JP4813007B2 - 積層型電子部品アレイ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積層型電子部品アレイ、特に、２端子コンデンサ素子や３端子コンデンサ素子やＬＣ複合素子などを積層体内にアレイ状に配置した積層型電子部品アレイに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のコンデンサアレイとして、特許文献１に記載のものが知られている。図１９に示すように、この３端子型コンデンサアレイ１は四つの３端子コンデンサ素子を内蔵したものであり、コンデンサ電極（ホット電極）３，４，…をそれぞれ表面に設けたセラミックシート２と、グランド電極５をそれぞれ表面に設けたセラミックシート２と、電極を設けていないセラミックシート２などで構成されている。
【０００３】
グランド電極５はセラミックシート２の略全面にわたって形成され、その引出し部５ａはセラミックシート２の前後側面の左右両側に引き出されている。また、コンデンサ電極３，４，…もセラミックシート２の略全面にわたって形成され、その引出し部３ａ，４ａ，…はセラミックシート２の前側面および後側面にそれぞれ一つずつ線対称に引き出されている。各コンデンサ電極３，４，…の引出し部３ａ，４ａ，…はそれぞれ積層方向に異なった位置に形成されている。各グランド電極５の引出し部５ａはそれぞれ積層方向に同一位置に形成されている。
【０００４】
グランド電極５が形成されたセラミックシート２とコンデンサ電極３，４，…が形成されたセラミックシート２は交互に積み重ねられた後、一体的に焼成されて、図２０に示す積層体６とされる。積層体６の前後側面にはそれぞれ６個ずつ外部電極が形成され、前後側面の両側の外部電極Ｇは共通のグランド外部電極となり、残りの合計８個の外部電極７ａ，７ｂ、８ａ，８ｂ、９ａ，９ｂ、１０ａ，１０ｂは３端子コンデンサ素子の個別の外部電極となる。
【０００５】
【特許文献１】
実開昭６２−１８８１２６号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の３端子コンデンサアレイ１は、グランド電極５の引出し部５ａが積層体６の前後側面にしか引き出されていない。このため、グランド電極５の引出し方向は２方向しかなく、グランド電極５の等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）が比較的大きいという問題があった。また、コンデンサ電極３，４，…の引出し部３ａと３ａの位置、４ａと４ａの位置、…がそれぞれ、コンデンサ電極３，４，…の中心（あるいは、セラミックシート２の中心）に対して点対称となっていない。このため、コンデンサ電極３，４，…の等価直列インダクタンス（ＥＳＬ）も比較的大きいという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、グランド電極やホット電極の等価直列インダクタンスが小さい積層型電子部品アレイを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段および作用】
前記目的を達成するため、本発明に係る３端子型コンデンサアレイは、
（ａ）複数のホット電極と複数の絶縁層と複数のグランド電極を積み重ねることにより、直方体状の積層体を構成し、
（ｂ）ホット電極とグランド電極が絶縁層を介して対向することにより形成された静電容量を有する複数の電子素子が、積層体内にアレイ状に配置され、
（ｃ）各ホット電極の引出し部が積層体の端面もしくは側面に設けられたホット外部電極に電気的に接続され、
（ｄ）各グランド電極の複数の引出し部が積層体の端面もしくは側面に放射状に引き出されることによって積層体の端面もしくは側面に設けられたグランド外部電極に電気的に接続され、
（ｅ）ホット外部電極とグランド外部電極が、積層体の端面および側面にわたって交互に配置され、
（ｆ）複数のホット電極と複数のグランド電極とは、交互に積層されており、
（ｇ）複数のホット電極はそれぞれ、２つずつ引出し部を有し、かつ、該引出し部が点対称に配置されており、
