JP3610222B2 - Capacitor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、印刷配線回路やマルチチップモジュール・ハイブリット回路等の印刷回路に好適な、誘電体の同一面上で所定の閉曲線の形状を有する2つの電極の端面同士を対向配置させて成るコンデンサに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来より、各種の電気回路や電子回路において容量素子として使用されるコンデンサは、通常は2つの平行平板状の導体から成る電極をそれらの平面を対向させて配置することにより、あるいはそのような平行平板状の電極を複数組み合わせて接続することにより、あるいは対向させた平行平板状の電極間に誘電率の高い誘電体を挿入して容量値を増すこと等により、集中定数回路素子として、目的の容量を有する電子部品として形成されている。
【0003】
この場合、電極の面積をSとし、それらが間隔dで配置されており、その間が比誘電率εr の誘電体で満たされているとすると、その容量値Cは、
C=εr ×ε0 ×S/d
となる。
【0004】
また、印刷配線回路やマルチチップモジュール・ハイブリット回路等の印刷回路基板や多層回路基板において回路素子としてコンデンサを形成する場合、容量値があまり高くないものであれば、それら誘電体層を積層して成る回路基板に内蔵させるコンデンサとして、層間に平行平板状の導体層から成る電極を誘電体層を介して対向させて設けることで形成されている。この場合の容量値は上記と同様の式で表わされる。
【0005】
さらに、容量値が非常に小さいものであれば、基板を構成する誘電体層の同一平面上に導体層から成る2つの電極をそれらの端面同士を対向させて並べて、いわゆるインターディジタル型(櫛型)コンデンサとして純2次元的な形状で形成されていた。
【0006】
このようなコンデンサは、通常は誘電体層の面上に微小な回路素子として形成され、厚みtすなわち対向させた端面の高さが数μm〜数十μm、長さLすなわち対向させた端面の全長がせいぜい十数mm〜数十mm程度であり、また多くは基板の表面に形成されていて端面同士の間のεr も小さいため、このような形状のコンデンサにより高い容量値を得ることは困難であった。
【0007】
従って、従来の通常のコンデンサは、要求される容量値に応じて以上のようなそれぞれの形状を選択し、容量値が小さい順から、導体層の端面同士を対向させたインターディジタル型等の2次元形状、平行平板状の電極等を対向させた2.5 次元形状、さらに2.5 次元形状のものを複数組み合わせた3次元形状という構造の回路素子・回路部品として形成され使用されてきた。
【0008】
【発明が解決しようとする問題点】
しかしながら、以上のような従来のコンデンサでは、要求される容量値が決まるとそれを実現するための次元が決まってしまうこととなるため、次元の低い構造で、かつ実用的な寸法で大きな容量値が得られるコンデンサを実現することが困難であるという問題点があった。例えば、インターディジタル型の2次元形状のコンデンサでは通常は容量値が1pF程度であり、多層回路基板に内蔵された平行平板状の導体層による2.5 次元形状のコンデンサでは比誘電率の高い誘電体層を使用しても通常は10pF程度のものを実現することさえ困難であった。
【0009】
これに対し、さらに容量値を増すためには、複数の平行平板状の電極を組み合わせる、あるいは大面積の平行平板状の電極をロール状に丸めてコンデンサを形成するという手段が採られるが、この場合には形状が3次元形状となるため寸法が大きくなってしまい、回路素子の高集積化や高密度実装化が進められている回路基板には使用することができず、また実際にコンデンサを生産する際のプロセスが複雑となるという制約もあった。
【0010】
本発明は上記事情に鑑みて本発明者が鋭意研究に努めた結果完成されたものであり、その目的は、厚膜印刷技術や薄膜形成技術といった回路基板の製造に容易に適用できる技術でもって形成でき、各種の回路基板に対して高集積化や高密度実装化に対応して形成するのに適した2次元形状でありながら、上記の従来の2.5 次元形状のコンデンサによる以上の大きな容量値を得ることができるコンデンサを提供することにある。
【0011】
【問題点を解決するための手段】
本発明のコンデンサは、上記のような問題点を解決するため、2.5 次元形状あるいは3次元形状のコンデンサで得られるのと同等以上の容量値を、より次元を低くした2次元形状のコンデンサで、しかも小さい寸法で得ることができるものである。本発明のコンデンサは、最小の次元である2次元形状のコンデンサであるインターディジタル型コンデンサと同様の2次元形状で、より次元の高い形状の容量値を実現させたものである。
【0012】
すなわち、本発明のコンデンサは、誘電体の同一面上で、下記条件(1)〜(3)の少なくとも1つを満たす閉曲線の形状の内周を有する外側電極と、前記閉曲線の形状の外周を有する内側電極とが、前記内周の端面と前記外周の端面同士を対向させて配設されていることを特徴とするものである。
(1)正方形の枠内に配置され、この枠の2つの対角線に対して線対称な閉曲線である。
(2)前記枠を4つ正方形状に並べた大枠内に配置され、各々の枠内に配置した前記閉曲線の前記大枠の対角線と前記大枠の中心点側で交わる部位に開口部を形成するとともに互いに隣接する前記閉曲線の前記開口部同士を前記大枠の2つの対角線に対して線対称な補助曲線で接続して成り、前記大枠の2つの対角線に対して線対称な閉曲線である。
