WO2017098768A1 - 積層コンデンサの実装構造 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a multilayer capacitor mounting structure.
- a decoupling capacitor may be mounted between the power supply and ground of the integrated circuit in order to suppress voltage fluctuations during operation of the integrated circuit and to eliminate noise. is there.
- the power source impedance is desirably as low as possible from the viewpoint of suppressing voltage fluctuation.
- ESL Equivalent Series Inductance
- ESR Equivalent Series Resistance
- the power source impedance becomes higher as the frequency becomes higher at the low frequency side, and becomes lower as the frequency becomes higher, at the anti-resonance frequency. That is, it exhibits a mountain-shaped characteristic near the antiresonance frequency.
- As a method for suppressing the anti-resonance it is conceivable to increase the ESR of the decoupling capacitor.
- the impedance at the antiresonance frequency can be kept relatively low by this method, there is a problem that the impedance on the lower frequency side than the antiresonance frequency becomes high.
- Patent Document 1 discloses that a capacitor having an ESL of 1 nH or less and an ESR of 1.5 ⁇ or more and 20 ⁇ or less, and an ESL of 1 nH or less between a power source and a ground of an integrated circuit mounted on a wiring board.
- a capacitor having an ESR of 100 m ⁇ or less is provided in parallel. Anti-resonance is suppressed by the capacitor having the higher ESR, and the impedance on the lower frequency side of the anti-resonance frequency is suppressed by the capacitor having the lower ESR. Thereby, the antiresonance between the capacity
- the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a multilayer capacitor mounting structure capable of suppressing anti-resonance between the capacitance of the integrated circuit and the inductance of the multilayer capacitor.
- the multilayer capacitor mounting structure includes a wiring board, an integrated circuit mounted on the wiring board, a first multilayer capacitor mounted between a power source and a ground of the integrated circuit on the wiring board, and the integrated circuit on the wiring board.
- a first external electrode provided on one end face of the pair of opposing end faces of the laminate and electrically connected to the first internal electrode; and provided on the other end face of the pair of end faces of the laminate.
- a second external electrode electrically connected to the second internal electrode, and the second multilayer capacitor is formed by alternately laminating the first internal electrode and the second internal electrode with the dielectric layer interposed therebetween. And a pair of opposed laminates A first external electrode provided on one end face of the end faces and electrically connected to the first internal electrode, and provided on the other end face of the pair of end faces of the laminate, and electrically connected to the second internal electrode A first external electrode of the first multilayer capacitor and a first external electrode of the second multilayer capacitor electrically connected to the power supply pattern formed on one surface of the wiring board.
- the second external electrode of the first multilayer capacitor and the second external electrode of the second multilayer capacitor are electrically connected to the ground pattern side formed on one surface of the wiring board, and between the power source and the ground of the integrated circuit
- the first path including at least the first multilayer capacitor and the second path including at least the second multilayer capacitor are formed in parallel, the first path has higher equivalent series resistance than the second path, and the first path Path 2 is the first path Characterized in that even high equivalent series inductance.
- the first path including at least the first multilayer capacitor and the second path including at least the second multilayer capacitor are formed in parallel between the power supply and the ground of the integrated circuit on the wiring board. Is done.
- the first route is low ESL and high ESR.
- the second route is high ESL and low ESR.
- the impedance at the anti-resonance frequency is reduced, and voltage fluctuation can be suppressed.
- anti-resonance between the capacitance of the integrated circuit and the inductance of the multilayer capacitor can be suppressed even under the influence of wiring inductance.
- the first external electrode of the first multilayer capacitor and the first external electrode of the second multilayer capacitor are electrically connected to the power supply pattern, and the second external electrode of the first multilayer capacitor is provided.
- the second external electrode of the second multilayer capacitor is electrically connected to the ground pattern
- the first multilayer capacitor is a multilayer capacitor having a higher equivalent series resistance than the second multilayer capacitor
- the second multilayer capacitor is the first multilayer capacitor.
- a multilayer capacitor having an equivalent series inductance higher than that of one multilayer capacitor is preferable.
- the first multilayer capacitor is a multilayer capacitor having a higher equivalent series resistance than the second multilayer capacitor, and electrically connects the second multilayer capacitor and the integrated circuit.
- the length of the two wiring patterns is longer than the length of the first wiring pattern that electrically connects the first multilayer capacitor and the integrated circuit, and / or the width of the second wiring pattern is the width of the first wiring pattern.
- the narrower first path preferably includes the first multilayer capacitor and the first wiring pattern
- the second path preferably includes the second multilayer capacitor and the second wiring pattern.
- the first path has a higher ESR than the second path.
- the second wiring pattern between the second multilayer capacitor in the second path and the integrated circuit is longer or / and narrower than the first wiring pattern between the first multilayer capacitor in the first path and the integrated circuit,
- the second route has a higher ESL than the first route.
- the first route has a low ESL and a high ESR
- the second route has a high ESL and a low ESR.
- the first multilayer capacitor preferably has a resistance layer inside the first external electrode and / or the second external electrode.
- the equivalent series resistance of the first multilayer capacitor can be made higher than the equivalent series resistance of the second multilayer capacitor.
- the first external electrode and / or the second external electrode of the first multilayer capacitor are electrodes having higher resistance values than the first external electrode and the second external electrode of the second multilayer capacitor. Is preferably formed. With this configuration, the equivalent series resistance of the first multilayer capacitor can be made higher than the equivalent series resistance of the second multilayer capacitor.
- the multilayer capacitor mounting structure includes a resistor mounted on one surface of the wiring substrate and an inductor mounted on one surface of the wiring substrate, and the resistor is between the first multilayer capacitor and the power supply pattern or / And electrically connected between the first multilayer capacitor and the ground pattern, and the inductor is electrically connected between the second multilayer capacitor and the power supply pattern or / and between the second multilayer capacitor and the ground pattern.
- the first path includes a first multilayer capacitor and a resistor
- the second path includes a second multilayer capacitor and an inductor.
- the first path since the resistor is connected in series with the first multilayer capacitor in the first path, the first path has a higher ESR than the second path.
- the inductor since the inductor is connected in series to the second multilayer capacitor in the second path, the second path has a higher ESL than the first path.
- the first route has a low ESL and a high ESR
- the second route has a high ESL and a low ESR.
- the present invention it is possible to suppress anti-resonance between the capacitance of the integrated circuit and the inductance of the multilayer capacitor.
- FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. It is a plane sectional view of the 1st multilayer capacitor concerning a 1st embodiment. It is a plane sectional view of the 2nd multilayer capacitor concerning a 1st embodiment.
- 3 is an equivalent circuit of the multilayer capacitor mounting structure according to the first embodiment. It is a top view which shows the structure of the mounting structure of the multilayer capacitor concerning 2nd Embodiment.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 6. It is a plane sectional view of the 1st multilayer capacitor concerning a 2nd embodiment.
- 3 is an equivalent circuit involved in anti-resonance in the multilayer capacitor mounting structure according to the embodiment. It is the frequency characteristic of the impedance in the mounting structure of the multilayer capacitor which concerns on embodiment. It is a complex plane of admittance in the multilayer capacitor mounting structure according to the embodiment. It is a complex plane of impedance in the multilayer capacitor mounting structure according to the embodiment.
- the mounting structure of the multilayer capacitor according to the embodiment is a mounting structure in which at least a first multilayer capacitor and a second multilayer capacitor parallel to the integrated circuit are mounted on the upper surface (corresponding to one surface described in claims) of the wiring board. is there.
- the multilayer capacitor mounting structure according to the first to third embodiments will be described.
- FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the multilayer capacitor mounting structure 1 according to the first embodiment.
- FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG.
- FIG. 3 is a plan sectional view of the first multilayer capacitor 11 according to the first embodiment.
- FIG. 4 is a plan sectional view of the second multilayer capacitor 12 according to the first embodiment.
- FIG. 5 is an equivalent circuit of the multilayer capacitor mounting structure 1 according to the first embodiment.
- the mounting structure 1 includes a wiring board 10, two first multilayer capacitors 11, a second multilayer capacitor 12, and an IC 13 (corresponding to the integrated circuit described in the claims).
- the first multilayer capacitor 11 and the second multilayer capacitor 12 are decoupling capacitors connected between the power source and the ground of the IC 13.
- the wiring board 10 is a multilayer wiring board.
- the first and second multilayer capacitors 11 and 12 and the IC 13 are surface-mounted on one surface 10 a (upper surface) of the wiring board 10.
- an insulating layer 10b, a ground plane 10c, an insulating layer 10d, a power supply plane 10e, and an insulating layer 10f are sequentially stacked from the upper side in FIG.
- the wiring board 10 has wiring patterns such as ground patterns 10h and 10i, a power supply pattern 10j, etc. formed on the upper surface of the insulating layer 10b.
- the ground pattern 10i is a wiring pattern in which the ground terminal (second external electrode 11c) of the first multilayer capacitor 11 and the ground terminal (second external electrode 12c) of the second multilayer capacitor 12 are electrically connected.
- the ground pattern 10i is electrically connected to the ground plane 10c through an interlayer through via 10n formed so as to penetrate the insulating layer 10b in the thickness direction. Therefore, the ground pattern 10h and the ground pattern 10i are electrically connected via the interlayer through vias 10m and 10n and the ground plane 10c.
- the power supply terminal (first external electrode 11b) of the first multilayer capacitor 11 and the power supply terminal (first external electrode 12b) of the second multilayer capacitor 12 and the power supply terminal (not shown) of the IC 13 are electrically connected.
- the power supply pattern 10j is electrically connected to the power supply plane 10e through an interlayer through via 10p formed so as to penetrate the insulating layer 10b, the ground plane 10c, and the insulating layer 10d in the thickness direction.
- the first and second multilayer capacitors 11 and 12 are decoupling capacitors as described above, and have a function of suppressing voltage fluctuations of the power supply during operation of the IC 13, noise (for example, noise entering between the power supply and the ground, And a function of removing noise generated by the operation.
- the first and second multilayer capacitors 11 and 12 have a function of suppressing antiresonance with the IC 13.
- the first and second multilayer capacitors 11 and 12 are chip-type multilayer ceramic capacitors and have a substantially rectangular parallelepiped shape.
- the first multilayer capacitor 11 is a multilayer capacitor having a higher ESR (equivalent series resistance) than the second multilayer capacitor 12 and a lower ESL (equivalent series inductance) than the second multilayer capacitor 12. As shown in FIG. 3, the first multilayer capacitor 11 includes a multilayer body 11a, a first external electrode 11b, and a second external electrode 11c.
- the first multilayer capacitor 11 is a two-terminal capacitor including a multilayer body 11a, a first external electrode 11b serving as a power supply terminal, and a second external electrode 11c serving as a ground terminal.
- the first external electrode 11b is provided on one end face 11e of the pair of opposing end faces 11e and 11f of the multilayer body 11a.
- the second external electrode 11c is provided on the other end surface 11f.
- the first external electrode 11b and the second external electrode 11c are provided not only on the end surfaces 11e and 11f of the multilayer body 11a but also on a part of the main surface and a part of the side surface of the multilayer body 11a.
- the multilayer body 11a includes a plurality of dielectric layers 11h and a plurality of first internal electrodes 11i and second internal electrodes 11j, and the first internal electrodes 11i and the second internal electrodes 11j sandwiching the dielectric layers 11h. Are stacked alternately.
- the stacked body 11a has a rectangular parallelepiped shape.
- the dielectric layer 11h is formed in a rectangular film shape.
- the dielectric layer 11h is made of, for example, a dielectric ceramic mainly composed of BaTiO 3 , CaTiO 3 , SrTiO 3 , CaZrO 3 or the like.
- subcomponents such as a Mn compound, Fe compound, Cr compound, Co compound, Ni compound, may be added to these main components.
- the first and second internal electrodes 11i and 11j are formed in a thin film shape.
- the first and second internal electrodes 11i and 11j are made of, for example, Ni, Cu, Ag, Pd, an Ag—Pd alloy, Au, or the like.
- the first internal electrodes 11j and the second internal electrodes 11j are alternately stacked so as to face each other through the dielectric layer 11h.
- the first internal electrode 11i includes a main body portion 11m and a lead portion 11n.
- the main body 11m has a rectangular shape.
- the lead portion 11n is provided at one end portion of the main body portion 11m (the end portion on the end surface 11e side where the first external electrode 11b is provided).
- the lead portion 11n has the same width as the main body portion 11m and has a predetermined length.
- the lead portion 11n is electrically connected to the first external electrode 11b.
- the second internal electrode 11j includes a main body part 11p and a lead part 11q.
- the main body portion 11p is opposed to the main body portion 11m of the first internal electrode 11i through the dielectric layer 11h, and has the same rectangular shape as the main body portion 11m.
- the lead portion 11q is provided at one end portion of the main body portion 11p (the end portion on the end surface 11f side where the second external electrode 11c is provided).
- the lead portion 11q has the same width as the main body portion 11p and has a predetermined length.
- the lead portion 11q is electrically connected to the second external electrode 11c.
- the first external electrode 11b is electrically connected to the lead portions 11n of the plurality of first internal electrodes 11i.
- the first external electrode 11b is electrically connected to the power supply pattern 10j. Therefore, the first external electrode 11b is a power source (signal) terminal.
- the second external electrode 11c is electrically connected to the lead portions 11q of the plurality of second internal electrodes 11j.
- the second external electrode 11c is electrically connected to the ground pattern 10i. Therefore, the second external electrode 11c is a ground terminal.
- the first and second external electrodes 11b and 11c have, for example, a Cu electrode and a plating layer (for example, a nickel plating layer and a tin plating layer covering the nickel plating layer) formed so as to cover the Cu electrode. ing.
- the first and second external electrodes 11b and 11c have a resistance layer 11s so that the resistance value becomes large.
- the resistance layer 11s is disposed inside the Cu electrode (that is, disposed along the end surfaces 11e and 11f of the stacked body 11a) and covered with the Cu electrode.
- the resistance layer 11s is formed, for example, by baking a resistance paste containing a resistance component.
- the resistance component include In—Sn composite oxide (ITO), La—Cu composite oxide, Sr—Fe composite oxide, Ca—Sr—Ru composite oxide, etc., ruthenium, carbon, etc. Is used.
- glass such as B—Si glass or B—Si—Zn glass may be added to the resistance layer 11s.
- the resistance layer 11s may be adjusted in specific resistance by adding a metal such as Ni, Cu, Mo, Cr, or Nb or a metal oxide such as Al2O3, TiO2, ZrO2, or ZnO2. .
- the first and second external electrodes 11 b and 11 c having the resistance layer 11 s have a higher resistance value (ESR) than the first and second external electrodes 12 b and 12 c of the second multilayer capacitor 12. Therefore, the ESR of the first multilayer capacitor 11 can be adjusted by the resistance layer 11s.
- ESR resistance value
- the second multilayer capacitor 12 is a multilayer capacitor having an ESR lower than that of the first multilayer capacitor 11 and an ESL higher than that of the first multilayer capacitor 11. As shown in FIG. 4, the second multilayer capacitor 12 includes a multilayer body 12a, a first external electrode 12b, and a second external electrode 12c.
- the second multilayer capacitor 12 is a two-terminal capacitor including a multilayer body 12a, a first external electrode 12b serving as a power supply terminal, and a second external electrode 12c serving as a ground terminal.
- the first external electrode 12b is provided on one end surface 12e of the pair of opposing end surfaces 12e and 12f of the multilayer body 12a.
- the second external electrode 12c is provided on the other end surface 12f.
- the first external electrode 12b and the second external electrode 12c are provided not only at the end surfaces 12e and 12f of the multilayer body 12a but also up to a part of the main surface and a part of the side surface of the multilayer body 12a.
- the multilayer body 12a has the same configuration as the multilayer body 11a of the first multilayer capacitor 11, and includes a plurality of dielectric layers 12h, a plurality of first internal electrodes 12i, and a second internal electrode 12j.
- the dielectric layer 12 h is the same as the dielectric layer 11 h of the first multilayer capacitor 11.
- the first and second internal electrodes 12i and 12j are formed in a thin film shape.
- the first and second internal electrodes 12i and 12j are made of, for example, Ni, Cu, Ag, Pd, an Ag—Pd alloy, Au, or the like.
- the first internal electrodes 12i and the second internal electrodes 12j are alternately stacked so as to face each other with the dielectric layer 12h interposed therebetween.
- the first internal electrode 12i includes a main body portion 12m and a lead portion 12n.
- the main body 12m has a rectangular shape.
- the lead portion 12n is provided at one end portion of the main body portion 12m (the end portion on the end surface 12e side where the first external electrode 12b is provided).
