JPH07235632A - コンデンサユニットおよびコンデンサユニット内蔵電子回路装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子回路を使用する装置において、電源系のイ
ンピーダンスを、広い周波数帯域にわたり、低く抑える
ことができる、電源雑音バイパス用のコンデンサユニッ
トを提供し、高速動作に適した電子回路装置を構成す
る。 【構成】コンデンサモジュール４１と信号通過モジュー
ル４２とを、概略同一平面となるように組合せ配置し
て、一体構成としたコンデンサユニット４を構成し、電
子回路（例えば、ＬＳＩ２）と、電子回路同士の接続を
行う配線基板との間に、コンデンサユニットを配設し、
電子回路と配線基板との接続を行う一方で、電源系の雑
音をバイパスする構成の電子回路装置とした。 【効果】電子回路とコンデンサとの配線が短くなり、配
線のインダクタンスが、減少するので、電源系のインピ
ーダンスが、広い周波数帯域で低くなり、電子回路の高
速動作が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサの構成に係
り、特に、高速で動作する電子回路装置に好適なコンデ
ンサの構成、および、それを使用する電子回路装置の構
成に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体の動作速度と集積度の進歩は著し
く、従来の電子装置では実現不可能であった、画像処
理、計算処理、通信処理、マルチメディア処理に代表さ
れる複雑で高速な処理機能を有する小型の電子装置が、
動作速度や集積度の高い半導体回路を使用することで実
現されている。上述のような電子装置を実現するには、
動作速度や集積度の高い半導体回路を安定に動作させこ
と、すなわち、電源ノイズ電圧を規定値以下に抑え、半
導体回路の誤動作を防止することが、極めて大切な問題
である。電源ノイズ電圧は、電子回路の動作による消費
電流の変動と、電源系のインピーダンスが原因で発生す
るもので、消費電流の変動をΔＩ、電源系のインピーダ
ンスをＺとすると、電源ノイズ電圧Ｖｎは、概略次式
（１）のように示される。 Ｖｎ＝ΔＩ×Ｚ …（１） 従って、電子回路の消費電流の変動がΔＩであって、電
源ノイズ電圧をＶｎ以下に抑える必要があったとする
と、電源系のインピーダンスＺが、式（２）に示す関係
を満たすように、電源系のインピーダンスを低くした電
源系が必要となる。 Ｚ≦Ｖｎ／ΔＩ …（２） 具体例を挙げれば、消費電流の変動ΔＩが１Ａ、許容で
きる電源ノイズ電圧Ｖｎが１Ｖであったとすると、Ｖｎ
／ΔＩ＝１Ｖ／１Ａ＝１Ωであるから、電源系のインピ
ーダンスＺは１Ω以下にする必要がある。また、ΔＩが
５Ａであると、電源系のインピーダンスＺは０．２Ω以
下にする必要がある。

【０００３】電源系のインピーダンスを低減する手法と
して、バイパスコンデンサを用いる方法が知られてい
る。これは、コンデンサを異なる種類の電源同士、もし
くは、電源とグランドとの配線の間に接続するもので、
このコンデンサを電子回路の近くに設け、電子回路への
電源系のインピーダンスを低減するものである。具体的
には、たとえ電源装置の出力インピーダンスが小さくと
も、電源装置と動作する電子回路とを結ぶ配線のインダ
クタンスにより、電源系のインピーダンスが上昇するの
で、容量が充分大きい、すなわちインピーダンスの充分
小さいコンデンサを、電子回路の近傍に配設し、このイ
ンダクタンスの影響を除去するものである。この場合、
このコンデンサと電子回路とを結ぶ配線のインダクタン
スが、新たにインピーダンスを上昇させる要素となるの
で、このインダクタンスが充分小さくなるように、すな
わち、この配線は充分短くなるように、コンデンサは電
子回路のごく近傍に配設するものである。このような、
電源系のインピーダンス低減を目的としたバイパスコン
デンサの配置方法は、従来から、以下で示すような、様
々な方法が示されている。

【０００４】図２２は、従来のバイパスコンデンサを配
置した、電子回路装置の一部を示した断面図である。こ
の例は、リード挿入型部品を用いた電子回路装置の例を
示しており、バイパスコンデンサ１ａは、電子回路であ
るＬＳＩ２ａの近傍に配設し、ＬＳＩ２ａと同様に、配
線基板３に取り付けられ、配線基板３内部の電源配線３
３により接続されている。なお、同図において、２１は
ＬＳＩ２ａのリード、３１は配線基板３に設けたスルー
ホール、３２は同じく配線基板３に設けた信号配線を示
している。

【０００５】図２３も、従来のバイパスコンデンサを配
置した、電子回路装置の一部を示した断面図である。こ
の例は、チップ型部品を使用し、コンデンサ１とＬＳＩ
２ｂを、接続パッド３４により、配線基板３に表面実装
している点が、図２２の電子回路装置と異なる。一般に
チップ型コンデンサは、リード挿入型コンデンサよりも
自己インダクタンスが小さく、高い周波数まで低いイン
ピーダンスを呈する点で優れている。具体的には、チッ
プコンデンサの自己インダクタンスは、大きさにもよる
が、１．５〜２ｎＨなので、このインピーダンスは１０
６〜８０ＭＨｚで１Ω、２１〜１６ＭＨｚで０．２Ωに
なり、この周波数が、これらのインピーダンスを維持で
きる周波数帯域の上限となる。より詳細には、インダク
タンスにコンデンサからＬＳＩまでの配線のインダクタ
ンスが加算されるから、この上限周波数は更に小さくな
る。

【０００６】上述のように、コンデンサの対応周波数の
上限は、容量ではなく、インダクタンスで決るので、バ
イパスコンデンサを配置する一方で、コンデンサからＬ
ＳＩまでの配線を短くして、インダクタンスを低下させ
る方法も、従来から示されている。図２４は、従来のバ
イパスコンデンサを配置し、かつ、コンデンサからＬＳ
Ｉまでの配線を短くした、電子回路装置の一部を示した
断面図である。これは、コンデンサ１にチップ型コンデ
ンサを用いた他、ＬＳＩとしては、半田ボール接続型の
部品を使用したもので、シリコンチップ２２、これを接
続する半田ボール２３、パッケージ基板２４、パッケー
ジキャップ２６、パッケージ基板２４を配線基板３に接
続するための半田ボール２５から成る構成のＬＳＩ２Ａ
を使用している。この技術では、上述の従来例より、Ｌ
ＳＩ２Ａ内の配線が短くでき、インダクタンスが小さ
く、より高い周波数まで低いインピーダンスを呈する点
で優れている。

