(57)【要約】      （修正有）【課題】音鳴りが低減されたコンデンサを提供を提供する。【解決手段】電圧レギュレータによって発生する電圧信号に生じる過渡電圧を分離する機器は、電圧レギュレータに連結された回路から過渡電圧を分離することができる。単一のパッケージ内に含まれる２つのコンデンサを備える。この２つのコンデンサは、電圧レギュレータの電圧信号に連結することができ、また、グラウンド基準に連結され、他方のコンデンサは、電源電圧に連結される。コンデンサは、多層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）のプロセスで構成してもよい。電圧信号の電圧レベルの変動に応答して、セラミックパッケージが形状を変えたり、振動したりしないように、ＭＬＣＣを形成する材料を配置することができる。【選択図】図３
2020145460.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器であって、
共通パッケージ内の第１ノードに連結された第１の複数の導電板と、
前記共通パッケージ内の第２ノードに連結された第２の複数の導電板と、
前記共通パッケージ内の第３ノードに連結された第３の複数の導電板と、
を備え、
前記第１の複数の導電板のうちの少なくとも第１の導電板は、前記第２の複数の導電板のうちの少なくとも第１の導電板と、前記第３の複数の導電板のうちの少なくとも第１の導電板との間に配置されている、機器。
【請求項２】
前記第１の複数の導電板のうちの少なくとも第２の導電板は、前記第２の複数の導電板のうちの少なくとも２つの導電板の間に配置され、前記第１の複数の導電板のうちの少なくとも第３の導電板は、前記第３の複数の導電板のうちの少なくとも２つの導電板の間に配置されている、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記第１の複数の導電板のうちの前記少なくとも第１の導電板と、前記第２の複数の導電板のうちの前記少なくとも第１の導電板との間の第１の空間は、誘電体材料を含み、前記第１の複数の導電板のうちの前記少なくとも第１の導電板と、前記第３の複数の導電板のうちの前記少なくとも第１の導電板との間の第２の空間は、前記誘電体材料を含む、請求項１に記載の機器。
【請求項４】
前記誘電体材料は、セラミック材料を含む、請求項３に記載の機器。
【請求項５】
前記第２の複数の導電板のうちの少なくとも第２の導電板は、前記第３の複数の導電板のうちの少なくとも第２の導電板に隣接して配置されている、請求項１に記載の機器。
【請求項６】
前記誘電体材料は負の電圧レベルの変化に応答して収縮し、正の電圧レベルの変化に応答して膨張するように構成されている、請求項３に記載の機器。
【請求項７】
前記誘電体材料は正の電圧レベルの変化に応答して収縮し、負の電圧レベルの変化に応答して膨張するように構成されている、請求項３に記載の機器。
【請求項８】
システムであって、
正極端子と負極端子との間に第１の電圧レベルを提供するように構成された電源と、
前記電源に連結された電圧レギュレータであって、前記電圧レギュレータは、出力端子に第２の電圧レベルを生成するように構成され、前記第２の電圧レベルは前記第１の電圧レベルに依存する、電圧レギュレータと、
前記出力端子と前記負極端子との間に連結された第１コンデンサであって、前記第１コンデンサは、前記出力端子に連結された第１の複数の導電板のうちの第１サブセットと、前記負極端子に連結された第２の複数の導電板のうちの第１サブセットと、を含む、第１コンデンサと、
前記出力端子と前記正極端子との間に接続された第２コンデンサであって、前記第２コンデンサは、前記出力端子に連結された前記第１の複数の導電板のうちの第２サブセットと、前記正極端子に連結された第３の複数の導電板のうちの第１サブセットと、を含む、第２コンデンサと、
を備え、
前記第１の複数の導電板のうちの少なくとも１つの導電板は、前記第２の複数の導電板のうちの少なくとも１つの導電板と、前記第３の複数の導電板のうちの少なくとも１つの導電板との間に配置されている、システム。
【請求項９】
前記正極端子と前記負極端子との間に連結された第３コンデンサを更に備え、前記第３コンデンサは、前記負極端子に連結された前記第２の複数の導電板のうちの第２サブセットと、前記正極端子に連結された前記第３の複数の導電板のうちの第２サブセットと、を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
共通パッケージは、前記電圧レギュレータの前記出力に連結された第１ノードと、前記負極端子に連結された第２ノードと、前記正極端子に連結された第３ノードと、を含む、請求項８に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１ノードは、前記第１導体の前記複数の導電板に連結され、前記第２ノードは、前記第２導体の前記複数の導電板に連結され、前記第３ノードは、前記第３導体の前記複数の導電板に連結されている、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１の複数の導電板のうちの前記第１サブセットは、誘電体材料によって、前記第２の複数の導電板のうちの前記第１サブセットから分離され、前記第１の複数の導電板の前記第２サブセットは、誘電体材料によって、前記第３の複数の導電板の前記第１サブセットから分離されている、請求項８に記載のシステム。
【請求項１３】
誘電体材料は、セラミック材料を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第３の複数の導電板の前記第２サブセットは、誘電体材料によって、前記第２の複数の導電板の前記第２サブセットから分離されている、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
方法であって、
第２の電圧レベルの入力電圧信号に依存する第１の電圧レベルの出力電圧信号を生成することと、
前記出力電圧信号とグラウンド基準との間に第１コンデンサを連結することによって、前記出力電圧信号を安定させることであって、前記第１コンデンサは、前記出力電圧信号に連結された第１の複数の導電板のうちの第１サブセットと、前記グラウンド基準に連結された第２の複数の導電板のうちの第１のサブセットと、を含み、前記第１の複数の導電板のうちの少なくとも１つの導電板は、前記第２の複数の導電板のうちの少なくとも１つの導電板に隣接している、ことと、
前記出力電圧信号と前記入力電圧信号との間に第２コンデンサを連結することによって、前記出力電圧信号を安定させることと、
を含み、前記第２コンデンサは、前記出力電圧信号に連結された前記第１の複数の導電板のうちの第２サブセット及び前記入力電圧信号に連結された第３の複数の導電板のうちの第１サブセットを含み、前記第１の複数の導電板のうちの少なくとも別の導電板は、前記第３の複数の導電板のうちの少なくとも１つの導電板に隣接し、前記第１の複数の導電板の前記第１サブセットのうちの少なくとも１つの導電板と、前記第２の複数の導電板の前記第１サブセットのうちの隣接する導電板との間に誘電体材料が配置されている、方法。
【請求項１６】