（ｈ）ホット電極に設けられている２つの引出し部を結ぶ経路は、グランド電極を挟んで対向するホット電極に設けられているもの同士で交差していること、を特徴とする。
【０００９】
各ホット電極の引出し部がホット外部電極に電気的に接続され、各グランド電極の複数の引出し部がグランド外部電極に電気的に接続され、ホット外部電極とグランド外部電極が、積層体の端面および側面にわたって交互に配置されているため、グランド電極を流れるノイズ電流（高周波電流）は実質的に放射状に配置された複数の引出し部を介してグランド外部電極に流れる。従って、ノイズ電流によって発生する磁界は全体として互いに打ち消し合うため、グランド電極の等価直列インダクタンスが小さくなる。
【００１０】
また、ホット外部電極とグランド外部電極が交互に配置されているため、隣接するホット外部電極間の（隣接する電子素子間の）電磁干渉（クロストーク）がグランド外部電極によって抑えられる。
【００１１】
また、グランド電極の複数の引出し部が積層体の端面および側面の４面に引き出され、かつ、該引出し部が線対称に配置されることにより、より一層放射状に配置されることになる。
【００１３】
さらに、複数の電子素子のホット電極が積層体の積み重ね方向に重なるように配置されることにより、各電子素子の静電容量を十分に確保しながらも、プリント基板上の占有面積が小さい積層型電子部品アレイが得られる。
また、ホット電極には、ノイズ電流が流れている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る積層型電子部品アレイの実施の形態について添付の図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１実施形態、図１〜図６］
第１実施形態は３端子型（貫通型）コンデンサアレイを例にして説明する。図１に示すように、３端子型コンデンサアレイ１１は、四つの３端子コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を内蔵したものであり、コンデンサ電極（ホット電極）１３，１４，１５，１６をそれぞれ表面に設けた誘電体セラミックシート１２と、グランド電極１８をそれぞれ表面に設けた誘電体セラミックシート１２と、電極を設けていない誘電体セラミックシート１２などで構成されている。
【００１６】
誘電体セラミックシート１２は、誘電体セラミック粉末を結合剤などと一緒に混練し、シート状に成形したものである。コンデンサ電極１３〜１６やグランド電極１８は、スクリーン印刷、スパッタリング、蒸着、フォトリソグラフィなどの方法により形成される。材料としては、Ａｇ，Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｄ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ａｌなどの低抵抗金属材料を主成分とするものが使用される。
【００１７】
グランド電極１８はシート１２の略全面にわたって形成され、その引出し部１８ａはシート１２の前後側面および左右端面にグランド電極１８（シート１２）の中心位置Ｐから放射状になるように略等間隔で引き出されている。引出し部１８ａは線対称に配置されている。また、コンデンサ電極１３，１４，１５，１６もシート１２の略全面にわたって形成され、その引出し部１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａはシート１２の前側面および後側面、もしくはシート１２の左端面および右端面にそれぞれ一つずつ点対称に引き出されている。各コンデンサ電極１３〜１６の引出し部１３ａ〜１６ａはそれぞれ積層方向に異なった位置に形成されている。各グランド電極１８の引出し部１８ａはそれぞれ積層方向に同一位置に形成されている。
【００１８】
コンデンサ電極１３〜１６はシート１２の積み重ね方向に重なるように配置され、それぞれ誘電体セラミックシート１２を間にしてグランド電極１８によって挟まれている。コンデンサ電極１３〜１６とグランド電極１８の間には静電容量が形成されている。各コンデンサ電極１３〜１６はその上下に配置されるグランド電極１８とともに３端子コンデンサ素子Ｃ２，Ｃ３，Ｃ１，Ｃ４を構成する。
【００１９】