【０００７】図２５も、図２４と同様な電子回路装置の
一部を示した断面図であり、米国特許４，３２８，５３
０号公報に記載のものである。この技術では、シリコン
チップ２２が、半田ボール２３により直接、配線基板３
に接続される。すなわち、コンデンサとシリコンチップ
すなわちＬＳＩとの配線距離が短いので、図２４の電子
回路装置よりも高い周波数まで低いインピーダンスを呈
する点で優れている。更に、アイビーエム ジャーナル
オブ リサーチ アンドディベロップメント、第３６
巻、第５号、１９９２年９月（ＩＢＭ Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ｒｅｓｅａｒｃｈ ａｎｄ Ｄｅｖｅｌｏｐｍ
ｅｎｔ，Ｖｏｌ．３６ Ｎｏ．５ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ
１９９２）において、コンデンサを、積層型で半田ボ
ールで接続する形態として、自己インダクタンスの極め
て小さくする技術が示されており、これが、現時点にお
いて、電源系の高周波化に対応した、低インピーダンス
化の技術として、最高峰の技術であることが知られてい
る。この例では、コンデンサの自己インダクタンスは１
３５ｐＨ、コンデンサからＬＳＩまでの配線のインダク
タンスは約１ｎＨなので、このインピーダンスは１５９
で１Ω、３２ＭＨｚで０．２Ωになり、この周波数が、
これらのインピーダンスを維持できる周波数スペクトラ
ムの上限となる。

【０００８】また、低インピーダンス化の技術として、
ＬＳＩのパッケージ内にコンデンサを内蔵させる方法
も、従来から示されている。図２６は、パッケージ内に
コンデンサを内蔵させた、従来のＬＳＩの構成を示す断
面図であり、それぞれ（Ａ）は垂直断面図、（Ｂ）は平
面断面図を示している。これは、ＬＳＩ２ｃのモールド
２７の内部にコンデンサ１ｃを内蔵させ、コンデンサ１
ｃとシリコンチップ２２とを結ぶ、ボンディングワイヤ
２８とリード２１とから成る配線を短くして、このイン
ダクタンスを低減したものである。チップコンデンサを
使用しているので、自己インダクタンスは１．５〜２ｎ
Ｈであり、このインピーダンスは１０６〜８０ＭＨｚで
１Ω、２１〜１６ＭＨｚで０．２Ωになり、この周波数
が、これらのインピーダンスを維持できる周波数スペク
トラムの上限となる。より詳細には、リードの一部分と
ボンディングワイヤ２８のインダクタンスがインピーダ
ンスを増大させるので、周波数の上限値はより小さくな
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】電子回路の高速化と集
積度の向上は続いており、上述したような、今までに開
発された技術をもってしても、電源ノイズ電圧を規定値
以下に抑え、半導体回路の誤動作を防止するには充分で
ない場合が、今後も生じてくる。電子回路の動作速度を
高速化すると、式（２）の関係を維持すべき周波数帯域
は、当然高周波側に広くなる。例えば、電子回路の扱う
信号の周波数が１００ＭＨｚであれば、１００ＭＨｚ以
下の周波数帯域で、周波数が２００ＭＨｚになれば、２
００ＭＨｚ以下の周波数帯域で式（２）を満足すること
が必要となり、電源系の設計を難しくするものである。

【００１０】また、電子回路の集積度が増大すると、多
くの場合消費電流も増大して、消費電流の変動も増大す
るので、式（２）を満足する電源系のインピーダンスの
値を小さくすることも必要となり、これも、電源系の設
計を難しくするものである。さらに、例えば、電子回路
がＣＭＯＳ型の場合は、回路の消費電流が動作速度に比
例するように、半導体回路の動作速度の高速化で、回路
中の配線の充放電の回数が増大し、消費電流と消費電流
の変動を増大させる。すなわち、半導体回路の動作速度
の高速化によっても、式（２）を満足する電源系のイン
ピーダンスの値が小さくなり、電源系の設計をさらに難
しくする。このように、電子回路の動作速度、集積度が
増大すると、電源系のインピーダンスを、より高い周波
数に対応させ、その値を小さくすることが必要となる。

【００１１】本発明の目的は、上述した、従来の電子回
路装置における、電源系の課題を解決するための、より
改善された技術を提供するものである。すなわち、電源
系のインピーダンスを、高周波に至るまで低インピーダ
ンスとする、従来より高度な低インピーダンス化技術を
提供するものである。より詳細には、コンデンサと電子
回路を結ぶ配線のインダクタンスを低減し、また、コン
デンサ自体のインダクタンスを低減する技術を提供し
て、電源系のインピーダンスの高周波対応、低インピー
ダンス化をより高度に達成しようとするものである。そ
して、この技術により、電子回路の動作速度と集積度が
向上した際の電子回路装置の安定な動作を実現し、利用
者により便利で快適な生活を実現し、産業界の発展に寄
与するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】電子回路の電源系におけ
る、雑音のバイパスコンデンサと電子回路とを結ぶ配線
を短くして、そのインダクタンスを低減するために、コ
ンデンサを、電子回路と、電子回路同士の接続を行なう
配線基板との間に配設接続し、電子回路の電源系の雑音
をバイパスする構成とする。より具体的には、以下のよ
うな手段を電子回路を搭載する装置に備えた。 （１）コンデンサを、電子回路の下面に配置し、これを
半田ボールで電子回路に接続し給電する一方で、コンデ
ンサの自己インダクタンスを低減するために、コンデン
サには、円柱状や多角柱状の上下２面に、半田ボールに
より配線基板や電子回路との接続を行うための平面を有
する、概略柱状の形状を有し、この上面と下面の２面
に、半田ボールにより配線基板や電子回路との接続を行
う接続電極を配設し、さらに、内部は、例えば、チタン
酸バリウムセラミックで代表されるような高誘電体を挟
んで、コンデンサを形成するための、少なくとも１対の
コンデンサ電極と、高誘電体と、スルーホールとから成
り、２面の接続電極同士、および、コンデンサ電極をス
ルーホールに接続する構成とした、配線基板と電子回路
との接続電極間距離を小さくする、薄膜多層のコンデン
サモジュールを使用する。