前記入力電圧信号と前記グラウンド基準との間に第３コンデンサを連結することによって、前記入力電圧信号を安定させることを更に含み、前記第３コンデンサは、前記グラウンド基準に連結された前記第２の複数の導電板のうちの第２サブセットと、前記入力電圧信号に連結された前記第３の複数の導電板うちの第２サブセットと、を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記出力電圧信号は、共通パッケージ内の第１ノードに連結され、前記グラウンド基準は、前記共通パッケージ内の第２ノードに連結され、前記入力電圧信号は、前記共通パッケージ内の第３ノードに連結されている、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１ノードは、前記第１の複数の導電板に連結され、前記第２ノードは、前記第２の複数の導電板に連結され、前記第３ノードは、前記第３の複数の導電板に連結されている、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記誘電体材料は、少なくとも第１誘電体材料と第２誘電体材料とを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１誘電体材料は、負の電圧レベルの変化に応答して収縮し、正の電圧レベルの変化に応答して膨張するように構成され、前記第２誘電体材料は、正の電圧レベルの変化に応答して収縮し、負の電圧レベルの変化に応答して膨張するように構成されている、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載される実施形態は、コンデンサ設計の分野に関し、特に、過渡電圧を最小にするために使用されるコンデンサの実装に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子回路において、マイクロプロセッサ又はシステムオンチップ（ＳｏＣ）などの複雑な構成部品は、変動する電力需要を有しているので、電流需要の変化につれて、電源電圧を安定に保持するために、これらのデバイスの近くにコンデンサを配置している。これらのいわゆる「デカップリング」又は「バイパス」コンデンサは、電源とグラウンドとの間に接続され、ローカルな低インピーダンス電圧源として作用し、負荷の変動に伴って発生する過渡電流を処理することができる。アルミニウム又はタンタルの電解質から製造されたコンデンサは、その低コスト及び大容量によって、デカップリングのための１つの選択肢となっている。更に、いくつかの実施形態では、これらのコンデンサを利用した電源電圧の電圧レベルは、動作中に比較的一定に保持され、電解コンデンサを好適な選択肢にしている。
【０００３】
より小型の携帯用機器に対する需要によって、より小さい構成要素を必要とする小型化の要求が促進される。電解コンデンサは、最小のコンデンサの解決策を提供することができないので、最善の選択肢を提供することはできない。更に、電池寿命を改善する電力低減技術によって、デバイスの活動レベルに応じて電源電圧を調整するシステムがもたらされた。現代の携帯用機器は、ミリ秒のオーダとなることもあり得る時間間隔で、デカップリングコンデンサを複数のレベル（例えば、０．８Ｖ及び１．８Ｖなど）間で、動的にステップする電圧下に置くことが多いであろう。電解コンデンサは、変化する電圧レベルに、必要な限り迅速に応答することができないので、ここでもまた、電解コンデンサは、最良の選択肢を提供することができない。その代わりに、セラミック技術の進歩によって、多層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）がもたらされた。このＭＬＣＣは、物理的に小さい構成要素を提供することができ、電圧レベルのより速い変化を受容するので、デカップリングコンデンサとしての用途に好適である。
【０００４】
しかし、ＭＬＣＣ技術と動的な電源電圧を組み合わせると、問題が発生する恐れがある。ＭＬＣＣは、かかるコンデンサの導電板を横切る電界が変動すると、わずかに形状が変化し得るセラミック誘電体材料（例えば、チタン酸バリウム）を使用している。これらの形状変化は、圧電効果、電歪、及びクーロン力を含むさまざまな物理現象から生じる可能性があり、これによって、ＭＬＣＣに、かかるコンデンサの端子を横切る電圧レベルの変化に応答して、機械的に振動させる恐れがある。この振動は、コンデンサの取付点を介して連結されて、回路基板の機械的振動を励起し、可聴範囲内の周波数で、電圧レベルの変化が発生する場合、続いて、デバイスに可聴ノイズを生じさせることになる。
【０００５】
ＭＬＣＣのこの可聴特性（一般に「コンデンサの音鳴り（capacitor singing）」と呼ばれる）は、ＡＣ信号のフィルタリングを含むＭＬＣＣの応用において最初に認められたが、電子デバイスから放出される騒音の原因となる恐れがある。測定及び計算によると、コンデンサの物理的変位は非常に小さく、コンデンサの表面は、おそらく、単一原子幅の一部分の長さのみしか移動しない程度であることが分かる。しかし、内包し得る大きな力のために、システムに連結された全動力は、巨視的かつ人間にとって可聴であり得る。したがって、このような特性を低減又は除去するための技法が、必要とされるであろう。１つの手法として、ＭＬＣＣと回路基板との間の連結を低減するために、コンデンサ取付部を変更してもよい。別の手法として、大半のノイズが、回路基板の非可聴の共振モードに連結されるように、複数のコンデンサを配置してもよい。しかしながら、振動の物理的な原因は多様であり、ほとんど理解されていないという事実、及びコンデンサの形状変化の詳細は、その内部設計及びベンダの処理加工の詳細によって影響されるという事実によって、双方の技術とも阻害される恐れがあり、これによって、かかる解決策の量産化が困難になる。
【０００６】
電源電圧に依存する回路から電源電圧の過渡電圧を分離できるデバイスが望まれる。この望まれるデバイスはまた、携帯用機器に使用される小さなフォームファクタを有し、先程説明したコンデンサの音鳴りの特徴に対して、耐性を示さなければならない。低騒音の容量性デバイスに関するシステム及び方法が、以下に提示される。
【発明の概要】
【０００７】
コンデンサのさまざまな実施形態を開示する。広く言えば、以下の機器、システム、及び方法が意図される。この機器は、共通パッケージ内の第１ノードに連結された第１セットの導電板と、共通パッケージ内の第２ノードに連結された第２セットの導電板と、共通パッケージ内の第３ノードに連結された第３セットの導電板を備えている。第１セットの導電板は、第２セットの導電板のうちの１つの導電板と、第３セットの導電板のうちの１つの導電板との間に配置することができる。
【０００８】
更なる実施形態では、第１セットの導電板のうちの別の導電板は、第２セットの導電板のうちの２つ以上の導電板の間に配置され、第１セットの導電板のうちの第３の導電板は、第３セットの導電板のうちの２つ以上の導電板の間に配置されてもよい。一実施形態では、第２セットの導電板のうちの１つの導電板は、第３セットの導電板のうちの１つの導電板に隣接して配置されてもよい。
【０００９】
別の実施形態では、第１セットの導電板のうちの１つの導電板と、第２セットの導電板のうちの１つの導電板との間の空間は、誘電体材料を含むことができ、第１セットの導電板のうちの１つの導電板と、第３セットの導電板のうちの１つの導電板との間の空間は、この誘電体材料を含むことができる。追加の実施形態では、誘電体材料は、セラミック材料からなっていてもよい。いくつかの実施形態では、誘電体材料は、電圧レベルの低下に応答して収縮し、電圧レベル変動の増加に応答して膨張するように構成されてもよい。他の実施形態では、誘電体材料は、電圧レベル変動の増加に応答して収縮し、電圧レベル変動の低下に応答して膨張するように構成されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
以下の詳細な説明は、添付の図面を参照しており、これらの図面は以下に簡単に説明する。
【００１１】
【図１】電圧レギュレータ及びＳｏＣを含む回路の実施形態のブロック図を例示する。
【００１２】
【図２】電圧レギュレータ及びＳｏＣを含む回路の考えられる波形を例示する。
【００１３】
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）、及び図３（Ｃ）を含む図３は、いくつかの電圧電位での多層コンデンサの垂直応力を例示している。
【００１４】
【図４】電圧レギュレータ及びＳｏＣを含む回路の別の実施形態を例示する。
【００１５】
【図５】図５（Ａ）、図５（Ｂ）、及び図５（Ｃ）を含む図５は、いくつかの電圧電位での多層容量性ネットワークの垂直応力を例示している。
