の内部電極14の上面や端子電極31〜34間の部分をこれらセラミックグリーンシートと同一の材料で覆って、これらを一体焼成する。この結果、これらセラミックグリーンシートがセラミック層12Aとなると共に、この六面体形状の誘電体素体12の4つの側面12B、12C全てに4つづつの端子電極31〜34がそれぞれ配置された多端子型積層コンデンサ10を得ることができる。尚、多端子型積層コンデンサ10を大量生産する場合には、予め上記のブロックを多数作製しておいて、多数の製品をそれぞれ上記の工程で製造すれば良い。
【0037】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
セラミック層12Aを介して隔てられつつ4枚の内部電極14〜20が、セラミック層12Aを積層して形成された六面体形状の誘電体素体12内に積層されてそれぞれ配置されており、これら4枚の内部電極14〜20から、相互に異なったパターンでそれぞれ一つの引出部14A〜20Aが引き出されている。さらに、これら4枚の内部電極14〜20を一つのブロックとしてこのブロックが複数形成され、内部電極14〜20が形成する平面と直交する軸Z廻りでこれらブロックが回転されて相互に異なる回転位置とした状態で4つのブロック22〜28が積層されている。
【0038】
そして、この六面体形状の誘電体素体12の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極31〜34が配置され、引出部14A〜20Aを介して内部電極14〜20の何れかにこの端子電極31〜34がそれぞれ接続されている。
この結果、本実施の形態に係る多端子型積層コンデンサ10への通電の際に、引出部14A〜20Aを介して外部の回路とそれぞれ接続される各ブロックの4枚の内部電極14〜20が、相互に対向しつつ並列に配置されるコンデンサの電極となる。
【0039】
さらに、本実施の形態では、上記のように4枚の内部電極14〜20を一つのブロックとし、相互に異なる回転位置とした状態で4つのブロック22〜28が積層されている。この為、本実施の形態のように16枚の内部電極14〜20を有した構造の多端子型積層コンデンサ10であっても、同一構造のブロックを4つ積層することにより、内部電極14〜20の枚数に合わせてそれぞれ引出部14A〜20Aのパターンを相違させた内部電極14〜20を作製する必要が無くなるので、製造工程が単純化されて製造コストが低減される。
【0040】
また、本実施の形態では、多端子型積層コンデンサ10として最も製造し易い六面体形状に誘電体素体12が形成されるだけでなく、六面体形状の4つの側面に端子電極31〜34がそれぞれ配置されている。この為、4枚の内部電極14〜20を有したブロックが4ブロック配置できるようになるので、これによっても、製造工程を単純化しつつ多数枚の内部電極14〜20を有した多端子型積層コンデンサ10を得られるようになった。
【0041】
さらに、本実施の形態では、この六面体形状の誘電体素体12の4つの側面12B、12Cにそれぞれ4つの端子電極31〜34が配置されており、また、4枚の内部電極14〜20から相互に異なったパターンで引き出されたそれぞれ一つの引出部14A〜20Aを介して、同一の側面12B、12C内で隣り合うこれらの端子電極31〜34同士が相互に異なる内部電極14〜20に接続される構造となっている。
【0042】
従って、このような構造の多端子型積層コンデンサ10において、隣り合う端子電極31〜34間の極性が相互に異なるように交互に正負となる高周波電流が、端子電極31〜34にそれぞれ流された場合、隣り合う引出部14A〜20A間において電流が相互に逆方向に流されるので、磁束を相殺させる効果がこれら4つの側面12B、12Cでそれぞれ生じて、多端子型積層コンデンサ10自体が持つ寄生インダクタンスが少なくなって、等価直列インダクタンスが低減される。
【0043】
一方、静電容量が得られる内部電極14〜20の部分から引き出されて端子電極31〜34に接続される引出部14A〜20Aを一つづつとすることにより、この一つの引出部に電流が集中して流れ、引出部14A〜20Aにおける電気抵抗を増加させることが可能となる。そして、このように引出部14A〜20Aにおける電気抵抗が増加する結果として、隣り合う引出部間で正負の電流を相互に逆方向に流して磁束を相殺する低ESL化技術を採用しても、ESRが過小となることが防止される。
【0044】
一方、本実施の形態では、前述のように一つの多端子型積層コンデンサ10内に4つのコンデンサが実質的に組み込まれた形となっている為、多端子型積層コンデンサ10の数を減らすことで、さらに製造コストが削減されると共に、回路が高集積化されるのに伴って要求される省スペース化も図られることになった。
【0045】
次に、本実施の形態に係る多端子型積層コンデンサ10と他のコンデンサとの間での等価直列インダクタンス値及び等価直列抵抗値を比較する試験を行った結果を下記に示す。尚、ここで比較される他のコンデンサは、1枚の内部電極にそれぞれ4つの引出部を有することで、低ESL化された多端子型積層コンデンサであって、本実施の形態の多端子型積層コンデンサ10と同じく16枚の内部電極を有したものである。また、試験に用いた各コンデンサの静電容量は1μFである。