【００１３】（２）コンデンサを、配線基板と電子回路
との間に配設しても、信号が接続されるよう、少なくと
も配線基板と電子回路との接続を行なう接続電極と、例
えば、ムライトセラミックで代表されるような低誘電体
と、スルーホールとから成る、コンデンサと厚さが概略
同一な、薄膜の信号通過モジュールを設け、これを電子
回路の下面に配置して半田ボールでＬＳＩに接続し、電
子回路との信号接続を確保する構成とする。

【００１４】（３）前記コンデンサモジュールと信号通
過モジュールとを、概略同一平面になるよう、組合せ配
置し、これらを一体構成として成るコンデンサユニット
を設け、このコンデンサユニットを、配線基板と電子回
路との間に配設し、半田ボールで電子回路に接続するこ
とにより、電子回路への給電と、電源系雑音のバイパス
と、信号接続とを実施可能な構成とする。ここで、コン
デンサユニットにおいて、コンデンサモジュールと信号
通過モジュールとを、一体構成とする手段としては、例
えば、エポキシ系樹脂で代表されるような絶縁性と接着
性を有する接着材で、直接接続する、あるいは、少なく
とも、基板の両面に電気接続用の接続電極と、基板の内
部に、前記接続電極同士を接続するための、スルーホー
ルとから成る、信号と電源を通過させる基板を設け、こ
の基板に、半田ボールでコンデンサモジュールと信号通
過モジュールとを接続する手段等が挙げられる。もちろ
ん、後者で示した基板は、装置の使用される状況に対応
して、コンデンサモジュールと信号通過モジュールとの
両面（すなわち、配線基板側と電子回路側）に設けても
良いし、いづれか一方だけに設けても良い。また、基板
内部に電源パターンを入れて、耐雑音能力を向上させる
ことも可能である。

【００１５】（４）前記コンデンサユニットに、シリコ
ンチップやＬＳＩ等の電子回路を搭載して、一体化した
電子回路装置を構成し、これを配線基板に接続する構成
としても良い。 （５）前記のコンデンサユニットや電子回路装置は、そ
れらが使用される環境に対応して、モールドを施した
り、カバーをかけたりして、コンデンサユニットや電子
回路装置を保護する構成とすることもできる。

【００１６】

【作用】上述のような、コンデンサを、電子回路と、電
子回路同士の接続を行なう配線基板との間に配設接続
し、電子回路の電源系の雑音をバイパスする構成をとる
ため、コンデンサと電子回路とを結ぶ配線が短くなり、
配線のインダクタンスが大幅に低減する。より詳細に
は、以下の作用により、電源系のインピーダンスを、高
周波に至るまで低インピーダンスとして、高速動作する
電子回路を提供する。

【００１７】（１）コンデンサとして、薄膜多層のコン
デンサモジュールを用いるので、接続電極間の距離を小
さくでき、コンデンサの自己インダクタンスが低減す
る。すなわち、インダクタンス成分の小さい、従ってよ
り高い周波数まで低いインピーダンスに対応した電源系
を実現することができる。

【００１８】（２）コンデンサモジュールと厚さが概略
同一な、薄膜の信号通過モジュールを設けたので、コン
デンサを、配線基板と電子回路との間に配設しても、こ
の信号通過モジュールにより、配線基板と電子回路との
信号接続が確保できる。 （３）厚さが概略同一なコンデンサモジュールと信号通
過モジュールとを、一体構成にしたコンデンサユニット
を設け、これを電子回路と、電子回路同士の接続を行な
う配線基板との間に配設したので、コンデンサを、電子
回路と、電子回路同士の接続を行なう配線基板との間に
配設接続する構成でも、短い配線の接続が、容易かつ確
実にできる。また、装置の使用される環境等に対応し
て、予め定めた何種類かの異なる構造を有するコンデン
サユニットから、最適なものを選択し、これにより、電
子回路と配線基板とを接続する構成なので、経済的な装
置が実現できる。

【００１９】（４）装置としての所定の機能を有するシ
リコンチップやＬＳＩ等の電子回路を選択し、これを予
めコンデンサユニットに接続した電子回路装置を設け、
この電子回路装置を、配線基板に接続する構成とすれ
ば、さらに、組立て等が容易で経済的な装置が実現でき
る。

【００２０】（５）コンデンサユニットや電子回路装置
は、環境に対応して、モールド等により保護できる構成
なので、様々な装置に使用できる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を用いて、本発明によるコンデン
サモジュール、および、このコンデンサモジュールを使
用した電子回路装置の実施例を詳細に説明する。 ＜実施例１＞まず始めに、本発明による、電源系のイン
ピーダンスを、広い周波数帯域にわたり、低く維持する
電子回路装置（以下、ＬＳＩと称する）と組合せて使用
するコンデンサモジュールおよび信号通過モジュールの
構成について説明する。 （１）コンデンサモジュールの構成 図１は、本発明によるバイパスコンデンサの一実施例で
あるコンデンサモジュールの構成を示す側断面図であ
る。

【００２２】また、図２は、コンデンサモジュールに用
いられる電極のパターンを示すパターン図であり、それ
ぞれ、同図（Ａ）は、コンデンサモジュールと他の回路
素子との接続を行なう接続パッド、同図（Ｂ）は、コン
デンサを構成するための第１の電極、同図（Ｃ）は、コ
ンデンサを構成するための第２の電極のパターンを示し
ている。