【００１６】
【図６】図６（Ａ）、図６（Ｂ）、及び図６（Ｃ）を含む図６は、いくつかの電圧電位での多層コンデンサに平行な応力を例示している。
【００１７】
【図７】図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）を含む図７は、いくつかの電圧電位での多層容量性ネットワークに平行な応力を例示している。
【００１８】
【図８】ＳｏＣから過渡電圧を分離する方法の一実施形態のフローチャートを例示している。
【００１９】
【図９】電圧レギュレータ及びＳｏＣを含む回路の別の実施形態を例示している。
【００２０】
【図１０】３つのコンデンサを含む多層容量性ネットワークの一実施形態を例示している。
【００２１】
【図１１】電源電圧から過渡電圧を分離する方法の一実施形態のフローチャートを例示している。
【００２２】
本開示は、種々の変更及び代替形態を許容可能であるが、その特定の実施例については、図面中で例として示し、これから本明細書の中で詳細に述べる。しかし、図面及びそれらに対する詳細な説明は、本開示を、例示されている特定の形態に限定することを意図するものではなく、逆にその意図は、添付の請求項によって画定される本開示の趣旨及び範囲内に入る全ての変更、均等物及び代替物を範囲に含むことを理解されたい。本明細書で使用される表題は、構成目的のみに過ぎず、説明の範囲を制限するために使用することを意図するものではない。この出願全体を通じて用いられるとき、「〜してもよい（may）」という単語は、義務的な意味（即ち、〜しなければならない（must）を意味する）ではなく、許容的な意味（即ち、〜する可能性を有することを意味する）で用いられる。同様に、「含む（include）」、「含む（including）」、及び「含む（includes）」という単語は、何かを含むことを意味するが、それには限定されない。
【００２３】
各種のユニット、回路、又は他の構成要素は、１つ以上のタスクを実施「するように構成される（configured to）」と記述され得る。かかる状況において、「〜するように構成される」は、動作中に１つ以上のタスクを実行する「回路を有する」ことを一般的に意味する構造を広く説明するものである。したがって、ユニット／回路／構成要素は、これらが現在動作していない場合であっても、タスクを実行するよう構成することができる。一般的に、「〜ように構成される」に対応する構造を形成する回路は、ハードウェア回路を含み得る。同様に、各種のユニット／回路／構成要素は、説明の便宜上、１つ以上のタスクを実行すると記載される場合がある。かかる説明は、「構成される」という句を含むものとして解釈しなければならない。１つ以上のタスクを実行するように構成されるユニット／回路／構成要素と表現することは、そのユニット／回路／構成要素に関する米国特許法第１１２条（ｆ）の解釈が適用されないことを、明示的に意図するものである。より一般的には、任意の要素の記述は、「〜のための手段」又は「〜のためのステップ」という用語が具体的に記述されない限り、本明細書の３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１２（ｆ）の解釈が適用されないことを、明示的に意図するものである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
携帯用機器がより小型の実装で設計され、より多くの機能がそれらの設計に含まれるにつれて、これらの設計において使用する構成要素に対する物理的に小型化の要求が、絶えず増加している。例えば、コンデンサは、さまざまな理由のために、携帯用機器に使用することができる。コンデンサは、例えば、過渡電流の需要下に置かれる電圧レベルの安定化を補助する（「デカップリング」又は「バイパス」とも呼ばれる）ために、使用することができる。必要なフォームファクタを実現するために、いくつかの製造業者は、例えば、多層セラミックコンデンサ（ＭＬＣＣ）などのセラミック技術を使用して、かかるデカップリングコンデンサを製造することができる。
【００２５】
ＭＬＣＣは、「コンデンサの音鳴り」として知られ得る特性を示す場合がある。コンデンサの音鳴りとは、コンデンサを横切る電圧レベルの変化に応答して、ＭＬＣＣ内の誘電体材料が反応することにより、ＭＬＣＣが機械的に振動し得る特性のことを言う。
【００２６】
デカップリング回路におけるコンデンサの音鳴りの現象を低減するために、デカップリング回路の案及びコンデンサ設計の案を含む解決策が、本明細書に開示されている。一つの解決策では、一つの領域の形状の変化が、別の領域の、等しいけれども反対方向である形状変化によって補償することができるように、ＭＬＣＣ内でコンデンサを適切に形成する電極を交互に配置してもよい。その結果、コンデンサは、全体として、全体形状の変化をほとんど受けることがなく、（本解決策によらなければ）騒音として放出されたであろうエネルギーは、コンデンサ内にとどまり、無視できるほどの量の熱として消散することができる。この手法の潜在的な利点は、本手法が、形状変化の原因の理解には依存せず、材料特性が、量産を通じて又はＭＬＣＣの経年変化と共に、異なる場合であっても、有効であり続けることができることである。かかる解決策の詳細を以下に提示する。
調整されたシステムの概要
【００２７】
図１に、電圧レギュレータ及びＳｏＣを含むシステムの一実施形態のブロック図が示されている。図示の実施形態では、システム１００は、電源電圧１０２に連結された電圧レギュレータ１０１を備えている。ＶＲＥＧ出力１０３は、電圧レギュレータ１０１によって生成された出力であり、ＳｏＣ１０４に供給することができる。いくつかの実施形態では、電圧レギュレータ１０１とＳｏＣ１０４との間の連結は、寄生インダクタンスＬ１０５を含む場合がある。コンデンサＣ１０６は、システム１００の一実施形態に含まれる場合がある。
【００２８】
電圧レギュレータ１０１は、入力として、電源電圧１０２などの第１電圧レベルを受け取り、第２電圧レベルのＶＲＥＧ出力１０３を生成することができる。いくつかの実施形態では、第１電圧レベルは、第２電圧レベルより高い場合がある。他の実施形態では、第２電圧レベルは、第１電圧レベルより高い場合がある。電圧レギュレータ１０１は、例えば、スイッチ又はリニア式、降圧型又は昇圧型、及びＡＣ−ＤＣ又はＤＣ−ＤＣなどの、種々の特性を有する任意の好適なレギュレータの設計とすることができる。
【００２９】
電源電圧１０２は、システム１００に、より具体的には、電圧レギュレータ１０１に、電力を提供することができる。電源電圧１０２は、例えば電池などのＤＣ電源、又は、例えば、壁コンセントなどのＡＣ電源とすることができる。いくつかの実施形態では、電源電圧１０２は、他の電圧レギュレータの出力、又は、例えば、バッテリ充電器の出力などの電圧整流器の出力であってもよい。電源電圧１０２の電圧レベルは、ＳｏＣ１０４に好適な値と異なる値であってもよく、したがって電圧レギュレータ１０１によって、好適な電圧レベルへの調整を必要とする場合がある。
【００３０】
ＶＲＥＧ出力１０３は、ＳｏＣ１０４の電源とすることができる。ＶＲＥＧ出力１０３は、いくつかの実施形態では、安定した公称電圧レベル、例えば、１．８Ｖに固定したままとしてもよい。しかし、他の実施形態では、ＶＲＥＧ出力は、ＳｏＣ１０４によって、又はシステム内の別のプロセッサによって設定され得るプログラム可能な公称電圧レベルを有することができる。かかる実施形態では、ＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルは、ＳｏＣ１０４の活動レベルに適合する電圧レベルをＳｏＣ１０４に供給するように、必要に応じて調整することができる。
【００３１】
