噪声对策指南

噪音控制的基础第11回 片状三端子电容器的使用注意事项

继上次的片状铁氧体磁珠之后,此次将介绍使用片状三端子电容器的注意事项及技巧。 

1. 将片状三端子电容器封装于多层基片时的注意事项

与一般的二端子电容器相比,片状三端子电容器具有接地端子阻抗较低的优势,这已经成为消除高频噪音的性能要点。为发挥该优势,就需要在PCB结构设计方面多加注意,接地端的结构要尽量设计得短而粗。封装于多层基片时也可以依照同样的考虑。
图1是针对在多层基片上改变三端子电容器的封装方法,进而改变与GND层的连接状态后的噪声消除的不同效果的调查示例。在此示例中,GND层被放置在MCU封装面相对一侧的附近位置。在A示例中,是将三端子电容器封装于MCU封装面相对一侧的GND层附近,缩短与GND层之间的连接。与此相对,在C示例中,是将三端子电容器封装于MCU相同面,其结果是与GND层之间的距离也长于A示例。可以看出A和C的噪音等级存在着明显的差异。在考虑GND结构时,很容易进行平面思维,但Via长度也是需要考虑的。此外,图1的B示例对三端子电容器的电源输入输出没有像A一样明确地进行分离,而是在同一层通过。(由于很难进行书面说明,请参照说明图。)此时的噪音等级多少会高于A时的噪音等级。这被认为是因为三端子电容器的入口和出口的via很接近,所以一部分噪音未在三端子电容器中通过,而是通过Via之间的电容耦合进行了旁路。这样,为发挥三端子电容器的性能,就需要注意电容器的外部结构。图2记载了片状三端子电容器的封装要点,请进行参照。

图1 GND的不同连接方法的效果差异
图2 片状三端子电容器封装时的要点

2. 片状三端子电容器的非贯穿连接

片状三端子电容器通常使用的方法是对希望降低电源线等噪音的线路进行切割后插入其间,然后连接GND端子。(图3)最近,出现了稍显不同的连接方法,下面对此进行说明。该方法适用于将三端子电容器作为IC电源的旁路电容器进行使用时优先稳定IC电压变动的情况。图4表示就是该连接方法。不同于图3的情况,这种方法是在不切断电源模式的情况下,将两端子连接于电源线。由于是电源线不贯穿三端子电容器的连接方法,所以这种连接方法被称为"非贯穿连接"。通过这种作法,电源线和电容器之间变成并联,因此这一部分的阻抗会减半,从而降低旁路阻抗,进而降低IC的电压变动。另外,如图所示,GND端的Via和电源端的Via相邻而置,由此相互抵消两方电流所产生的磁通,该部分的电感效应明显降低,具有进一步降低阻抗的效果。但是,因为与切断电源线插入三端子电容器的情况不同,一部分的噪音在不经由三端子电容器的情况下经由电源线通过,所以此种方法在降低外流噪音的效果影响方面要少于常规的连接方法。 

图3 片状三端子电容器的贯穿使用 (常规的使用方法)
图4 片状三端子电容器的非贯穿使用 不切断电源Pattern,连接两端子

负责人:村田制作所 元器件事业本部 销售促进部 三屋 康宏

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