- the width of the lead portion 12n is narrower than the width of the main body portion 12m.
- the lead portion 12n is electrically connected to the first external electrode 12b.
- the second internal electrode 12j includes a main body portion 12p and a lead portion 12q.
- the main body portion 12p faces the main body portion 12m of the first internal electrode 12i via the dielectric layer 12h, and has the same rectangular shape as the main body portion 12m.
- the lead portion 12q is provided at one end portion of the main body portion 12p (the end portion on the end face 12f side where the second external electrode 12c is provided).
- the width of the lead portion 12q is narrower than the width of the main body portion 12p.
- the lead portion 12q is electrically connected to the second external electrode 12c.
- the second multilayer capacitor 12 has higher inductance (ESL) than the first multilayer capacitor 11 because the lead portions 12n and 12q of the first and second internal electrodes 12i and 12j are narrower than the main body portions 12m and 12p. . Moreover, the inductance of the second multilayer capacitor 12 is increased by increasing the lengths of the lead portions 12n and 12q. Therefore, the ESL of the second multilayer capacitor 12 becomes higher as the width of the lead portions 12n and 12q becomes narrower, and becomes higher as the length of the lead portions 12n and 12q becomes longer.
- ESL inductance
- the second external electrode 12c is electrically connected to the lead portions 12q of the plurality of second internal electrodes 12j.
- the second external electrode 12c is electrically connected to the ground pattern 10i. Therefore, the second external electrode 12c is a ground terminal.
- the first and second external electrodes 12b and 12c have, for example, a Cu electrode and a plating layer (for example, a nickel plating layer and a tin plating layer covering the nickel plating layer) formed so as to cover the Cu electrode. ing.
- a plating layer for example, a nickel plating layer and a tin plating layer covering the nickel plating layer
- the first external electrode 11 b of the first multilayer capacitor 11 and the first external electrode 12 b of the second multilayer capacitor 12 are connected to the power supply pattern 10 j of the wiring substrate 10, and the first pattern is connected to the ground pattern 10 i of the wiring substrate 10.
- the second external electrode 11c of the multilayer capacitor 11 and the second external electrode 12c of the second multilayer capacitor 12 are connected.
- the resistance is higher than that of the second path A2 (R11> R12).
- the first route A1 has a higher ESR than the second route A2.
- the second path A2 passes through the narrow lead portions 12n and 12q of the first and second internal electrodes 12i and 12j of the second multilayer capacitor 12, the inductance is higher than that of the first path A1 (L12> L11). ).
- the second route A2 has a higher ESL than the first route A1.
- the first path A1 and the second path A2 are connected between the power source and the ground of the IC 13. It will be inserted in parallel. Since the IC 13 has a capacity, anti-resonance occurs between the capacity of the IC 13 and the inductances of the first and second multilayer capacitors 11 and 12. However, in the mounting structure 1, since the first path A1 including the first multilayer capacitor 11 has a high ESR, anti-resonance can be suppressed by the high ESR of the first path A1. Further, in the mounting structure 1, since the second path A2 including the second multilayer capacitor 12 has a low ESR, the impedance on the low frequency side of the anti-resonance frequency can be suppressed by the low ESR of the second path A2.
- wiring for example, a part of the power supply pattern 10j, the ground patterns 10h and 10i, and the ground plane 10c
- This wiring also has inductance.
- the inductance of the wiring is added to the inductance of the first and second multilayer capacitors 11 and 12 (when affected by the inductance of the wiring)
- the high ESR of the first path A1 described above can contribute to suppression of anti-resonance.
- the impedance at the anti-resonance frequency becomes high.
- the second path A2 has a high ESL. Due to the high ESL of the second path A2, the high ESR of the first path A1 can contribute to the suppression of anti-resonance even if the wiring inductance exists between the first and second multilayer capacitors 11 and 12 and the IC 13. It becomes like this. Thereby, the antiresonance with the capacity
- the first multilayer capacitor 11 and the second multilayer capacitor 12 are mounted in parallel between the power source and the ground of the IC 13 in the wiring board 10, so that the first multilayer capacitor is mounted.
- a first path A1 including the capacitor 11 and a second path A2 including the second multilayer capacitor 12 are formed in parallel.
- the IC 13 in the wiring board 10 and the first path Even when the wiring inductance exists between the second multilayer capacitors 11 and 12, due to the high ESL of the second path A2 having a low ESR, the high ESR of the first path A1 and the capacitance of the IC 13 are increased. This can contribute to suppression of antiresonance between the inductances of the two multilayer capacitors 11 and 12. As a result, the impedance at the antiresonance frequency is reduced, so that the power supply impedance is reduced and voltage fluctuation can be suppressed.
- the resistance between the capacitance of the IC 13 and the inductances of the first and second multilayer capacitors 11 and 12 is affected by the inductance of the wiring. Resonance can be suppressed.
- the first and second external electrodes 11b and 11c of the first multilayer capacitor 11 have the resistance layer 11s, and therefore the first path A1 is formed by the resistance layer 11s.
- the ESR of the first route A1 can be adjusted higher than that of the second route A2.
- the widths of the lead portions 12n and 12q of the first and second internal electrodes 12i and 12j of the second multilayer capacitor 12 are reduced.
- the ESL of the second route A2 can be adjusted, and the ESL of the second route A2 can be made higher than the ESL of the first route A1.
- FIG. 6 is a plan view showing the configuration of the multilayer capacitor mounting structure 2 according to the second embodiment.
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
- FIG. 8 is a plan sectional view of the first multilayer capacitor 21 according to the second embodiment.
- FIG. 9 is an equivalent circuit of the multilayer capacitor mounting structure 2 according to the second embodiment.
- the mounting structure 2 provides a high ESR by providing a resistor separately from the multilayer capacitor and also provides a high ESL by providing an inductor. Is different.
- the first multilayer capacitor 21 and the second multilayer capacitor 22 are low ESR and low ESL multilayer capacitors having the same configuration.
- the mounting structure 2 includes a wiring board 20, two first multilayer capacitors 21 and second multilayer capacitors 22, an IC 23 (corresponding to an integrated circuit described in claims), a resistor 24, and an inductor 25. I have.
- the first multilayer capacitor 21 and the second multilayer capacitor 22 are decoupling capacitors connected between the power source and the ground of the IC 23.
- the wiring board 20 is a multilayer wiring board. First and second multilayer capacitors 21 and 22, an IC 23, a resistor 24, and an inductor 25 are surface-mounted on one surface 20 a of the wiring board 20. As with the wiring substrate 10 according to the first embodiment, the wiring substrate 20 has an insulating layer 20b, a ground plane 20c, an insulating layer 20d, a power supply plane 20e, and an insulating layer 20f stacked in order. In addition, the wiring board 20 has wiring patterns such as ground patterns 20h and 20i, a power supply pattern 20j, and connection patterns 20k and 20l formed on the upper surface of the insulating layer 20b.
- the ground patterns 20h and 20i, the power supply pattern 20j, and the connection patterns 20k and 20l are printed wiring patterns made of, for example, copper foil.
- the ground pattern 20h is a wiring pattern to which a ground terminal (not shown) of the IC 23 is electrically connected, and is electrically connected to the ground plane 20c through the interlayer through via 20m. Connected.
- the ground pattern 20 i includes a ground terminal (second external electrode 21 c) of the first multilayer capacitor 21 and a ground terminal (second external electrode 22 c) of the second multilayer capacitor 22.
- the wiring pattern is electrically connected, and is electrically connected to the ground plane 20c via the interlayer through via 20n.
- the power supply pattern 20j is a wiring pattern in which one electrode terminal 24a of the resistor 24, one electrode terminal 25a of the inductor 25, and a power supply terminal (not shown) of the IC 23 are electrically connected.
- the power supply pattern 20j is electrically connected to the power supply plane 20e via the interlayer through via 20p, similarly to the power supply pattern 20j according to the first embodiment.
- the wiring pattern between the connection location of the electrode terminal 24a of the resistor 24 and the connection location of the power supply terminal of the IC 23, the connection location of the electrode terminal 25a of the inductor 25, and the connection location of the power supply terminal of the IC 23 It is preferable that the wiring patterns between the two have substantially the same length and the substantially same width.
- connection pattern 20k is a wiring pattern in which the other electrode terminal 24b of the resistor 24 and the power supply terminal (first external electrode 21b) of the first multilayer capacitor 21 are electrically connected.
- connection pattern 20l is a wiring pattern in which the other electrode terminal 25b of the inductor 25 and the power supply terminal (first external electrode 22b) of the second multilayer capacitor 22 are electrically connected.
- the first and second multilayer capacitors 21 and 22 are decoupling capacitors as described above.
- the first and second multilayer capacitors 21 and 22 are chip-type multilayer ceramic capacitors and have a substantially rectangular parallelepiped shape. As described above, since the first multilayer capacitor 21 and the second multilayer capacitor 22 are multilayer capacitors having the same configuration, only the first multilayer capacitor 21 will be described below, and the description of the second multilayer capacitor 22 will be omitted.
- the first multilayer capacitor 21 is a multilayer capacitor with low ESR and low ESL.
- the first multilayer capacitor 21 includes a multilayer body 21a, a first external electrode 21b, and a second external electrode 21c.
- the first multilayer capacitor 21 is a two-terminal capacitor including a multilayer body 21a, a first external electrode 21b serving as a power supply terminal, and a second external electrode 21c serving as a ground terminal.
- the first external electrode 21b is provided on one end surface 21e of the pair of opposing end surfaces 21e and 21f of the multilayer body 21a.
- the second external electrode 21c is provided on the other end face 21f.
- the first external electrode 21b and the second external electrode 21c are provided not only at the end faces 21e and 21f of the multilayer body 21a but also up to a part of the main surface and a part of the side surface of the multilayer body 21a.
- the multilayer body 21a has the same configuration as the multilayer body 11a of the first multilayer capacitor 11 according to the first embodiment, and includes a plurality of dielectric layers 21h, a plurality of first internal electrodes 21i, and a second internal electrode 21j. is doing.
- the first internal electrode 21i has the same configuration as the first internal electrode 11i of the first multilayer capacitor 11 according to the first embodiment, and includes a main body portion 21m and a lead portion 21n having the same width as the main body portion 21m.
- the second internal electrode 21j has the same configuration as the second internal electrode 11j of the first multilayer capacitor 11 according to the first embodiment, and includes a main body portion 21p and a lead portion 21q having the same width as the main body portion 21p.
- the first external electrode 21b has the same configuration as the first external electrode 12b of the second multilayer capacitor 12 according to the first embodiment.
- the second external electrode 21c has the same configuration as the second external electrode 12c of the second multilayer capacitor 12 according to the first embodiment.
- the resistor 24 is a chip-type resistor and has a substantially rectangular parallelepiped shape.
- the resistor 24 has two electrode terminals 24a and 24b.
- the electrode terminal 24a is electrically connected to the power supply pattern 20j.
- the electrode terminal 24b is electrically connected to the connection pattern 20k. Thereby, the resistor 24 is connected in series to the first multilayer capacitor 21.
- the resistor 24 has a predetermined resistance value, for example, 100 m ⁇ .
- the inductor 25 is a chip-type inductor and has a substantially rectangular parallelepiped shape.
- the inductor 25 has two electrode terminals 25a and 25b.
- the electrode terminal 25a is electrically connected to the power supply pattern 20j.
- the electrode terminal 25b is electrically connected to the connection pattern 20l. Thereby, the inductor 25 is connected to the second multilayer capacitor 22 in series.
- the inductor 25 has a predetermined inductance, for example, 200 pH.
- the electrode terminal 24a of the resistor 24 is connected to the power supply pattern 20j of the wiring board 20, and the electrode terminal 24b of the resistor 24 and the first external electrode 21b of the first multilayer capacitor 21 are connected to the connection pattern 20k.
- the second external electrode 21c of the first multilayer capacitor 21 is connected to the pattern 20i.
- the electrode terminal 25a of the inductor 25 is connected to the power supply pattern 20j of the wiring board 20, and the electrode terminal 25b of the inductor 25 and the first external electrode 22b of the second multilayer capacitor 22 are connected to the connection pattern 20l.
- the second external electrode 22c of the second multilayer capacitor 22 is connected to the ground pattern 20i.
- FIG. 9 shows an equivalent circuit in the mounting structure 2 showing the first route A1 and the second route A2.
- the impedance of the first path A1 includes a resistor R21 of the first multilayer capacitor 21, an inductance L21, a capacitor C21, and a resistor R23 of the resistor 24.
- the impedance of the second path A2 includes a resistor R22 of the second multilayer capacitor 22, an inductance L22, a capacitor C22, and an inductance L23 of the inductor 25.
- the resistor R21, the inductance L21, the capacitor C21, and the resistor R23 of the first path A1 are parallel to the resistor R22, the inductance L22, the capacitor C22, and the inductance L23 of the second path A2.
- the resistance is higher than that of the second path A2 (R21 + R23> R22).
- the first route A1 has a higher ESR than the second route A2.
- the second path A2 passes through the inductor 25, the inductance is higher than that of the first path A1 (L22 + L23> L21).
- the second route A2 has a higher ESL than the first route A1.
- the resistor R21 and the resistor R22 have substantially the same value.
- the inductance L21 and the inductance L22 are substantially the same value.
- the first path A1 has a high ESR and the second path A2 has a high ESL. Due to the high ESL of the second path A2, even if the wiring inductance exists between the first and second multilayer capacitors 21 and 22 and the IC 23, as in the mounting structure 1 according to the first embodiment, the first The high ESR of the path A1 can contribute to suppression of anti-resonance between the capacitance of the IC 23 and the inductances of the first and second multilayer capacitors 21 and 22.
- the first multilayer capacitor 21, the resistor 24, the second multilayer capacitor 22, and the inductor 25 are mounted in parallel between the power source and the ground of the IC 23 on the wiring board 20.
- the first path A1 including the first multilayer capacitor 21 and the resistor 24, the second path A2 including the second multilayer capacitor 22 and the inductor 25 are formed in parallel.
- the wiring board 20 Since the first path A1 (first multilayer capacitor 21, resistor 24) is low ESL and high ESR, and the second path A2 (second multilayer capacitor 22, inductor 25) is high ESL and low ESR, the wiring board 20, even if wiring inductance exists between the IC 23 and the first and second multilayer capacitors 21 and 22, the high ESR of the first path A ⁇ b> 1 is increased by the increase in ESL of the second path A ⁇ b> 2 with low ESR. This can contribute to suppression of antiresonance between the capacitance and the inductance of the first and second multilayer capacitors 21 and 22.
- the resistance between the capacitance of the IC 23 and the inductances of the first and second multilayer capacitors 21 and 22 is affected by the inductance of the wiring. Resonance can be suppressed.
- the ESR of the first path A1 can be adjusted by connecting the resistor 24 in series with the first multilayer capacitor 21, and the ESR of the first path A1. Can be higher than the ESR of the second route A2.
- the existing low ESR and low ESL first multilayer capacitors 21 and 22, the resistor 24, and the inductor 25 can be used without using a special multilayer capacitor.
- the above-described anti-resonance can be suppressed. Therefore, cost can be suppressed.
- FIG. 10 is a plan view showing the configuration of the multilayer capacitor mounting structure 3 according to the third embodiment.
- FIG. 11 is a cross-sectional view taken along line IV-IV in FIG.
- FIG. 12 is an equivalent circuit of the multilayer capacitor mounting structure 3 according to the third embodiment.
- the mounting structure 3 changes the length of the wiring patterns on the first path A1 side and the second path A2 side to make the second path A2 more than the first path A1.
- High ESL is different.
- the ESL may be increased by changing the width of the wiring pattern.
- the mounting structure 3 includes a wiring board 30, two first multilayer capacitors 31 and second multilayer capacitors 32, and an IC 33 (corresponding to an integrated circuit described in claims).
- the first multilayer capacitor 31 and the second multilayer capacitor 32 are decoupling capacitors connected between the power source and the ground of the IC 33.
- the wiring board 30 is a multilayer wiring board. First and second multilayer capacitors 31 and 32 and an IC 33 are surface-mounted on one surface 30 a of the wiring board 30.
- the wiring substrate 30 has an insulating layer 30b, a ground plane 30c, an insulating layer 30d, a power supply plane 30e, and an insulating layer 30f stacked in this order.
- the wiring substrate 30 has wiring patterns such as ground patterns 30h and 30i and a power supply pattern 30j formed on the upper surface of the insulating layer 30b.
- the ground patterns 30h and 30i and the power supply pattern 30j are printed wiring patterns made of, for example, copper foil.
