JP5173291B2 - 積層コンデンサ - Google Patents

Description

本発明は、デカップリングの用途に適した積層コンデンサに関する。

デカップリングに用いられる積層コンデンサには高静電容量と低ＥＳＬ（等価直列インダクタンス）が求められており、特許文献１及び２にはこの種の積層コンデンサが開示されている。

特許文献１の積層コンデンサは、直方体形状の本体と、本体の幅方向両側面それぞれに非接触で４個ずつ設けられた極性が交互に異なる計８個の外部電極とを備えている。本体は、幅方向両側縁にそれぞれ２個ずつ設けられた計４個の引出部を有する第１内部導体層と、幅方向両側縁にそれぞれ２個ずつ設けられた計４個の引出部を第１内部導体層の引出部とは異なる位置に有する第２内部導体層とを、誘電体層を介して交互に積層して一体化した構造を有している。各第１内部導体層の４個の引出部は一方極性の４個の外部電極に接続され、各第２内部導体層の４個の引出部は他方極性の残り４個の外部電極に接続されている。

一方、特許文献２の積層コンデンサは、特許文献１の積層コンデンサの各第１内部導体層を幅方向に２分割すると共に各第２内部導体層を幅方向に２分割したような構造を備えている。
特表２００２−５０８１１４号公報 特開２００２−１５１３４９号公報

積層コンデンサの静電容量は基本的には内部導体層の積層数によって調整できるため、特許文献１及び特許文献２の積層コンデンサの何れもデカップリングの用途に適した充分な静電容量を得ることができる。

一方、積層コンデンサのＥＳＬは該積層コンデンサの全体構造によって決まるものであるが、特許文献１及び特許文献２の積層コンデンサでは誘電体層を介して隣り合う異極性の引出部に流れる電流の向きが逆になるようにすることで各々の引出部に流れる電流により生じる磁界を相殺してＥＳＬ低減を図っている。

特許文献１及び特許文献２の積層コンデンサで採用されているＥＳＬ低減手法は、一方極性の引出部から他方極性の引出部への電流経路で生じたインダクタンスを磁界相殺作用によって低減するものであるが、一方極性の引出部から他方極性の引出部への電流経路の長さを短くして該電流経路で生じ得るインダクタンスを低下させればより一層のＥＳＬ低減を図ることができ、また、一方極性の引出部と他方極性の引出部を近づけて磁界相殺作用が効果的に行えるようにすればより一層のＥＳＬ低減を図ることができる。

本発明は前記事情に鑑みて創作されたもので、その目的とするところは、より一層の低ＥＳＬ化が図られた積層コンデンサを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明は、直方体形状の本体の側面に一方極性の第１外部電極と他方極性の第２外部電極とを非接触で交互に設けた積層コンデンサであって、本体は、同一平面に非接触で並ぶ複数の第１内部導体層と、同一平面に非接触で並ぶ第１内部導体層と同数の第２内部導体層とを、誘電体層を介して交互に積層して一体化した構造を有していて、誘電体層を介して積層方向で並ぶ第１，第２内部電極層それぞれによって複数の独立コンデンサ部を構成しており、各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層は同じ側縁の異なる位置に１つの引出部を有していて、各独立コンデンサ部の第１内部導体層の引出部は第１外部電極にそれぞれ接続され、且つ、第２内部導体層の引出部は該第１外部電極と隣接する第２外部電極にそれぞれ接続されており、各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔は、隣接する独立コンデンサ部にあって最も隣接する第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔よりも狭い、ことをその特徴とする。

この積層コンデンサによれば、各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔を、隣接する独立コンデンサ部にあって最も隣接する第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔よりも狭くすることによって、一方極性の引出部から他方極性の引出部の電流経路の長さを短くして該電流経路で生じ得るインダクタンスを低下させることができ、しかも、一方極性の引出部と他方極性の引出部を近づけて該引出部に逆向きに流れる電流により得られる磁界相殺作用を効果的に行うことができ、これにより積層コンデンサのＥＳＬをより一層低減することができる。

本発明によれば、より一層の低ＥＳＬ化が図られた積層コンデンサを提供することができる。

本発明の前記目的とそれ以外の目的と、構成特徴と、作用効果は、以下の説明と添付図面によって明らかとなる。

［第１実施形態］
図１〜図３は本発明（積層コンデンサ）の第１実施形態を示すもので、図１は積層コンデンサの斜視図、図２は図１に示した積層コンデンサの横断面図、図３は図１に示した本体の層構成を示す斜視図である。