【0046】
この試験の結果、従来の低ESL化された多端子型積層コンデンサの等価直列インダクタンスは126pHであり、等価直列抵抗値は2.4mΩであった。これに対して、本実施の形態に係る多端子型積層コンデンサ10の等価直列インダクタンスは30pHであり、等価直列抵抗値は9.8mΩであった。
つまり、本実施の形態の多端子型積層コンデンサ10の等価直列インダクタンスが従来の多端子型積層コンデンサに比較して小さくなるだけでなく、本実施の形態の多端子型積層コンデンサ10の等価直列抵抗値が従来の多端子型積層コンデンサに比較して4倍程度に大きくなっていた。
【0047】
これは、図5(A)に示す等価直列抵抗のモデルから従来のコンデンサの等価直列抵抗値がほぼR/16となるのに対して、図5(B)に示す等価直列抵抗のモデルから本実施の形態の多端子型積層コンデンサ10の等価直列抵抗値がほぼR/4となるからと推定される。尚、この図5でRは各引出部における電気抵抗を表す。
【0048】
さらに、急激な電流変動に伴う電源回路の電圧変動を比較したものを図6に示す。つまり、図6(A)に示す従来のコンデンサは大きな電圧変動を生じるのに対して、等価直列抵抗値が大きくなった結果として図6(B)に示す本実施の形態の多端子型積層コンデンサ10の電圧変動は遙に小さくなり、電源回路の安定化が図られることなった。
【0049】
次に、本実施の形態に係る多端子型積層コンデンサ10の使用例を図7に基づき説明する。
図7に示すように、グランド端子GNDと所定の電位を有した端子Vとの間に、本実施の形態の多端子型積層コンデンサ10がLSIチップと並列で配置されている。そして、多端子型積層コンデンサ10の4つの側面にそれぞれ配置される端子電極31〜34の内の相互に隣合った端子電極同士が、前述のように相互に逆の極性となるように接続されてそれぞれ4層の内部電極14〜20が一つのコンデンサを構成している。
【0050】
但し、図7において多端子型積層コンデンサ10の一つの側面に位置する端子電極31〜34及び、この端子電極31〜34と接続される内部電極14〜20で、一つのコンデンサを構成するようにすれば、4つの側面で4つのコンデンサをそれぞれ構成するので、実質的に4つのコンデンサが個々にLSIチップと並列に接続される形に配線することもできる。
【0051】
尚、本実施の形態に係る多端子型積層コンデンサ10は、4枚の内部電極14〜20を4回分積層して16枚の内部電極を有する構造とされているものの、各ブロックの内部電極の枚数は4枚に限定されず、また全体の内部電極の枚数も16枚に限定されることなく、ブロックの数を増やすことによってさらに多くの枚数としても良い。そして、このように多数の内部電極を有する構造とすれば、さらに多数の回路に対応することもできるようになる。
【0052】
【発明の効果】
本発明によれば、低ESL化を図りつつESRが極端に小さくなることを防止するだけでなく、製造コストが低減された構造の積層型電子回路部品を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る多端子型積層コンデンサを示す断面図であって、図3の1−1矢視線断面に対応する図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る多端子型積層コンデンサを示す断面図であって、図3の2−2矢視線断面に対応する図である。
【図3】本発明の一実施の形態に係る多端子型積層コンデンサを示す斜視図である。
【図4】一実施の形態の多端子型積層コンデンサの製造工程において用いられる複数枚のセラミックグリーンシート及び電極形状を示す分解斜視図である。
【図5】等価直列抵抗のモデルを示す図であって、(A)は従来のコンデンサの等価直列抵抗のモデルを示し、(B)は本実施の形態の多端子型積層コンデンサの等価直列抵抗のモデルを示す。
【図6】LSIの電源回路のモデルにおける電流と電圧の関係を表すグラフを示す図であって、(A)は従来のコンデンサの電流と電圧の関係を表すグラフを示す図であり、(B)は本実施の形態の多端子型積層コンデンサの電流と電圧の関係を表すグラフを示す図である。
【図7】一実施の形態に係る多端子型積層コンデンサの使用状態を示す図である。
【図8】LSIの電源回路のモデルを表す回路図である。
【図9】LSIの電源回路のモデルにおける電流と電圧の関係を表すグラフを示す図である。
【図10】多端子型のコンデンサにおける電流の方向を示す図である。
【図11】従来の多端子型積層コンデンサを示す斜視図である。
【図12】従来の多端子型積層コンデンサの製造工程において用いられるセラミックグリーンシート及び電極形状を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
10 多端子型積層コンデンサ
12 誘電体素体
12A セラミック層
14 第1の内部電極
16 第2の内部電極
18 第3の内部電極
20 第4の内部電極
22 第1ブロック
24 第2ブロック
26 第3ブロック
28 第4ブロック
31 第1の端子電極
32 第2の端子電極