(3)前記枠内または前記大枠内の少なくとも一部を縮小または拡大し、前記(1)の閉曲線または前記(2)の閉曲線を平面上または曲面上に変形させて配置した閉曲線である。
【0013】
本発明のコンデンサは、誘電体のある同一面上で、面の寸法に対し非常に小さい間隔の間隙をもって、外側電極と内側電極とを構成する平行2線の導体線あるいは2枚の導体膜が所定の形状とされたその端面同士を対向させて配設されて、それによりその端面同士の間に容量を形成しているものであり、これら平行2線の導体線あるいは2枚の導体膜は誘電体基板等の誘電体の同一面上に厚膜印刷技術や薄膜形成技術等の適当な技術を用いて容易に形成して配設することができる。
【0014】
そして、外側電極の内周および内側電極の外周を上記の各条件を満たす閉曲線の形状とすると、この閉曲線は誘電体の同一面上に上記の条件に示された規則に従って交差することなく任意に長くすることのできる閉曲線であることから、その長さの間隙をもって2つの電極の端面同士を2次元形状で対向配置させることができ、それによって所望の高い容量値を容易に実現することができる。
【0015】
このように、本発明のコンデンサによれば、誘電体の同一面上で、上記(1)〜(3)の少なくとも1つの条件を満たす閉曲線の形状の内周を有する外側電極の内周の端面と、同じ閉曲線の形状の外周を有する内側電極の外周の端面とを対向させて配設したことから、限られた面積の正方形の平面上あるいはその正方形を変形させた平面上または曲面上に、2つの電極の端面が所定の間隙をもって対向する長さを上記の各閉曲線の形状として極めて長くかつ任意に設定することができ、2次元の形状でありながら2.5 次元形状のコンデンサ以上の容量値を得ることができる。
【0016】
また、本発明のコンデンサによれば、上記の条件(1)を基本として条件(2)を適用することにより、正方形の枠と大枠との面積を同じとした場合にほぼ2倍の長さで外側電極の内周の端面と内側電極の外周の端面とを対向配置することができて、その端面同士の間に形成される容量により高い容量値のコンデンサを容易に実現することができる。さらに、条件(3)を適用することにより誘電体の平坦面上のみならず凹凸等の種々の曲面上にも所望の容量値のコンデンサを容易に実現することができる。
【0017】
さらに、本発明のコンデンサによれば、誘電体の同一面上で2つの電極の端面同士を対向配置することにより構成されていることから、これら電極を厚膜印刷技術や薄膜形成技術といった回路基板の製造に容易に適用できる技術でもって形成することができるので、各種の回路基板に対してその表面や内部の誘電体層上に高集積化や高密度実装化に対応して形成することができ、しかも最小の次元である2次元形状で、より次元の高い形状のコンデンサと同等以上の高い容量値を実現することができる。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のコンデンサについて図面に基づき説明する。
図1(a)〜(d)は、それぞれ本発明のコンデンサの実施の形態の一例を説明するための平面図である。
まず、図1(a)に示すように、正方形の枠1(実線で示す)内に、この枠1の2つの対角線2(破線で示す)に対して線対称な閉曲線3を配置する。ここでは閉曲線3として円を例示しており、この場合にはさらに枠の中心点を原点として相対向する2辺に平行にx軸を、このx軸に垂直にy軸を配置した場合(それぞれ一点鎖線で示す)に、閉曲線3はこれらx軸およびy軸に対しても線対称となっている。
【0019】
ここで、このような単純な閉曲線3では、本発明のコンデンサにより実現しようとする高い容量値は得られないので、この閉曲線3を仮に0次の閉曲線とする。
【0020】
そこで、図1(b)に示すように、この枠1を4つ正方形状に隙間なく並べて正方形の枠4とすると、この新たな正方形の枠4内には、その中央を原点にx軸およびy軸を配置した場合にそれぞれ第1・第2・第3・第4象限に図1(a)の閉曲線3が配置されることとなる。
【0021】
次いで、図1(c)に示すように、各々の閉曲線3の新たな正方形の枠4の2つの対角線5(破線で示す)と原点側で交わる部位に、その交点の周りを対角線5に対して、例えば1/4周の長さずつ、線対称にくり抜いて開口部を形成するとともに、互いに隣接する閉曲線3の開口部のそれぞれの端部同士を対角線5に対して線対称である4つの補助曲線6、例えば閉曲線3の開口部の端部同士の距離の1/2を半径とする円弧等で接続して新たな閉曲線7を形成する。これを仮に1次の閉曲線とすると、この閉曲線7の長さは、4つの閉曲線3の長さの和と等しくなる。
【0022】
これにより、正方形の枠4内に配置され、この枠4の2つの対角線5に対して線対称な閉曲線7が得られる。本発明のコンデンサに対しては、例えばこの閉曲線7が条件(1)を満たす閉曲線となる。
【0023】
次に、この図1(c)に示す閉曲線7を用いて、図1(d)に示すように、その正方形の枠4を4つ正方形状に並べて正方形の大枠8を形成し、この大枠8内の各々の枠4内に配置した閉曲線7の大枠8の対角線9と大枠8の中心点側で交わる部位に対角線9に対して線対称に開口部を形成するとともに、互いに隣接する閉曲線7の開口部の端部同士を大枠8の2つの対角線9に対して線対称な4つの補助曲線10で接続する。これを仮に2次の閉曲線とする。