第１実施形態の積層コンデンサ１０は、所定の長さ，幅及び高さを有する直方体形状の本体１１と、本体１１の幅方向両側面それぞれに非接触で交互に設けられた一方極性の第１外部電極１２と他方極性の第２外部電極１３とを備えている。

第１外部電極１２と第２外部電極１３は本体１１の幅方向両側面それぞれに２個ずつ設けられており、本体１１の一側面（図１の右側面）には計４個の第１，第２外部電極１２，１３が左から第１外部電極１２，第２外部電極１３，第１外部電極１２，第２外部電極１３の順に並んでいて、本体１１の他側面（図１の左側面）には一側面の第１，第２外部電極１２，１３と向き合うように計４個の第１，第２外部電極１２，１３が左から第２外部電極１３，第１外部電極１２，第２外部電極１３，第１外部電極１２の順に並んでいる。

本体１１は、同一平面に非接触で並ぶ２個の第１内部導体層１４と、同一平面に非接触で並ぶ第１内部導体層と同数の第２内部導体層１５とを、誘電体層ＤＬを介して交互に積層して一体化した構造を有している。各第１内部導体層１４と各第２内部導体層１５はほぼ同サイズの矩形状を成し、同一平面に非接触で並ぶ２個の第１内部導体層１４と同一平面に非接触で並ぶ２個の第２内部導体層１５は誘電体層ＤＬを介して積層方向で向き合っている。つまり、本体１１には、誘電体層ＤＬを介して積層方向で並ぶ第１，第２内部電極層１４，１５それぞれによって２個の独立コンデンサ部（符号無し）が長さ方向に間隔をおいて構成されている。

各第１内部導体層１４はその幅方向一側縁（図３の右側縁）と幅方向他側縁（図３の左側縁）にそれぞれ１個の引出部１４ａを有し、各第２内部導体層１５はその幅方向一側縁（図３の右側縁）と幅方向他側縁（図３の左側縁）にそれぞれ１個の引出部１４ａを有している。各第１内部導体層１４の引出部１４ａと各第２内部導体層１５の引出部１５ａはほぼ同サイズの矩形状を成し、同一平面に非接触で並ぶ２個の第１内部導体層１４の引出部１４ａの位置と同一平面に非接触で並ぶ２個の第２内部導体層１５の引出部１５ａの位置は長さ方向で異なっていて積層方向では向き合ってはいない。

図２に示すように、一方の独立コンデンサ部（図２の左側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第１内部電極層１４の一側縁（図２の上側縁）の引出部１４ａは本体１１の一側面（図２の上側面）の最も左に位置する第１外部電極１２に接続され、他側縁（図２の下側縁）の引出部１４ａは本体１１の他側面（図２の下側面）の左から２番目に位置する第１外部電極１２に接続されている。また、一方の独立コンデンサ部（図２の左側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第２内部電極層１５の一側縁（図２の上側縁）の引出部１５ａは本体１１の一側面（図２の上側面）の左から２番目に位置する第２外部電極１３に接続され、他側縁（図２の下側縁）の引出部１５ａは本体１１の他側面（図２の下側面）の最も左に位置する第２外部電極１３に接続されている。

他方の独立コンデンサ部（図２の右側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第１内部電極層１４の一側縁（図２の上側縁）の引出部１４ａは本体１１の一側面（図２の上側面）の左から３番目に位置する第１外部電極１２に接続され、他側縁（図２の下側縁）の引出部１４ａは本体１１の他側面（図２の下側面）の左から４番目に位置する第１外部電極１２に接続されている。また、一方の独立コンデンサ部（図２の右側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第２内部電極層１５の一側縁（図２の上側縁）の引出部１５ａは本体１１の一側面（図２の上側面）の左から４番目に位置する第２外部電極１３に接続され、他側縁（図２の下側縁）の引出部１５ａは本体１１の他側面（図２の下側面）の左から３番目に位置する第２外部電極１３に接続されている。

図２に示すように、本体１１の一側面（図２の上側面）に設けられた計４個の第１，第２外部電極１２，１３（２個の第１外部電極１２と２個の第２外部電極１３）において隣接する第１，第２外部電極１２，１３の中心間隔ａ１〜ａ３は全て等しい。