- the ground pattern 30h is a wiring pattern to which a ground terminal (not shown) of the IC 33 is electrically connected, and is electrically connected to the ground plane 30c through the interlayer through via 30m. Connected.
- the ground pattern 30 i includes a ground terminal (second external electrode 31 c) of the first multilayer capacitor 31 and a ground terminal (second external electrode 32 c) of the second multilayer capacitor 32.
- the wiring pattern is electrically connected, and is electrically connected to the ground plane 30c through the interlayer through via 30n.
- the power supply pattern 30j includes a power supply terminal (first external electrode 31b) of the first multilayer capacitor 31 and a power supply terminal (first external electrode 32b) of the second multilayer capacitor 32.
- the power supply pattern 30j includes the first wiring pattern 30s between the power supply terminal of the first multilayer capacitor 31 and the connection portion of the power supply terminal of the IC33, the connection location of the power supply terminal of the second multilayer capacitor 32, and the power supply terminal of the IC33. The length of the second wiring pattern 30t between the connection points is different.
- the pattern is formed so that the second wiring pattern 30t is longer than the first wiring pattern 30s. That is, the wiring between the second multilayer capacitor 32 and the IC 33 is longer than the wiring between the first multilayer capacitor 31 and the IC 33.
- the first wiring pattern 30s and the second wiring pattern 30t have a common pattern on the IC 33 side. The length is different.
- the inductance can be changed by adjusting the length of the wiring. Specifically, the inductance is increased by lengthening the wiring pattern (wiring). Therefore, the inductance of the longer second wiring pattern 30t is higher than the inductance of the shorter first wiring pattern 30s.
- the inductance can be changed by adjusting the width of the wiring pattern. Specifically, the inductance is increased by reducing the width of the wiring pattern (wiring). Therefore, the inductance of the second wiring pattern 30t can be made higher than the inductance of the first wiring pattern 30s by making the width of the second wiring pattern 30t narrower than the width of the first wiring pattern 30s.
- the width of the second wiring pattern 30t narrows the width of the second wiring pattern 30t.
- the first and second multilayer capacitors 31 and 32 are decoupling capacitors as described above.
- the first and second multilayer capacitors 31 and 32 are chip-type multilayer ceramic capacitors and have a substantially rectangular parallelepiped shape.
- the first multilayer capacitor 31 is a multilayer capacitor having a high ESR (ESR is higher than that of the second multilayer capacitor 32) and a low ESL.
- the first multilayer capacitor 31 includes a multilayer body 31a, a first external electrode 31b, and a second external electrode 31c. Since the first multilayer capacitor 31 is a multilayer capacitor having the same configuration as that of the first multilayer capacitor 11 according to the first embodiment, description thereof is omitted.
- the second multilayer capacitor 32 is a multilayer capacitor having a low ESR (an ESR is lower than that of the first multilayer capacitor 31) and a low ESL (an ESL having the same size as the first multilayer capacitor 31).
- the second multilayer capacitor 32 includes a multilayer body 32a, a first external electrode 32b, and a second external electrode 32c. Since the second multilayer capacitor 32 is a multilayer capacitor having the same configuration as the first and second multilayer capacitors 21 and 22 according to the second embodiment, the description thereof is omitted.
- the first external electrode 31b of the first multilayer capacitor 31 is connected to the first wiring pattern 30s side of the power supply pattern 30j of the wiring board 30, and the second external electrode 31c of the first multilayer capacitor 31 is connected to the ground pattern 30i. Is connected.
- the first external electrode 32 b of the second multilayer capacitor 32 is connected to the second wiring pattern 30 t side of the power supply pattern 30 j of the wiring board 30, and the second external of the second multilayer capacitor 32 is connected to the ground pattern 30 i.
- the electrode 32c is connected.
- the first path A1 including the first multilayer capacitor 31 and the first wiring pattern 30s, the second multilayer capacitor 32, and the second wiring pattern are provided between the power source and the ground of the IC 33.
- a second path A2 including 30t is formed in parallel.
- FIG. 12 shows an equivalent circuit in the mounting structure 3 showing the first route A1 and the second route A2.
- the impedance of the first path A1 includes a resistor R31 of the first multilayer capacitor 31, an inductance L31, a capacitor C31, and L33 of the first wiring pattern 30s.
- the impedance of the second path A2 includes a resistance R32 of the second multilayer capacitor 32, an inductance L32, a capacitance C32, and an inductance L34 of the second wiring pattern 30t.
- the resistor R31, the inductance L31, the capacitor C31, and the inductance L33 of the first path A1 are parallel to the resistor R32, the inductance L32, the capacitor C32, and the inductance L34 of the second path A2.
- the resistance is higher than that of the second path A2 (R31> R32).
- the first route A1 has a higher ESR than the second route A2.
- the second path A2 passes through the second wiring pattern 30t that is longer than the first wiring pattern 30s, the inductance is higher than that of the first path A1 (L32 + L34> L31 + L33).
- the second route A2 has a higher ESL than the first route A1.
- the inductance L31 and the inductance L32 are substantially the same value.
- the first path A1 is increased in ESR and the second path A2 is increased in ESL, as in the mounting structure 1 according to the first embodiment. Due to the high ESL of the second path A2, even if the wiring inductance exists between the first and second multilayer capacitors 31 and 32 and the IC 33, as in the mounting structure 1 according to the first embodiment, the first The high ESR of the path A1 can contribute to suppression of antiresonance.
- the first multilayer capacitor 31 connected to the first wiring pattern 30s and the second wiring pattern 30t are connected between the power source and the ground of the IC 33 on the wiring board 30.
- the second multilayer capacitor 32 By mounting the second multilayer capacitor 32 in parallel, the first path A1 including the first multilayer capacitor 31 and the first wiring pattern 30s, and the second path A2 including the second multilayer capacitor 32 and the second wiring pattern 30t. Are formed in parallel.
- the first path A1 (first multilayer capacitor 31, first wiring pattern 30s) has low ESL and high ESR
- the second path A2 (second multilayer capacitor 32, second wiring pattern 30t) has high ESL and low ESR.
- the first path A1 is increased due to the high ESL of the second path A2 having a low ESR.
- the high ESR can contribute to suppression of antiresonance between the capacitance of the IC 33 and the inductances of the first and second multilayer capacitors 31 and 32.
- the resistance between the capacitance of the IC 33 and the inductances of the first and second multilayer capacitors 31 and 32 is affected by the inductance of the wiring. Resonance can be suppressed.
- the first wiring pattern 30t on the second path A2 side is made longer than the first wiring pattern 30s on the first path A1 side.
- the ESL of the route A1 and the second route A2 can be adjusted, and the ESL of the second route A2 can be made higher than the ESL of the first route A1.
- FIG. 13 is an equivalent circuit involved in anti-resonance in a conventional multilayer capacitor mounting structure.
- FIG. 14 shows frequency characteristics of impedance in a conventional multilayer capacitor mounting structure.
- FIG. 15 is a complex plane of admittance in a conventional multilayer capacitor mounting structure.
- FIG. 16 is a complex plane of impedance in a conventional multilayer capacitor mounting structure.
- FIG. 13 shows a simple equivalent circuit showing only those involved in anti-resonance, and omits the capacities of the first and second multilayer capacitors not involved in anti-resonance.
- the symbol C1 ' is the IC capacitance, which is 30 nF.
- the impedance composed of the capacitance C1 'of the IC is Z2', and its admittance is Y2 '.
- Reference symbol L1 ' represents the inductance (low ESL) of the first multilayer capacitor, which was 50 pH.
- the impedance composed of the inductance L1 'and the resistor R1' of the first multilayer capacitor is Z3 ', and its admittance is Y3'.
- Reference symbol L2 ' represents the inductance (low ESL) of the second multilayer capacitor, which was 50 pH.
- the impedance composed of the inductance L2 'and the resistor R2' of this second multilayer capacitor is Z4 ', and its admittance is Y4'.
- Reference numeral L3 ' represents the inductance of the wiring between the IC and the multilayer capacitor, and was set to 100 pH.
- the impedance consisting of the inductance L3 'of this wiring is Z5', and its admittance is Y5 '.
- the impedance composed of the impedance Z3 'of the first multilayer capacitor in parallel and the impedance Z4' of the second multilayer capacitor is defined as Z6 ', and its admittance is defined as Y6'.
- the impedance composed of series impedance Z6 'and impedance Z5' is Z7 ', and its admittance is Y7'.
- the impedance (power supply impedance) of the entire circuit including the parallel impedance Z2 'and impedance Z7' is Z1 ', and its admittance is Y1'.
- the horizontal axis is frequency [Hz] and the vertical axis is impedance [ ⁇ ].
- the frequency is from 0.01 GHz to 1.00 GHz.
- a solid line denoted by reference sign ZF1 ' is a frequency characteristic of the impedance Z1' of the entire circuit.
- a broken line indicated by a symbol ZF2 ' is a frequency characteristic of the impedance Z2' of the IC.
- a one-dot chain line indicated by reference sign ZF3 ' is a frequency characteristic of the impedance Z3' of the first multilayer capacitor.
- a two-dot chain line indicated by a symbol ZF4 ' is a frequency characteristic of the impedance Z4' of the second multilayer capacitor.
- the broken line indicated by the symbol ZF7 ' is the frequency characteristic of the impedance Z7'.
- the symbol AF 'on the frequency characteristic ZF1' of the impedance Z1 ' indicates the anti-resonance frequency at which the impedance is highest.
- the horizontal axis is conductance G (real part), and the vertical axis is susceptance B (imaginary part).
- a solid line denoted by reference numeral YP1 ' represents the admittance Y1' on the complex plane.
- a broken line indicated by a symbol YP2 ' indicates the admittance Y2' on the complex plane.
- An alternate long and short dash line indicated by reference numeral YP3 ' represents the admittance Y3' on the complex plane.
- the vector indicated by the symbol YV4 ' represents the admittance Y4' at the antiresonance frequency AF 'on the complex plane.
- the vector indicated by the symbol YV6 ' represents the admittance Y6' at the antiresonance frequency AF 'on the complex plane.
- the vector indicated by the symbol YV7 ' represents the admittance Y7' at the antiresonance frequency AF 'on the complex plane.
- the horizontal axis is resistance R (real part), and the vertical axis is reactance X (imaginary part).
- a solid line denoted by reference sign ZP1 ' indicates the impedance Z1' on the complex plane.
- An alternate long and short dash line indicated by reference sign ZP5 ' indicates the impedance Z5' on the complex plane.
- a two-dot chain line indicated by a symbol ZP6 ' represents the impedance Z6' on a complex plane.
- a broken line indicated by a symbol ZP7 ' indicates the impedance Z7' on a complex plane.
- a vector denoted by reference sign ZV1 ' represents the impedance Z1' at the antiresonance frequency AF 'on the complex plane.
- a vector indicated by a symbol ZV5 ' represents an impedance Z5' at the antiresonance frequency AF 'on a complex plane.
- a vector indicated by a symbol ZV6 ' represents an impedance Z6' at the antiresonance frequency AF 'on a complex plane.
- a vector indicated by a symbol ZV7 ' represents an impedance Z7' at the antiresonance frequency AF 'on a complex plane.
- the impedance consisting only of the resistance is only the real part.
- the impedance consisting only of the capacitance is only the imaginary part.
- the impedance consisting only of the inductance is only the imaginary part.
- the impedance composed of series resistance and inductance has a real part and an imaginary part.
- FIG. 15 the reason why the anti-resonance suppression effect is reduced when a conventional multilayer capacitor is used will be described with reference to FIGS. 15 and 16.
- FIG. 13 the parts connected in parallel in the equivalent circuit shown in FIG. 13 are considered as admittances on the complex plane shown in FIG. 15, and the parts connected in series are impedances on the complex plane shown in FIG. Think.
- This admittance YP6 ′ becomes an impedance ZP6 ′ on the complex plane of FIG. 16, and a vector YV6 ′ indicating the admittance Y6 ′ at the antiresonance frequency AF ′ becomes a vector ZV6 ′ indicating the impedance Z6 ′ on the complex plane of FIG. .
- the impedance ZP5 ′ and impedance ZP6 ′ on the complex plane of FIG. Are combined into the impedance ZP7 ′, and the vector ZV5 ′ indicating the impedance Z5 ′ at the antiresonance frequency AF ′ and the vector ZV6 ′ indicating the impedance Z6 ′ are combined into a vector ZV7 ′ indicating the impedance Z7 ′.
- the impedance ZP7 ' approaches the X axis due to the presence of the wiring inductance L3'.
- the impedance ZP7 ′ becomes admittance YP7 ′ on the complex plane of FIG. 15, and the vector ZV7 ′ indicating the impedance Z7 ′ at the antiresonance frequency AF ′ becomes the vector YV7 ′ indicating admittance Y7 ′ on the complex plane of FIG. .
- This admittance YP1 ′ becomes the impedance ZP1 ′ on the complex plane of FIG. 16, and the vector YV1 ′ indicating the admittance Y1 ′ at the antiresonance frequency AF ′ becomes the vector ZV1 ′ indicating the impedance Z1 ′ on the complex plane of FIG. .
- the impedance ZP7 ' approaches the X axis on the complex plane in FIG. 16, so that the admittance YP7' approaches the B axis on the complex plane in FIG.
- the vector YV7 'indicating the admittance Y7' at the antiresonance frequency AF ' approaches the B axis
- the vector YV1' indicating the admittance Y1 'at the antiresonance frequency AF' approaches the origin of the complex plane in FIG.
- the vector ZV1 ′ indicating the impedance Z1 ′ at the antiresonance frequency AF ′ is separated from the origin of the complex plane in FIG.
- FIG. 17 shows a simple equivalent circuit showing only those involved in anti-resonance, such as the capacitances of the first multilayer capacitors 11, 21, 31 and second multilayer capacitors 21, 22, 32 not involved in anti-resonance. Is omitted.
- Reference numeral C1 denotes the capacitance of the ICs 13, 23, and 33, which is 30 nF, which is the same as the capacitance C1 'of the IC shown in FIG.
- the impedance composed of the capacitance C1 of the ICs 13, 23, and 33 is Z2, and its admittance is Y2.
- the symbol L1 is the inductance (low ESL) of the first path A1, and is set to 50 pH, which is the same as the inductance L1 'of the first multilayer capacitor shown in FIG.
- This inductance L1 corresponds to the inductance L11 of the first multilayer capacitor 11 in the case of the mounting structure 1, corresponds to the inductance L21 of the first multilayer capacitor 21 in the case of the mounting structure 2, and in the case of the mounting structure 3.
- This corresponds to the inductance L31 of the first multilayer capacitor 31 and the inductance L33 of the first wiring pattern 30s.
- Reference numeral R1 denotes a resistance (high ESR) of the first path A1, and is set to 100 m ⁇ , which is the same as the resistance R1 ′ of the first multilayer capacitor shown in FIG.
- the resistor R1 corresponds to the resistor R11 of the first multilayer capacitor 11 in the case of the mounting structure 1, and corresponds to the resistor R21 of the first multilayer capacitor 21 and the resistor R23 of the resistor 24 in the case of the mounting structure 2. In the case of the structure 3, it corresponds to the resistor R31 of the first multilayer capacitor 31.
- the impedance formed by the inductance L1 and the resistance R1 of the first path A1 is Z3, and its admittance is Y3.
- the symbol L2 is the inductance (high ESL) of the second path A2, and is 200 pH.
- the inductance L2 corresponds to the inductance L12 of the second multilayer capacitor 12 in the case of the mounting structure 1, and corresponds to the inductance L22 of the second multilayer capacitor 22 and the inductance L23 of the inductor 25 in the case of the mounting structure 2.
- it corresponds to the inductance L32 of the second multilayer capacitor 32 and the inductance L34 of the second wiring pattern 30t.
- Reference symbol R2 is the resistance (low ESR) of the second path A2, and is 10 m ⁇ , which is the same as the resistance R2 'of the second multilayer capacitor shown in FIG.
- This resistor R2 corresponds to the resistor R12 of the second multilayer capacitor 12 in the case of the mounting structure 1, corresponds to the resistor R22 of the second multilayer capacitor 22 in the case of the mounting structure 2, and in the case of the mounting structure 3 This corresponds to the resistor R32 of the second multilayer capacitor 32.
- the impedance formed by the inductance L2 and the resistance R2 of the second path A2 is Z4, and its admittance is Y4.
- Reference numeral L3 is the inductance of the wiring between the ICs 13, 23, 33 and the first multilayer capacitors 11, 21, 31, and the second multilayer capacitors 12, 22, 32, and is the same as the inductance L3 ′ of the wiring shown in FIG.