【0024】
これにより、正方形の大枠8内に配置された、大枠8の2つの対角線9に対して線対称な閉曲線11が得られる。本発明のコンデンサに対しては、例えばこの閉曲線11が条件(2)を満たす閉曲線となる。
【0025】
このとき、大枠8の1辺の長さは枠4の長さの2倍となっており、この閉曲線11の長さは4つの閉曲線7の長さの和と等しくなっている。そこで、この大枠8を長さで1/2、面積で1/4となるように縮小すれば大枠8はもとの枠4と同じ大きさとなり、閉曲線11の長さは閉曲線7の長さの2倍となって、同じ面積の正方形の内部に2倍の長さの閉曲線を規則性をもって配置させることができる。
【0026】
従って、この場合は、閉曲線7の形状の内周を有する外側電極の内周の端面と、閉曲線7の形状の外周を有する内側電極の外周の端面とを対向配置した、すなわち閉曲線7の形状の間隙をもって2つの電極の端面同士を対向配置したコンデンサに対し、閉曲線11の形状の間隙をもって同様に2つの電極の端面同士を対向配置したコンデンサは、同じ間隔で同じ厚みの2つの電極、すなわち同じ高さの端面同士を対向配置させたとき、ほぼ2倍の容量値を有するものとなる。
【0027】
そして、枠4あるいは大枠8を縮小または拡大する倍率を任意に設定することにより、その結果得られた閉曲線の形状の内周を有する外側電極の内周の端面と、同じ形状の外周を有する内側電極の外周の端面とを、その閉曲線の形状の間隙をもって対向配置させることにより、所望の任意の容量値を有する2次元形状のコンデンサを得ることができる。
【0028】
さらに、枠4内に配置された閉曲線7または大枠8内に配置された閉曲線11に対して、枠4内または大枠8内の少なくとも一部を縮小または拡大することにより、所定の規則性をもって配置した閉曲線を平面上で変形させ、さらに平面上ではなく曲面上に変形させて配置した閉曲線とすることができ、この場合は、誘電体の平坦面上のみならず凹凸等の種々の曲面上にも所望の容量値のコンデンサを容易に実現することができる。
【0029】
また、コンデンサの容量値は、同じ閉曲線の形状の間隙をもって対向配置した場合にその間隔を変え、また電極の厚みすなわち対向する端面の高さを変えることによっても変化させることができ、それによっても容量値を調整して所望の容量値のコンデンサを得ることができる。
【0030】
このようにして実現された本発明のコンデンサの例を、図2(a)および(b)にそれぞれ平面図で示す。図2において12は誘電体である。ここでは正方形の平板状の誘電体基板を用いた例を示しているが、この誘電体12には、多層回路基板の表面や内部の誘電体層等の種々の誘電体を用いることができ、その面の形状も平坦面のみならず凹凸等の種々の曲面であってもよい。
【0031】
13は図1(c)に示した閉曲線7に相当する閉曲線の間隙であり、図2(a)の例ではこの閉曲線の間隙13をもって、その閉曲線の形状の内周を有する外側電極としての導体線14aと、その閉曲線の形状の外周を有する内側電極としての導体線14bとが、誘電体12の同一面上でその端面同士を対向させて配設されており、これにより導体線14aの端面と導体線14bの端面との間で容量を形成している。また、図2(b)の例では、同様の閉曲線の間隙13をもって、その閉曲線の形状の内周を有する外側電極としての導体層16aと、その閉曲線の形状の外周を有する内側電極としての導体層16bとが、誘電体12の同一面上でその端面同士を対向させて配設されており、これにより導体層16aの端面と導体層16bの端面との間で容量を形成している。
【0032】
このように、本発明のコンデンサにおいて誘電体の同一面上で対向配置させる外側電極と内側電極の2つの電極は、図2(a)に示すように閉曲線の間隙13に沿った内周形状および外周形状を有する2本の導体線14a・14bとしてもよく、あるいは図2(b)に示すようにその2本の導体線を端部としたような2つの導体層16a・16bとしてもよい。そのいずれの場合であっても、コンデンサの容量は閉曲線の間隙13を介して対向し合った端面の部分で発生するため、本発明のコンデンサとして機能するものとなる。
【0033】
また、2つの電極14a・14bおよび16a・16bを外部またはその誘電体12の内部に形成された電気回路・電子回路と電気的に接続するには、図2(a)および(b)に示すようにそれぞれの電極14a・14bおよび16a・16bにリード線やボンディングワイヤ等の導体線15a・15bを接続したり、電極端子を取着もしくは圧接したり、あるいは誘電体12の内部に配設したビア導体やスルーホール導体等の貫通導体を接続したりすればよく、仕様に応じて適当な電気的接続手段を用いればよい。
【0034】
次に、図3により本発明の実施の形態の他の例を説明する。図3(a)〜(c)は、それぞれ本発明のコンデンサの実施の形態の他の例を説明する平面図である。
【0035】
図3(a)は図1(a)と同様の0次の閉曲線を示すものであり、正方形の枠21内に、この枠21の2つの対角線22に対して線対称な閉曲線23を配置する。ここでは閉曲線23として八角形を例示しており、この場合もさらに枠の中心点を原点として相対向する2辺に平行にx軸を、このx軸に垂直にy軸を配置した場合(それぞれ一点鎖線で示す)、これらx軸およびy軸に対しても線対称となっている。但し、このようにx軸およびy軸に対しても線対称であることは必要な条件ではなく、このことは図1の例においても同じである。