また、各独立コンデンサ部を構成する第１，第２内部導体層１４，１５の引出部１４ａ，１５ａの中心間隔ｂ１，ｂ３は、隣接する独立コンデンサ部にあって最も隣接する第１，第２内部導体層１４，１５の引出部１４ａ，１５ａの中心間隔ｂ２よりも狭い。しかも、前記中心間隔ｂ１，ｂ３は前記中心間隔ａ１〜ａ３よりも狭く、前記中心間隔ｂ２は前記中心間隔ａ１〜ａ３よりも広い。

寸法線等の図示を省略したが、本体１１の他側面側（図２の下側面側）の第１，第２外部電極１２，１３の中心間隔と第１，第２内部導体層１４，１５の引出部１４ａ，１５ａの中心間隔も前記と同じである。

前記中心間隔ｂ１，ｂ３を狭くする際の可変範囲は、第１，第２外部電極１２，１３の幅と引出部１４ａ，１５ａとの差に依存する。図２には可変範囲の最大値まで前記中心間隔ｂ１，ｂ３を狭くしたものを例示してあるが、必ずしも前記中心間隔ｂ１，ｂ３を可変範囲の最大値まで狭くする必要はない。

前述の積層コンデンサ１０にあっては、前記中心間隔ｂ１，ｂ３を前記中心間隔ｂ２よりも狭くすることによって、一方極性の引出部１４ａから他方極性の引出部１５ａへの電流経路の長さを短くして該電流経路で生じ得るインダクタンスを低下させることができ、しかも、一方極性の引出部１４ａと他方極性の引出部１５ａを近づけて該引出部１４ａ，１５ａに逆向きに流れる電流により得られる磁界相殺作用を効果的に行うことができ、これにより積層コンデンサ１０のＥＳＬをより一層低減することができる。

因みに、実験によれば、各引出部１４ａ，１５ａの幅が１５０μｍで長さが１２５μｍの積層コンデンサにおいて前記中心間隔ａ１〜ａ３を５００μｍとし前記中心間隔ｂ１，ｂ３を４００μｍとし前記中心間隔ｂ２を６００μｍとした場合には、前記中心間隔ａ１〜ａ３を５００μｍとし前記中心間隔ｂ１〜ｂ３を５００μｍとした場合に比べて５ｐＨ前後のＥＳＬ低下を図ることができたことを付記する。

［第２実施形態］
図４〜図６は本発明（積層コンデンサ）の第２実施形態を示すもので、図４は積層コンデンサの斜視図、図５は図４に示した積層コンデンサの横断面図、図６は図４に示した本体の層構成を示す斜視図である。

第２実施形態の積層コンデンサ２０は、所定の長さ，幅及び高さを有する直方体形状の本体２１と、本体２１の幅方向両側面それぞれに非接触で交互に設けられた一方極性の第１外部電極２２と他方極性の第２外部電極２３とを備えている。

第１外部電極２２と第２外部電極２３は本体２１の幅方向両側面それぞれに２個ずつ設けられており、本体２１の一側面（図４の右側面）には計４個の第１，第２外部電極２２，２３が左から第１外部電極２２，第２外部電極２３，第１外部電極２２，第２外部電極２３の順に並んでいて、本体２１の他側面（図４の左側面）には一側面の第１，第２外部電極２２，２３と向き合うように計４個の第１，第２外部電極２２，２３が左から第２外部電極２３，第１外部電極２２，第２外部電極２３，第１外部電極２２の順に並んでいる。

本体２１は、同一平面に非接触で並ぶ２個の第１内部導体層２４と、同一平面に非接触で並ぶ第１内部導体層と同数の第２内部導体層２５とを、誘電体層ＤＬを介して交互に積層して一体化した構造を有している。各第１内部導体層２４と各第２内部導体層２５はほぼ同サイズの矩形状を成し、同一平面に非接触で並ぶ２個の第１内部導体層２４と同一平面に非接触で並ぶ２個の第２内部導体層２５は誘電体層ＤＬを介して積層方向で向き合っている。つまり、本体２１には、誘電体層ＤＬを介して積層方向で並ぶ第１，第２内部電極層２４，２５それぞれによって２個の独立コンデンサ部（符号無し）が長さ方向に間隔をおいて構成されている。

各第１内部導体層２４はその幅方向一側縁（図６の右側縁）と幅方向他側縁（図６の左側縁）にそれぞれ１個の引出部２４ａを有し、各第２内部導体層２５はその幅方向一側縁（図６の右側縁）と幅方向他側縁（図６の左側縁）にそれぞれ１個の引出部２４ａを有している。各第１内部導体層２４の引出部２４ａと各第２内部導体層２５の引出部２５ａはほぼ同サイズの矩形状を成し、同一平面に非接触で並ぶ２個の第１内部導体層２４の引出部２４ａの位置と同一平面に非接触で並ぶ２個の第２内部導体層２５の引出部２５ａの位置は長さ方向で異なっていて積層方向では向き合ってはいない。