- the pH was 100.
- the impedance consisting of the inductance L3 of this wiring is Z5, and its admittance is Y5.
- the impedance composed of the impedance Z3 of the first path A1 and the impedance Z4 of the second path A2 in parallel is Z6, and the admittance is Y6.
- the impedance composed of series impedance Z6 and impedance Z5 is Z7, and its admittance is Y7.
- the impedance (power source impedance) of the entire circuit including the parallel impedance Z2 and impedance Z7 is Z1, and its admittance is Y1.
- the horizontal axis is frequency [Hz] and the vertical axis is impedance [ ⁇ ].
- the frequency is from 0.01 GHz to 1.00 GHz.
- the solid line indicated by reference sign ZF1 is the frequency characteristic of the impedance Z1 of the entire circuit.
- a broken line indicated by a symbol ZF2 is a frequency characteristic of the impedance Z2 of the IC.
- a one-dot chain line indicated by reference sign ZF3 is a frequency characteristic of the impedance Z3 of the first path A1.
- a two-dot chain line indicated by reference sign ZF4 is a frequency characteristic of the impedance Z4 of the second path A2.
- a broken line indicated by a symbol ZF7 is a frequency characteristic of the impedance Z7 '.
- the symbol AF on the frequency characteristic ZF1 of the impedance Z1 indicates an anti-resonance frequency at which the impedance is highest.
- the horizontal axis is conductance G (real part), and the vertical axis is susceptance B (imaginary part).
- a solid line indicated by a symbol YP1 indicates the admittance Y1 on the complex plane.
- a broken line indicated by a symbol YP2 indicates the admittance Y2 on the complex plane.
- An alternate long and short dash line indicated by reference numeral YP3 represents the admittance Y3 on the complex plane.
- a two-dot chain line indicated by a symbol YP4 indicates the admittance Y4 on the complex plane.
- a broken line indicated by a symbol YP6 indicates the admittance Y6 on the complex plane.
- a vector indicated by reference sign ZV5 represents the impedance Z5 at the antiresonance frequency AF on the complex plane.
- a vector indicated by reference sign ZV6 represents the impedance Z6 at the antiresonance frequency AF on the complex plane.
- a vector indicated by reference sign ZV7 represents the impedance Z7 at the antiresonance frequency AF on the complex plane.
- the impedance ZP5 and the impedance ZP6 on the complex plane of FIG. The resultant is combined into an impedance ZP7, and a vector ZV5 indicating the impedance Z5 at the antiresonance frequency AF and a vector ZV6 indicating the impedance Z6 are combined into a vector ZV7 indicating the impedance Z7. Since the impedance ZP6 is away from the X axis as described above, the impedance ZP7 on the complex plane in FIG.
- the impedance ZP7 becomes admittance YP7 on the complex plane of FIG. 19, and the vector ZV7 indicating the impedance Z7 at the antiresonance frequency AF becomes the vector YV7 indicating admittance Y7 on the complex plane of FIG.
- the admittance YP7 is combined to become the admittance YP1
- the vector YV2 indicating the admittance Y2 at the antiresonance frequency AF and the vector YV7 indicating the admittance Y7 are combined to become the vector YV1 indicating the admittance Y1.
- This admittance YP1 becomes the impedance ZP1 on the complex plane of FIG. 20, and the vector YV1 indicating the admittance Y1 at the antiresonance frequency AF becomes the vector ZV1 indicating the impedance Z1 on the complex plane of FIG.
- the admittance YP7 is also separated from the B axis more than the admittance YV7 'of FIG.
- the vector YV7 indicating the admittance Y7 at the antiresonance frequency AF is further away from the B axis than the vector YV7 'in FIG.
- the vector YV1 indicating the admittance Y1 at the antiresonance frequency AF in FIG. 19 is further away from the origin of the complex plane of the admittance than the vector YV1 ′ in FIG. Accordingly, the vector ZV1 indicating the impedance Z1 at the antiresonance frequency AF in FIG.
- the level of the impedance Z1 decreases at the antiresonance frequency AF.
- the impedance level is reduced at the anti-resonance frequency AF, and the mountain-shaped characteristic is relaxed. That is, antiresonance is suppressed.
- the capacitances of the ICs 13, 23, and 33 and the first multilayer capacitor 11 are affected even by the influence of the wiring inductance. , 21, 31 and the inductance of the second multilayer capacitors 12, 22, 32 can be suppressed.
- the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made.
- the first multilayer capacitors 11, 21, 31 and the second multilayer capacitors 12, 22, 32 and the ICs 13, 23, 33 are mounted on one surface 10 a, 20 a, 30 a of the wiring boards 10, 20, 30.
- the ICs 13, 23, and 33 are mounted on one surface (for example, the upper surface) of the wiring boards 10, 20, and 30, and the first multilayer capacitor is mounted on the other surface (for example, the lower surface) of the wiring substrates 10, 20, and 30. It is good also as a structure which mounts 11,21,31 and the 2nd multilayer capacitor 12,22,32.
- the resistance value (ESR) of the external electrodes 11b and 11c is increased by adding the resistance layer 11s to the inside of the external electrodes 11b and 11c of the first multilayer capacitor 11, but the external electrodes 11b, 11c,
- a resin electrode may be used instead of the metal electrode 11c to increase the resistance value of the external electrodes 11b and 11c.
- the resistance values of both the first external electrode 11b and the second external electrode 11c of the first multilayer capacitor 11 are increased, but the first external electrode 11b of the first multilayer capacitor 11 The resistance value of one of the second external electrodes 11c may be increased.
- the resistor 24 is connected to the power source side of the first multilayer capacitor 21 and the inductor 25 is connected to the power source side of the second multilayer capacitor 22.
- the resistor is connected to the ground side of the first multilayer capacitor 21. 24 may be connected, or the inductor 25 may be connected to the ground side of the second multilayer capacitor 22.
- the length and width of the first wiring pattern 30s on the power supply side of the first multilayer capacitor 31 and the second wiring pattern 30t on the power supply side of the second multilayer capacitor 32 are changed, so that the first wiring pattern 30s is longer than the first path A1.
- the ESL of the second path A2 is increased, the first path A1 is changed by changing the length and width of the ground-side wiring pattern of the first multilayer capacitor 31 and the ground-side wiring pattern of the second multilayer capacitor 32.
- the ESL of the second path A2 may be higher than the first path A1
- the ESL of the second path A2 may be higher than the first path A1 by changing the length and width of the wiring patterns on both the power supply side and the ground side. It is good.
- Multilayer capacitor mounting structure 10 20, 30 Wiring substrate 10h, 10i, 20h, 20i, 30h, 30i Ground pattern 10j, 20j, 30j Power supply pattern 20l, 20l Connection pattern 30s First wiring pattern 30t First Two wiring patterns 11, 21, 31 First multilayer capacitors 11a, 21a, 31a Laminates 11b, 21b, 31b First external electrodes 11c, 21c, 31c Second external electrodes 11h, 21h Dielectric layers 11i, 21i First internal electrodes 11j, 21j Second internal electrode 11n, 11q, 21n, 21q Lead 11s Resistive layer 12, 22, 32 Second multilayer capacitor 12a, 22a, 32a Laminated body 12b, 22b, 32b First external electrode 12c, 22c, 32c First 2 External electrode 12h Dielectric layer 12i 1st inside Part electrode 12j Second external electrode 12n, 12q Lead part 13, 23, 33 IC (integrated circuit)
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Abstract
積層コンデンサの実装構造(1)は、配線基板(10)におけるIC(13)の電源-グランド間に第1積層コンデンサ(11)と第2積層コンデンサ(12)が実装され、第1積層コンデンサ(11)の第1外部電極(11b)及び第2積層コンデンサ(12)の第1外部電極(12b)が配線基板(10)の一面(10a)に形成された電源パターン(10j)に電気的に接続され、第1積層コンデンサ(11)の第2外部電極(11c)及び第2積層コンデンサ(12)の第2外部電極(12c)が配線基板(10)の一面(10a)に形成されたグランドパターン(10i)に電気的に接続され、IC(13)の電源-グランド間には第1積層コンデンサ(11)を含む第1経路と第2積層コンデンサ(12)を含む第2経路とが並列に形成され、第1経路は高ESRかつ低ESLであり、第2経路が低ESRかつ高ESLである。
Description
本発明は、積層コンデンサの実装構造に関する。
IC等の集積回路が実装された配線基板には、集積回路の動作中の電圧変動の抑制やノイズの除去等のために、集積回路の電源-グランド間にデカップリングコンデンサが実装される場合がある。デカップリングコンデンサが実装された場合、電圧変動を抑制する観点から、電源インピーダンスは可能な限り低いことが望ましい。
ところで、コンデンサには、容量成分の他、ESL(Equivalent Series Inductance:等価直列インダクタンス)やESR(Equivalent Series Resistance:等価直列抵抗)が存在する。そのため、デカップリングコンデンサが実装された配線基板では、配線基板や集積回路の容量と、デカップリングコンデンサのインダクタンスとの間で反共振が起きる。
この反共振により、電源インピーダンスは、反共振周波数を境にして、低周波数側では周波数が高くなるほど高くなり、高周波数側では周波数が高くなるほど低くなる。すなわち、反共振周波数付近で山型の特性を示す。電源インピーダンスを低くするためには、この反共振を抑制することが望ましい。反共振を抑制する方法としては、デカップリングコンデンサのESRを大きくすることが考えられる。しかしながら、この方法により反共振周波数でのインピーダンスが比較的低く抑えられるが、反共振周波数よりも低周波数側のインピーダンスが高くなるという問題がある。