【００２３】図１に示したように、コンデンサモジュー
ル４１は、誘電体５５の上下両面に、半田ボール等によ
り他の回路素子との接続を行なう為の、図２（Ａ）で示
したパターン有する半田ボール接続パッド５１を設け、
誘電体５５の内部には、スルーホール５２と５２ａを設
け、上下面の半田ボール接続パッド５１を接続すると同
時に、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）で示したパターン有
する、コンデンサ電極である第１のコンデンサ電極５３
と第２のコンデンサ電極５４を配設し、それぞれ、第１
のコンデンサ電極５３はスルーホール５２に、第２のコ
ンデンサ電極５４はスルーホール５２ａに接続する構成
とした。この２種の第１のコンデンサ電極５３と第２の
コンデンサ電極５４が誘電体５５を挟んで対向して、コ
ンデンサを形成する。誘電体５５には、所望の容量が得
られる誘電率の材質を用い、また、コンデンサ電極の層
数も同様に決める。ここでは、比誘電率５０００のチタ
ン酸バリュームセラミックを用い、誘電体層の厚さを２
５μｍとし、６層の電極を用いて、１０ｎＦの容量を得
た。

【００２４】（２）信号通過モジュールの構成 図３は、本発明による、ＬＳＩと他の回路素子との信号
の接続を行なう為の、信号通過モジュールの構成を示す
側断面図である。信号通過モジュール４２は、上述のコ
ンデンサモジュール４１と同様な構成であり、誘電体５
７の上下両面に、半田ボール等により他の回路素子との
接続を行なう為の、図２（Ａ）で示したパターン有する
半田ボール接続パッド５１を設け、誘電体５７内部に設
けたスルーホール５２で接続する構成とした。誘電体５
７には、スルーホール５２間の容量が大きいと漏話を生
ずるので、誘電率の小さい材料が好ましく、比誘電率が
６のムライトセラミックを用いた。その結果、隣接スル
ーホール間の容量は０．５ｐＦとなった。

【００２５】この実施例では、内層なしの構造とした
が、シールドなどの目的で、内層をコンデンサモジュー
ル４１におけるコンデンサ電極５３、５４と同様に内蔵
させても良い。この場合、シールド配線をグラウンドあ
るいは電源に接続するために、信号用以外の半田ボール
接続パッドおよびスルーホールを用意すれば良い。

【００２６】また、コンデンサモジュール４１を、内層
のコンデンサ電極５３、５４なしで作成することもで
き、すなわち、信号通過モジュール４２のように半田接
続パッド５１とスルーホール５２からなる構造で作成す
ることもでき、この場合、容量は０．２５ｎＦになる。
この構造は、簡素で、微細な加工技術なしに、あるいは
同じ加工技術でよりスルーホールピッチの細かい製品を
作成することができるので、製造面で優れている。

【００２７】なお、上述のコンデンサモジュール４１と
信号通過モジュール４２とは、ＬＳＩ内部や、ＬＳＩと
他の回路素子との接続を行なう場合に、組合せて使用で
きるように、厚さが同一になるように仕上げた。この構
造の顕著な特徴は、コンデンサモジュールと信号通過モ
ジュールは別個に製造し、後に１つの装置に組み込める
ように、同様な構造において、異なる材料を使用して製
造可能なことである。すなわち、コンデンサモジュール
では誘電体に高い誘電率の材質を用いて大きなバイパス
コンデンサ容量を実現し、信号通過モジュールでは低い
誘電率の材料を用いて小さなスルーホール間容量を達成
することが、同一の製造工程において可能となるもので
ある。

【００２８】＜実施例２＞次に、上述した、コンデンサ
モジュール４１および信号通過モジュール４２とＬＳＩ
とを組合せた、本発明による電子回路装置の構成につい
て説明する。図４は、本発明による電子回路装置の第１
の実施例を示す断面図であり、それぞれ、（Ａ）は垂直
断面図、（Ｂ）は（Ａ）のＸ−Ｘ’での水平断面図であ
る。

【００２９】電子回路装置は、ＬＳＩ２と、コンデンサ
モジュール４１および信号通過モジュール４２と、図示
してない配線基板３を介して、他の回路素子との接続を
行なう再配線基板４３とから成り、これらが半田ボール
により接続されて構成されるものである。より詳細に説
明すると、ＬＳＩ２は、シリコンチップ２２と、シリコ
ンチップ２２の各電極と半田ボール２３で電気的に接続
される通過基板４６と、パッケージキャップ２６とで構
成した。なお、通過基板４６内部には、上下面の電極を
接続するスルーホール４７があり、下面の電極は半田ボ
ール４５により、実施例１で示したような、コンデンサ
モジュール４１あるいは信号通過モジュール４２が接続
され、シリコンチップ２２への給電や、外部回路との信
号送受信を行なうものである。コンデンサモジュール４
１あるいは信号通過モジュール４２の上面の電極は、半
田ボール４５により、ＬＳＩ２に接続され、下面の電極
は半田ボール４４により再配線基板４３に接続される。
この再配線基板４３内部にも、上面と下面とを結線し、
他の回路素子との接続を行なう為のスルーホール４３ｂ
がある。さらに、再配線基板４３の下面には、図示して
ない配線基板３への接続用の半田ボール２５が接続され
ている。すなわち、本発明による電子回路装置は、コン
デンサモジュール４１、信号通過モジュール４２、およ
び再配線基板４３に、表裏の電極を電気的に接続する配
線を有するので、シリコンチップ２２上の各電極が、再
配線基板４３の下面に接続された半田ボールと電気的に
接続され、電子回路装置として動作可能となる構成であ
る。なお、本実施例では、コンデンサモジュール４１お
よび信号通過モジュール４２を、シリコンチップ２２と
垂直方向から見て、重なる位置にだけ、再配線基板４３
上に配置した。すなわち、再配線基板４３の周辺部２ｓ
には、コンデンサモジュール４１および信号通過モジュ
ール４２を搭載していない。また、後述の実施例で詳細
に説明するが、上述したコンデンサモジュール４１およ
び信号通過モジュール４２と、再配線基板４３とを一体
化した、コンデンサユニット４として、これをＬＳＩ２
とは独立した部品として、取扱うこともできる。