図５に示すように、一方の独立コンデンサ部（図５の左側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第１内部電極層２４の一側縁（図５の上側縁）の引出部２４ａは本体２１の一側面（図５の上側面）の最も左に位置する第１外部電極２２に接続され、他側縁（図５の下側縁）の引出部２４ａは本体２１の他側面（図５の下側面）の左から２番目に位置する第１外部電極２２に接続されている。また、一方の独立コンデンサ部（図５の左側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第２内部電極層２５の一側縁（図５の上側縁）の引出部２５ａは本体２１の一側面（図５の上側面）の左から２番目に位置する第２外部電極２３に接続され、他側縁（図５の下側縁）の引出部２５ａは本体２１の他側面（図５の下側面）の最も左に位置する第２外部電極２３に接続されている。

他方の独立コンデンサ部（図５の右側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第１内部電極層２４の一側縁（図５の上側縁）の引出部２４ａは本体２１の一側面（図５の上側面）の左から３番目に位置する第１外部電極２２に接続され、他側縁（図５の下側縁）の引出部２４ａは本体２１の他側面（図５の下側面）の左から４番目に位置する第１外部電極２２に接続されている。また、一方の独立コンデンサ部（図５の右側に構成されるコンデンサ部）を構成する各第２内部電極層２５の一側縁（図５の上側縁）の引出部２５ａは本体２１の一側面（図５の上側面）の左から４番目に位置する第２外部電極２３に接続され、他側縁（図５の下側縁）の引出部２５ａは本体２１の他側面（図５の下側面）の左から３番目に位置する第２外部電極２３に接続されている。

図５に示すように、本体２１の一側面（図５の上側面）に設けられた計４個の第１，第２外部電極２２，２３（２個の第１外部電極２２と２個の第２外部電極２３）において隣接する第１，第２外部電極２２，２３の中心間隔ａ１〜ａ３のうち、各独立コンデンサ部を構成する第１，第２内部導体層２４，２５の引出部２４ａ，２５ａが接続された第１，第２外部電極２２，２３の中心間隔ａ１，ａ３は、隣接する独立コンデンサ部にあって最も隣接する第１，第２内部導体層２４，２５の引出部２４ａ，２５ａが接続された第１，第２外部電極２３，２４の中心間隔ａ２よりも狭い。

また、各独立コンデンサ部を構成する第１，第２内部導体層２４，２５の引出部２４ａ，２５ａの中心間隔ｂ１，ｂ３は、隣接する独立コンデンサ部にあって最も隣接する第１，第２内部導体層２４，２５の引出部２４ａ，２５ａの中心間隔ｂ２よりも狭い。しかも、前記中心間隔ｂ１，ｂ３は前記中心間隔ａ１，ａ３よりも狭く、前記中心間隔ｂ２は前記中心間隔ａ２よりも広い。

寸法線等の図示を省略したが、本体２１の他側面側（図５の下側面側）の第１，第２外部電極２２，２３の中心間隔と第１，第２内部導体層２４，２５の引出部２４ａ，２５ａの中心間隔も前記と同じである。

前記中心間隔ａ１〜ａ３は積層コンデンサ毎に定められている規格値の公差に収まる範囲で可変することができる。また、前記中心間隔ｂ１，ｂ３を狭くする際の可変範囲は、第１，第２外部電極２２，２３の幅と引出部２４ａ，２５ａとの差に依存する。図５には可変範囲の最大値まで前記中心間隔ｂ１，ｂ３を狭くしたものを例示してあるが、必ずしも前記中心間隔ｂ１，ｂ３を可変範囲の最大値まで狭くする必要はない。

前述の積層コンデンサ２０にあっては、前記中心間隔ｂ１，ｂ３を前記中心間隔ｂ２よりも狭くすることによって、一方極性の引出部２４ａから他方極性の引出部２５ａへの電流経路の長さを短くして該電流経路で生じ得るインダクタンスを低下させることができ、しかも、一方極性の引出部２４ａと他方極性の引出部１５ａを近づけて該引出部２４ａ，２５ａに逆向きに流れる電流により得られる磁界相殺作用を効果的に行うことができ、これにより積層コンデンサ２０のＥＳＬをより一層低減することができる。