【0036】
図3(a)の場合でも、このような単純な閉曲線23では、本発明のコンデンサにより実現しようとする高い容量値は得られないので、この閉曲線23も仮に0次の閉曲線とする。
【0037】
次に、図3(b)に示すように、この枠21を4つ正方形状に隙間なく並べて正方形の枠24とし、各々の閉曲線23の新たな正方形の枠24の2つの対角線25と原点側で交わる部位に、その交点の周りを対角線25に対して線対称にくり抜いて開口部を形成するとともに、互いに隣接する閉曲線23の開口部のそれぞれの端部同士を対角線25に対して線対称である4つの補助曲線26、例えば直角に曲がった屈曲線等で接続して新たな閉曲線27を形成する。これも仮に1次の閉曲線とすると、この閉曲線27の長さは、4つの閉曲線23の長さの和とほぼ等しくなる。
【0038】
これにより、正方形の枠24内に配置され、この枠24の2つの対角線25に対して線対称な閉曲線27が得られる。本発明のコンデンサに対しては、例えばこの閉曲線27が条件(1)を満たす閉曲線となる。
【0039】
次に、この図3(b)に示す閉曲線27を用いて、図3(c)に示すように、その正方形の枠24を4つ正方形状に並べて正方形の大枠28を形成し、この大枠28内の各々の枠24内に配置した閉曲線27の大枠28の対角線29と大枠28の中心点側で交わる部位に対角線29に対して線対称に開口部を形成するとともに、互いに隣接する閉曲線27の開口部の端部同士を大枠28の2つの対角線29に対して線対称な4つの補助曲線30で接続する。これも仮に2次の閉曲線とする。
【0040】
この結果、正方形の大枠28内に配置された、大枠28の2つの対角線29に対して線対称な閉曲線31が得られる。本発明のコンデンサに対しては、例えばこの閉曲線31が条件(2)を満たす閉曲線となる。
【0041】
これにより、図1に示した例と同様に、枠24あるいは大枠28を縮小または拡大する倍率を任意に設定することにより、あるいは枠24内または大枠28内の少なくとも一部を縮小または拡大することにより所定の規則性をもって配置した閉曲線を平面上で変形させ、または曲面上に変形させて配置した閉曲線とすることによって、その結果得られた閉曲線の形状の内周を有する外側電極の内周の端面と、同じ形状の外周を有する内側電極の外周の端面とを、その閉曲線の形状の間隙をもって対向配置させることにより、所望の任意の容量値を有する2次元形状のコンデンサを得ることができる。
【0042】
次に、図4により本発明の実施の形態のさらに他の例を説明する。図4(a)〜(c)は、それぞれ本発明のコンデンサの実施の形態の他の例を説明する平面図である。
【0043】
図4(a)は図1(b)および図3(b)と同様の1次の閉曲線、すなわち本発明のコンデンサに対して条件(1)を満たす閉曲線を示すものであり、正方形の枠41内に配置された、この枠41の2つの対角線42に対して線対称な閉曲線43である。
【0044】
次に、図4(b)に示すように、この枠41を4つ正方形状に隙間なく並べて正方形の大枠44とし、各々の閉曲線43の新たな正方形の大枠44の2つの対角線45と原点側で交わる部位に、その交点の周りを対角線45に対して線対称にくり抜いて開口部を形成するとともに、互いに隣接する閉曲線43の開口部のそれぞれの端部同士を対角線45に対して線対称である4つの補助曲線46、例えばほぼ直角に近い曲線等で接続して新たな閉曲線47を形成する。これは2次の閉曲線に相当し、この閉曲線47の長さは、4つの1次の閉曲線43の長さの和とほぼ等しくなる。
【0045】
これにより、正方形の大枠44内に配置され、この大枠44の2つの対角線45に対して線対称な閉曲線47が得られる。本発明のコンデンサに対しては、この閉曲線47は条件(2)を満たす閉曲線となる。
【0046】
次に、この図4(b)に示す閉曲線47を用いて、図4(c)に示すように、その大枠44を条件(1)にいう正方形の枠とみなして4つ正方形状に並べて正方形の大枠48を形成し、この大枠48内の各々の枠44内に配置した閉曲線47の大枠48の対角線49と大枠48の中心点側で交わる部位に対角線49に対して線対称に開口部を形成するとともに、互いに隣接する閉曲線47の開口部の端部同士を大枠48の2つの対角線49に対して線対称な4つの補助曲線50で接続する。これは仮に3次の閉曲線となる。
【0047】
この結果、正方形の大枠48内に配置された、大枠48の2つの対角線49に対して線対称な閉曲線51が得られる。本発明のコンデンサに対しては、この閉曲線51も条件(2)を満たす閉曲線となる。
【0048】
これにより、図1および図3に示した例と同様に、枠41あるいは大枠44・48を縮小または拡大する倍率を任意に設定することにより、あるいは枠41内または大枠44・48内の少なくとも一部を縮小または拡大することにより所定の規則性をもって配置した閉曲線を平面上で変形させ、または曲面上に変形させて配置した閉曲線とすることによって、その結果得られた閉曲線の形状の内周を有する外側電極の内周の端面と、同じ形状の外周を有する内側電極の外周の端面とを、その閉曲線の形状の間隙をもって対向配置させることにより、所望の任意の容量値を有する2次元形状のコンデンサを得ることができる。
【0049】
以上のようにして得られる本発明のコンデンサは、誘電体の表面上において2つの電極が対向配置されてその間隙に空気を介在させて形成される場合のみならず、その間隙に誘電体を充填させてもよく、多層回路基板の内部の誘電体層の同一面上に形成して、2つの電極の間隙をその上に位置する誘電体層や他の誘電体材料で充填させてもよいことは言うまでもない。