【００３０】本実施例では、コンデンサモジュール４１
および信号通過モジュール４２を、図４（Ｂ）の水平断
面図で示すように、タイルを貼るように市松模様に交互
に、シリコンチップ２２と垂直方向から見て、重なる位
置にだけ、再配線基板４３上に配置した。コンデンサモ
ジュール４１の電極には、シリコンチップ２２と再配線
基板４３の内部にある電源配線とグラウンド配線（いず
れも図示せず）が接続される。また、信号通過モジュー
ル４２の電極には、シリコンチップ２２と再配線基板４
３の信号配線が、必要に応じてグラウンド配線などとと
もに接続される。すなわち、シリコンチップ２２と再配
線基板４３の電源およびグラウンドならびに信号用の電
極が、それぞれ接続可能となるように配置した。

【００３１】なお、これらのコンデンサモジュール４１
および信号通過モジュール４２の形状および配置方法
は、個々の装置の設計上の都合に合わせれば良く、本発
明はこれを規制するものではない。例えば、図５は、先
の図４（Ｂ）に相当する、本実施例による電子回路装置
の第２の実施例を示す水平断面図であり、コンデンサモ
ジュール４１および信号通過モジュール４２の形状およ
び配置方法を変更したものである。これは、シリコンチ
ップ２２内の回路の構成上の都合により、信号や電源お
よびグラウンドの電極の配置および形状を、双方とも
に、短冊形状のコンデンサモジュール４１ａおよび信号
通過モジュール４２ａに変更した実施例である。このよ
うに、種々雑多な形状のコンデンサモジュールおよび信
号通過モジュールが混在しても良い。また、都合によっ
ては、搭載しない箇所があっても良い。

【００３２】図４に示した、本実施例（第１の実施例）
での、シリコンチップ２２からコンデンサモジュール４
１に至る配線のインダクタンスを測定した結果、インダ
クタンスは、半田ボール部２３、４５で１２ｐＨ、スル
ーホール部４７で８０ｐＨであり、コンデンサモジュー
ル４１に設けた９個の端子分の総合インダクタンスは約
１００ｐＨであった。本実施例では、このコンデンサモ
ジュールが８個搭載されているから、インダクタンスは
約１３ｐＨ、容量は８０ｎＦとなる。すなわち、インダ
クタンス成分のインピーダンスは、１２ＧＨｚ以下で１
Ω、２．４ＧＨｚ以下で０．２Ω以下になり、周波数範
囲の上限が１２ＧＨｚ、２．４ＧＨｚという高い周波数
範囲においても、電源系のインピーダンスを低くするこ
とができた。これを、時間領域で見た雑音波形に変換し
てみると、それぞれ、立上り時間２９ｐｓ、１５０ｐｓ
のパルスに相当するから、この程度の波形を持つ電子回
路や電子装置の電源ノイズは充分低減され、誤動作が起
こることはない。

【００３３】なお、容量成分のインピーダンスは、容量
が合計で８０ｎＦであるから、２ＭＨｚ以上で１Ω以
下、１０ＭＨｚ以上で０．２Ω以下になる。また、コン
デンサモジュールを内層のコンデンサ電極なしで作成し
た場合、容量成分のインピーダンスは、容量が合計で２
ｎＦであるから、８０ＭＨｚ以上で１Ω以下、４００Ｍ
Ｈｚ以上で０．２Ω以下になる。より低い周波数でのイ
ンピーダンス低減は、必要に応じて、従来技術を用いて
ＬＳＩの外に、より大きい容量のコンデンサを設ければ
良い。以上のように、本発明による電子回路装置の第１
の実施例では、低い電源インピーダンスを維持できる周
波数の上限は１２ＧＨｚ、あるいは２．４ＧＨｚとなっ
た。

【００３４】＜実施例３＞以下、図面を用いて、本発明
による電子回路装置の別の実施例を示して行くが、これ
らは、本質的に上述した実施例と同じ動作原理と作用を
持つものであり、装置の使用目的（例えば、経済性の追
及、防振や防湿に代表される劣悪な環境への対策）に応
じて、実施の形態を変化させたものである。本実施例
は、実施例２で示した電子回路装置に、さらに、電源ノ
イズを低減する対策を付加したものである。

【００３５】図６は、本発明による電子回路装置の第３
の実施例を示す断面図である。これは、図１で示した第
１の実施例である電子回路装置の通過基板４６と再配線
基板４３の内部に、電源層パターン５６を内蔵した通過
基板４６ａと再配線基板４３ａを使用するものである。
本実施例も、前述の実施例と同様に、コンデンサモジュ
ール４１および信号通過モジュール４２を、シリコンチ
ップ２２と垂直方向から見て、重なる位置にだけ配置し
た。すなわち、再配線基板４３の周辺部２ｓには、コン
デンサモジュール４１および信号通過モジュール４２を
搭載していないものである。ここで、電源層パターン５
６は、同種の電源のスルーホール同士、グラウンドのス
ルーホール同士を接続する。この電源層パターン５６を
設けることにより、ＬＳＩ２全体のノイズ電圧分布を平
準化することができる。すなわち、シリコンチップ２２
内部の、特定の部分の消費電流変動が大きいとき、該当
部位のコンデンサモジュール４１の電源ノイズ抑制効果
に加えて、電源層パターン５６で接続された他のコンデ
ンサモジュール４１による効果で助ける作用がある。ま
た、シリコンチップ２２内部のある部位で、消費電流が
増加する変動が発生し、他の部位で減少する変動が発生
した場合、電源層パターン５６が接続されることによ
り、変動成分を相殺し、ＬＳＩの外界に与える消費電流
変動を減らす効果があり、これは電源ノイズの現象をも
たらす。また、製造上の不良等の原因で、電源の半田ボ
ールの一部が接続されていなかった場合も、電源層パタ
ーン５６により、シリコンチップ２２には電源が接続さ
れるので、回路は正常に動作する効果もある。このよう
に、電源層パターン５６は電源ノイズの低減に寄与す
る。なお、電子回路装置の使用される環境に対応して、
電線層パターン５６は、通過基板４６ａもしくは再配線
基板４３ａの、いづれか一方のみに内蔵させても良い。