ＳｏＣ１０４は、プロセッサ、メモリ、及び任意の数の機能ブロックを含んでもよい。さまざまな実施形態では、ＳｏＣ１０４は、マイクロプロセッサ、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、又は電圧レギュレータ１０１に変動する負荷をかける可能性がある任意の他の回路であってもよい。ＳｏＣ１０４は、スマートフォン、タブレット、又はメディアプレーヤなどの携帯用コンピューティング機器のメインプロセッサであってもよい。他の実施形態では、ＳｏＣ１０４は、グラフィックス処理、音声処理、あるいは無線通信などの特定のタスク、又は関連するタスクを実行するように設計されたコプロセッサとすることができる。ＳｏＣ１０４は、現在実行しているタスクに応じて、１つの公称電圧レベルで動作してもよいし、又は、複数の電圧レベルで動作してもよい。いくつかの実施形態では、ＳｏＣ１０４は、消電力モードに出入りすることができ、活動が低い場合には、消費電力を低減し、そして、１つ以上のタスクを迅速に実行するためには、消費電力を増大させることができる。活動レベルの変化は、急速に起こり、例えば、毎秒複数回起こる場合がある。ＳｏＣ１０４は、電圧レギュレータ１０１に連結され、ＶＲＥＧ出力に関する目標電圧レベルを設定することができる。他の実施形態では、システムの別のプロセッサが、ＶＲＥＧ出力に関する電圧レベルを設定し、ＶＲＥＧ出力に応じて作動するよう、ＳｏＣ１０４に指示してもよい。
【００３２】
いくつかの実施形態では、寄生インダクタンスＬ１０５を含む場合がある。インダクタンスＬ１０５は、さまざまな実施形態では、システム１００が構築されている回路基板上の配線トレースの自己インダクタンスを表し得る。即ち、インダクタンスＬ１０５は、独立した構成要素ではなく、システム内の他の設計選択の望ましくない影響であり得る。他の実施形態では、インダクタンスＬ１０５は、電圧レギュレータ１０１の設計の一部である場合がある。インダクタの両端の電圧降下は、インダクタを通る電流の時間変化率に比例するので、電力需要の突然の変化（例えば、ＳｏＣ１０４が、省電力モードから出たり入ったりする場合など）に応答して、ＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルは、インダクタンスＬ１０５によって、下降又は上昇する可能性がある。
【００３３】
インダクタンスＬ１０５によるか、又は、ＶＲＥＧ出力１０３の電圧不安定性を誘起する可能性がある他の因子による、ＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルの変動を補償するために、いくつかの実施形態では、コンデンサＣ１０６を含む場合がある。コンデンサは、電荷を蓄積し、突然の電圧変化に抗するので、Ｃ１０６は、突然の電流需要（例えば、ＳｏＣ１０４が、省電力モードを出て、突然多くの電力を消費し始める場合など）に応じるために、蓄積された電荷を使用することができ、これによって、ＶＲＥＧ出力１０３上に、より安定した電圧レベルを維持することができる。Ｃ１０６は、ＳｏＣ１０４による電力需要の突然の増加に応答して、電荷を供給することができると同時に、電圧レギュレータ１０１は、新たな電力消費レベルに安定させる。逆に、電力消費が急減する場合（例えば、ＳｏＣ１０４が省電力モードに入る場合）には、電圧レギュレータ１０１が、新たな電力消費レベルに安定させるまで、Ｃ１０６は、余分な電荷を吸収することができる。
【００３４】
図１のブロック図は、単なる一例に過ぎない。図１のシステム１００は、本明細書の実施形態の説明のために必要な構成要素のみを示している。他の実施形態では、システム１００は、図１に示されていないさまざまな他の構成要素を含んでもよい。
【００３５】
コンデンサＣ１０６の効果は、図２に示すことができる。図２は、時間に対するＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルを表し得る、システム１００の動作中の想定される波形を例示している。図１のシステム１００及び図２の波形を合わせて参照すると、波形２０１は、Ｃ１０６などのコンデンサを含まないシステム１００の一実施形態におけるＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルを表し得る。反対に、波形２０２は、内蔵コンデンサを有するシステム１００の一実施形態におけるＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルを表し得る。
【００３６】
波形２０１は、ＶＲＥＧ出力１０３とグラウンドとの間に連結されたコンデンサなしの電圧レギュレータ１０１に対する電流需要の突然の変化の影響を、例示するものである。波形２０１は、破線で示された箇所で生じる電流需要の変化に応答した、電圧レベルの大きな山と谷を示している。上向きのピークは、ＳｏＣ１００による活動の突然の減少に起因する、ＳｏＣ１００による電流消費の突然の低下により、生じ得るものである。インダクタンスＬ１０５を引き起こす寄生効果は、電圧レギュレータ１０１が電流消費の突然の低下に迅速に反応するのを妨げる。その結果、ＶＲＥＧ出力１０３上に電荷の蓄積が生じるが、この電荷は行き場がないので、続いて一時的な電圧上昇が発生する。電圧レギュレータ１０１は、電流消費の新しいレベルに安定することができるので、ピーク電圧は、ＶＲＥＧ出力１０３に関する公称電圧レベルに戻ることができる。
【００３７】
ピークと交互になる点で、波形２０１はまた、ＶＲＥＧ出力１０３に大きな谷を例示している。下向きの谷は、ＳｏＣ１０４活動の突然の増加によって、引き起こされ得る。また、電圧レギュレータ１０１が安定している場合、寄生インダクタンスＬ１０５は、レギュレータ１０１からの電流の変化に抗するであろう。その結果、電流需要の突然の増大に応えるのには不十分な電流が、ＳｏＣ１０４に流れ込むことになる。電流の欠乏の結果として、電圧レギュレータ１０１がインダクタンスＬ１０５の影響を克服し、新たな電流需要に適合できるまで、ＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルは低下する可能性がある。電圧レギュレータ１０１が安定すると、ＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルは、公称電圧レベルまで上昇し得る。
【００３８】
波形２０２は、対照的に、ＶＲＥＧ出力１０３とシステム１００のグラウンドとの間に、コンデンサＣ１０６を追加した効果を例示することができる。波形２０２は、示された点での、電流需要の変化に応答したかなり小さい山と谷を示している。更に、山と谷の持続時間は、Ｃ１０６が除外された場合と比較して、Ｃ１０６が含まれる場合の方が、より短くなり得る。電流需要が突然減少した場合に、波形２０１の例では行き場がなかった蓄積電荷はＣ１０６に流れることができるが、その結果として、ＶＲＥＧ出力１０３の電圧レベルのわずかな上昇だけが生じることになる。電流需要が、突然増加した場合には、反対のことが生じて、Ｃ１０６に蓄積された電荷は、電圧レギュレータ１０１が安定するまで、ＳｏＣ１０４に一時的に流れることができる。
【００３９】
図２の波形は、１つのあり得る実施形態を表す例である。図２に例示する波形は、図１の実施形態に関連する概念を説明するのに過ぎない。システム１００に関連する実際の波形は、いくつかある要因の中でも特に、回路設計、使用される構成要素、使用される技術、システム１００が動作している環境条件に基づいて変化し得る。
多層セラミックコンデンサ
【００４０】
上述したように、セラミックコンデンサ、特に、ＭＬＣＣは、例えば、図１のＣ１０６などのデカップリングコンデンサとして使用するのに、好適な選択肢である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）及び図３（Ｃ）を含む図３を参照すると、安定した公称電圧レベルでのＭＬＣＣの図が（Ａ）に、電圧レベルの突然の負の変動の場合が（Ｂ）に、突然の正の電圧変動の場合が（Ｃ）に、例示されている。コンデンサ３００は、グラウンドに連結された導体３０１、及び電圧源３０４に連結された導体３０２を備えている。導体３０１及び導体３０２は、誘電体３０３によって互いに絶縁されている。