この問題を解決するために、特許文献1には、配線基板に実装された集積回路の電源-グランド間に、ESLが1nH以下かつESRが1.5Ω以上20Ω以下のコンデンサと、ESLが1nH以下かつESRが100mΩ以下のコンデンサとが並列に設けられることが開示されている。このESRが高いほうのコンデンサにより反共振を抑制し、ESRが低いほうのコンデンサにより反共振周波数の低周波数側のインピーダンスを抑制している。これにより、配線基板の容量とコンデンサのインダクタンスとの間の反共振を抑制することができる。
しかしながら、実際には配線基板の容量とは別に、集積回路の容量とコンデンサのインダクタンスとの間の反共振も発生する場合がある。この集積回路の容量とコンデンサのインダクタンスとの間の反共振は、集積回路とコンデンサとの間に存在する配線のインダクタンスの影響を受ける(つまり、コンデンサのインダクタンスに配線のインダクタンスが上乗せられる)。そのため、反共振周波数でのインピーダンスが高くなり、特許文献1に開示される方法ではこの反共振を抑制することができない。この反共振によってインピーダンスが高くなることで、電圧変動が大きくなる。
本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、集積回路の容量と積層コンデンサのインダクタンスとの間の反共振を抑制できる積層コンデンサの実装構造を提供することを目的とする。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造は、配線基板と、配線基板に実装された集積回路と、配線基板における集積回路の電源-グランド間に実装された第1積層コンデンサと、配線基板における前記集積回路の電源-グランド間に実装された第2積層コンデンサと、を備え、第1積層コンデンサは、誘電体層を挟んで第1内部電極と第2内部電極とが交互に積層された積層体と、積層体の対向する一対の端面のうちの一方の端面に設けられ、第1内部電極に電気的に接続された第1外部電極と、積層体の一対の端面のうちの他方の端面に設けられ、第2内部電極に電気的に接続された第2外部電極と、を有し、第2積層コンデンサは、誘電体層を挟んで第1内部電極と第2内部電極とが交互に積層された積層体と、積層体の対向する一対の端面のうちの一方の端面に設けられ、第1内部電極に電気的に接続された第1外部電極と、積層体の一対の端面のうちの他方の端面に設けられ、第2内部電極に電気的に接続された第2外部電極と、を有し、第1積層コンデンサの第1外部電極及び第2積層コンデンサの第1外部電極は、配線基板の一面に形成された電源パターン側に電気的に接続され、第1積層コンデンサの第2外部電極及び第2積層コンデンサの第2外部電極は、配線基板の一面に形成されたグランドパターン側に電気的に接続され、集積回路の電源-グランド間には、第1積層コンデンサを少なくとも含む第1経路と、第2積層コンデンサを少なくとも含む第2経路とが並列に形成され、第1経路は第2経路よりも等価直列抵抗が高く、かつ、第2経路は第1経路よりも等価直列インダクタンスが高いことを特徴とする。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造によれば、配線基板における集積回路の電源-グランド間に第1積層コンデンサを少なくとも含む第1経路と第2積層コンデンサを少なくとも含む第2経路とが並列に形成される。第1経路は、低ESLかつ高ESRである。第2経路は、高ESLかつ低ESRである。この構成により、配線基板における集積回路と第1、第2積層コンデンサ(第1経路及び第2経路)との間に配線のインダクタンスが存在する場合でも、第2経路の高ESL化により、第1経路の高ESRが集積回路の容量と第1、第2積層コンデンサのインダクタンスとの間の反共振の抑制に寄与できる。これにより、反共振周波数でのインピーダンスが低下し、電圧変動を抑制できる。このように、本発明に係る積層コンデンサの実装構造によれば、配線のインダクタンスの影響を受けても集積回路の容量と積層コンデンサのインダクタンスとの間の反共振を抑制できる。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造では、第1積層コンデンサの第1外部電極及び第2積層コンデンサの第1外部電極は、電源パターンに電気的に接続され、第1積層コンデンサの第2外部電極及び第2積層コンデンサの第2外部電極は、グランドパターンに電気的に接続され、第1積層コンデンサは第2積層コンデンサよりも等価直列抵抗が高い積層コンデンサであり、かつ、第2積層コンデンサは第1積層コンデンサよりも等価直列インダクタンスが高い積層コンデンサであることが好ましい。
このようにすれば、第1経路の第1積層コンデンサが第2経路の第2積層コンデンサよりも等価直列抵抗が高いので、第1経路が第2経路よりも高ESRとなる。また、第2経路の第2積層コンデンサが第1経路の第1積層コンデンサよりも等価直列インダクタンスが高いので、第2経路が第1経路よりも高ESLとなる。これにより、第1経路は低ESLかつ高ESRとなり、第2経路が高ESLかつ低ESRとなる。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造では、第2積層コンデンサの第1内部電極の引き出し部の幅は当該第1内部電極の本体部の幅よりも狭い、又は/及び、第2積層コンデンサの第2内部電極の引き出し部の幅は当該第2内部電極の本体部の幅よりも狭いことが好ましい。このように構成することで、第2積層コンデンサの等価直列インダクタンスを第1積層コンデンサの等価直列インダクタンスよりも高くできる。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造では、第1積層コンデンサは、第2積層コンデンサよりも等価直列抵抗が高い積層コンデンサであり、第2積層コンデンサと集積回路との間を電気的に接続する第2配線パターンの長さは第1積層コンデンサと集積回路との間を電気的に接続する第1配線パターンの長さよりも長い、又は/及び、第2配線パターンの幅は第1配線パターンの幅よりも狭い、第1経路は第1積層コンデンサと第1配線パターンを含み、第2経路は第2積層コンデンサと第2配線パターンを含むことが好ましい。
このようにすれば、第1経路の第1積層コンデンサが第2経路の第2積層コンデンサよりも等価直列抵抗が高いので、第1経路が第2経路よりも高ESRとなる。また、第2経路の第2積層コンデンサと集積回路との間の第2配線パターンが第1経路の第1積層コンデンサと集積回路との間の第1配線パターンよりも長い又は/及び狭いので、第2経路が第1経路よりも高ESLとなる。これにより、第1経路は低ESLかつ高ESRとなり、第2経路が高ESLかつ低ESRとなる。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造では、第1積層コンデンサは、第1外部電極又は/及び第2外部電極の内側に抵抗層を有することが好ましい。このように構成することで、第1積層コンデンサの等価直列抵抗を第2積層コンデンサの等価直列抵抗よりも高くできる。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造では、第1積層コンデンサの第1外部電極又は/及び第2外部電極は、第2積層コンデンサの第1外部電極及び第2外部電極よりも抵抗値の高い電極で形成されることが好ましい。このように構成することで、第1積層コンデンサの等価直列抵抗を第2積層コンデンサの等価直列抵抗よりも高くできる。
本発明に係る積層コンデンサの実装構造では、配線基板の一面に実装された抵抗と、配線基板の一面に実装されたインダクタと、を備え、抵抗は、第1積層コンデンサと電源パターンとの間又は/及び第1積層コンデンサとグランドパターンとの間に電気的に接続され、インダクタは、第2積層コンデンサと電源パターンとの間又は/及び第2積層コンデンサとグランドパターンとの間に電気的に接続され、第1経路は第1積層コンデンサと抵抗を含み、第2経路は第2積層コンデンサとインダクタを含むことが好ましい。
このようにすれば、第1経路には第1積層コンデンサに抵抗が直列に接続されているので、第1経路が第2経路よりも高ESRとなる。また、第2経路には第2積層コンデンサにインダクタが直列に接続されているので、第2経路が第1経路よりも高ESLとなる。これにより、第1経路は低ESLかつ高ESRとなり、第2経路が高ESLかつ低ESRとなる。
本発明によれば、集積回路の容量と積層コンデンサのインダクタンスとの間の反共振を抑制することが可能となる。
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図中、同一又は相当部分には同一符号を用いることとする。また、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
実施形態に係る積層コンデンサの実装構造は、配線基板の上面(請求の範囲に記載の一面に相当)に集積回路と並列の第1積層コンデンサ及び第2積層コンデンサとが少なくとも実装される実装構造である。以下の説明では、第1~第3の実施形態に係る積層コンデンサの実装構造について説明する。
(第1実施形態)
図1~図5を参照して、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1について説明する。図1は、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1の構成を示す平面図である。図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。図3は、第1実施形態に係る第1積層コンデンサ11の平断面図である。図4は、第1実施形態に係る第2積層コンデンサ12の平断面図である。図5は、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1の等価回路である。
図1~図5を参照して、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1について説明する。図1は、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1の構成を示す平面図である。図2は、図1のII-II線に沿った断面図である。図3は、第1実施形態に係る第1積層コンデンサ11の平断面図である。図4は、第1実施形態に係る第2積層コンデンサ12の平断面図である。図5は、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1の等価回路である。
実装構造1は、配線基板10と、2個の第1積層コンデンサ11及び第2積層コンデンサ12と、IC13(請求の範囲に記載の集積回路に相当)と、を備えている。第1積層コンデンサ11及び第2積層コンデンサ12は、IC13の電源-グランド間に接続されたデカップリングコンデンサである。
配線基板10は、多層配線基板である。配線基板10の一面10a(上面)には、第1,第2積層コンデンサ11,12とIC13とが表面実装されている。配線基板10は、図2において上側から、絶縁層10b、グランドプレーン10c、絶縁層10d、電源プレーン10e及び絶縁層10fが順に積層されている。また、配線基板10は、絶縁層10bの上面にグランドパターン10h,10i、電源パターン10jなどの配線パターンが形成されている。
絶縁層10b,10d,10fは、例えば、絶縁性の樹脂やセラミックスなどから形成された矩形の薄板状である。グランドプレーン10cは、例えば、銅箔などからなるグランドパターンが略一面に形成された所謂ベタグランド層である。電源プレーン10eは、例えば、銅箔などからなる電源パターンが略一面に形成された所謂ベタ電源層である。グランドパターン10h,10i及び電源パターン10jは、例えば、銅箔などからなるプリント配線パターンである。
グランドパターン10hは、IC13のグランド端子(図示省略)が電気的に接続される配線パターンである。グランドパターン10hは、絶縁層10bを厚み方向に貫通するように形成された層間貫通ビア10mを介して、グランドプレーン10cに電気的に接続されている。
グランドパターン10iは、第1積層コンデンサ11のグランド端子(第2外部電極11c)及び第2積層コンデンサ12のグランド端子(第2外部電極12c)が電気的に接続される配線パターンである。グランドパターン10iは、絶縁層10bを厚み方向に貫通するように形成された層間貫通ビア10nを介して、グランドプレーン10cに電気的に接続されている。したがって、グランドパターン10hとグランドパターン10iとは、層間貫通ビア10m,10n及びグランドプレーン10cを介して電気的に接続されている。
電源パターン10jは、第1積層コンデンサ11の電源端子(第1外部電極11b)及び第2積層コンデンサ12の電源端子(第1外部電極12b)とIC13の電源端子(図示省略)が電気的に接続される配線パターンである。電源パターン10jは、絶縁層10b、グランドプレーン10c及び絶縁層10dを厚み方向に貫通するように形成された層間貫通ビア10pを介して、電源プレーン10eに電気的に接続されている。なお、電源パターン10jにおいて、第1積層コンデンサ11の電源端子の接続箇所とIC13の電源端子の接続箇所との間の配線パターンと第2積層コンデンサ12の電源端子の接続箇所とIC13の電源端子の接続箇所との間の配線パターンとは、長さが略同じ長さでありかつ幅が略同じ幅であることが好ましい。
第1、第2積層コンデンサ11,12は、上述したようにデカップリングコンデンサであり、IC13の動作中の電源の電圧変動を抑制する機能、ノイズ(例えば、電源-グランド間に入るノイズ、IC13の動作により発生するノイズ)を除去する機能などを有している。また、第1、第2積層コンデンサ11,12は、IC13との間の反共振を抑制する機能を有している。第1、第2積層コンデンサ11,12は、チップ型の積層セラミックコンデンサであり、略直方体形状である。
第1積層コンデンサ11は、第2積層コンデンサ12よりもESR(等価直列抵抗)が高くかつ第2積層コンデンサ12よりもESL(等価直列インダクタンス)が低い積層コンデンサである。図3に示すように、第1積層コンデンサ11は、積層体11aと、第1外部電極11bと、第2外部電極11cと、を備えている。
第1積層コンデンサ11は、積層体11aと、電源端子となる第1外部電極11bとグランド端子となる第2外部電極11cとからなる2端子コンデンサである。第1外部電極11bは、積層体11aの対向する一対の端面11e,11fのうちの一方の端面11eに設けられている。第2外部電極11cは、他方の端面11fに設けられている。第1外部電極11b及び第2外部電極11cは、積層体11aの端面11e,11fだけでなく、積層体11aの主面の一部及び側面の一部まで設けられている。
積層体11aは、複数の誘電体層11hと複数の第1内部電極11i及び第2内部電極11jとを有しており、誘電体層11hを挟んで第1内部電極11iと第2内部電極11jとが交互に積層されている。積層体11aは、直方体形状である。
誘電体層11hは、長方形状の膜状に形成されている。誘電体層11hは、例えば、BaTiO3、CaTiO3、SrTiO3、CaZrO3などを主成分とする誘電体セラミックからなる。なお、これらの主成分には、Mn化合物、Fe化合物、Cr化合物、Co化合物、Ni化合物などの副成分が添加されていてもよい。
第1、第2内部電極11i,11jは、薄膜状に形成されている。第1、第2内部電極11i,11jは、例えば、Ni、Cu、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Auなどからなる。第1内部電極11jと第2内部電極11jとは、誘電体層11hを介して互いに対向するように、交互に積層されている。
第1内部電極11iは、本体部11mと、引き出し部11nとからなる。本体部11mは、長方形状である。引き出し部11nは、本体部11mの一端部(第1外部電極11bが設けられる端面11e側の端部)に設けられている。引き出し部11nは、本体部11mの幅と同じ幅であり、所定の長さを有している。引き出し部11nは、第1外部電極11bに電気的に接続されている。
第2内部電極11jは、本体部11pと、引き出し部11qとからなる。本体部11pは、誘電体層11hを介して第1内部電極11iの本体部11mと対向し、本体部11mと同様の長方形状である。引き出し部11qは、本体部11pの一端部(第2外部電極11cが設けられる端面11f側の端部)に設けられている。引き出し部11qは、本体部11pの幅と同じ幅であり、所定の長さを有している。引き出し部11qは、第2外部電極11cに電気的に接続されている。
第1外部電極11bは、複数の第1内部電極11iの引き出し部11nに電気的に接続されている。第1外部電極11bは、電源パターン10jに電気的に接続されている。したがって、第1外部電極11bは、電源用(信号用)の端子である。
第2外部電極11cは、複数の第2内部電極11jの引き出し部11qに電気的に接続されている。第2外部電極11cは、グランドパターン10iに電気的に接続されている。したがって、第2外部電極11cは、グランド用の端子である。
第1、第2外部電極11b,11cは、例えば、Cu電極と、Cu電極を覆うように形成されたメッキ層(例えば、ニッケルメッキ層とこのニッケルメッキ層を覆うスズメッキ層)と、を有している。特に、第1、第2外部電極11b,11cは、抵抗値が大きくなるように、抵抗層11sを有している。抵抗層11sは、例えば、Cu電極の内側に配置され(つまり、積層体11aの端面11e,11fに沿って配置され)、Cu電極に覆われている。
抵抗層11sは、例えば、抵抗成分を含有する抵抗ペーストを焼き付けることによって形成される。この抵抗成分としては、例えば、In-Sn複合酸化物(ITO)、La-Cu複合酸化物、Sr-Fe複合酸化物、Ca-Sr-Ru複合酸化物などの複合酸化物、ルテニウム、カーボンなどが用いられる。また、抵抗層11sは、例えば、B-Si系ガラス、B-Si-Zn系ガラスなどのガラスが添加されてもよい。また、抵抗層11sは、Ni,Cu、Mo、Cr、Nbなどの金属、Al2O3、TiO2、ZrO2、ZnO2などの金属酸化物が添加されることにより、比抵抗等を調整できるようにしてもよい。この抵抗層11sを有する第1、第2外部電極11b,11cは、第2積層コンデンサ12の第1、第2外部電極12b,12cよりも抵抗値(ESR)が高い。したがって、この抵抗層11sにより、第1積層コンデンサ11のESRを調整可能である。
第2積層コンデンサ12は、第1積層コンデンサ11よりもESRが低くかつ第1積層コンデンサ11よりもESLが高い積層コンデンサである。図4に示すように、第2積層コンデンサ12は、積層体12aと、第1外部電極12bと、第2外部電極12cと、を備えている。
第2積層コンデンサ12は、積層体12aと、電源端子となる第1外部電極12bとグランド端子となる第2外部電極12cとからなる2端子コンデンサである。第1外部電極12bは、積層体12aの対向する一対の端面12e,12fのうちの一方の端面12eに設けられている。第2外部電極12cは、他方の端面12fに設けられている。第1外部電極12b及び第2外部電極12cは、積層体12aの端面12e,12fだけでなく、積層体12aの主面の一部及び側面の一部まで設けられている。
積層体12aは、第1積層コンデンサ11の積層体11aと同様の構成であり、複数の誘電体層12hと複数の第1内部電極12i及び第2内部電極12jとを有している。誘電体層12hは、第1積層コンデンサ11の誘電体層11hと同様のものである。
第1、第2内部電極12i,12jは、薄膜状に形成されている。第1、第2内部電極12i,12jは、例えば、Ni、Cu、Ag、Pd、Ag-Pd合金、Auなどからなる。第1内部電極12iと第2内部電極12jとは、誘電体層12hを介して互いに対向するように、交互に積層されている。
第1内部電極12iは、本体部12mと、引き出し部12nとからなる。本体部12mは、長方形状である。引き出し部12nは、本体部12mの一端部(第1外部電極12bが設けられる端面12e側の端部)に設けられている。引き出し部12nの幅は、本体部12mの幅よりも狭い。引き出し部12nは、第1外部電極12bに電気的に接続されている。
第2内部電極12jは、本体部12pと、引き出し部12qとからなる。本体部12pは、誘電体層12hを介して第1内部電極12iの本体部12mと対向し、本体部12mと同様の長方形状である。引き出し部12qは、本体部12pの一端部(第2外部電極12cが設けられる端面12f側の端部)に設けられている。引き出し部12qの幅は、本体部12pの幅よりも狭い。引き出し部12qは、第2外部電極12cに電気的に接続されている。