【0050】
なお、本発明は以上の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や改良を加えることは何ら差し支えない。例えば、このような閉曲線の形状の間隙に対して閉曲線に沿った貫通導体を並べて、容量値をさらに高めることもできる。
【0051】
【発明の効果】
本発明のコンデンサによれば、誘電体の面上で、上記(1)〜(3)の少なくとも1つの条件を満たす閉曲線の形状の内周を有する外側電極の内周の端面とその閉曲線の形状の外周を有する内側電極の外周の端面とを、その閉曲線の形状の間隙をもって対向させて配設したことから、限られた面積の正方形の平面上あるいはその正方形を変形させた平面上または曲面上に、2つの電極の端面同士が対向する長さを上記の各閉曲線の形状として極めて長くかつ任意に設定することができ、2次元の形状でありながら2.5 次元形状のコンデンサ以上の高い容量値を得ることができる。
【0052】
また、本発明のコンデンサによれば、上記の条件(1)を基本として条件(2)を適用することにより、正方形の枠と大枠との面積を同じとした場合にはほぼ2倍の長さで電極の端面同士を対向配置することができ、さらに縮小または拡大する倍率を適当に設定することによって、高い容量値のコンデンサを容易に実現することができる。さらにまた、条件(3)を適用することにより誘電体の平坦面上のみならず凹凸等の種々の曲面上にも所望の容量値のコンデンサを容易に実現することができる。
【0053】
さらに、本発明のコンデンサによれば、誘電体の同一面上に2つの電極の所定の形状の端面同士を対向配置することにより構成されていることから、これら電極は厚膜印刷技術や薄膜形成技術といった回路基板の製造に容易に適用できる技術でもって形成することができるので、各種の回路基板に対してその表面や内部の誘電体層上に高集積化や高密度実装化に対応して形成することができ、しかも最小の次元である2次元形状で、より次元の高い形状のコンデンサと同等以上の高い容量値を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)は、それぞれ本発明のコンデンサの実施の形態の一例を説明するための平面図である。
【図2】(a)および(b)は、それぞれ本発明のコンデンサの実施の形態の一例を示す平面図である。
【図3】(a)〜(c)は、それぞれ本発明のコンデンサの実施の形態の他の例を説明するための平面図である。
【図4】(a)〜(c)は、それぞれ本発明のコンデンサの実施の形態の他の例を説明するための平面図である。
【符号の説明】
4、24、41・・・・・・・・・・・枠
5、9、25、29、45、49・・・・・対角線
6、10、26、30、46、50・・・・・補助曲線
7、11、27、31、43、47、51・・・閉曲線
8、28、44、48・・・・・・・・・大枠
12・・・・・・・・・・・・・・・誘電体
14a・・・・・・・・・・・・・・導体線(外側電極)
14b・・・・・・・・・・・・・・導体線(内側電極)
16a・・・・・・・・・・・・・・導体層(外側電極)
16b・・・・・・・・・・・・・・導体層(内側電極)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a capacitor in which end faces of two electrodes having a shape of a predetermined closed curve are arranged opposite to each other on the same surface of a dielectric suitable for a printed circuit such as a printed wiring circuit or a multichip module / hybrid circuit. Is.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a capacitor used as a capacitive element in various electric circuits and electronic circuits is usually formed by arranging two parallel plate-shaped conductors with their planes facing each other, or in such a parallel state. As a lumped constant circuit element, by connecting a plurality of flat electrodes in combination, or by inserting a dielectric having a high dielectric constant between opposed parallel flat electrodes to increase the capacitance value, etc. It is formed as an electronic component having a capacity.