【００４１】
導体３０１及び導体３０２は、誘電体３０３によって分離された複数の金属層を含んでもよい。導体３０１を構成する層は、コンデンサ３００の一方の端部で互いに連結されてもよく、導体３０２を構成する層は、反対側の端部で互いに連結されてもよいが、他の構成も可能である。金属層（板とも称される）は、導体３０１と導体３０２との間で交互になるように分散されてもよい。導体３０１及び導体３０２には、説明を容易にするために、各７つの板が示されている。板の実際の数は、いくつかの実施形態では、１０００を超えてもよく、板の総数は、コンデンサ３００の容量値を決定する１つの要因となり得る。
【００４２】
誘電体３０３は、例えば、セラミック材料（例えば、チタン酸バリウム又は二酸化チタン）などの非導電性材料から作製してもよい。コンデンサの特性のいくつかを調節するために、この材料は、チタン酸バリウムを用いる場合には、例えば、ケイ酸アルミニウムもしくはケイ酸マグネシウムなど、及び二酸化チタンを用いる場合には、亜鉛又はジルコニウムなど、の添加剤を含んでもよい。他の実施形態では、他の好適な物質を、誘電体３０３として、使用することができる。電圧（Ｖ）３０４の電圧レベルが安定している場合、即ち、上述したように、電流需要の変化により電圧レベルが変動しない場合、誘電体は、導体３０１の板と導体３０２の板との間で、厚さが適度に均一となり得る。図３（Ａ）は、公称動作電圧におけるコンデンサ３００を示している。
【００４３】
電圧（Ｖ−ΔＶ）３０４の電圧レベルが、図３（Ｂ）に示すようにΔＶの値だけ低下した場合、誘電体３０３は収縮して、導体３０１の板と導体３０２の板との間の誘電体３０３の各層の厚さを減少させることになる。他の実施形態では、誘電体３０３は、電圧レベルの負の変動に応答して、膨張する場合がある。コンデンサ３００が、数百層以上の板を有している場合には、累積効果によって、コンデンサの全体の大きさに顕著な変動が生じ、コンデンサ３００の質量中心が移動し、その結果として、コンデンサ３００が取り付けられた回路基板に、移動による物理的な力が伝達されるであろう。
【００４４】
電圧（Ｖ＋ΔＶ）３０４の電圧レベルが、図３（Ｃ）に示すように、公称電圧レベルからΔＶの値だけ増加した場合、反対の効果が生じる可能性があり、誘電体層３０３は、膨張して、コンデンサ３００の質量中心は、誘電体が収縮された場合と反対方向に移動することになる。他の実施形態では、誘電体３０３は、電圧レベルの負の変動に応答して、収縮する場合がある。図１を参照すると、Ｃ１０６が、コンデンサ３００などのＭＬＣＣに相当し、消費電力の周期的な増加と減少が発生するように、ＳｏＣ１０４が動作している場合、周期的な電力消費の変化によって、導体３０１と導体３０２との間に電圧変動が生じ、その結果として、電力消費の変動周期に反比例する周波数で、コンデンサ３００が振動することになる。この振動は、回路基板に伝達され、周波数が可聴範囲である場合には、ハミング又は他の騒音が聞こえることがある。たとえ周波数は可聴範囲外の場合でも、結果として生じる振動は、コンデンサ３００の回路基板への取付点に応力を加える可能性があり、この取付点が破損すれば、回路の物理的故障の原因となり得る。
【００４５】
図３の説明図は、説明の目的のためのみであることに留意されたい。図面は簡略化され、ＭＬＣＣの形状に及ぼす電圧遷移の影響を強調するように誇張されている。更に、各導体について示される板の数は実際のＭＬＣＣにおいては、はるかに大きくなり得る。
【００４６】
次に図４に移ると、電圧レギュレータ及びＳｏＣを含むシステムの別の実施形態のブロック図が示されている。図示の実施形態では、システム４００は、電源電圧４０２に連結された電圧レギュレータ４０１を備えている。ＶＲＥＧ出力４０３は電圧レギュレータ４０１によって生成され、ＳｏＣ４０４に供給することができる。いくつかの実施形態では、電圧レギュレータ４０１とＳｏＣ４０４との間の連結には、寄生インダクタンスＬ４０５が含まれる場合がある。インダクタンスＬ４０５は、電圧レギュレータ４０１のリード線部によって、又はシステム４００の回路基板上の導電トレースによって、もたらされる可能性がある。コンデンサＣ４０７は、ＶＲＥＧ出力４０３をグラウンドに対して分離することができ、コンデンサＣ４０８は、ＶＲＥＧ出力４０３を電源電圧４０２に対して分離することができる。
【００４７】
電圧レギュレータ４０１、電源電圧４０２、ＶＲＥＧ出力４０３、ＳｏＣ４０４、及びインダクタンスＬ４０５は全て、図１の電圧レギュレータ１０１、電源電圧１０２、ＶＲＥＧ出力１０３、ＳｏＣ１０４及びインダクタンスＬ１０５と、それぞれ同様にしてもよく、それによって、図１を参照して上述したように動作することができる。システム４００は、ＶＲＥＧ出力４０３と電源電圧４０２との間にコンデンサＣ４０８を含むことができる。図１のＣ１０６と比較して、同等レベルのデカップリングを提供するために、Ｃ４０７及びＣ４０８の容量値を合わせて、Ｃ１０６の容量値にすることができる。このようにして、Ｃ１０６に蓄積された電荷と等しい量の電荷を、Ｃ４０７及びＣ４０８に蓄積することができる。
【００４８】
図２の波形に戻って参照すると、ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベル上の上向きスパイクは、Ｃ４０７に正のΔＶを生成することになる。しかし、この上向きスパイクは、Ｃ４０８に反対の影響を及ぼし得るが、Ｃ４０８は、グラウンドではなく、電源電圧４０２に連結されているので、等しいけれども負のΔＶを生成することになる。ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベル上の下向きスパイクは、同様に、Ｃ４０７上に負のΔＶを生成し、Ｃ４０８上に、ΔＶと等しいけれども逆向きのΔＶを生成することになる。この等しいけれども反対方向の特性は、ＭＬＣＣの誘電体材料によって実証されるモーフィング現象を軽減するために使用することができる。
【００４９】
図４のブロック図は、上述の概念を説明するために、簡略化されたものである。図４のシステム４００は、本明細書の実施形態の説明のために必要な構成要素のみを示している。他の実施形態では、システム４００は、図４に示されていないさまざまな他の構成要素を含んでもよい。
【００５０】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）を含む図５を参照すると、ＭＬＣＣの別の実施形態が示されている。図５は、公称電圧レベルでのコンデンサ５００（Ａ）、電圧レベルの突然の負の変動下での（Ｂ）、及び突然の正の電圧変動下での（Ｃ）、を示す３つの説明図を含んでいる。コンデンサ５００は、電圧（Ｖ）５０４に連結された導体５０１、及びグラウンドに連結された導体５０２を備えている。導体５０１及び導体５０２は、誘電体５０３によって、互いに絶縁されている。コンデンサ５００はまた、電源電圧（電源）５０６に連結された導体５０５を備えている。
【００５１】
コンデンサ５００は、１つの共用導体２及び２つの別個の導体を有する２つのコンデンサを含むことができる。第１のコンデンサは、導体５０１及び導体５０２の配列によって形成され得る。このコンデンサは、図４のＣ４０７に対応し得る。第２のコンデンサは、導体５０１及び導体５０５の配列によって形成することができ、図４のＣ４０８に対応し得る。同一パッケージ内でコンデンサＣ４０７及びＣ４０８を組み合わせることにより、コンデンサＣ４０７及びＣ４０８の両端の電圧の変化に応答して、誘電体５０３が変化する影響は、以下で説明するように、軽減することができる。
【００５２】