第2積層コンデンサ12は、第1、第2内部電極12i,12jの引き出し部12n,12qが本体部12m,12pよりも幅が狭いので、第1積層コンデンサ11よりもインダクタンス(ESL)が高くなる。また、第2積層コンデンサ12は、引き出し部12n,12qの長さを長くすることで、インダクタンスが高くなる。したがって、第2積層コンデンサ12のESLは、引き出し部12n,12qの幅が狭いほど高くなり、また、引き出し部12n,12qの長さが長いほど高くなる。
第1外部電極12bは、複数の第1内部電極12iの引き出し部12nに電気的に接続されている。第1外部電極12bは、電源パターン10jに電気的に接続されている。したがって、第1外部電極12bは、電源用(信号用)の端子である。
第2外部電極12cは、複数の第2内部電極12jの引き出し部12qに電気的に接続されている。第2外部電極12cは、グランドパターン10iに電気的に接続されている。したがって、第2外部電極12cは、グランド用の端子である。
第1、第2外部電極12b,12cは、例えば、Cu電極と、Cu電極を覆うように形成されたメッキ層(例えば、ニッケルメッキ層とこのニッケルメッキ層を覆うスズメッキ層)と、を有している。
実装構造1では、配線基板10の電源パターン10jに第1積層コンデンサ11の第1外部電極11b及び第2積層コンデンサ12の第1外部電極12bが接続され、配線基板10のグランドパターン10iに第1積層コンデンサ11の第2外部電極11c及び第2積層コンデンサ12の第2外部電極12cが接続されている。このように構成することで、実装構造1では、IC13の電源―グランド間に、第1積層コンデンサ11を含む第1経路A1と、第2積層コンデンサ12を含む第2経路A2とが並列に形成される。
図5には、この第1経路A1と第2経路A2を示す実装構造1における等価回路を示している。第1経路A1のインピーダンスは、第1積層コンデンサ11の抵抗R11と、インダクタンスL11と、容量C11とからなる。一方、第2経路A2のインピーダンスは、第2積層コンデンサ12の抵抗R12と、インダクタンスL12と、容量C12とからなる。第1経路A1の抵抗R11、インダクタンスL11及び容量C11と第2経路A2の抵抗R12、インダクタンスL12及び容量C12とは、並列である。
第1経路A1は、第1積層コンデンサ11の抵抗層11sを有する第1、第2外部電極11b,11cを通るので、第2経路A2よりも抵抗が高い(R11>R12)。これにより、第1経路A1は、第2経路A2よりも高ESRである。また、第2経路A2は、第2積層コンデンサ12の第1、第2内部電極12i,12jの幅の狭い引き出し部12n,12qを通るので、第1経路A1よりもインダクタンスが高い(L12>L11)。これにより、第2経路A2は、第1経路A1よりも高ESLである。
この並列の第1積層コンデンサ11及び第2積層コンデンサ12が配線基板10のIC13の電源-グランド間に実装されることで、IC13の電源-グランド間に第1経路A1と第2経路A2とが並列に挿入されることになる。IC13は容量を有しているので、このIC13の容量と第1、第2積層コンデンサ11,12のインダクタンスとの間で反共振が起きる。しかし、実装構造1では、第1積層コンデンサ11を含む第1経路A1を高ESR化しているので、この第1経路A1の高ESRにより反共振を抑制できる。また、実装構造1では、第2積層コンデンサ12を含む第2経路A2を低ESR化しているので、この第2経路A2の低ESRにより反共振周波数の低周波数側のインピーダンスを抑制できる。
しかし、第1、第2積層コンデンサ11,12とIC13との間には、配線(例えば、電源パターン10j、グランドパターン10h,10i、グランドプレーン10cの一部)が存在する。この配線にも、インダクタンスがある。この配線のインダクタンスが第1、第2積層コンデンサ11,12のインダクタンスに上乗せされると(配線のインダクタンスの影響を受けると)、上述した第1経路A1の高ESRが反共振の抑制に寄与できなくなり、反共振周波数でのインピーダンスが高くなってしまう。
そこで、実装構造1では、第2経路A2を高ESL化している。この第2経路A2の高ESLにより、第1、第2積層コンデンサ11,12とIC13との間に配線のインダクタンスが存在しても、第1経路A1の高ESRが反共振の抑制に寄与できるようになる。これにより、IC13の容量との間の反共振を抑制でき、反共振周波数でのインピーダンスが低くなる。その結果、電圧変動が抑制され、IC13に安定した電力を供給できる。
この第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1は、配線基板10におけるIC13の電源-グランド間に第1積層コンデンサ11と第2積層コンデンサ12とが並列に実装されることで、第1積層コンデンサ11を含む第1経路A1と第2積層コンデンサ12を含む第2経路A2とが並列に形成される。この第1経路A1(第1積層コンデンサ11)が低ESLかつ高ESRであり、第2経路A2(第2積層コンデンサ12)が高ESLかつ低ESRであるので、配線基板10におけるIC13と第1、第2積層コンデンサ11,12との間に配線のインダクタンスが存在する場合でも、低ESRの第2経路A2の高ESL化により、第1経路A1の高ESRがIC13の容量と第1、第2積層コンデンサ11,12のインダクタンスとの間の反共振の抑制に寄与できる。その結果、反共振周波数でのインピーダンスが低下することで、電源インピーダンスが低下し、電圧変動を抑制できる。このように、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1によれば、配線のインダクタンスの影響を受けてもIC13の容量と第1、第2積層コンデンサ11,12のインダクタンスとの間の反共振を抑制できる。
また、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1によれば、第1積層コンデンサ11の第1、第2外部電極11b,11cが抵抗層11sを有するので、抵抗層11sにより第1経路A1のESRを調整でき、第1経路A1のESRを第2経路A2のESRよりも高くできる。
また、第1実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1によれば、第2積層コンデンサ12の第1、第2内部電極12i,12jの各引き出し部12n,12qの幅を狭くすることで、第2経路A2のESLを調整でき、第2経路A2のESLを第1経路A1のESLよりも高くできる。
(第2実施形態)
図6~図9を参照して、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2について説明する。図6は、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2の構成を示す平面図である。図7は、図6のIII-III線に沿った断面図である。図8は、第2実施形態に係る第1積層コンデンサ21の平断面図である。図9は、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2の等価回路である。
図6~図9を参照して、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2について説明する。図6は、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2の構成を示す平面図である。図7は、図6のIII-III線に沿った断面図である。図8は、第2実施形態に係る第1積層コンデンサ21の平断面図である。図9は、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2の等価回路である。
実装構造2は、第1実施形態に係る実装構造1と比較すると、積層コンデンサとは別に抵抗を設けることで第1経路A1を高ESRとすると共にインダクタを設けることで第2経路A2を高ESLとすることが異なる。なお、実装構造2では、第1積層コンデンサ21と第2積層コンデンサ22が同様の構成の低ESRかつ低ESLの積層コンデンサである。
実装構造2は、配線基板20と、2個の第1積層コンデンサ21及び第2積層コンデンサ22と、IC23(請求の範囲に記載の集積回路に相当)と、抵抗24と、インダクタ25と、を備えている。第1積層コンデンサ21及び第2積層コンデンサ22は、IC23の電源-グランド間に接続されたデカップリングコンデンサである。
配線基板20は、多層配線基板である。配線基板20の一面20aには、第1、第2積層コンデンサ21,22と、IC23と、抵抗24と、インダクタ25とが表面実装されている。配線基板20は、第1実施形態に係る配線基板10と同様に、絶縁層20b、グランドプレーン20c、絶縁層20d、電源プレーン20e及び絶縁層20fが順に積層されている。また、配線基板20は、絶縁層20bの上面にグランドパターン20h,20i、電源パターン20j、接続パターン20k,20lなどの配線パターンが形成されている。
グランドパターン20h,20i、電源パターン20j、接続パターン20k,20lは、例えば、銅箔などからなるプリント配線パターンである。グランドパターン20hは、第1実施形態に係るグランドパターン10hと同様に、IC23のグランド端子(図示省略)が電気的に接続される配線パターンであり、層間貫通ビア20mを介してグランドプレーン20cに電気的に接続されている。グランドパターン20iは、第1実施形態に係るグランドパターン10iと同様に、第1積層コンデンサ21のグランド端子(第2外部電極21c)及び第2積層コンデンサ22のグランド端子(第2外部電極22c)が電気的に接続される配線パターンであり、層間貫通ビア20nを介してグランドプレーン20cに電気的に接続されている。
電源パターン20jは、抵抗24の一方の電極端子24a及びインダクタ25の一方の電極端子25aとIC23の電源端子(図示省略)が電気的に接続される配線パターンである。電源パターン20jは、第1実施形態に係る電源パターン20jと同様に層間貫通ビア20pを介して電源プレーン20eに電気的に接続されている。なお、電源パターン20jにおいて、抵抗24の電極端子24aの接続箇所とIC23の電源端子の接続箇所との間の配線パターンと、インダクタ25の電極端子25aの接続箇所とIC23の電源端子の接続箇所との間の配線パターンとは、長さが略同じ長さでありかつ幅が略同じ幅であることが好ましい。
接続パターン20kは、抵抗24の他方の電極端子24bと第1積層コンデンサ21の電源端子(第1外部電極21b)が電気的に接続される配線パターンである。接続パターン20lは、インダクタ25の他方の電極端子25bと第2積層コンデンサ22の電源端子(第1外部電極22b)が電気的に接続される配線パターンである。
第1、第2積層コンデンサ21,22は、上述したようにデカップリングコンデンサである。第1、第2積層コンデンサ21,22は、チップ型の積層セラミックコンデンサであり、略直方体形状である。上述したように第1積層コンデンサ21と第2積層コンデンサ22とは同様の構成の積層コンデンサであるので、以下では第1積層コンデンサ21についてのみ説明し、第2積層コンデンサ22の説明を省略する。
第1積層コンデンサ21は、低ESRかつ低ESLの積層コンデンサである。第1積層コンデンサ21は、積層体21aと、第1外部電極21bと、第2外部電極21cと、を備えている。
第1積層コンデンサ21は、積層体21aと、電源端子となる第1外部電極21bとグランド端子となる第2外部電極21cとからなる2端子コンデンサである。第1外部電極21bは、積層体21aの対向する一対の端面21e,21fのうちの一方の端面21eに設けられている。第2外部電極21cは、他方の端面21fに設けられている。第1外部電極21b及び第2外部電極21cは、積層体21aの端面21e,21fだけでなく、積層体21aの主面の一部及び側面の一部まで設けられている。
積層体21aは、第1実施形態に係る第1積層コンデンサ11の積層体11aと同様の構成であり、複数の誘電体層21hと複数の第1内部電極21i及び第2内部電極21jとを有している。第1内部電極21iは、第1実施形態に係る第1積層コンデンサ11の第1内部電極11iと同様の構成であり、本体部21mと、本体部21mと同じ幅の引き出し部21nとからなる。第2内部電極21jは、第1実施形態に係る第1積層コンデンサ11の第2内部電極11jと同様の構成であり、本体部21pと、本体部21pと同じ幅の引き出し部21qとからなる。
第1外部電極21bは、第1実施形態に係る第2積層コンデンサ12の第1外部電極12bと同様の構成である。第2外部電極21cは、第1実施形態に係る第2積層コンデンサ12の第2外部電極12cと同様の構成である。
抵抗24は、チップ型の抵抗であり、略直方体形状である。抵抗24は、2個の電極端子24a,24bを有している。電極端子24aは、電源パターン20jに電気的に接続されている。電極端子24bは、接続パターン20kに電気的に接続されている。これにより、抵抗24は、第1積層コンデンサ21に直列に接続される。抵抗24は、所定の抵抗値を有しており、例えば、100mΩである。
インダクタ25は、チップ型のインダクタであり、略直方体形状である。インダクタ25は、2個の電極端子25a,25bを有している。電極端子25aは、電源パターン20jに電気的に接続されている。電極端子25bは、接続パターン20lに電気的に接続されている。これにより、インダクタ25は、第2積層コンデンサ22に直列に接続される。インダクタ25は、所定のインダクタンスを有しており、例えば、200pHである。
実装構造2では、配線基板20の電源パターン20jに抵抗24の電極端子24aが接続され、接続パターン20kに抵抗24の電極端子24b及び第1積層コンデンサ21の第1外部電極21bが接続され、グランドパターン20iに第1積層コンデンサ21の第2外部電極21cが接続されている。また、実装構造2では、配線基板20の電源パターン20jにインダクタ25の電極端子25aが接続され、接続パターン20lにインダクタ25の電極端子25b及び第2積層コンデンサ22の第1外部電極22bが接続され、グランドパターン20iに第2積層コンデンサ22の第2外部電極22cが接続されている。このように構成することで、実装構造2では、IC23の電源―グランド間に、第1積層コンデンサ21と抵抗24を含む第1経路A1と、第2積層コンデンサ22とインダクタ25を含む第2経路A2とが並列に形成される。
図9には、この第1経路A1と第2経路A2を示す実装構造2における等価回路を示している。第1経路A1のインピーダンスは、第1積層コンデンサ21の抵抗R21と、インダクタンスL21と、容量C21と、抵抗24の抵抗R23とからなる。一方、第2経路A2のインピーダンスは、第2積層コンデンサ22の抵抗R22と、インダクタンスL22と、容量C22と、インダクタ25のインダクタンスL23とからなる。第1経路A1の抵抗R21、インダクタンスL21、容量C21及び抵抗R23と第2経路A2の抵抗R22、インダクタンスL22、容量C22及びインダクタンスL23とは、並列である。
第1経路A1は、抵抗24を通るので、第2経路A2よりも抵抗が高い(R21+R23>R22)。これにより、第1経路A1は、第2経路A2よりも高ESRである。また、第2経路A2は、インダクタ25を通るので、第1経路A1よりもインダクタンスが高い(L22+L23>L21)。これにより、第2経路A2は、第1経路A1よりも高ESLである。なお、抵抗R21と抵抗R22とは、略同じ値である。また、インダクタンスL21とインダクタンスL22とは、略同じ値である。
このように、実装構造2でも、第1実施形態に係る実装構造1と同様に、第1経路A1を高ESR化しかつ第2経路A2を高ESL化している。この第2経路A2の高ESLにより、第1実施形態に係る実装構造1と同様に、第1、第2積層コンデンサ21,22とIC23との間に配線のインダクタンスが存在しても、第1経路A1の高ESRがIC23の容量と第1、第2積層コンデンサ21,22のインダクタンスとの間の反共振の抑制に寄与できるようになる。
この第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2は、配線基板20におけるIC23の電源-グランド間に第1積層コンデンサ21及び抵抗24と第2積層コンデンサ22とインダクタ25とが並列に実装されることで、第1積層コンデンサ21と抵抗24を含む第1経路A1と第2積層コンデンサ22とインダクタ25を含む第2経路A2とが並列に形成される。この第1経路A1(第1積層コンデンサ21、抵抗24)が低ESLかつ高ESRであり、第2経路A2(第2積層コンデンサ22、インダクタ25)が高ESLかつ低ESRであるので、配線基板20におけるIC23と第1、第2積層コンデンサ21,22との間に配線のインダクタンスが存在する場合でも、低ESRの第2経路A2の高ESL化により、第1経路A1の高ESRがIC23の容量と第1、第2積層コンデンサ21,22のインダクタンスとの間の反共振の抑制に寄与できる。このように、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2によれば、配線のインダクタンスの影響を受けてもIC23の容量と第1、第2積層コンデンサ21,22のインダクタンスとの間の反共振を抑制できる。
また、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2によれば、抵抗24を第1積層コンデンサ21に直列に接続することで、第1経路A1のESRを調整でき、第1経路A1のESRを第2経路A2のESRよりも高くできる。
また、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2によれば、インダクタ25を第2積層コンデンサ22に直列に接続することで、第2経路A2のESLを調整でき、第2経路A2のESLを第1経路A1のESLよりも高くできる。
また、第2実施形態に係る積層コンデンサの実装構造2によれば、特殊な積層コンデンサを用いなくても、既存の低ESRかつ低ESLの第1積層コンデンサ21,22及び抵抗24、インダクタ25を用いることで、上述した反共振の抑制を実現できる。そのため、コストを抑えることができる。
(第3実施形態)
図10~図12を参照して、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3について説明する。図10は、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3の構成を示す平面図である。図11は、図10のIV-IV線に沿った断面図である。図12は、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3の等価回路である。
図10~図12を参照して、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3について説明する。図10は、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3の構成を示す平面図である。図11は、図10のIV-IV線に沿った断面図である。図12は、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3の等価回路である。
実装構造3は、第1実施形態に係る実装構造1と比較すると、第1経路A1側と第2経路A2側の配線パターンの長さを変えることで第2経路A2を第1経路A1よりも高ESLとすることが異なる。なお、配線パターンの長さ以外にも、配線パターンの幅を変えることで高ESLとしてもよい。
実装構造3は、配線基板30と、2個の第1積層コンデンサ31及び第2積層コンデンサ32と、IC33(請求の範囲に記載の集積回路に相当)と、を備えている。第1積層コンデンサ31及び第2積層コンデンサ32は、IC33の電源-グランド間に接続されたデカップリングコンデンサである。