33 第3の端子電極
34 第4の端子電極[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a multilayered electronic device in which the equivalent series resistance (ESR) is prevented from becoming extremely small while reducing the equivalent series inductance (ESL).circuitParts and multilayer electronicscircuitThe present invention relates to a method for manufacturing a component, and is particularly suitable for a multi-terminal multilayer capacitor and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, capacitors as one type of electronic components have been widely used, and multilayer ceramic chip capacitors have also been used in LSI power supply circuits.
On the other hand, in a power supply circuit of an LSI such as a CPU in which a capacitor is arranged as shown in FIG. 8, a sudden current fluctuation may occur during the operation of the LSI as shown in FIG. L and R, and the ESL and ESR of the capacitor, the voltage of the power supply circuit may fluctuate greatly (indicated by an arrow A), which may hinder the operation of the LSI. In FIG. 8, C represents the capacitance of the capacitor, ESL represents the equivalent series inductance in the capacitor, and ESR represents the equivalent series resistance.
[0003]
As described above, conventionally, in the power supply circuit of the LSI, a capacitor having a low equivalent series inductance represented by ESL has been used to suppress the voltage fluctuation due to the rapid current fluctuation, and to take measures for stabilizing the power supply circuit.
In particular, in recent CPUs, the operation frequency has been increased and the current has been increased with the increase in the operation speed, so that a further lower ESL is required. For this reason, in a multi-terminal type capacitor which is an example of a multilayer ceramic chip capacitor, the directions of flowing currents indicated by arrows B and C in FIG. 10 are controlled so as to be opposite to each other between adjacent terminal electrodes. ing. As a result, the magnetic flux is canceled out and the inductance is reduced, so that the ESL of the capacitor is further reduced.
[0004]
Here, a conventional capacitor will be described below based on the conventional low-ESL multi-terminal capacitor shown in FIGS.