【００３６】図７は、本発明による電子回路装置の第４
の実施例を示す断面図である。これは、上述した第１の
実施例から第３の実施例では、コンデンサモジュール４
１と信号通過モジュール４２とが、ほぼシリコンチップ
２２と同じ面積領域内に配置されていたのに対し、本実
施例では、その外側の領域２ｓにも、コンデンサモジュ
ール４１ｂを配置したものである。すなわち、この追加
した領域２ｓに、コンデンサモジュールを４１ｂを配置
し、ＬＳＩ２全体として、容量を増強し、電源ノイズを
低減することを目的としている。追加されたコンデンサ
モジュール４１ｂは、通過基板４６ａや再配線基板４３
ａ内部の電源層パターン５６で他のコンデンサモジュー
ル４１と接続している。なお、電源層パターン５６は、
第３の実施例と同様に、通過基板４６ａもしくは再配線
基板４３ａの、いづれか一方のみに用意しても良い。こ
の場合、電源層パターン５６を有するどちらか一方の基
板に、追加したコンデンサモジュール４１ｂを接続す
る。もちろん、通過基板４６ａおよび再配線基板４３ａ
の両方が、電源層パターン５６を有する場合、コンデン
サモジュール４１と同様に、追加したコンデンサモジュ
ール４１ｂを、図７で示した右端のコンデンサモジュー
ル４１ｂのように、両方の基板に接続できるし、また、
図７で示した左端のコンデンサモジュール４１ｂのよう
に、いづれか一方の基板に接続しても良い（本実施例で
は、通過基板４６ａに接続した）。

【００３７】＜実施例４＞本実施例では、上述の実施例
で示した電子回路装置に、防湿等の環境対策を付加した
実施例や、これらの電子回路装置を、さらに経済的に実
現した実施例を示す。図８は、本発明による電子回路装
置の第５の実施例を示す断面図である。これは、上述し
た第１の実施例の電子回路装置（図４）において、コン
デンサモジュール４１および信号通過モジュール４２の
周辺２ｓをモールド６１で封止したものである。モール
ド６１により、各モジュール、半田ボールなどが、湿
度、結露、腐食から守られ、また、ＬＳＩ２全体の機械
的強度が向上する。

【００３８】また、図９も、本発明による電子回路装置
の第６の実施例を示す断面図である。これも、上述した
第１の実施例の電子回路装置（図４）において、パッケ
ージキャップ２６の代りに、シリコンチップ２２をモー
ルド６１で封止し、製造コストの低減を図ったものであ
る。

【００３９】図１０は、本発明による電子回路装置の第
７の実施例を示す断面図である。これは、実施例１で示
したように、コンデンサモジュール４１と信号通過モジ
ュール４２を同じ厚さにすることにより、第１の実施例
の電子回路装置（図４）において、ＬＳＩ２の通過基板
４６を削除可能として、より経済的な電子回路装置を実
現したものである。すなわち、第１の実施例の電子回路
装置（図４）において、通過基板４６は、ＬＳＩ２にお
いて、シリコンチップ２２と再配線基板４３との接続面
を平坦にして、接続を確実に行うことを目的としたもの
であり、コンデンサモジュール４１と信号通過モジュー
ル４２を同じ厚さに作れば、通過基板４６は必ずしも必
要ではないことに着目して、これを削除して経済化を図
ったものである。これに伴って、パッケージキャップ２
６が再配線基板４３に接続され、電子回路装置全体が１
つのパッケージキャップ２６で封止され、安価に製造で
きる構造になった。

【００４０】また、図１１も、本発明による電子回路装
置の第８の実施例を示す断面図である。これは、図１０
で示した第７の実施例の電子回路装置において、パッケ
ージキャップ２６の代りに、電子回路装置全体をモール
ド６１で封止したものであり、さらに、安価な構造とな
った。

【００４１】図１２は、本発明による電子回路装置の第
９の実施例を示す断面図である。これは、第１の実施例
の電子回路装置（図４）において、配線基板３（同図に
おいて、図示せず）との接続を行う再配線基板４３を、
通過基板４６と同様な通過基板４８に変更し、電子回路
装置の小型化を実現したものである。すなわち、電子回
路装置において、図示していない配線基板３の、半田ボ
ール接続パッドのピッチが細かくできる場合、上述した
実施例のように、再配線基板４３内部のスルーホール４
３ｂで、ピッチを拡大して、シリコンチップ２２の半田
ボール接続パッドのピッチと整合を取る必要がないの
で、本実施例のような通過基板４８を使用して、電子回
路装置を小型化するものである。

【００４２】なお、上述した実施例で、防湿等の環境対
策を付加した実施例を説明したが、逆に、電子回路装置
の使用される環境が良好な場合には、以下で示す実施例
のように、使用部品を削減して経済化をさらに進めるこ
とも、もちろん可能である。

【００４３】図１３および図１４は、それぞれ、本発明
による電子回路装置の第１０の実施例および第１１の実
施例を示す断面図である。第１０の実施例は、図１２の
第９の実施例で示した電子回路装置において、ＬＳＩ２
のパッケージキャップ２６を取り去ったものである。そ
の結果、本実施例では、通過基板４６が小形化され、通
過基板４８と同一のものが使用できるので、部品種の種
類を減少させると供に、電子回路装置が小形化された。
さらに、上述した第７の実施例（図１０）と同様に、コ
ンデンサモジュール４１と信号通過モジュール４２を同
じ厚さで作れば、半田ボールの高さは揃っているので、
通過基板４８は不要となり、第１１の実施例のように、
第１０の実施例から、通過基板４８を取り去ることもで
きる。その結果、電子回路装置が一層小型経済化でき
た。

【００４４】＜実施例５＞本発明による、実施例２から
実施例４で示した、雑音対策や、耐環境性の対策および
小型経済化の対策を、組合せた電子回路装置も実現でき
る。図１５は、本発明による電子回路装置の第１２の実
施例を示す断面図である。これは、図１２で示した第９
の実施例の電子回路装置において、第３の実施例の電子
回路装置（図６）と同様、通過基板４６と４８の代わり
に、電源層パターン５６を追加した通過基板４６ａと４
８ａを使用し、さらに、第４の実施例の電子回路装置
（図７）と同様に、コンデンサモジュール４１ｂを追加
したものである。また、これらのバリエーションも考え
られる。例えば、電源層パターンが片方の通過基板にし
かない例などである。さらに、第５の実施例（図８）や
第６の実施例（図９）の電子回路装置ように、必要に応
じてモールド６１を施すことも可能である。