導体５０１は、図３の導体３０１と実質的に同様とすることができる。さまざまな実施形態において、導体５０１は、導体３０１よりも多いか又は少ない板を有し、この板は、同様の又は異なる形状を有してもよい。導体５０２は、図３の導体３０２に同様とすることができる。しかし、導体５０２は、導体５０１に対して、より少ない板を有してもよい。導体５０５は、組成及び構造において、導体５０２と同様とすることができる。導体５０５は、導体５０２と同じ数の板を有してもよいし、あるいは導体５０５は、導体５０２より多くの又はより少ない板を有してもよい。いくつかの実施形態では、導体５０２及び５０５の板の数の合計は、導体５０１の板の数と等しくすることができる。他の実施形態では、導体５０２及び５０５を合わせて、導体５０１よりも多い又は少ない板を有してもよい。図５の説明図では、導体５０５と５０２が交差して見え得るように、導体５０５が描かれている。しかし、コンデンサ５００内の導体５０２と５０５との間に、導電性経路を確立することはできない。
【００５３】
導体５０２及び導体５０５の板は、あるパターンが生じるように、導体５０１の板の間に分散している。このパターンは、最上部の導体５０２の板から始まって、次に、導体５０１の板、続いて導体５０５の板、次に導体５０１の板となる。このパターンは、その後、繰り返して、５０２−５０１−５０５−５０１−５０２等となる。このパターンは、３つの導体の板を分散させる多くの可能な方法のうちの１つに過ぎない。例えば、別の好適な配置は、５０１−５０５−５０１−５０５−５０１−５０２−５０１−５０２、とし、その後、これを繰り返してもよい。いくつかの実施形態では、繰り返しパターンを有することは、導体５０２及び導体５０５の板の混合を維持すること程、重要ではないことがある。導体５０２の板は、導体５０５の板に隣接すると、電源電圧５０６とグラウンドとの間に第３のコンデンサを生じ得るので、導体５０５の板に隣接していないことに留意されたい。しかし、他の実施形態では、これは望まれる場合があり、本書類で後に詳細に説明する。
【００５４】
図３に関して上述したように、電圧５０４の電圧レベルが安定している場合、誘電体は、導体５０１の板と５０２の板との間、及び導体５０１の板と５０５の板との間で、適度に均一な厚さであってもよい。図５（Ａ）は、公称動作電圧でのコンデンサ５００を示している。電源電圧５０６は安定したままであると仮定すると、電圧（Ｖ−ΔＶ）５０４の電圧レベルがΔＶの値だけ低下した場合、図３に関連して上述したように、誘電体５０３は、導体５０１と導体５０２との間で収縮するであろう。しかしながら、図４を参照して説明したように、Ｃ４０８は、Ｃ４０７が遭遇するΔＶと、等しいけれども反対向きであるΔＶに遭遇するので、誘電体５０３は、導体５０１と導体５０５との間で、膨張するであろう。３種類の導体の板及び誘電体５０３が、好適に配置されている場合には、コンデンサの全体形状は、図５（Ｂ）に示すように、有意には変化しないであろう。
【００５５】
電圧（Ｖ＋ΔＶ）５０４の電圧レベルが、ΔＶの値だけ、減少するのではなくむしろ増加すると、誘電体５０３は、ちょうど説明したのとは逆の態様で、膨張及び収縮することができる。図５（Ｃ）に示すように、導体５０１の板と５０２の板との間の誘電体５０３の膨張は、導体５０１の板と５０５の板との間の誘電体５０３の収縮を相殺することができるので、ここでもまた、コンデンサ５００の全体形状は有意には変化しないことになる。
【００５６】
図５の実施形態では、誘電体５０３は、負の電圧レベルの変動に応答して収縮し、正の電圧レベルの変動に応答して膨張するように示されている。図３に関して上述したように、誘電体５０３は、他の実施形態では、正の電圧レベルの変動に応答して収縮し、負の電圧レベルの変動に応答して膨張し得る。いずれの実施形態においても、３つの導体及び誘電体材料の好適な配置によって、やはりコンデンサ５００の形状変化の低減をもたらすことができる。
【００５７】
図５の実施形態はまた、単一の誘電体である誘電体５０３を示している。他の実施形態では、導電板の異なる層の間に、異なる誘電体材料を使用してもよい。例えば、負の電圧レベルの変動に応答して収縮する第１の誘電体材料を、導電板のいくつかの層の間に使用してもよい。負の電圧レベルの変動に応答して膨張する別の誘電体材料を、導電板のいくつかの層の間に使用してもよい。異なる物理的特性を有することに加えて、上述の種々の誘電体材料はまた、異なる電気的特性（例えば誘電率など）を有してもよい。
【００５８】
いくつかの実施形態では、この積層としては、導体５０５の２枚の板の間に導体５０２の板が存在しないように、及びその逆も同様にして、導体５０２の全ての板の間に導体５０１の板を分散させ、続いて、導体５０５の全ての板の間に導体５０１の板を分散させることが含まれる。この配置は、コンデンサ５００の全体の形状を維持することができるが、質量の中心は、更にパッケージ内で変位を受け、その結果として、物理的な力が、やはり回路基板に伝達される恐れがある。いくつかの実施形態では、３つの導体の間で繰り返しパターンを有することは、導体５０２及び導体５０５の板の混合を維持すること程、重要ではない場合があることを上述した。導体５０５の板の間に導体５０２の板を分散させる目的は、結果として生じる物理的な力が減少するように、コンデンサ５００のパッケージ内で、質量の移動を分散させることであろう。
【００５９】
図５の説明図は、説明目的のためのみであることに留意されたい。図面は簡略化され、ＭＬＣＣの形状に及ぼす電圧遷移の影響を強調するように誇張されている。更に、各導体について示される板の数は、ＭＬＣＣの種々の実施形態では異なっていてもよい。
【００６０】
図３及び図５は、導体の板の平面に垂直な、誘電体の膨張及び収縮の影響を例示している。また、図６（Ａ）、図６（Ｂ）、及び図６（Ｃ）を含む図６は、誘電体材料がまた、どのようにして、板に平行に膨張及び収縮することができるかを例示している。図６には、図３のコンデンサ３００と同様の構造を有するコンデンサ６００の３つの説明図が含まれる。図６の３つの説明図は、電圧（Ｖ）６０４の公称電圧レベルを伴うコンデンサ６００（Ａ）、電圧（Ｖ−ΔＶ）６０４の電圧レベルにおけるΔＶの突然の低下を伴う（Ｂ）、電圧（Ｖ＋ΔＶ）６０４の電圧レベルにおけるΔＶの突然の上昇を伴う（Ｃ）を示している。図６のこれらの３つの説明図において、平行な影響のみが示されている。上述した垂直の影響は、例示されていない。
【００６１】
図６（Ａ）では、コンデンサ６００は、電圧６０４の公称電圧レベル下にあり、誘電体６０３は、その基準形状をとり得る。図６（Ｂ）では、電圧６０４の電圧レベルは、ΔＶだけ低下することになる。電圧レベルの低下に応答して、誘電体６０３は、導体６０１と導体６０２の板に平行に収縮することになる。図６（Ｃ）では、電圧６０４の電圧レベルは、低下しないで、ΔＶだけ増加することになる。その結果、誘電体６０３は、導体の板と平行に増大するであろう。上述により開示したように、誘電体６０３の形状変化は、回路基板への振動の伝達をもたらし、これによって、対応する電圧レベルの変化が可聴周波数で生じる場合には、聞き取れるものとなり得る。
【００６２】
図６の説明図は、説明のために過ぎない。説明図の一部は簡略化され、他の部分は、ＭＬＣＣの形状に及ぼす電圧遷移の影響を強調するように誇張されている。さまざまな実施形態では、図示された板の数と相対的な寸法は、実際のＭＬＣＣの説明図と異なる可能性がある。
【００６３】
図７を参照すると、図５に示すものと類似のＭＬＣＣ構造の実施形態が例示されている。図７には、図７（Ａ）、図７（Ｂ）、及び図７（Ｃ）の３つの説明図が含まれる。これらは、電圧（Ｖ）７０４の公称電圧レベルを伴うコンデンサ７００（Ａ）、電圧（Ｖ−ΔＶ）７０４の電圧レベルにおけるΔＶの突然の低下を伴う（Ｂ）、電圧（Ｖ＋ΔＶ）７０４の電圧レベルにおけるΔＶの突然の上昇を伴う（Ｃ）を示している。ここでもまた、理解を容易にするために、平行な影響だけが示されている。
【００６４】