As shown in FIGS. 11 and 12, the main body of the conventional
[0005]
Further, the
A
[0006]
Therefore, since the
Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-17693 and US Patent No. US Pat. No. 5,880,925 are known as publications which disclose the technology relating to these multi-terminal multilayer capacitors.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
On the other hand, the stabilization of the power supply circuit largely depends on the equivalent series resistance represented by the ESR of the capacitor. However, in a conventional low ESL capacitor, a plurality of the
That is, since the conventional ESL-reduced capacitor has an extremely low ESR, when a resonance phenomenon is caused by the inductance of the peripheral circuit, the voltage is largely dropped or damping oscillation such as ringing is easily caused.
[0008]
On the other hand, in the case of capacitors for power supply circuits and the like, a structure having a large number of internal electrodes in one capacitor is required as the circuit is highly integrated. If an attempt is made to manufacture internal electrodes having different patterns of the lead-out portions in accordance with the number of electrodes, the manufacturing process may be complicated and the manufacturing cost may increase.
In view of the above facts, the present invention provides a multilayered electronic device capable of not only preventing the ESR from becoming extremely small while reducing the ESL, but also reducing the manufacturing cost.circuitParts and multilayer electronicscircuitAn object of the present invention is to provide a method for manufacturing a component.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A stacked electronic device according to claim 1.circuitParts were drawn with different drawers from each other4 sheetsStacked electrodes in which the internal electrodes are arranged in a dielectric body formed in a hexahedral shape by laminating dielectric layers while being separated by a dielectric layercircuitParts
Dielectric layerOne internal electrode is arranged in the same plane, and one extraction part is drawn out from this one internal electrode.DoAlong with the4 sheetsInternal electrodes as one blockTeNumber formed,
A plurality of blocks are stacked in a state where they are rotated around an axis orthogonal to a plane formed by the internal electrodes and at mutually different rotational positions,
On each of the four sides of the hexahedral dielectric bodyFourTerminal electrodes are arranged.FourSo that adjacent ones of the terminal electrodes have different polarities from each other,4 sheetsOf these to the internal electrodesFourTerminal electrodes are connected to each otherTo reduce voltage fluctuations in the power supply circuit.It is characterized by having.
[0010]
The stacked electronic device according to claim 1.circuitAccording to the components, while being separated by a dielectric layer4 sheetsAre arranged in a dielectric body formed in a hexahedral shape by laminating dielectric layers. these4 sheetsFrom the internal electrodes, the extraction parts are drawn out in different patterns,Dielectric layerOne internal electrode is arranged in the same plane, and each of the lead portions drawn out from the one internal electrode is one. In addition, these4 sheetsA plurality of blocks are formed using the internal electrodes as one block, and the blocks are stacked around an axis orthogonal to a plane formed by the internal electrodes and rotated to different rotational positions from each other.
On the other hand, each of the four sides of the dielectric bodyFourTerminal electrodes are arranged.FourSo that adjacent ones of the terminal electrodes have different polarities from each other,4 sheetsOf these to the internal electrodesFourTerminal electrodes are connected to each.
As a result, the laminated electronic device according to the present inventioncircuitWhen a component is energized, a plurality of internal electrodes of each block connected to an external circuit via a lead-out portion serve as electrodes of capacitors arranged in parallel while facing each other.
[0011]
From the above, in this claim,4 sheetsEach of the four side surfaces of the dielectric element is so drawn that one extraction part is respectively drawn out from the internal electrode in a different pattern, and that adjacent ones have different polarities.FourSince the terminal electrodes are arranged in the same direction, positive and negative currents flow in opposite directions between adjacent extraction parts of different internal electrodes to cancel out the magnetic flux, so that the stackedcircuitThe parasitic inductance of the component itself is reduced, and the equivalent series inductance is reduced.
[0012]
On the other hand, by connecting each of the internal electrodes from which the capacitance is obtained to one of the extraction portions to, for example, a terminal electrode, current flows intensively in this one extraction portion, and the electric current in the extraction portion is increased. It is possible to increase the resistance. As a result of the increase in the electrical resistance in the lead-out section, the ESR is considered to be too small even if a low-ESL technology for canceling magnetic flux by flowing positive and negative currents in opposite directions between adjacent lead-out sections is used. Is prevented.