配線基板30は、多層配線基板である。配線基板30の一面30aには、第1、第2積層コンデンサ31,32と、IC33とが表面実装されている。配線基板30は、第1実施形態に係る配線基板10と同様に、絶縁層30b、グランドプレーン30c、絶縁層30d、電源プレーン30e及び絶縁層30fが順に積層されている。また、配線基板30は、絶縁層30bの上面にグランドパターン30h,30i、電源パターン30jなどの配線パターンが形成されている。
グランドパターン30h,30i、電源パターン30jは、例えば、銅箔などからなるプリント配線パターンである。グランドパターン30hは、第1実施形態に係るグランドパターン10hと同様に、IC33のグランド端子(図示省略)が電気的に接続される配線パターンであり、層間貫通ビア30mを介してグランドプレーン30cに電気的に接続されている。グランドパターン30iは、第1実施形態に係るグランドパターン10iと同様に、第1積層コンデンサ31のグランド端子(第2外部電極31c)及び第2積層コンデンサ32のグランド端子(第2外部電極32c)が電気的に接続される配線パターンであり、層間貫通ビア30nを介してグランドプレーン30cに電気的に接続されている。
電源パターン30jは、第1実施形態に係る電源パターン10jと同様に、第1積層コンデンサ31の電源端子(第1外部電極31b)及び第2積層コンデンサ32の電源端子(第1外部電極32b)とIC33の電源端子(図示省略)が電気的に接続される配線パターンであり、層間貫通ビア30pを介して電源プレーン30eに電気的に接続されている。特に、電源パターン30jは、第1積層コンデンサ31の電源端子とIC33の電源端子の接続箇所との間の第1配線パターン30sと、第2積層コンデンサ32の電源端子の接続箇所とIC33の電源端子の接続箇所との間の第2配線パターン30tとの長さが異なっている。具体的には、電源パターン30jでは、第2配線パターン30tが第1配線パターン30sよりも長くなるようにパターンが形成されている。つまり、第2積層コンデンサ32とIC33との間の配線が、第1積層コンデンサ31とIC33との間の配線よりも長い。なお、図10に示す一例の電源パターン30jの場合、第1配線パターン30sと第2配線パターン30tとは、IC33側の一部が共通のパターンとなっているので、これ以外の部分のパターンの長さが異なっている。
このように、配線の長さを調整することで、インダクタンスを変えることができる。具体的には、配線パターン(配線)を長くすることで、インダクタンスが高くなる。したがって、長いほうの第2配線パターン30tのインダクタンスは、短いほうの第1配線パターン30sのインダクタンスよりも高くなる。
なお、配線パターンの幅を調整することで、インダクタンスを変えることもできる。具体的には、配線パターン(配線)の幅を狭くすることで、インダクタンスが高くなる。したがって、第2配線パターン30tの幅を第1配線パターン30sの幅よりも狭くすることで、第2配線パターン30tのインダクタンスを第1配線パターン30sのインダクタンスよりも高くすることができる。第2配線パターン30tの幅を狭くする場合、第2配線パターン30tの全部の幅を狭くしもよいし、第2配線パターン30tの一部を狭くしてもよい。
第1、第2積層コンデンサ31,32は、上述したようにデカップリングコンデンサである。第1、第2積層コンデンサ31,32は、チップ型の積層セラミックコンデンサであり、略直方体形状である。
第1積層コンデンサ31は、高ESR(第2積層コンデンサ32よりもESRが高い)かつ低ESLの積層コンデンサである。第1積層コンデンサ31は、積層体31aと、第1外部電極31bと、第2外部電極31cと、を備えている。第1積層コンデンサ31は第1実施形態に係る第1積層コンデンサ11と同様の構成の積層コンデンサであるので、説明を省略する。
第2積層コンデンサ32は、低ESR(第1積層コンデンサ31よりもESRが低い)かつ低ESL(第1積層コンデンサ31と同程度の大きさのESL)の積層コンデンサである。第2積層コンデンサ32は、積層体32aと、第1外部電極32bと、第2外部電極32cと、を備えている。第2積層コンデンサ32は第2実施形態に係る第1、第2積層コンデンサ21、22と同様の構成の積層コンデンサであるので、説明を省略する。
実装構造3では、配線基板30の電源パターン30jの第1配線パターン30s側に第1積層コンデンサ31の第1外部電極31bが接続され、グランドパターン30iに第1積層コンデンサ31の第2外部電極31cが接続されている。また、実装構造3では、配線基板30の電源パターン30jの第2配線パターン30t側に第2積層コンデンサ32の第1外部電極32bが接続され、グランドパターン30iに第2積層コンデンサ32の第2外部電極32cが接続されている。このように構成することで、実装構造3では、IC33の電源-グランド間に、第1積層コンデンサ31と第1配線パターン30sを含む第1経路A1と、第2積層コンデンサ32と第2配線パターン30tを含む第2経路A2とが並列に形成される。
図12には、この第1経路A1と第2経路A2を示す実装構造3における等価回路を示している。第1経路A1のインピーダンスは、第1積層コンデンサ31の抵抗R31と、インダクタンスL31と、容量C31と、第1配線パターン30sのL33とからなる。一方、第2経路A2のインピーダンスは、第2積層コンデンサ32の抵抗R32と、インダクタンスL32と、容量C32と、第2配線パターン30tのインダクタンスL34とからなる。第1経路A1の抵抗R31、インダクタンスL31、容量C31及びインダクタンスL33と第2経路A2の抵抗R32、インダクタンスL32、容量C32及びインダクタンスL34とは、並列である。
第1経路A1は、第1積層コンデンサ31の抵抗層(図示省略)を有する第1、第2外部電極31b,31cを通るので、第2経路A2よりも抵抗が高い(R31>R32)。これにより、第1経路A1は、第2経路A2よりも高ESRである。また、第2経路A2は、第1配線パターン30sよりも長い第2配線パターン30tを通るので、第1経路A1よりもインダクタンスが高い(L32+L34>L31+L33)。これにより、第2経路A2は、第1経路A1よりも高ESLである。なお、インダクタンスL31とインダクタンスL32とは、略同じ値である。
このように、実装構造3でも、第1実施形態に係る実装構造1と同様に、第1経路A1を高ESR化しかつ第2経路A2を高ESL化している。この第2経路A2の高ESLにより、第1実施形態に係る実装構造1と同様に、第1、第2積層コンデンサ31,32とIC33との間に配線のインダクタンスが存在しても、第1経路A1の高ESRが反共振の抑制に寄与できるようになる。
この第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3は、配線基板30におけるIC33の電源-グランド間に第1配線パターン30sに接続された第1積層コンデンサ31と第2配線パターン30tに接続された第2積層コンデンサ32とが並列に実装されることで、第1積層コンデンサ31と第1配線パターン30sを含む第1経路A1と第2積層コンデンサ32と第2配線パターン30tを含む第2経路A2とが並列に形成される。この第1経路A1(第1積層コンデンサ31、第1配線パターン30s)が低ESLかつ高ESRであり、第2経路A2(第2積層コンデンサ32、第2配線パターン30t)が高ESLかつ低ESRであるので、配線基板30におけるIC33と第1、第2積層コンデンサ31,32との間に配線のインダクタンスが存在する場合でも、低ESRの第2経路A2の高ESL化により、第1経路A1の高ESRがIC33の容量と第1、第2積層コンデンサ31,32のインダクタンスとの間の反共振の抑制に寄与できる。このように、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3によれば、配線のインダクタンスの影響を受けてもIC33の容量と第1、第2積層コンデンサ31,32のインダクタンスとの間の反共振を抑制できる。
また、第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造3によれば、第2経路A2側の第2配線パターン30tを第1経路A1側の第1配線パターン30sよりも長くすることで、第1経路A1と第2経路A2のESLを調整でき、第2経路A2のESLを第1経路A1のESLよりも高くできる。
上述した第1~第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1,2,3を用いることで反共振を抑制できる理由を複素平面上のインピーダンス(Z)と複素平面上のアドミタンス(Y)を用いて詳細に説明する。以下では、まず、従来の積層コンデンサの実装構造において配線のインダクタンスが存在することで反共振の抑制効果が低下する理由を説明し、次に、第1~第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1,2,3を用いた場合には配線のインダクタンスが存在しても反共振を抑制できる理由を説明する。なお、従来の積層コンデンサの実装構造は、配線基板のICの電源-グランド間に低ESLかつ高ESRの第1積層コンデンサと低ESLと低ESRの第2積層コンデンサとが並列に接続されたものとする。
図13~図16を参照して、従来の積層コンデンサの実装構造の場合について説明する。図13は、従来の積層コンデンサの実装構造における反共振に関与する等価回路である。図14は、従来の積層コンデンサの実装構造におけるインピーダンスの周波数特性である。図15は、従来の積層コンデンサの実装構造におけるアドミタンスの複素平面である。図16は、従来の積層コンデンサの実装構造におけるインピーダンスの複素平面である。
図13は、反共振に関与するものだけを示した簡易的な等価回路を示しおり、反共振に関与しない第1、第2積層コンデンサの容量などを省略している。符号C1’は、ICの容量であり、30nFとした。このICの容量C1’からなるインピーダンスをZ2’とし、そのアドミタンスをY2’とする。符号L1’は、第1積層コンデンサのインダクタンス(低ESL)であり、50pHとした。符号R1’は、第1積層コンデンサの抵抗(高ESR)であり、100mΩとした。この第1積層コンデンサのインダクタンスL1’と抵抗R1’とからなるインピーダンスをZ3’とし、そのアドミタンスをY3’とする。符号L2’は、第2積層コンデンサのインダクタンス(低ESL)であり、50pHとした。符号R2’は、第2積層コンデンサの抵抗(低ESR)であり、10mΩとした。この第2積層コンデンサのインダクタンスL2’と抵抗R2’とからなるインピーダンスをZ4’とし、そのアドミタンスをY4’とする。符号L3’は、ICと積層コンデンサとの間の配線のインダクタンスであり、100pHとした。この配線のインダクタンスL3’からなるインピーダンスをZ5’とし、そのアドミタンスをY5’とする。並列の第1積層コンデンサのインピーダンスZ3’と第2積層コンデンサのインピーダンスZ4’とからなるインピーダンスをZ6’とし、そのアドミタンスをY6’とする。直列のインピーダンスZ6’とインピーダンスZ5’とからなるインピーダンスをZ7’とし、そのアドミタンスをY7’とする。並列のインピーダンスZ2’とインピーダンスZ7’とからなる回路全体のインピーダンス(電源インピーダンス)をZ1’とし、そのアドミタンスをY1’とする。
図14に示すインピーダンスの周波数特性は、横軸が周波数[Hz]であり、縦軸がインピーダンス[Ω]である。周波数は、0.01GHzから1.00GHzとする。符号ZF1’で示す実線は、回路全体のインピーダンスZ1’の周波数特性である。符号ZF2’で示す破線は、ICのインピーダンスZ2’の周波数特性である。符号ZF3’で示す一点鎖線は、第1積層コンデンサのインピーダンスZ3’の周波数特性である。符号ZF4’で示す二点鎖線は、第2積層コンデンサのインピーダンスZ4’の周波数特性である。符号ZF7’で示す破線は、インピーダンスZ7’の周波数特性である。インピーダンスZ1’の周波数特性ZF1’上の符号AF’は、インピーダンスが最も高くなる反共振周波数を示す。
図15に示すアドミタンスの複素平面は、横軸がコンダクタンスG(実部)であり、縦軸がサセプタンスB(虚部)である。符号YP1’で示す実線は、アドミタンスY1’を複素平面上で示したものである。符号YP2’で示す破線は、アドミタンスY2’を複素平面上で示したものである。符号YP3’で示す一点鎖線は、アドミタンスY3’を複素平面上で示したものである。符号YP4’で示す二点鎖線は、アドミタンスY4’を複素平面上で示したものである。符号YP6’で示す破線は、アドミタンスY6’を複素平面上で示したものである。符号YP7’で示す破線は、アドミタンスY7’を複素平面上で示したものである。符号YV1’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのアドミタンスY1’を複素平面上で示したものである。符号YV2’で示すベクトルは、反共振周波数AF’ でのアドミタンスY2’を複素平面上で示したものである。符号YV3’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのアドミタンスY3’を複素平面上で示したものである。符号YV4’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのアドミタンスY4’を複素平面上で示したものである。符号YV6’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのアドミタンスY6’を複素平面上で示したものである。符号YV7’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのアドミタンスY7’を複素平面上で示したものである。
図16に示すインピーダンスの複素平面は、横軸がレジスタンスR(実部)であり、縦軸がリアクタンスX(虚部)である。符号ZP1’で示す実線は、インピーダンスZ1’を複素平面上で示したものである。符号ZP5’で示す一点鎖線は、インピーダンスZ5’を複素平面上で示したものである。符号ZP6’で示す二点鎖線は、インピーダンスZ6’を複素平面上で示したものである。符号ZP7’で示す破線は、インピーダンスZ7’を複素平面上で示したものである。符号ZV1’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのインピーダンスZ1’を複素平面上で示したものである。符号ZV5’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのインピーダンスZ5’を複素平面上で示したものである。符号ZV6’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのインピーダンスZ6’を複素平面上で示したものである。符号ZV7’で示すベクトルは、反共振周波数AF’でのインピーダンスZ7’を複素平面上で示したものである。
なお、抵抗のみからなるインピーダンスは、実部のみである。容量のみからなるインピーダンスは、虚部のみである。インダクタンスのみからなるインピーダンスは、虚部のみである。直列の抵抗とインダクタンスとからなるインピーダンスは、実部と虚部がある。
それでは、図15と図16を用いて、従来の積層コンデンサを用いた場合には反共振の抑制効果が低下する理由について説明する。以下の説明では、図13に示す等価回路において並列で接続される部分については図15に示す複素平面上のアドミタンスで考え、直列で接続される部分については図16に示す複素平面上のインピーダンスで考える。
第1積層コンデンサの抵抗R1’及びインダクタンスL1’(インピーダンスZ3’)と第2積層コンデンサの抵抗R2’及びインダクタンスL2’(インピーダンスZ4’)とは並列に接続されているので、図15の複素平面上のアドミタンスYP3’とアドミタンスYP4’とが合成されてアドミタンスYP6’となり、反共振周波数AF’でのアドミタンスY3’を示すベクトルYV3’とアドミタンスY4’を示すベクトルYV4’とが合成されてアドミタンスY6’を示すベクトルYV6’となる。このアドミタンスYP6’は図16の複素平面上ではインピーダンスZP6’となり、反共振周波数AF’でのアドミタンスY6’を示すベクトルYV6’は図16の複素平面上ではインピーダンスZ6’を示すベクトルZV6’となる。
配線のインダクタンスL3’(インピーダンスZ5’)と第1、第2積層コンデンサの並列部分(インピーダンスZ6’)とは直列に接続されているので、図16の複素平面上でインピーダンスZP5’とインピーダンスZP6’とが合成されてインピーダンスZP7’となり、反共振周波数AF’でのインピーダンスZ5’を示すベクトルZV5’とインピーダンスZ6’を示すベクトルZV6’とが合成されてインピーダンスZ7’を示すベクトルZV7’となる。このように、配線のインダクタンスL3’が存在することで、インピーダンスZP7’がX軸に近づく。このインピーダンスZP7’は図15の複素平面上ではアドミタンスYP7’となり、反共振周波数AF’でのインピーダンスZ7’を示すベクトルZV7’は図15の複素平面上ではアドミタンスY7’を示すベクトルYV7’となる。
ICの容量C1’(インピーダンスZ2’)と配線のインダクタンスL3’及び第1、第2積層コンデンサとの直列部分(インピーダンスZ7’)とは並列に接続されているので、図15の複素平面上でアドミタンスYP2’とアドミタンスYP7’とが合成されてアドミタンスYP1’となり、反共振周波数AF’でのアドミタンスY2’を示すベクトルYV2’とアドミタンスY7’を示すベクトルYV7’とが合成されてアドミタンスY1’を示すベクトルYV1’となる。このアドミタンスYP1’は図16の複素平面上ではインピーダンスZP1’となり、反共振周波数AF’でのアドミタンスY1’を示すベクトルYV1’は図16の複素平面上ではインピーダンスZ1’を示すベクトルZV1’となる。
図16の複素平面上でインピーダンスZP7’がX軸に近づくことで、図15の複素平面上でアドミタンスYP7’がB軸に近づく。これにより、反共振周波数AF’でのアドミタンスY7’を示すベクトルYV7’はB軸に近づき、反共振周波数AF’でのアドミタンスY1’を示すベクトルYV1’は図15の複素平面の原点に近づく。これに応じて、反共振周波数AF’でのインピーダンスZ1’を示すベクトルZV1’は、図16の複素平面の原点から離れる。つまり、反共振周波数AF’においてインピーダンスZ1’のレベルが大きくなる。これにより、図14に示すように、インピーダンスZ1’の周波数特性ZF1’において、反共振周波数AF’でインピーダンスのレベルが大きくなり、鋭角な山形の特性となる。つまり、反共振が抑制されない。
図17~図20を参照して、第1~第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1,2,3を用いた場合について説明する。図17は、実施形態に係る積層コンデンサの実装構造における反共振に関与する等価回路である。図18は、実施形態に係る積層コンデンサの実装構造におけるインピーダンスの周波数特性である。図19は、実施形態に係る積層コンデンサの実装構造におけるアドミタンスの複素平面である。図20は、実施形態に係る積層コンデンサの実装構造におけるインピーダンスの複素平面である。
図17は、反共振に関与するものだけを示した簡易的な等価回路を示しおり、反共振に関与しない第1積層コンデンサ11,21,31や第2積層コンデンサ21,22,32の容量などを省略している。符号C1は、IC13,23,33の容量であり、図13に示すICの容量C1’と同じ30nFとした。このIC13,23,33の容量C1からなるインピーダンスをZ2とし、そのアドミタンスをY2とする。
符号L1は、第1経路A1のインダクタンス(低ESL)であり、図13に示す第1積層コンデンサのインダクタンスL1’と同じ50pHとした。このインダクタンスL1は、実装構造1の場合には第1積層コンデンサ11のインダクタンスL11に相当し、実装構造2の場合には第1積層コンデンサ21のインダクタンスL21に相当し、実装構造3の場合には第1積層コンデンサ31のインダクタンスL31と第1配線パターン30sのインダクタンスL33に相当する。符号R1は、第1経路A1の抵抗(高ESR)であり、図13に示す第1積層コンデンサの抵抗R1’と同じ100mΩとした。この抵抗R1は、実装構造1の場合には第1積層コンデンサ11の抵抗R11に相当し、実装構造2の場合には第1積層コンデンサ21の抵抗R21と抵抗24の抵抗R23に相当し、実装構造3の場合には第1積層コンデンサ31の抵抗R31に相当する。この第1経路A1のインダクタンスL1と抵抗R1とからなるインピーダンスをZ3とし、そのアドミタンスをY3とする。