【００４５】＜実施例６＞本発明によれば、上述した電
子回路装置のなかから、シリコンチップ２２やパッケー
ジキャップ２６もしくはモールド６１という、ＬＳＩ２
の一部である、電子回路としての機能を実現する回路部
分や、その保護機構を分離し、残りのコンデンサモジュ
ール４１と信号通過モジュール４２や通過基板４６とい
う、ＬＳＩ２の接続および雑音対策を実現する部分のみ
を一体化した、コンデンサユニットを構成することもで
きる。そして、このコンデンサユニットの上に、電子回
路装置として所望の機能を有するシリコンチップ２２を
選択し、これを搭載することで、上述のような電子回路
装置を構成することもできる。

【００４６】図１６は、本発明によるコンデンサユニッ
トの実施例を示す断面図である。これは、図６で示し
た、本発明による第３の実施例である電子回路装置か
ら、シリコンチップ２２およびパッケージキャップ２６
を分離したものを、コンデンサユニット４としたもので
ある。すなわち、電子回路装置を構成する場合、このコ
ンデンサユニット４の上に、所望の機能を有するシリコ
ンチップ２２を適宜選択して搭載し、コンデンサユニッ
ト４を、しかるべき配線基板３（図示せず）に搭載すれ
ば良いものである。このようなコンデンサユニット４を
用いれば、従来の電子回路装置に使用されているよう
な、既存のシリコンチップ２２に対しても、本発明によ
る電源系の低インピーダンス化の技術を適用したい場合
は、コンデンサユニット４に、このシリコンチップ２２
を搭載するだけで、簡単に適用できるようになり、従来
の電子回路装置の電源系の低インピーダンス化や高速化
が可能となる。もちろん、この場合には、新たなシリコ
ンチップ２２の開発は不要であり、さらに、コンデンサ
ユニット４は、様々な電子回路装置に対して共通に使用
できる部品であるから、非常に経済的な電子回路装置が
実現できる。

【００４７】図１７は、本発明によるコンデンサユニッ
トの別の実施例を示す断面図である。これは、図１５で
示した、本発明による第１２の実施例である電子回路装
置から、シリコンチップ２２およびパッケージキャップ
２６を分離したものを、コンデンサユニット４Ａとした
ものである。なお、上述の実施例２から実施例４で示し
た電子回路装置の構成と同様に、本発明のコンデンサユ
ニットにおいても、装置が使用される環境等に対応さ
せ、小型経済化を図ったコンデンサユニットの構成が可
能である。

【００４８】図１８は、本発明によるコンデンサユニッ
トの別の実施例を示す断面図である。これは、コンデン
サユニット４Ａにおいて、各通過基板４６ａおよび４８
ａの代わりに、通過基板４６ａおよび４８ａから電源層
パターン５６を除去した通過基板４６および４８を使用
し、さらに、コンデンサモジュール４１ｂを除去したも
の、または、図１３で示した、本発明による第１０の実
施例である電子回路装置ら、シリコンチップ２２を分離
したものを、コンデンサユニット４Ｂとし、小型経済化
を実現したものである。

【００４９】図１９も、本発明によるコンデンサユニッ
トの別の実施例を示す断面図である。これは、図１８で
示したコンデンサユニット４Ｂを、さらに経済化したも
のであり、コンデンサモジュール４１と信号通過モジュ
ール４２を同じ厚さで構成することで、通過基板４６と
４８のいづれか一方、もしくは両方を削除したものであ
る。図１９において、（Ａ）は通過基板４６のみを削除
したコンデンサユニット４Ｃを、（Ｂ）は通過基板４６
と４８の両方を削除したコンデンサユニット４Ｄをそれ
ぞれ示している。なお、コンデンサユニット４Ｄを構成
するに当たり、コンデンサモジュール４１と信号通過モ
ジュール４２とを、エポキシ系樹脂等の接手段６２によ
り接続して一体化した。また、上述した各コンデンサユ
ニットに対して、必要に応じてモールドや他の封止を実
施して、防湿や防振等に代表される耐環境性の強化を図
っても良い。

【００５０】いずれにしても、本発明によれば、電子回
路装置に要求される機能および動作環境条件に対応し
て、上述した様々なコンデンサユニットを選択し、これ
にシリコンチップを搭載して、配線基板に取り付けれ
ば、簡単な構成で、電源系のインピーダンスを、広い周
波数帯域まで低く維持できる電子回路装置が実現可能と
なる。

【００５１】図２０は、本発明によるコンデンサユニッ
トを使用した電子回路装置の断面図である。同図が示す
ように、電子回路装置を構成する場合は、配線基板３の
上に、本発明によるコンデンサユニット（本実施例で
は、上述したコンデンサユニット４Ａを使用）を搭載
し、さらに、シリコンチップを含むＬＳＩ２をコンデン
サユニット４Ａの上に搭載するだけで良い。

【００５２】＜実施例７＞本実施例では、上述の実施例
で説明した、コンデンサユニットおよび電子回路装置
を、配線基板の上に複数個搭載した、電子回路装置の一
構成例を示す。図２１は、本発明による電子回路装置の
一構成例を示した断面図である。本実施例では、従来の
電子回路装置のように、バイパスコンデンサをＬＳＩの
周辺に配置する必要はなくなるので、ＬＳＩ同士の実装
に代表される、部品同士の実装間隔を、小さくすること
が可能となる。すなわち、ＬＳＩ２の間にバイパスコン
デンサが無いので、ＬＳＩ２同士の間隔Ａは２ｍｍ、Ｌ
ＳＩ２同士の搭載ピッチＢは３４ｍｍで、配線基板３に
おける最短配線長が約２ｍｍ、平均配線長が３４ｍｍと
なり、それぞれの配線遅延時間は１５ｐｓと２５０ｐｓ
であった。