[0013]
Further, in the claims,4 sheetsAre formed as one block, and the blocks are rotated around an axis orthogonal to a plane formed by the internal electrodes, and a plurality of blocks are stacked in different rotational positions. For this reason, a stacked electron with a structure having a large number of internal electrodescircuitEven if it is a component, by laminating a plurality of blocks having the same structure, it is not necessary to manufacture internal electrodes having different patterns of the lead portions according to the number of internal electrodes, so that the manufacturing process is simplified. Manufacturing costs are reduced.
[0015]
Furthermore, since four terminal electrodes are provided on each of the four side surfaces of the hexahedron-shaped dielectric element, when a high-frequency current is applied to the terminal electrodes so that the terminal electrodes on each side are alternately positive and negative, the adjacent terminal electrodes are adjacent to each other. The effect that positive and negative currents flow in opposite directions between the matching lead portions and cancel the magnetic flux occurs on each of the four side surfaces, and the equivalent series inductance is further reduced..
[0016]
Claim2Multilayer type electroncircuitClaims according to parts1Stacked electroncircuitIn addition to the same configuration as the component, a configuration in which a plurality of terminal electrodes are provided on the same side surface of the dielectric element body and adjacent terminal electrodes on the same side surface are connected to mutually different internal electrodes. Have.
Therefore, adjacent terminal electrodes are connected to mutually different internal electrodes on the same side surface of the dielectric body, so that current flows so that adjacent terminal electrodes have mutually different polarities. The magnetic fluxes generated in the parts cancel each other out due to the currents flowing in the drawer parts in opposite directions, and the effect of reducing the equivalent series inductance according to claim 1 is more reliably produced.
[0017]
Claim3Stack-type electroncircuitThe method of manufacturing a component is to place one internal electrode from one lead out on the dielectric layer.4patternformAnd
Next, a plurality of blocks having the same structure are formed by laminating dielectric layers in which internal electrodes having mutually different patterns are arranged one by one in the same plane,
Thereafter, a plurality of blocks are stacked in a state of being rotated about an axis orthogonal to a plane formed by the internal electrodes and at mutually different rotational positions, and a dielectric element body is formed in a hexahedral shape,
In addition, through the drawer,4 sheetsSo that adjacent terminal electrodes are connected to each other with different polarities, respectively, on the four side surfaces of the hexahedron-shaped dielectric body.FourPlace the terminal electrodes ofTo reduce power circuit voltage fluctuations.It is characterized by having.
[0018]
Claim3Multilayer type electroncircuitAccording to the component manufacturing method, one internal electrode from which one lead-out portion is drawn is placed on the dielectric layer.4patternformAfter the formation, a plurality of blocks having the same structure are formed by laminating dielectric layers in which internal electrodes having mutually different patterns are arranged one by one in the same plane. The plurality of blocks are stacked to form a dielectric body in a hexahedral shape while being rotated about an axis orthogonal to a plane formed by the internal electrodes and at mutually different rotational positions.
In addition, through the drawer,4 sheetsOn the four side surfaces of the dielectric body so that adjacent terminal electrodes are connected to the internal electrodes of different polarities.FourTerminal electrodes were arranged.
That is, similar to
[0019]
On the other hand, by providing only one extraction portion from the portion of the internal electrode from which the capacitance is obtained, current flows intensively into this one extraction portion. As the resistance increases, the ESR is prevented from becoming too small even if the low ESL technology is adopted.
Further, in the claims,4 sheetsIs a block, and the blocks are rotated around an axis perpendicular to the plane formed by the internal electrodes, and a plurality of blocks are stacked in different rotational positions. Type electron with structure withcircuitEven for components, the manufacturing process is simplified and the manufacturing cost is reduced.