[0003]
In this case, assuming that the area of the electrode is S, they are arranged at a distance d, and the space between them is filled with a dielectric having a relative dielectric constant ε r , the capacitance value C is
C = ε r × ε 0 × S / d
It becomes.
[0004]
When a capacitor is formed as a circuit element on a printed circuit board such as a printed wiring circuit, a multichip module / hybrid circuit, or a multilayer circuit board, the dielectric layer is laminated if the capacitance value is not so high. As a capacitor to be built in the circuit board, an electrode made of a parallel plate-like conductor layer is provided between layers with a dielectric layer facing each other. The capacitance value in this case is expressed by the same formula as above.
[0005]
Furthermore, if the capacitance value is very small, two electrodes made of a conductor layer are arranged on the same plane of the dielectric layer constituting the substrate with their end faces facing each other, so-called interdigital type (comb type) ) It was formed in a pure two-dimensional shape as a capacitor.
[0006]
Such a capacitor is usually formed as a minute circuit element on the surface of a dielectric layer, and has a thickness t, that is, a height of an opposed end surface of several μm to several tens of μm, and a length L, that is, an opposed end surface. The overall length is at most about several tens of millimeters to several tens of millimeters, and many of them are formed on the surface of the substrate and ε r between the end faces is small. It was difficult.
[0007]
Therefore, the conventional ordinary capacitor is selected in accordance with the required capacitance value as described above, and an interdigital type or the like in which the end surfaces of the conductor layers are opposed to each other in ascending order of the capacitance value. It has been formed and used as a circuit element / circuit component having a structure of a three-dimensional shape including a two-dimensional shape, a 2.5-dimensional shape with parallel plate electrodes facing each other, and a plurality of 2.5-dimensional shapes.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional capacitor as described above, when the required capacitance value is determined, the dimension for realizing it is determined. Therefore, a large capacitance value with a low-dimensional structure and a practical dimension is required. There is a problem that it is difficult to realize a capacitor capable of obtaining the above. For example, an interdigital two-dimensional capacitor usually has a capacitance value of about 1 pF, and a 2.5-dimensional capacitor with a parallel plate conductor layer built in a multilayer circuit board has a high dielectric constant. Even if a body layer is used, it is usually difficult to realize a layer of about 10 pF.
[0009]
On the other hand, in order to further increase the capacitance value, a method of combining a plurality of parallel plate electrodes or rolling a large area parallel plate electrode into a roll shape to form a capacitor is adopted. In some cases, the shape becomes a three-dimensional shape, resulting in an increase in size, which cannot be used for circuit boards where circuit elements are highly integrated and mounted with high density. There was also a restriction that the production process was complicated.
[0010]
The present invention has been completed as a result of diligent research conducted by the inventor in view of the above circumstances, and the object thereof is a technique that can be easily applied to the manufacture of circuit boards, such as thick film printing technology and thin film forming technology. It can be formed and has a two-dimensional shape suitable for high integration and high-density mounting on various circuit boards, but it is larger than the conventional 2.5-dimensional shape capacitor described above. The object is to provide a capacitor capable of obtaining a capacitance value.
[0011]
[Means for solving problems]
In order to solve the above-described problems, the capacitor of the present invention has a capacitance value equal to or higher than that obtained with a 2.5-dimensional or 3-dimensional capacitor, and a 2-dimensional capacitor with a lower dimension. In addition, it can be obtained with small dimensions. The capacitor of the present invention has a two-dimensional shape similar to an interdigital capacitor, which is a two-dimensional shape capacitor having the smallest dimension, and realizes a capacitance value having a higher dimension.
[0012]
In other words, the capacitor of the present invention includes an outer electrode having an inner circumference in a closed curve shape that satisfies at least one of the following conditions (1) to (3) on the same surface of the dielectric, and an outer circumference in the shape of the closed curve. The inner electrode has an inner peripheral end face and an outer peripheral end face opposed to each other.
(1) It is a closed curve which is arranged in a square frame and is line-symmetric with respect to two diagonal lines of this frame.
(2) The frame is arranged in a large frame in which the four frames are arranged in a square shape, and an opening is formed at a portion where the diagonal line of the large frame of the closed curve arranged in each frame intersects on the center point side of the large frame. The openings of the closed curves adjacent to each other are connected by auxiliary curves that are line symmetric with respect to the two diagonal lines of the large frame, and are closed curves that are line symmetric with respect to the two diagonal lines of the large frame.
(3) A closed curve obtained by reducing or enlarging at least part of the inside of the frame or the large frame and deforming the closed curve of (1) or the closed curve of (2) into a plane or a curved surface.