以上の誘電体セラミックシート１２は積み重ねられた後、一体的に焼成され、図２に示す直方体状の積層体２０とされる。積層体２０の前後の側面及び左右の端面には、グランド外部電極Ｇとホット外部電極２１ａ，２１ｂ，…，２４ａ，２４ｂが略等間隔で交互に設けられている。積層体２０の左右端面のグランド外部電極Ｇは、積層体２０の角部（コーナー部）に形成されており、前後側面にも廻り込んでいる。これらの外部電極２１ａ〜２４ｂ，Ｇは、外部電極用ペーストを塗布、焼付けた後、Ｎｉやはんだのめっき膜で被覆することにより形成される。
【００２０】
ホット外部電極２１ａ，２１ｂには、コンデンサ電極１５の引出し部１５ａがそれぞれ電気的に接続されている。ホット外部電極２２ａ，２２ｂには、コンデンサ電極１３の引出し部１３ａがそれぞれ電気的に接続されている。ホット外部電極２３ａ，２３ｂには、コンデンサ電極１４の引出し部１４ａがそれぞれ電気的に接続されている。ホット外部電極２４ａ，２４ｂには、コンデンサ電極１６の引出し部１６ａがそれぞれ電気的に接続されている。８個のグランド外部電極Ｇには、グランド電極１８の引出し部１８ａがそれぞれ電気的に接続されている。
【００２１】
図３は３端子型コンデンサアレイ１１の等価回路図である。信号電流（直流電流）は、ホット外部電極２１ａ〜２４ａからコンデンサ電極１３〜１６を通ってホット外部電極２１ｂ〜２４ｂに流れる。一方、コンデンサ電極１３〜１６に侵入したノイズ電流（高周波電流）は、３端子コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を通って、グランド電極１８、グランド外部電極Ｇと流れる。
【００２２】
ここで、３端子型コンデンサアレイ１１は、図４に示すように、グランド電極１８の引出し部１８ａが中心位置Ｐから放射状に積層体２０の４面に引き出されている。これにより、ノイズ電流によってそれぞれ発生する磁界は全体として互いに打ち消し合う。この結果、グランド電極１８の等価直列インダクタンスを小さくすることができる。
【００２３】
さらに、各コンデンサ電極１３〜１６は、それぞれ二つの引出し部１３ａ〜１６ａが中心位置Ｐに対して点対称に引き出されているので、例えば、図５に示すように、ホット外部電極２３ａを通ってコンデンサ電極１４に侵入するノイズ電流と、ホット外部電極２３ｂを通ってコンデンサ電極１４に侵入するノイズ電流とが互いに略逆向きに流れる。これにより、ノイズ電流によってそれぞれ発生する磁界は全体として互いに打ち消し合う。この結果、各コンデンサ電極１３〜１６の等価直列インダクタンスを小さくすることができる。
【００２４】
図６は３端子型コンデンサアレイ１１（サイズ：３．２ｍｍ×１．６ｍｍ）のインピーダンス特性を示すグラフである（実線２８参照）。比較のために、サイズが３．２ｍｍ×１．６ｍｍの従来の（グランド電極の引出し部が２面にしか引き出されていない）２端子型コンデンサアレイのインピーダンス特性も併せて記載している（点線２９参照）。
【００２５】
また、グランド外部電極Ｇとホット外部電極２１ａ〜２４ｂを略等間隔で交互に積層体２０の端面および側面にわたって設けているので、隣接するホット外部電極２１ａ〜２４ｂ間をグランド外部電極Ｇによってシールドすることができる。この結果、ホット外部電極２１ａ〜２４ｂ間の電磁干渉を少なくすることができる。
【００２６】
さらに、３端子コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４が積層体２０の積み重ね方向に配設されているので、各コンデンサ素子の静電容量を十分に確保しながらも、部品サイズの大型化を防止でき、プリント基板上の占有面積が小さい３端子型コンデンサアレイ１１が得られる。
【００２７】
［第２実施形態、図７〜図９］
図７に示すように、第２実施形態の積層型電子部品アレイ３１は、前記第１実施形態の３端子型コンデンサアレイ１１において、矩形状のコンデンサ電極１３〜１６の代わりに蛇行形状（ミアンダ形状）のインダクタ電極（ホット電極）３３〜３６を用いたものである。これにより、図８に示すように、インダクタ電極３３〜３６のインダクタンス素子と、インダクタ電極３３〜３６とグランド電極１８が対向することにより形成されるコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４とで組み合わされた分布定数型のＬＣ複合素子を四つ内蔵したＬＣ複合部品アレイ３１が得られる。