[0022]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the laminated electron according to the present inventioncircuitParts and multilayer electronicscircuitAn embodiment of a method for manufacturing a component will be described with reference to the drawings.
Stacked electron according to one embodiment of the present inventioncircuit1 to 4 show an array type
[0023]
A planar first
Similarly, below the second
[0024]
Therefore, the first
[0025]
Furthermore, as shown in FIG. 4, one
[0026]
On the other hand, one
As described above, a total of four extraction portions up to the
[0027]
The four
In other words, in a state where the blocks are rotated by 90 ° around an axis Z orthogonal to the plane formed by the
[0028]
Further, as in the conventional
[0029]
That is, the portion from the
[0030]
Then, similarly to the
As described above, in the present embodiment, the
[0031]
Next, a method for manufacturing the
First, when manufacturing the
[0032]
In order to form the
[0033]
Next, this block is referred to as a
Thereafter, the
[0034]
Similarly, each of the
Similarly, 270 with respect to the
[0035]
Thereafter, the plurality of
Then, the first
[0036]
Furthermore, the upper surface of the first
[0037]
Next, the operation of the present embodiment will be described.
Four
[0038]
Then, four
As a result, when the
[0039]
Further, in the present embodiment, as described above, the four
[0040]
In the present embodiment, not only is the
[0041]
Further, in the present embodiment, four
[0042]
Therefore, in the
[0043]
On the other hand, by providing the
[0044]
On the other hand, in the present embodiment, since four capacitors are substantially incorporated in one
[0045]
Next, a result of a test for comparing the equivalent series inductance value and the equivalent series resistance value between the
[0046]
As a result of this test, the equivalent series inductance of the conventional low-ESL multi-terminal multilayer capacitor was 126 pH, and the equivalent series resistance was 2.4 mΩ. On the other hand, the equivalent series inductance of the
That is, not only does the equivalent series inductance of the
[0047]
This is because the equivalent series resistance value of the conventional capacitor is approximately R / 16 from the equivalent series resistance model shown in FIG. 5A, while the equivalent series resistance model shown in FIG. It is estimated that the equivalent series resistance value of the
[0048]
FIG. 6 shows a comparison of the voltage fluctuation of the power supply circuit due to the rapid current fluctuation. In other words, while the conventional capacitor shown in FIG. 6A causes a large voltage fluctuation, the multi-terminal multilayer capacitor of the present embodiment shown in FIG. The voltage fluctuation of No. 10 became much smaller, and the power supply circuit was stabilized.
[0049]
Next, a usage example of the
As shown in FIG. 7, between the ground terminal GND and the terminal V having a predetermined potential, the
[0050]
However, in FIG. 7,
[0051]
Although the
[0052]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, not only preventing ESR from becoming extremely small while attaining low ESL, but also a laminated electronic device of the structure whose manufacturing cost was reduced.circuitParts can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a multi-terminal multilayer capacitor according to an embodiment of the present invention, and is a view corresponding to a cross section taken along line 1-1 of FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the multi-terminal multilayer capacitor according to one embodiment of the present invention, and is a view corresponding to a cross section taken along line 2-2 of FIG.
FIG. 3 is a perspective view showing a multi-terminal multilayer capacitor according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is an exploded perspective view showing a plurality of ceramic green sheets and electrode shapes used in a manufacturing process of the multi-terminal multilayer capacitor according to one embodiment.
5A and 5B are diagrams showing a model of an equivalent series resistance, wherein FIG. 5A shows a model of an equivalent series resistance of a conventional capacitor, and FIG. 5B shows an equivalent series resistance of a multi-terminal multilayer capacitor of the present embodiment. Is shown.
6A and 6B are graphs showing a relationship between a current and a voltage in a model of an LSI power supply circuit, wherein FIG. 6A is a diagram showing a graph showing a relationship between a current and a voltage of a conventional capacitor, and FIG. 3) is a graph showing a relationship between current and voltage of the multi-terminal multilayer capacitor of the present embodiment.