図７（Ａ）は、電圧７０４上に公称電圧レベルを受けている間の、基準形状を有する誘電体７０３を示す。電圧７０４の電圧レベルが、図７（Ｂ）に示すようにΔＶだけ低下した場合、誘電体７０３は、導体７０２の板の周りの板面に平行に収縮することになる。しかし、導体７０５の板の周りでは、誘電体７０３は膨張するであろう。この膨張と収縮の組み合わせは、誘電体７０３の幾分「ジグザグ状」の端部を生じ得るが、全体的な形状の変化は、同じ条件下の図６のコンデンサ６００に比べて、微小となるであろう。電圧７０４の電圧レベルが、低下しないでΔＶだけ増大する場合、同様な影響を図７（Ｃ）に示すことができる。この場合、誘電体７０３は、導体７０２の板の周りに板面に平行に膨張し、導体７０５の板の周りに収縮することになる。これは、誘電体７０３について、同様であるが逆のジグザグ状の端部をもたらすであろう。
【００６５】
図７に示す説明図は、単に概念を伝える例に過ぎない。図面は簡略化され、ＭＬＣＣの形状に及ぼす電圧遷移の影響を強調するように誇張されている。さまざまな実施形態では、図示された板の数と相対的な寸法は、実際のＭＬＣＣのものと異なる可能性がある。
過渡電圧を分離する方法
【００６６】
図８を参照すると、過渡電圧を分離する方法のフローチャートが示されている。この方法は、図４に示すシステム４００及び図５のコンデンサ５００に対応する。図４、図５、及び図８をまとめて参照すると、この方法は、ブロック８０１から開始することができる。
【００６７】
例えば、電圧レギュレータ４０１によって、調整された電圧を生成することができる（ブロック８０２）。電圧レギュレータ４０１は、入力として、電源電圧４０２を受けて、調整された電圧ＶＲＥＧ出力４０３を出力することができる。電圧レギュレータ４０１、及び／又はシステム４００が構築された回路基板は、例えば、インダクタンスＬ４０５などの寄生インダクタンスを含み、その結果、ＳｏＣ４０４による電流消費の変化に応答して、電圧変動を引き起こす恐れがある。
【００６８】
ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベルの変動を低減するため、即ち、ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベルを安定させるために、例えば、Ｃ４０７などの第１のコンデンサを、ＶＲＥＧ出力４０３からグラウンドに連結してもよい（ブロック８０３）。このコンデンサは、ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベルにおける突然の上昇に応答して、電圧レギュレータ４０１からの余剰電荷を蓄積することができる。更に、Ｃ４０７は、ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベルにおける突然の減少に応答して、ＳｏＣ４０４に蓄積された電荷を供給することができる。他の実施形態では、第１のコンデンサは、グラウンド以外の信号に連結してもよい。ＶＲＥＧ出力４０３の最大動作電圧レベルよりも小さい安定した電圧レベルを有する任意の信号が好適であり得る。
【００６９】
ＶＲＥＧ出力４０３を更に安定させるために、例えば、Ｃ４０８などの、第２のコンデンサを、ＶＲＥＧ出力４０３から電源電圧４０２に連結してもよい（ブロック８０４）。このコンデンサは、ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベルにおける突然の低下に応答して、電圧レギュレータ４０１からの余剰電荷を蓄積することができる。更に、Ｃ４０８は、ＶＲＥＧ出力４０３の電圧レベルにおける突然の増大に応答して、ＳｏＣ４０４に蓄積された電荷を供給することができる。他の実施形態では、第２のコンデンサは、電源電圧４０２以外の信号に連結してもよい。ＶＲＥＧ出力４０３の最小動作電圧レベルよりも大きい安定した電圧レベルを有する任意の信号が好適であり得る。
【００７０】
コンデンサ用の第１の導体をＶＲＥＧ出力４０３に連結することができる。（ブロック８０５）この第１の導体は、図５の導体５０１に対応し得る。第１の導体は、平行に配置されて互いに離間された導電性材料の複数の板で構成することができる。この複数の板は、共通の側で共に連結してもよい。
【００７１】
コンデンサＣ４０７の更なる構成要素として、第２の導体をグラウンドに連結してもよい（ブロック８０６）。この第２の導体は、導体５０２に対応し得る。第２導体は、第１導体と同様に配置された導電性材料の複数の板で構成することができる。いくつかの実施形態では、第２導体は第１導体よりも、より少数の板を有していてもよい。
【００７２】
また、コンデンサＣ４０８に関する第３導体は、例えば、電源電圧４０２などの電源電圧に連結してもよい（ブロック８０７）。この第３の導体は、導体５０５に対応し得る。第３の導体は、第２導体と同様に構成され、平行に配置されて共通の側で共に連結された複数の板を有してもよい。
【００７３】
この方法の次のステップは、第１導体の板にわたって、第２導体の板を分散させる（ブロック８０８）ことであり得る。分散させることによって、第２導体の板の全部ではないが、大半が、第１導体の板の少なくとも１つの板の近くに存在するように、第１導体の板と平行に第２導体の板を配置することができる。第１導体のどの部分も、第２導体のいずれの部分にも接触させないことができる。第１と第２の導体の各板の間に、小さくて均一なギャップを保持することができる。この小さくて均一なギャップは、例えば、セラミック化合物などの好適な誘電体材料で充填してもよい。
【００７４】
この方法では、次に、第１の導体の残りの板全体にわたって、第３の導体の板を分散させる（ブロック８０９）ことができる。第３導体の板の一部又は全てが、第１導体の板の少なくとも１つの板の近くに存在するように、第１導体の板と平行に第３導体の板を配置することができる。第２導体の場合と同様に、小さくて均一なギャップを、第１と第３の導体の各板の間に保持することができ、これを同様な誘電体材料で充填してもよい。第３導体のどの部分も、第１導体又は第２導体のいずれの部分にも接触させないことができる。
【００７５】
第２導体のどの板も、第３導体の板との間に第１導体の板が存在することなく第３導体の板に近接しないように、第１導体の板にわたって、第２導体及び第３導体の板を分散させることができる。板を分散させることによって、第２の導体の板のうち少なくともいくつかが、第３の導体のうち少なくとも幾つかの間に存在するような、そして第１の導体の板が、第２及び第３の導体の板の任意の対の間に存在するような、パターンを更に生じることができる。例えば、「１」は第１導体の板を表し、「２」は第２導体の板を表わし「３」は第３導体の板を表わすことにすると、好適なパターンは、１−２−１−３−１−２−１−３−１又は２−１−３−１−３−１−２−１−２−１としてもよい。いくつかの実施形態において用いることができる別の好適なパターンは、１−２−１−１−３−１−１−２−１−１−３−１である。この場合、上述した誘電体材料以外の好適な絶縁材料を、繰り返し１−１層の間に使用してもよい。好適な絶縁材料は、誘電体材料よりも薄くてもよいし、誘電体よりも柔らかくてもよく、したがって誘電体の収縮及び膨張によって生成される力の一部を吸収することができる。分散のパターンは、繰り返しても、繰り返さなくてもよい。この方法は、ブロック８１０で終了することができる。
【００７６】
変化する電圧レベルにさらされた場合に、形状モーフィングを示すコンデンサの例として、（本明細書で）ＭＬＣＣが使用されてきたことに留意されたい。しかし、この文献に開示された特徴は、ＭＬＣＣ技術に限定されることを意図するものではない。本明細書で表される特徴は、各導体を１つ以上の板から構成することができて、かつ導体又は誘電体が、変化する電圧レベルに応答して、形状モーフィングに遭遇することのある、任意のコンデンサ技術に適用することができる。
【００７７】
図８の方法は、単なる一例である。いくつかの実施形態では、ステップの数が異なっていてもよく、及び／又は異なる順序で生じてもよい。このステップは、一連の順序で行われるように示されているが、いくつかのステップは並列に実行されてもよい。
【００７８】