【００２８】
各インダクタ電極３３〜３６は、例えば図９に示すように、シート１２の中心位置Ｐに対して、点対称の形状を有している。それぞれの引出し部３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａはシート１２の前側面および後側面、もしくはシート１２の左端面および右端面にそれぞれ一つずつ、点対称に引き出されている。従って、ホット外部電極２３ａを通ってインダクタ電極３４に侵入するノイズ電流と、ホット外部電極２３ｂを通ってインダクタ電極３４に侵入するノイズ電流とが互いに略逆向きに流れる。これにより、ノイズ電流によってそれぞれ発生する磁界を全体として互いに打ち消し合うことができる。
【００２９】
［第３実施形態、図１０〜図１３］
図１０に示すように、第３実施形態の積層型電子部品アレイ５１は、前記第１実施形態の３端子型コンデンサアレイ１１において、ホット電極としてコンデンサ電極１３〜１６の代わりに、インダクタ電極５２，５５，…とコンデンサ電極５３，５４，５６，５７，…とを用いたものである。これにより、図１１に示すように、インダクタ電極５２，５５，…のインダクタンス素子Ｌ１〜Ｌ４と、コンデンサ電極５３，５４，５６，５７，…とグランド電極１８が対向することにより形成されるコンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ８とで組み合わされたπ型（集中定数型）のＬＣ複合素子を四つ内蔵したＬＣ複合部品アレイ５１が得られる。
【００３０】
各インダクタ電極５２，５５，…と各コンデンサ電極５３，５４，５６，５７，…は、例えば図１２や図１３に示すように、シート１２の中心位置Ｐに対して点対称の形状を有している。従って、ノイズ電流によってそれぞれ発生する磁界を打ち消し合うことができる。
【００３１】
［第４実施形態、図１４〜図１８］
第４実施形態は２端子型コンデンサアレイを例にして説明する。図１４に示すように、２端子型コンデンサアレイ７１は、四つの２端子コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を内蔵したものであり、コンデンサ電極（ホット電極）７３，７４，７５，７６をそれぞれ表面に設けた誘電体セラミックシート７２と、グランド電極７８をそれぞれ表面に設けた誘電体セラミックシート７２と、電極を設けていない誘電体セラミックシート７２などで構成されている。
【００３２】
グランド電極７８はシート７２の略全面にわたって形成され、その引出し部７８ａはシート７２の前後側面および左右端面にグランド電極７８（シート７２）の中心位置Ｐから放射状になるように略等間隔で引き出されている。また、コンデンサ電極７３，７４，７５，７６もシート７２の略全面にわたって形成され、その引出し部７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａはシート７２の前側面もしくは後側面に引き出されている。各コンデンサ電極７３〜７６の引出し部７３ａ〜７６ａはそれぞれ積層方向に異なった位置に形成されている。各グランド電極７８の引出し部７８ａはそれぞれ積層方向に同一位置に形成されている。
【００３３】
コンデンサ電極７３〜７６はそれぞれ誘電体セラミックシート７２を間にしてグランド電極７８によって挟まれている。各コンデンサ電極７３〜７６はその上下に配置されるグランド電極７８とともに２端子コンデンサ素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を構成する。
【００３４】
以上の誘電体セラミックシート７２は積み重ねられた後、一体的に焼成され、図１５に示す積層体８０とされる。積層体８０の前後の側面および左右の端面には、グランド外部電極Ｇとホット外部電極８１〜８４が略等間隔で交互に設けられている。
【００３５】