また、前記中心間隔ａ１，ａ３を前記中心間隔ａ２よりも狭くすることによって前記中心間隔ｂ１，ｂ３をより狭くすることができるので、一方極性の引出部２４ａから他方極性の引出部１５ａへの電流経路の長さをより短くして該電流経路で生じ得るインダクタンスをより低下させることができ、しかも、一方極性の引出部２４ａと他方極性の引出部１５ａをより近づけて該引出部２４ａ，２５ａに逆向きに流れる電流により得られる磁界相殺作用をより効果的に行うことができ、これにより積層コンデンサ２０のＥＳＬをより一層低減することができる。

因みに、実験によれば、各引出部２４ａ，２５ａの幅が１５０μｍで長さが１２５μｍの積層コンデンサにおいて前記中心間隔ａ１，ａ３を４００μｍとし前記中心間隔ａ２を００μｍとし前記中心間隔ｂ１，ｂ３を３００μｍとし前記中心間隔ｂ２を７００μｍとした場合には、前記中心間隔ａ１〜ａ３を５００μｍとし前記中心間隔ｂ１〜ｂ３を５００μｍとした場合に比べて６ｐＨ前後のＥＳＬ低下を図ることができたことを付記する。

本発明の第１実施形態を示す、積層コンデンサの斜視図 図１に示した積層コンデンサの横断面図である。 図１に示した本体の層構成を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態を示す、積層コンデンサの斜視図である。 図４に示した積層コンデンサの横断面図である。 図４に示した本体の層構成を示す斜視図である。

符号の説明

１０…積層コンデンサ、１１…本体、１２…第１外部電極、１３…第２外部電極、１４…第１内部導体層、１４ａ…引出部、１５…第２内部導体層、１５ａ…引出部、ＤＬ…誘電体層、２０…積層コンデンサ、２１…本体、２２…第１外部電極、２３…第２外部電極、２４…第１内部導体層、２４ａ…引出部、２５…第２内部導体層、２５ａ…引出部、ＤＬ…誘電体層。

Claims (4)

1. 直方体形状の本体の側面に一方極性の第１外部電極と他方極性の第２外部電極とを非接触で交互に設けた積層コンデンサであって、
   本体は、同一平面に非接触で並ぶ複数の第１内部導体層と、同一平面に非接触で並ぶ第１内部導体層と同数の第２内部導体層とを、誘電体層を介して交互に積層して一体化した構造を有していて、誘電体層を介して積層方向で並ぶ第１，第２内部電極層それぞれによって複数の独立コンデンサ部を構成しており、
   各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層は同じ側縁の異なる位置に１つの引出部を有していて、各独立コンデンサ部の第１内部導体層の引出部は第１外部電極にそれぞれ接続され、且つ、第２内部導体層の引出部は該第１外部電極と隣接する第２外部電極にそれぞれ接続されており、
   各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔は、隣接する独立コンデンサ部にあって最も隣接する第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔よりも狭い、
   ことを特徴とする積層コンデンサ。
2. 第１外部電極と第２外部電極は本体の幅方向両側面それぞれに２個ずつ設けられ、
   同一平面に非接触で並ぶ第１内部導体層の数は２で、同一平面に非接触で並ぶ第２内部導体層の数は２で、独立コンデンサ部の数は２であり、
   引出部は各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の幅方向両側縁にそれぞれ１個ずつ設けられていて、各独立コンデンサ部の第１内部導体層の一側縁の引出部は本体の一側面の第１外部電極に接続され、且つ、他側縁の引出部は本体の他側面の第１外部電極に接続され、各独立コンデンサ部の第２内部導体層の一側縁の引出部は本体の一側面の第２外部電極に接続され、且つ、他側縁の引出部は本体の他側面の第２外部電極に接続されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の積層コンデンサ。
3. 各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部が接続された第１，第２外部電極の中心間隔は全て等しく、各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔は該第１，第２外部電極の中心間隔よりも狭い、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の積層コンデンサ。
4. 各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部が接続された第１，第２外部電極の中心間隔は、隣接する独立コンデンサ部にあって最も隣接する第１，第２内部導体層の引出部が接続された第１，第２外部電極の中心間隔よりも狭く、
   各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部の中心間隔は、各独立コンデンサ部の第１，第２内部導体層の引出部が接続された第１，第２外部電極の中心間隔よりも狭い、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の積層コンデンサ。

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