[0013]
The capacitor according to the present invention has two parallel conductor wires or two conductor films constituting the outer electrode and the inner electrode on the same surface of the dielectric, with a very small gap relative to the surface dimensions. The end surfaces of the predetermined shape are arranged so as to face each other, thereby forming a capacitance between the end surfaces, and these two parallel conductor wires or two conductor films are It can be easily formed and disposed on the same surface of a dielectric such as a dielectric substrate using an appropriate technique such as a thick film printing technique or a thin film forming technique.
[0014]
Then, if the inner circumference of the outer electrode and the outer circumference of the inner electrode are in the shape of a closed curve that satisfies the above conditions, the closed curve can be arbitrarily set on the same surface of the dielectric without intersecting according to the rules shown in the above conditions. Since it is a closed curve that can be lengthened, the end faces of the two electrodes can be arranged to face each other in a two-dimensional shape with a gap of that length, whereby a desired high capacitance value can be easily realized. .
[0015]
As described above, according to the capacitor of the present invention, the end surface of the inner periphery of the outer electrode having the inner periphery in the shape of a closed curve that satisfies at least one of the conditions (1) to (3) on the same surface of the dielectric. And the end face of the outer periphery of the inner electrode having the outer periphery of the same closed-curved shape are arranged so as to face each other, on a square plane of a limited area or on a plane or curved surface obtained by deforming the square, The length at which the end faces of the two electrodes are opposed to each other with a predetermined gap can be set to an extremely long and arbitrary shape as the shape of each of the above-mentioned closed curves. A value can be obtained.
[0016]
Further, according to the capacitor of the present invention, by applying the condition (2) on the basis of the above condition (1), the area of the square frame and the large frame is almost twice as long. The inner peripheral end face of the outer electrode and the outer peripheral end face of the inner electrode can be arranged to face each other, and a capacitor having a higher capacitance value can be easily realized by the capacitance formed between the end faces. Furthermore, by applying the condition (3), a capacitor having a desired capacitance value can be easily realized not only on the flat surface of the dielectric but also on various curved surfaces such as irregularities.
[0017]
Furthermore, according to the capacitor of the present invention, since the end faces of the two electrodes are arranged opposite to each other on the same surface of the dielectric, these electrodes are used as circuit boards such as thick film printing technology and thin film forming technology. Since it can be formed with a technology that can be easily applied to the manufacturing of various circuit boards, it can be formed on various dielectrics on the surface and inside of various circuit boards corresponding to high integration and high-density mounting. In addition, with a two-dimensional shape, which is the smallest dimension, a high capacitance value equivalent to or higher than that of a capacitor with a higher dimension can be realized.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The capacitor of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIGS. 1A to 1D are plan views for explaining an example of an embodiment of the capacitor of the present invention.
First, as shown in FIG. 1A, a
[0019]
Here, since such a simple
[0020]
Therefore, as shown in FIG. 1B, when the four frames 1 are arranged in a square shape without gaps to form a
[0021]
Next, as shown in FIG. 1 (c), the two diagonal lines 5 (shown by broken lines) of the new
[0022]
As a result, a
[0023]
Next, using the
[0024]
As a result, a closed curve 11 that is arranged in the square
[0025]
At this time, the length of one side of the
[0026]
Therefore, in this case, the end surface of the inner periphery of the outer electrode having the inner periphery of the shape of the
[0027]
Then, by arbitrarily setting the magnification for reducing or enlarging the
[0028]
Further, the
[0029]
In addition, the capacitance value of the capacitor can be changed by changing the distance when the electrodes are arranged facing each other with a gap having the same closed curve shape, and also by changing the thickness of the electrodes, that is, the height of the opposite end faces. A capacitor having a desired capacitance value can be obtained by adjusting the capacitance value.
[0030]
Examples of the capacitor of the present invention thus realized are shown in plan views in FIGS. 2 (a) and 2 (b), respectively. In FIG. 2, 12 is a dielectric. Although an example using a square flat dielectric substrate is shown here, various dielectrics such as a surface of a multilayer circuit board and an internal dielectric layer can be used as the dielectric 12. The shape of the surface may be not only a flat surface but also various curved surfaces such as irregularities.
[0031]
[0032]
As described above, in the capacitor of the present invention, the two electrodes of the outer electrode and the inner electrode arranged to face each other on the same surface of the dielectric have an inner peripheral shape along the
[0033]
Further, in order to electrically connect the two
[0034]
Next, another example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 3A to 3C are plan views for explaining other examples of the embodiment of the capacitor of the present invention.
[0035]
FIG. 3A shows a 0th-order closed curve similar to FIG. 1A, and a
[0036]
Even in the case of FIG. 3 (a), such a simple
[0037]
Next, as shown in FIG. 3B, the four
[0038]
As a result, a
[0039]
Next, using the
[0040]
As a result, a
[0041]
Thereby, similarly to the example shown in FIG. 1, by arbitrarily setting a magnification for reducing or enlarging the
[0042]
Next, still another example of the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4A to 4C are plan views illustrating other examples of the embodiment of the capacitor of the present invention.