符号L2は、第2経路A2のインダクタンス(高ESL)であり、200pHとした。このインダクタンスL2は、実装構造1の場合には第2積層コンデンサ12のインダクタンスL12に相当し、実装構造2の場合には第2積層コンデンサ22のインダクタンスL22とインダクタ25のインダクタンスL23に相当し、実装構造3の場合には第2積層コンデンサ32のインダクタンスL32と第2配線パターン30tのインダクタンスL34に相当する。符号R2は、第2経路A2の抵抗(低ESR)であり、図13に示す第2積層コンデンサの抵抗R2’と同じ10mΩとした。この抵抗R2は、実装構造1の場合には第2積層コンデンサ12の抵抗R12に相当し、実装構造2の場合には第2積層コンデンサ22の抵抗R22に相当し、実装構造3の場合には第2積層コンデンサ32の抵抗R32に相当する。この第2経路A2のインダクタンスL2と抵抗R2とからなるインピーダンスをZ4とし、そのアドミタンスをY4とする。
符号L3は、IC13,23,33と第1積層コンデンサ11,21,31及び第2積層コンデンサ12,22,32との間の配線のインダクタンスであり、図13に示す配線のインダクタンスL3’と同じ100pHとした。この配線のインダクタンスL3からなるインピーダンスをZ5とし、そのアドミタンスをY5とする。
並列の第1経路A1のインピーダンスZ3と第2経路A2のインピーダンスZ4とからなるインピーダンスをZ6とし、そのアドミタンスをY6とする。直列のインピーダンスZ6とインピーダンスZ5とからなるインピーダンスをZ7とし、そのアドミタンスをY7とする。並列のインピーダンスZ2とインピーダンスZ7とからなる回路全体のインピーダンス(電源インピーダンス)をZ1とし、そのアドミタンスをY1とする。
図18に示すインピーダンスの周波数特性は、横軸が周波数[Hz]であり、縦軸がインピーダンス[Ω]である。周波数は、0.01GHzから1.00GHzとする。符号ZF1で示す実線は、回路全体のインピーダンスZ1の周波数特性である。符号ZF2で示す破線は、ICのインピーダンスZ2の周波数特性である。符号ZF3で示す一点鎖線は、第1経路A1のインピーダンスZ3の周波数特性である。符号ZF4で示す二点鎖線は、第2経路A2のインピーダンスZ4の周波数特性である。符号ZF7で示す破線は、インピーダンスZ7’の周波数特性である。インピーダンスZ1の周波数特性ZF1上の符号AFは、インピーダンスが最も高くなる反共振周波数を示す。
図19に示すアドミタンスの複素平面は、横軸がコンダクタンスG(実部)であり、縦軸がサセプタンスB(虚部)である。符号YP1で示す実線は、アドミタンスY1を複素平面上で示したものである。符号YP2で示す破線は、アドミタンスY2を複素平面上で示したものである。符号YP3で示す一点鎖線は、アドミタンスY3を複素平面上で示したものである。符号YP4で示す二点鎖線は、アドミタンスY4を複素平面上で示したものである。符号YP6で示す破線は、アドミタンスY6を複素平面上で示したものである。符号YP7で示す破線は、アドミタンスY7を複素平面上で示したものである。符号YV1で示すベクトルは、反共振周波数AFでのアドミタンスY1を複素平面上で示したものである。符号YV2で示すベクトルは、反共振周波数AFでのアドミタンスY2を複素平面上で示したものである。符号YV3で示すベクトルは、反共振周波数AFでのアドミタンスY3を複素平面上で示したものである。符号YV4で示すベクトルは、反共振周波数AFでのアドミタンスY4を複素平面上で示したものである。符号YV6で示すベクトルは、反共振周波数AFでのアドミタンスY6を複素平面上で示したものである。符号YV7で示すベクトルは、反共振周波数AFでのアドミタンスY7を複素平面上で示したものである。
図20に示すインピーダンスの複素平面は、横軸がレジスタンスR(実部)であり、縦軸がリアクタンスX(虚部)である。符号ZP1で示す実線は、インピーダンスZ1を複素平面上で示したものである。符号ZP5で示す一点鎖線は、インピーダンスZ5を複素平面上で示したものである。符号ZP6で示す二点鎖線は、インピーダンスZ6を複素平面上で示したものである。符号ZP7で示す破線は、インピーダンスZ7を複素平面上で示したものである。符号ZV1で示すベクトルは、反共振周波数AFでのインピーダンスZ1を複素平面上で示したものである。符号ZV5で示すベクトルは、反共振周波数AFでのインピーダンスZ5を複素平面上で示したものである。符号ZV6で示すベクトルは、反共振周波数AFでのインピーダンスZ6を複素平面上で示したものである。符号ZV7で示すベクトルは、反共振周波数AFでのインピーダンスZ7を複素平面上で示したものである。
それでは、図19と図20を用いて、実装構造1,2,3を用いた場合には反共振を抑制できる理由について説明する。以下の説明では、図17に示す等価回路において並列で接続される部分については図19に示す複素平面上のアドミタンスで考え、直列で接続される部分については図20に示す複素平面上のインピーダンスで考える。
第1経路A1の抵抗R1及びインダクタンスL1(インピーダンスZ3)と第2経路A2の抵抗R2及びインダクタンスL2(インピーダンスZ4)とは並列に接続されているので、図19の複素平面上でアドミタンスYP3とアドミタンスYP4とが合成されてアドミタンスYP6となり、反共振周波数AFでのアドミタンスY3を示すベクトルYV3とアドミタンスY4を示すベクトルYV4とが合成されてアドミタンスY6を示すベクトルYV6となる。このアドミタンスYP6は図20の複素平面上ではインピーダンスZP6となり、反共振周波数AFでのアドミタンスY6を示すベクトルYV6は図20の複素平面上ではインピーダンスZ6を示すベクトルZV6となる。第2経路A2のインダクタンスL2は図13の第2積層コンデンサのインダクタンスL2’よりも高いので、図19の複素平面上でのアドミタンスYP4は図15の複素平面上でのアドミタンスYP4’と異なる曲線となる。これにより、図19の複素平面上でのアドミタンスYP6が図15の複素平面上でのアドミタンスYP6’よりもB軸から離れ、図20の複素平面上でのインピーダンスZP6が図16の複素平面上でのインピーダンスZP6’よりもX軸から離れる。
配線のインダクタンスL3(インピーダンスZ5)と第1、第2経路A1,A2の並列部分(インピーダンスZ6)とは直列に接続されているので、図20の複素平面上でのインピーダンスZP5とインピーダンスZP6とが合成されてインピーダンスZP7となり、反共振周波数AFでのインピーダンスZ5を示すベクトルZV5とインピーダンスZ6を示すベクトルZV6とが合成されてインピーダンスZ7を示すベクトルZV7となる。上述したようにインピーダンスZP6がX軸から離れるので、配線のインダクタンスL3が存在しても、図20の複素平面上でのインピーダンスZP7が図16の複素平面上でのインピーダンスZP7’よりもX軸から離れる。このインピーダンスZP7は図19の複素平面上ではアドミタンスYP7となり、反共振周波数AFでのインピーダンスZ7を示すベクトルZV7は図19の複素平面上ではアドミタンスY7を示すベクトルYV7となる。
IC3の容量C1(インピーダンスZ2)と配線のインダクタンスL3及び第1、第2経路A1,A2の直列部分(インピーダンスZ7)とは並列に接続されているので、図19の複素平面上でアドミタンスYP2とアドミタンスYP7とが合成されてアドミタンスYP1となり、反共振周波数AFでのアドミタンスY2を示すベクトルYV2とアドミタンスY7を示すベクトルYV7とが合成されてアドミタンスY1を示すベクトルYV1となる。このアドミタンスYP1は図20の複素平面上ではインピーダンスZP1となり、反共振周波数AFでのアドミタンスY1を示すベクトルYV1は図20の複素平面上ではインピーダンスZ1を示すベクトルZV1となる。
上述したようにインピーダンスZP7がX軸から離れることで、アドミタンスYP7も図15のアドミタンスYV7’よりもB軸から離れる。これにより、反共振周波数AFでのアドミタンスY7を示すベクトルYV7は、図15のベクトルYV7’よりもB軸から離れる。これにより、図19の反共振周波数AFでのアドミタンスY1を示すベクトルYV1は、図15のベクトルYV1’よりもアドミタンスの複素平面の原点から離れる。これに応じて、図20の反共振周波数AFでのインピーダンスZ1を示すベクトルZV1は、図16のベクトルZV1’よりもインピーダンスの複素平面の原点に近づく。つまり、反共振周波数AFにおいてインピーダンスZ1のレベルが低下する。これにより、図18に示すように、インピーダンスZ1の周波数特性ZF1において、反共振周波数AFでインピーダンスのレベルが小さくなり、山形の特性が緩和される。つまり、反共振が抑制される。このように、第1~第3実施形態に係る積層コンデンサの実装構造1,2,3とすることにより、配線のインダクタンスの影響を受けてもIC13,23,33の容量と第1積層コンデンサ11,21,31及び第2積層コンデンサ12,22,32のインダクタンスとの間の反共振を抑制できる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では配線基板10,20,30の一面10a,20a,30aに第1積層コンデンサ11,21,31及び第2積層コンデンサ12,22,32とIC13,23,33とを実装する構成としたが、配線基板10,20,30の一面(例えば、上面)にIC13,23,33を実装し、配線基板10,20,30の他の面(例えば、下面)に第1積層コンデンサ11,21,31及び第2積層コンデンサ12,22,32を実装する構成としてもよい。
上記第1実施形態では第1積層コンデンサ11の外部電極11b,11cの内側に抵抗層11sを加えることで外部電極11b,11cの抵抗値(ESR)を高くする構成としたが、外部電極11b,11cの金属電極の代わりに樹脂電極を用いるなどして、外部電極11b,11cの抵抗値を高くする構成としてもよい。また、上記第1実施形態では第1積層コンデンサ11の第1外部電極11b及び第2外部電極11cの両方の抵抗値を高くする構成としたが、第1積層コンデンサ11の第1外部電極11bと第2外部電極11cのうちの一方の抵抗値を高くする構成としてもよい。
上記第1実施形態では第2積層コンデンサ12の第1内部電極12i及び第2内部電極12jの両方の引き出し部12n,12qの幅を狭くすることでインダクタンスを高くする構成としたが、第2積層コンデンサ12の第1内部電極12iと第2内部電極12jのうちの一方の内部電極の引き出し部の幅を狭くすることでインダクタンスを高くする構成としてもよい。
上記第2実施形態では第1積層コンデンサ21の電源側に抵抗24を接続し、第2積層コンデンサ22の電源側にインダクタ25を接続する構成としたが、第1積層コンデンサ21のグランド側に抵抗24を接続してもよいし、第2積層コンデンサ22のグランド側にインダクタ25を接続してもよい。
上記第3実施形態では第1積層コンデンサ31の電源側の第1配線パターン30sと第2積層コンデンサ32の電源側の第2配線パターン30tとの長さや幅を変えることで第1経路A1よりも第2経路A2のESLを高くする構成としたが、第1積層コンデンサ31のグランド側の配線パターンと第2積層コンデンサ32のグランド側の配線パターンとの長さや幅を変えることで第1経路A1よりも第2経路A2のESLを高くする構成としてもいし、電源側及びグランド側の両側の配線パターンの長さや幅を変えることで第1経路A1よりも第2経路A2のESLを高くする構成としてもよい。
1,2,3, 積層コンデンサの実装構造
10,20,30 配線基板
10h,10i,20h,20i,30h,30i グランドパターン
10j,20j,30j 電源パターン
20l,20l 接続パターン
30s 第1配線パターン
30t 第2配線パターン
11,21,31 第1積層コンデンサ
11a,21a,31a 積層体
11b,21b,31b 第1外部電極
11c,21c,31c 第2外部電極
11h,21h 誘電体層
11i,21i 第1内部電極
11j,21j 第2内部電極
11n,11q,21n,21q 引き出し部
11s 抵抗層
12,22,32 第2積層コンデンサ
12a,22a,32a 積層体
12b,22b,32b 第1外部電極
12c,22c,32c 第2外部電極
12h 誘電体層
12i 第1内部電極
12j 第2外部電極
12n,12q 引き出し部
13,23,33 IC(集積回路)
10,20,30 配線基板
10h,10i,20h,20i,30h,30i グランドパターン
10j,20j,30j 電源パターン
20l,20l 接続パターン
30s 第1配線パターン
30t 第2配線パターン
11,21,31 第1積層コンデンサ
11a,21a,31a 積層体
11b,21b,31b 第1外部電極
11c,21c,31c 第2外部電極
11h,21h 誘電体層
11i,21i 第1内部電極
11j,21j 第2内部電極
11n,11q,21n,21q 引き出し部
11s 抵抗層
12,22,32 第2積層コンデンサ
12a,22a,32a 積層体
12b,22b,32b 第1外部電極
12c,22c,32c 第2外部電極
12h 誘電体層
12i 第1内部電極
12j 第2外部電極
12n,12q 引き出し部
13,23,33 IC(集積回路)
Claims (7)
- 配線基板と、
前記配線基板に実装された集積回路と、
前記配線基板における前記集積回路の電源-グランド間に実装された第1積層コンデンサと、
前記配線基板における前記集積回路の電源-グランド間に実装された第2積層コンデンサと、
を備え、
前記第1積層コンデンサは、誘電体層を挟んで第1内部電極と第2内部電極とが交互に積層された積層体と、前記積層体の対向する一対の端面のうちの一方の端面に設けられ、前記第1内部電極に電気的に接続された第1外部電極と、前記積層体の前記一対の端面のうちの他方の端面に設けられ、前記第2内部電極に電気的に接続された第2外部電極と、を有し、
前記第2積層コンデンサは、誘電体層を挟んで第1内部電極と第2内部電極とが交互に積層された積層体と、前記積層体の対向する一対の端面のうちの一方の端面に設けられ、前記第1内部電極に電気的に接続された第1外部電極と、前記積層体の前記一対の端面のうちの他方の端面に設けられ、前記第2内部電極に電気的に接続された第2外部電極と、を有し、
前記第1積層コンデンサの前記第1外部電極及び前記第2積層コンデンサの前記第1外部電極は、前記配線基板の一面に形成された電源パターン側に電気的に接続され、
前記第1積層コンデンサの前記第2外部電極及び前記第2積層コンデンサの前記第2外部電極は、前記配線基板の前記一面に形成されたグランドパターン側に電気的に接続され、
前記集積回路の電源-グランド間には、前記第1積層コンデンサを少なくとも含む第1経路と、前記第2積層コンデンサを少なくとも含む第2経路とが並列に形成され、
前記第1経路は前記第2経路よりも等価直列抵抗が高く、かつ、前記第2経路は前記第1経路よりも等価直列インダクタンスが高いことを特徴とする積層コンデンサの実装構造。 - 前記第1積層コンデンサの前記第1外部電極及び前記第2積層コンデンサの前記第1外部電極は、前記電源パターンに電気的に接続され、
前記第1積層コンデンサの前記第2外部電極及び前記第2積層コンデンサの前記第2外部電極は、前記グランドパターンに電気的に接続され、
前記第1積層コンデンサは前記第2積層コンデンサよりも等価直列抵抗が高い積層コンデンサであり、かつ、前記第2積層コンデンサは前記第1積層コンデンサよりも等価直列インダクタンスが高い積層コンデンサであることを特徴とする請求項1に記載の積層コンデンサの実装構造。 - 前記第2積層コンデンサの前記第1内部電極の引き出し部の幅は当該第1内部電極の本体部の幅よりも狭い、又は/及び、前記第2積層コンデンサの前記第2内部電極の引き出し部の幅は当該第2内部電極の本体部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項2に記載の積層コンデンサの実装構造。
- 前記第1積層コンデンサは、前記第2積層コンデンサよりも等価直列抵抗が高い積層コンデンサであり、
前記第2積層コンデンサと前記集積回路との間を電気的に接続する第2配線パターンの長さは前記第1積層コンデンサと前記集積回路との間を電気的に接続する第1配線パターンの長さよりも長い、又は/及び、前記第2配線パターンの幅は前記第1配線パターンの幅よりも狭い、
前記第1経路は前記第1積層コンデンサと前記第1配線パターンを含み、前記第2経路は前記第2積層コンデンサと前記第2配線パターンを含むことを特徴とする請求項1に記載の積層コンデンサの実装構造。 - 前記第1積層コンデンサは、前記第1外部電極又は/及び前記第2外部電極の内側に抵抗層を有することを特徴とする請求項2~請求項4の何れか一項に記載の積層コンデンサの実装構造。
- 前記第1積層コンデンサの前記第1外部電極又は/及び前記第2外部電極は、前記第2積層コンデンサの前記第1外部電極及び前記第2外部電極よりも抵抗値の高い電極で形成されていることを特徴とする請求項2~請求項4の何れか一項に記載の積層コンデンサの実装構造。
- 前記配線基板の前記一面に実装された抵抗と、
前記配線基板の前記一面に実装されたインダクタと、
を備え、
前記抵抗は、前記第1積層コンデンサと前記電源パターンとの間又は/及び前記第1積層コンデンサと前記グランドパターンとの間に電気的に接続され、
前記インダクタは、前記第2積層コンデンサと前記電源パターンとの間又は/及び前記第2積層コンデンサと前記グランドパターンとの間に電気的に接続され、
前記第1経路は前記第1積層コンデンサと前記抵抗を含み、前記第2経路は前記第2積層コンデンサと前記インダクタを含むことを特徴とする請求項1に記載の積層コンデンサの実装構造。
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Citations (4)
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JP2001185441A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Murata Mfg Co Ltd | 積層コンデンサ、配線基板、デカップリング回路および高周波回路 |
JP2003086927A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Murata Mfg Co Ltd | 回路形成基板 |
JP2010129657A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Kyocera Corp | コンデンサ |
JP2014096541A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Murata Mfg Co Ltd | 積層コンデンサ |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001185441A (ja) * | 1999-12-27 | 2001-07-06 | Murata Mfg Co Ltd | 積層コンデンサ、配線基板、デカップリング回路および高周波回路 |
JP2003086927A (ja) * | 2001-09-12 | 2003-03-20 | Murata Mfg Co Ltd | 回路形成基板 |
JP2010129657A (ja) * | 2008-11-26 | 2010-06-10 | Kyocera Corp | コンデンサ |
JP2014096541A (ja) * | 2012-11-12 | 2014-05-22 | Murata Mfg Co Ltd | 積層コンデンサ |
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