低ESL電容器減少貼裝面積設計攻略

長寬逆轉電容器（1.0 x 0.6mm尺寸、4.3µF）的高頻情況下的阻抗和2個MLCC(0.6 x 0.3mm、1µF)具備同等的阻抗，因此可以用2個MLCC代替1個長寬逆轉電容器。

3端子電容器(1.0 x 0.5mm尺寸、4.3µF)的高頻情況下的阻抗同等于4個MLCC的阻抗，因此可以用4個MLCC代替1個3端子電容器。

圖5中，根據3端子電容器的使用，來說明減少MLCC的原理。這里為了方便起見，只考慮過孔、走線以及電容器的簡單結構。

（1） 旁路電容中使用MLCC的事例。此時的環路阻抗會根據過孔和走線以及MLCC的電感成分達到阻抗的總值。

（2） 為用1個MLCC來替換一個3端子電容器。3端子電容器比MLCC的ESL低，所以環路阻抗的總值也會減少。因此，可以抑制因環路阻抗導致的電壓的變動。

另外，再說明下3端子電容器的另一個使用方法。如用旁路電容來代替3端子電容器時，如果和MLCC具有同樣的環路阻抗（電壓波動水平相同）就行的話，不僅僅電容器阻抗的區別，還能設計成長的走線。（圖5（3））。利用這種走線的長度，可以將幾個電源端子集合成一個3端子電容器組合。于是就變成像圖6一樣，3端子電容器將許多的旁路電容器集合起來，從而減少了元件數量。此時走線的長度使得走線部分的阻抗增加，電容器的阻抗減少，但是總阻抗卻不會改變。

但是當走線細而長時，走線的電感為加大電容器阻抗的差距，而降低了效果。因此，為了減少走線的電感成分，走線的寬度應變大，旁路電容實際安裝的面積，推薦連接電源強化并聯效果。

阻抗的測定結果

現在，據記載一些面向智能手機的IC應用的參考設計中，有超過100個的0201尺寸、1µF的MLCC來作為電源用的旁路電容。

其中，推薦一些核心電源線中并聯使用了10個以上的旁路電容、其他很多的電源線中也并聯使用了2到3個電容器。

將這些電容器從MLCC更換成低ESL電容器，在減少個數的同時，環路阻抗的測試結果如圖7所示。因為使用了低ESL電容器的關系，既維持了相同的環路阻抗又將MLCC的個數從原來的100個減少到32個。也就是說，總共減少了68個MLCC。此外，更換成低ESL電容器還能使IC應用和它周圍的電容器所占據的面積減少35mm2 。



結語

正確使用最新的小型大容量的低ESL電容器的話，IC電源用的MLCC的數量能夠減少1/2，還能大幅度減少MLCC所占據的貼裝面積。今后小型大容量的低ESL電容器將被商品化，為削減元件數和減少貼裝面積做出貢獻。