ホット外部電極８１には、コンデンサ電極７３の引出し部７３ａが電気的に接続されている。ホット外部電極８２には、コンデンサ電極７４の引出し部７４ａが電気的に接続されている。ホット外部電極８３には、コンデンサ電極７５の引出し部７５ａが電気的に接続されている。ホット外部電極８４には、コンデンサ電極７６の引出し部７６ａが電気的に接続されている。４個のグランド外部電極Ｇには、グランド電極７８の引出し部７８ａがそれぞれ電気的に接続されている。
【００３６】
図１６は２端子型コンデンサアレイ７１の等価回路図である。ホット外部電極８１〜８４からコンデンサ電極７３〜７６に侵入したノイズ電流（高周波電流）は、２端子コンデンサ素子Ｃ１〜Ｃ４を通って、グランド電極７８、グランド外部電極Ｇと流れる。
【００３７】
ここで、２端子型コンデンサアレイ７１は、図１７に示すように、グランド電極７８の引出し部７８ａが中心位置Ｐから放射状に積層体８０の４面に引き出されている。これにより、ノイズ電流によってそれぞれ発生する磁界は全体として互いに打ち消し合う。この結果、グランド電極７８の等価直列インダクタンスを小さくすることができる。
【００３８】
図１８は２端子型コンデンサアレイ７１（サイズ：２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×０．８５ｍｍ）のインピーダンス特性を示すグラフである（実線８８参照）。比較のために、サイズが、２．０ｍｍ×１．２５ｍｍ×０．８５ｍｍの従来の（グランド電極の引出し部が２方向にしか引き出されていない）２端子型コンデンサアレイのインピーダンス特性も併せて記載している（点線８９参照）。
【００３９】
［他の実施形態］
なお、本発明に係る積層型電子部品アレイは、前記実施形態に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更することができる。例えば、積層体は直方体形状に限るものではなく、円柱形状などであってもよい。
【００４０】
また、前記実施形態は電極が形成された絶縁シートを積み重ねた後、一体的に焼成するものであるが、必ずしもこれに限定されない。シートは予め焼成されたものを用いてもよい。また、以下に説明する製法によって電子部品アレイを製作してもよい。印刷などの方法によりペースト状の絶縁材料を塗布して絶縁層を形成した後、その絶縁層の表面にペースト状の導電体材料を塗布して任意の形状の電極を形成する。次に、ペースト状の絶縁材料を前記電極の上から塗布する。こうして順に重ね塗りすることによって積層構造を有する電子部品アレイが得られる。
【００４１】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、各ホット電極の引出し部がホット外部電極に電気的に接続され、各グランド電極の複数の引出し部がグランド外部電極に電気的に接続され、ホット外部電極とグランド外部電極が、積層体の端面および側面にわたって交互に配置されているため、グランド電極を流れるノイズ電流（高周波電流）は実質的に放射状に配置された複数の引出し部を介してグランド外部電極に流れる。従って、ノイズ電流によって発生する磁界は全体として互いに打ち消し合うため、グランド電極の等価直列インダクタンスが小さくなる。また、グランド電極の複数の引出し部が積層体の端面および側面の４面に引き出され、かつ、該引出し部が線対称に配置されることにより、より一層放射状に配置されることになる。
【００４２】
さらに、ホット電極が複数の引出し部を有し、かつ、該引出し部が点対称に配置されることにより、ホット電極を流れるノイズ電流によって発生する磁界は全体として互いに打ち消し合うため、ホット電極の等価直列インダクタンスが小さくなる。この結果、グランド電極やホット電極の等価直列インダクタンスが小さい積層型電子部品アレイを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る積層型電子部品アレイの第１実施形態を示す分解斜視図。
【図２】図１に示した積層型電子部品アレイの外観斜視図。
【図３】図２に示した積層型電子部品アレイの電気等価回路図。
【図４】グランド電極を設けた誘電体セラミックシートの平面図。
【図５】コンデンサ電極を設けた誘電体セラミックシートの平面図。