[0043]
4A shows a first-order closed curve similar to FIGS. 1B and 3B, that is, a closed curve satisfying the condition (1) for the capacitor of the present invention. The
[0044]
Next, as shown in FIG. 4B, the four
[0045]
As a result, a
[0046]
Next, using the
[0047]
As a result, a
[0048]
Accordingly, as in the example shown in FIGS. 1 and 3, by arbitrarily setting a magnification for reducing or enlarging the
[0049]
The capacitor of the present invention obtained as described above is not only formed when two electrodes are arranged opposite to each other on the surface of the dielectric and air is interposed in the gap, but the gap is filled with the dielectric. It may be formed on the same surface of the dielectric layer inside the multilayer circuit board, and the gap between the two electrodes may be filled with a dielectric layer located on the dielectric layer or another dielectric material. Needless to say.
[0050]
In addition, this invention is not limited to the above example, A various change and improvement can be added in the range which does not deviate from the summary of this invention. For example, it is possible to further increase the capacitance value by arranging through conductors along the closed curve with respect to the gap having such a closed curve shape.
[0051]
【The invention's effect】
According to the capacitor of the present invention, on the surface of the dielectric, the inner peripheral end face of the outer electrode having the inner periphery of the closed curve shape satisfying at least one of the conditions (1) to (3) and the shape of the closed curve Since the outer end face of the inner electrode having the outer periphery of the inner electrode is arranged to face each other with a gap in the shape of the closed curve, it is on a square plane of a limited area, on a plane obtained by deforming the square, or on a curved surface In addition, the length of the two electrodes facing each other can be set to an extremely long and arbitrary length as the shape of each of the above-mentioned closed curves, and the capacitance is higher than a 2.5-dimensional shape capacitor while being a two-dimensional shape. A value can be obtained.
[0052]
Further, according to the capacitor of the present invention, when the area of the square frame and the large frame is made the same by applying the condition (2) based on the condition (1), the length is almost twice as long. Thus, the end faces of the electrodes can be arranged opposite to each other, and a capacitor having a high capacitance value can be easily realized by appropriately setting the magnification for reduction or enlargement. Furthermore, by applying the condition (3), a capacitor having a desired capacitance value can be easily realized not only on the flat surface of the dielectric but also on various curved surfaces such as irregularities.
[0053]
Furthermore, according to the capacitor of the present invention, since the end faces of the predetermined shape of the two electrodes are arranged opposite to each other on the same surface of the dielectric, these electrodes are formed by thick film printing technology or thin film formation. Because it can be formed with technology that can be easily applied to circuit board manufacturing, such as technology, it is compatible with high integration and high-density mounting on the surface and internal dielectric layer for various circuit boards. A two-dimensional shape that is the smallest dimension can be formed, and a capacitance value equal to or higher than that of a capacitor having a higher dimension can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1D are plan views for explaining an example of an embodiment of a capacitor of the present invention, respectively.
FIGS. 2A and 2B are plan views showing an example of an embodiment of a capacitor of the present invention, respectively.
FIGS. 3A to 3C are plan views for explaining another example of the embodiment of the capacitor of the present invention.
FIGS. 4A to 4C are plan views for explaining another example of the capacitor according to the embodiment of the present invention. FIG.
[Explanation of symbols]
4, 24, 41 ...
14b ... Conductor wire (inner electrode)
16a ... Conductor layer (outer electrode)
16b ... Conductor layer (inner electrode)
Claims (1)
(1)正方形の枠内に配置され、該枠の2つの対角線に対して線対称な閉曲線である。
(2)前記枠を4つ正方形状に並べた大枠内に配置され、各々の枠内に配置した前記閉曲線の前記大枠の対角線と前記大枠の中心点側で交わる部位に開口部を形成するとともに互いに隣接する前記閉曲線の前記開口部同士を前記大枠の2つの対角線に対して線対称な補助曲線で接続して成り、前記大枠の2つの対角線に対して線対称な閉曲線である。
(3)前記枠内または前記大枠内の少なくとも一部を縮小または拡大し、前記(1)の閉曲線または前記(2)の閉曲線を平面上または曲面上に変形させて配置した閉曲線である。On the same surface of the dielectric, an outer electrode having an inner periphery in the shape of a closed curve that satisfies at least one of the following conditions (1) to (3), and an inner electrode having an outer periphery in the shape of the closed curve are: A capacitor, wherein a circumferential end face and the outer circumferential end face are arranged to face each other.
(1) A closed curve that is arranged in a square frame and is line-symmetric with respect to two diagonal lines of the frame.
(2) The frame is arranged in a large frame in which the four frames are arranged in a square shape, and an opening is formed at a portion where the diagonal line of the large frame of the closed curve arranged in each frame intersects on the center point side of the large frame. The openings of the closed curves adjacent to each other are connected by auxiliary curves that are line symmetric with respect to the two diagonal lines of the large frame, and are closed curves that are line symmetric with respect to the two diagonal lines of the large frame.
(3) A closed curve obtained by reducing or enlarging at least part of the inside of the frame or the large frame and deforming the closed curve of (1) or the closed curve of (2) into a plane or a curved surface.
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