FIG. 7 is a diagram showing a use state of the multi-terminal multilayer capacitor according to one embodiment.
FIG. 8 is a circuit diagram illustrating a model of an LSI power supply circuit.
FIG. 9 is a graph showing a relationship between current and voltage in a model of a power supply circuit of an LSI.
FIG. 10 is a diagram showing the direction of current in a multi-terminal capacitor.
FIG. 11 is a perspective view showing a conventional multi-terminal multilayer capacitor.
FIG. 12 is an exploded perspective view showing a ceramic green sheet and electrode shapes used in a manufacturing process of a conventional multi-terminal multilayer capacitor.
[Explanation of symbols]
10 Multi-terminal multilayer capacitors
12 Dielectric body
12A ceramic layer
14 First internal electrode
16 Second internal electrode
18 Third internal electrode
20 Fourth internal electrode
22 First block
24 Second block
26 Third block
28 4th block
31 1st terminal electrode
32 Second terminal electrode
33 third terminal electrode
34 fourth terminal electrode
Claims (3)
誘電体層の同一面内に1枚の内部電極が配置され、この1枚の内部電極から引き出される引出部がそれぞれ一つとすると共に、前記4枚の内部電極を一つのブロックとして複数形成され、
内部電極が形成する平面と直交する軸廻りで回転されて相互に異なる回転位置とした状態で複数のブロックが積層され、
六面体形状の誘電体素体の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極が配置され、これら4つの端子電極の隣り合うもの同士が互いに異なる極性となるように、引出部を介して前記4枚の内部電極にこれら4つの端子電極がそれぞれに接続して電源回路の電圧の変動を低減したことを特徴とする積層型電子回路部品。 Four internal electrodes from which the extraction portions are extracted in different patterns are arranged in a dielectric body formed in a hexahedral shape by stacking dielectric layers while being separated by a dielectric layer. A multilayer electronic circuit component,
Dielectric layer is disposed one internal electrode in the same plane of, the lead portion led out from the one internal electrode and one respectively, several forming internal electrodes of the four as a single block And
A plurality of blocks are stacked in a state where they are rotated around an axis orthogonal to a plane formed by the internal electrodes and at mutually different rotational positions,
Is arranged each of the four terminal electrodes on four sides of the dielectric body of the hexahedral shape, these four as adjacent groups of the terminal electrodes is different polarities, four through said lead portions multilayer electronic circuit component to the internal electrodes of these four terminal electrodes is characterized in that to reduce the variation in the voltage of the power supply circuit connected to each.
次に、相互に異なるパターンの内部電極が同一面内にそれぞれ1枚ずつ配置された誘電体層同士を積層して同一構造のブロックを複数形成し、
この後、内部電極が形成する平面と直交する軸廻りで回転されて相互に異なる回転位置とした状態で複数のブロックを積層して誘電体素体を六面体形状に形成し、
さらに、引出部を介して同一ブロック内の4枚の内部電極に、隣り合う端子電極同士が互いに異なる極性となる形でそれぞれ接続されるように、六面体形状の誘電体素体の4つの側面にそれぞれ4つの端子電極を配置して電源回路の電圧の変動を低減したことを特徴とする積層型電子回路部品の製造方法。A single internal electrode drawn out one lead-out portion on the dielectric layer forms the four patterns shape,
Next, a plurality of blocks having the same structure are formed by laminating dielectric layers in which internal electrodes having mutually different patterns are arranged one by one in the same plane,
Thereafter, a plurality of blocks are stacked in a state of being rotated about an axis orthogonal to a plane formed by the internal electrodes and at mutually different rotational positions, and a dielectric element body is formed in a hexahedral shape,
Furthermore, the four side electrodes of the hexahedral-shaped dielectric element are connected to the four internal electrodes in the same block via the lead-out portions so that the adjacent terminal electrodes are connected to each other with different polarities. A method of manufacturing a laminated electronic circuit component, wherein four terminal electrodes are arranged to reduce fluctuations in voltage of a power supply circuit .
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