【図６】図２に示した積層型電子部品アレイのインピーダンス特性を示すグラフ。
【図７】本発明に係る積層型電子部品アレイの第２実施形態を示す分解斜視図。
【図８】図７に示した積層型電子部品アレイの電気等価回路図。
【図９】インダクタ電極を設けた誘電体セラミックシートの平面図。
【図１０】本発明に係る積層型電子部品アレイの第３実施形態を示す分解斜視図。
【図１１】図１０に示した積層型電子部品アレイの電気等価回路図。
【図１２】インダクタ電極を設けた誘電体セラミックシートの平面図。
【図１３】コンデンサ電極を設けた誘電体セラミックシートの平面図。
【図１４】本発明に係る積層型電子部品アレイの第４実施形態を示す分解斜視図。
【図１５】図１４に示した積層型電子部品アレイの外観斜視図。
【図１６】図１５に示した積層型電子部品アレイの電気等価回路図。
【図１７】グランド電極を設けた誘電体セラミックシートの平面図。
【図１８】図１５に示した積層型電子部品アレイのインピーダンス特性を示すグラフ。
【図１９】従来の積層型電子部品アレイを示す分解斜視図。
【図２０】図１９に示した積層型電子部品アレイの外観斜視図。
【符号の説明】
１１…３端子型コンデンサアレイ
１２…誘電体セラミックシート
１３，１４，１５，１６…コンデンサ電極
１３ａ，１４ａ，１５ａ，１６ａ…引出し部
１８…グランド電極
１８ａ…引出し部
２０…積層体
２１ａ，２１ｂ，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ…ホット外部電極
３１…ＬＣ複合部品アレイ
３３，３４，３５，３６…インダクタ電極
３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ…引出し部
５１…ＬＣ複合部品アレイ
５２，５５…インダクタ電極
５３，５４，５６，５７…コンデンサ電極
７１…２端子型コンデンサアレイ
７２…誘電体セラミックシート
７３，７４，７５，７６…コンデンサ電極
７３ａ，７４ａ，７５ａ，７６ａ…引出し部
７８…グランド電極
７８ａ…引出し部
８０…積層体
８１，８２，８３，８４…ホット外部電極
Ｃ１〜Ｃ８…コンデンサ素子
Ｇ…グランド外部電極

Claims (4)

1. 複数のホット電極と複数の絶縁層と複数のグランド電極を積み重ねることにより、直方体状の積層体を構成し、
   前記ホット電極と前記グランド電極が前記絶縁層を介して対向することにより形成された静電容量を有する複数の電子素子が、前記積層体内にアレイ状に配置され、
   前記各ホット電極の引出し部が前記積層体の端面もしくは側面に設けられたホット外部電極に電気的に接続され、
   前記各グランド電極の複数の引出し部が前記積層体の端面もしくは側面に放射状に引き出されることによって該積層体の端面もしくは側面に設けられたグランド外部電極に電気的に接続され、
   前記ホット外部電極と前記グランド外部電極が、前記積層体の端面および側面にわたって交互に配置され、
   前記複数のホット電極と前記複数のグランド電極とは、交互に積層されており、
   前記複数のホット電極はそれぞれ、２つずつ前記引出し部を有し、かつ、該引出し部が点対称に配置されており、
   前記ホット電極に設けられている前記２つの引出し部を結ぶ経路は、前記グランド電極を挟んで対向する前記ホット電極に設けられているもの同士で交差していること、
   を特徴とする３端子型コンデンサアレイ。
2. 前記グランド電極の複数の引出し部が前記積層体の端面および側面の４面に引き出され、かつ、該引出し部が線対称に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の３端子型コンデンサアレイ。
3. 前記複数の電子素子のホット電極が前記積層体の積み重ね方向に重なるように配置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２のいずれかに記載の３端子型コンデンサアレイ。
4. 前記ホット電極には、ノイズ電流が流れていること、
   を特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の３端子型コンデンサアレイ。

Images