【００５３】この結果を、図２４で示した従来の電子回
路装置の構成と比較すると、従来の装置では、ＬＳＩ２
Ａの間にバイパスコンデンサ１が配置されたために、Ｌ
ＳＩ２Ａ同士の間隔Ａは２ｍｍ、ＬＳＩ２Ａ同士の搭載
ピッチＢは４０ｍｍで、配線基板３における最短配線長
が約８ｍｍ、平均配線長が４０ｍｍとなり、それぞれの
配線遅延時間は６０ｐｓと３００ｐｓであった。

【００５４】すなわち、本発明によれば、従来の電子回
路装置より、接続配線が短くなり、配線遅延時間が短縮
される他、インダクタンスも減少するので、配線遅延時
間が０．２５〜０．８５倍に短縮され、高速な電子回路
装置の実現が可能となる。

【００５５】

【発明の効果】以上、実施例にて詳細に説明したよう
に、本発明のコンデンサユニットおよび電子回路装置に
よれば、電源系のインピーダンスを、従来の電子回路装
置と比較して、大幅に広い周波数帯域まで低く維持でき
るようになる。例えば、従来の電子回路装置において
は、１Ωのインピーダンスを維持する周波数の上限が１
０６〜８０ＭＨｚ、０．２Ωのインピーダンスを維持す
る周波数の上限が２１〜１６ＭＨｚ程度であったのに対
して、本発明による電子回路装置においては、１Ωのイ
ンピーダンスを維持する周波数の上限が１２ＧＨｚ、
０．２Ωのインピーダンスを維持する周波数の上限が
２．４ＧＨｚ程度と約１００倍広くすることができる。

【００５６】すなわち、約１００倍の動作速度で電子回
路装置を動作させても、誤動作しない電子回路装置が提
供できるものである。したがって、本発明のコンデンサ
ユニット、および、コンデンサユニットを使用する電子
回路装置は、電源系のインピーダンスを大幅に広い周波
数帯域まで低く維持する他、配線を短くして遅延を防ぐ
ことにより、高速で動作可能な電子回路装置を、簡単か
つ経済的に提供するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるコンデンサモジュールの構成例を
示す断面図。

【図２】同じく、コンデンサモジュールの電極のパター
ンを示すパターン図。

【図３】本発明による信号通過モジュールの構成例を示
す断面図。

【図４】本発明による電子回路装置の構成例を示す断面
図。

【図５】本発明による電子回路装置の別の構成例を示す
断面図。

【図６】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断面
図。

【図７】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断面
図。

【図８】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断面
図。

【図９】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断面
図。

【図１０】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断
面図。

【図１１】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断
面図。

【図１２】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断
面図。

【図１３】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断
面図。

【図１４】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断
面図。

【図１５】同じく、電子回路装置の別の構成例を示す断
面図。

【図１６】本発明によるコンデンサユニットの構成例を
示す断面図。

【図１７】同じく、コンデンサユニットの別の構成例を
示す断面図。

【図１８】同じく、コンデンサユニットの別の構成例を
示す断面図。

【図１９】同じく、コンデンサユニットの別の構成例を
示す断面図。

【図２０】同じく、コンデンサユニットを使用した電子
回路装置の構成例を示す断面図。

【図２１】本発明による電子回路装置の実装成例を示す
断面図。

【図２２】従来の電子回路装置の構成例を示す断面図。

【図２３】同じく、別の構成例を示す断面図。

【図２４】同じく、別の構成例を示す断面図。

【図２５】同じく、別の構成例を示す断面図。

【図２６】従来のコンデンサ内蔵型電子回路装置の構成
例を示す断面図。

【符号の説明】

１…コンデンサ、 ２…ＬＳＩ、
３…配線基板、４…コンデンサユニット、 ２１…リ
ード、 ２２…シリコンチップ、２３…半田ボー
ル、 ２４…パッケージ基板、２５…半田ボー
ル、２６…パッケージキャップ、 ２７…モールド、２
８…ボンディングワイヤ ３１…スルーホール、 ３
２…信号配線、３３…電源配線、 ３４…接
続パッド、４１…コンデンサモジュール、４２…信号通
過モジュール、４３、４３ａ…再配線基板、 ４３ｂ…
スルーホール、４４、４５…半田ボール、 ４６、４
６ａ…通過基板、４７…スルーホール、 ４８、
４８ａ…通過基板、５１…接続パッド、 ５
２、５２ａ…スルーホール、５３、５４…コンデンサ電
極、５５…誘電体、５６…電源パターン、 ５７
…誘電体、 ６１…モールド。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１面と第１面に対向する第２面の両面に
   電極を配設し、高誘電率の材料から成るコンデンサと前
   記電極同士を接続するスルーホールとを内蔵したコンデ
   ンサモジュールと、第１面と第１面に対向する第２面の
   両面に電極を配設し、低誘電率の材料と前記電極同士を
   接続するスルーホールとを内蔵した、前記コンデンサモ
   ジュールと概略同一厚さの信号通過モジュールとを具備
   し、前記コンデンサモジュールと信号通過モジュールと
   の、第１面同士および第２面同士を概略同一平面になる
   よう配置し、接着手段で一体化して成るコンデンサユニ
   ット。
2. 【請求項２】上記接着手段は、少なくとも両面に電極
   と、両面の電極同士を接続するスルーホールとを配設し
   て成る基板であり、前記基板の片面の電極と、上記コン
   デンサモジュールおよび信号通過モジュールの第１面の
   電極もしくは第２面の電極とを接続することで、一体化
   して成る請求項１記載のコンデンサユニット。
3. 【請求項３】上記基板を２個備え、上記コンデンサモジ
   ュールおよび信号通過モジュールの第１面の電極と第２
   面の電極との両方に基板を接続することで、一体化して
   成る請求項２記載のコンデンサユニット。
4. 【請求項４】複数の電子回路と、電子回路同士を接続す
   る配線基板とから成る電子回路装置において、請求項１
   乃至３のいずれかに記載のコンデンサユニットを選択
   し、前記コンデンサユニットを前記配線基板と電子回路
   との間に配設接続して成る、コンデンサユニット内蔵電
   子回路装置。
5. 【請求項５】電子回路と、請求項１乃至３のいずれかに
   記載のコンデンサユニットの一方の電極とを接続するこ
   とで、一体化して成るコンデンサユニット内蔵電子回路
   装置。