図５を参照した上述の説明では、導体５０２の板が導体５０５の板に隣接している場合、追加の第３のコンデンサが形成され得ることを述べたが、これによって、いくつかの実施形態では、電源の電圧レベルに更なる安定性を提供することができる。
【００７９】
次に図９に移ると、システム９００が示されている。システム９００は、電源電圧９０２に連結された電圧レギュレータ９０１などの、システム４００の構成要素に類似した構成要素を含むことができる。ＶＲＥＧ出力９０３は電圧レギュレータ９０１によって生成された出力であってもよく、ＳｏＣ９０４に供給することができる。いくつかの実施形態では、電圧レギュレータ９０１とＳｏＣ９０４との間の連結には、寄生インダクタンスＬ９０５が含まれる可能性がある。コンデンサＣ９０７は、ＶＲＥＧ出力９０３をグラウンドに対して分離することができ、コンデンサＣ９０８は、ＶＲＥＧ出力９０３を電源電圧９０２に対して分離することができる。寄生インダクタンスＬ９０９は、電源電圧９０２とＣ９０８との間に含まれる可能性がある。寄生インダクタンスＬ９１０は、グラウンドとＣ９０７との間に含まれる可能性がある。コンデンサＣ９１１は、グラウンドに対して、電源電圧９０２を分離することができる。
【００８０】
電圧レギュレータ９０１、電源電圧９０２、ＶＲＥＧ出力９０３、ＳｏＣ９０４、インダクタンスＬ９０５は、コンデンサＣ９０７及びＣ９０８は全て、図４の、電圧レギュレータ４０１、電源電圧４０２、ＶＲＥＧ出力４０３、ＳｏＣ４０４及びインダクタンスＬ４０５、コンデンサＣ４０７及びＣ４０８と、同様にしてもよく、それによって、図４を参照して上述したように動作することができる。
【００８１】
システム９００は、システム４００で参照されることのない、インダクタンスＬ９０９及びＬ９１０を含めた追加の構成要素を備えている。いくつかの実施形態では、インダクタンスＬ９０９及びＬ９１０は寄生インダクタンスである場合がある。インダクタンスＬ９０９には、電源電圧９０２内の寄生インダクタンスだけではなく、システム９００が構築される回路基板上の電源電圧９０２の導電トレースに由来する寄生インダクタンスも含まれ得る。インダクタンスＬ９１０には、回路基板上でグラウンドに通じる導電トレースの寄生インダクタンスが含まれ得る。電圧レギュレータ９０１によるか又は電源電圧９０２に連結することができる任意の他の回路（図示せず）による電流消費の変動に起因して、電源電圧９０２にかかる負荷が変化するので、インダクタンスＬ９０９及びＬ９１０を追加すると、電源電圧９０２及びグラウンドトレース上に、更なる過渡電圧が生じる可能性がある。
【００８２】
Ｌ９０９及びＬ９１０の追加の寄生効果を補償するために、第３のコンデンサのＣ９１１を、電源電圧９０２からグラウンドに連結してもよい。本明細書に記載された他のデカップリングコンデンサと同様に、Ｃ９１１は、電源電圧９０２に通じるトレースの電圧レベルの突然の増加に応答して、電荷を蓄積することができ、電源電圧９０２に通じるトレースの電圧レベルの突然の減少に応答して、電荷を供給することができる。グラウンドに通じるトレースに関して、反対のことが言える。グラウンドに通じるトレースの電圧レベルが低下すると、結果として、Ｃ９１１は電荷を蓄積することができ、グラウンドに通じるトレースの電圧レベルが増加すると、結果として、Ｃ９１１は電荷を供給することができる。
【００８３】
図９のブロック図は、上述の概念を説明するために簡略化されている。図９のシステム９００は、本明細書の実施形態の説明のために必要な構成要素のみを示している。他の実施形態では、システム９００は、図９に示されていないさまざまな他の構成要素を含んでもよい。
【００８４】
図１０を参照すると、例えば、ＭＬＣＣなどの別のコンデンサの実施形態が例示されている。コンデンサ１０００は、電圧（Ｖ）１００４に連結された導体１００１、及びグラウンドに連結された導体１００２を備えている。導体１００１及び導体１００２は、誘電体１００３によって、互いに絶縁することができる。コンデンサ１０００はまた、電源電圧（電源）１００６に連結された導体１００５を備えている。誘電体１００７は、導体１００２の板を導体１００５の板から分離するために用いることができる。
【００８５】
コンデンサ１０００は、導体１００１と１００２との間、及び、導体１００１と１００５との間のコンデンサの構成に関して、図５のコンデンサ５００と同様であってもよい。導体１００１及び１００２の板によって形成されるコンデンサは、図９のＣ９０７に対応し得る。同様に、導体１００１及び１００５によって形成されるコンデンサは、図９のＣ９０８に対応し得る。図１０の説明図では、導体１００５と１００２が交差して見えるように、導体１００５が描かれている。しかし、コンデンサ５００に関して述べたように、コンデンサ１０００内の導体１００２と１００５との間に、導電性経路を確立することはできない。
【００８６】
コンデンサ１０００は、導体１００５の板に平行に、かつその近傍に導体１００２の板を有しており、誘電体１００７によって分離されているという点で、コンデンサ１０００はコンデンサ５００と異なり得る。誘電体１００７は、誘電体１００３の一部であってもよいし、誘電体１００７は、誘電体１００３から分離していてもよい。導体１００５の板に平行でかつそれに近接している導体１００２の板は、電源電圧１００６とグラウンドとの間に、第３のコンデンサを形成することができる。この第３のコンデンサは、図９のＣ９１１に対応し得る。
【００８７】
図１０の説明図は、説明目的のためのみであることに留意されたい。図面は簡略化され、多層コンデンサの形状に及ぼす電圧遷移の影響を強調するように誇張されている。更に、各導体について示される板の数は、物理的な実施形態では、はるかに大きくなり得る。
電源電圧を分離する方法
【００８８】
図１１に移動すると、電源電圧を分離する方法のフローチャートが示されている。この方法は、図９に示すシステム９００及び図１０のコンデンサ１０００に対応し得る。図９、図１０、及び図１１を合わせて参照すると、この方法は、図８の方法のステップ８０９の後に続いて、ブロック１１０１から開始することができる。
【００８９】
グラウンドに連結された導体（導体１００２など）の板の間に、電源電圧９０２に連結された導体（導体１００５など）の板を分散させることにより、第３のコンデンサを形成することができる（ブロック１１０２）。導体１００２のうちの少なくとも１つの板が、導体１００５のうちの少なくとも１つの板に平行であって、かつこれに近接するように、導体１００２の板は、導体１００５の板と平行に配置してもよい。小さくて均一なギャップを、導体１００２と１００５の各板の間に保持することができ、これを好適な誘電体材料で充填してもよい。いくつかの実施形態では、図１１に関連して説明するように、このコンデンサ板の配置は、上述したように、コンデンサの誘電体材料の変形を低減し、これによって、コンデンサの「音鳴り」に関連した、可聴ノイズを除去することができる。
【００９０】
例えば、電源電圧９０２などの電源電圧を安定化するために、図９のＣ９１１によって例示されるように、電源電圧９０２とグラウンドとの間に第３のコンデンサを連結することができる（ブロック１１０３）。この第３のコンデンサは、電源電圧９０２に連結された回路基板上のトレースの電圧レベルが突然上昇すると、それに応答して、過剰な電荷を蓄積することができる。更に、この第３のコンデンサは、電源電圧９０２に連結された回路基板上のトレースの電圧レベルが突然減少すると、それに応答して、蓄積された電荷を供給することができる。他の実施形態では、第３のコンデンサは、電源電圧９０２及びグラウンド以外の信号に連結してもよく、コンデンサＣ９０７及びＣ９０８の、システム９００への連結のされ方に依存し得る。
【００９１】
図１１の方法は、単に例であることに留意されたい。いくつかの実施形態では、ステップの数は異なっていてもよく、及び／又は異なる順序で生じてもよい。これらのステップは、一連の順序で起こるように示されているが、ステップは、並列に実行されてもよい。
【００９２】
上記の開示を十分に理解すれば、数多くの変形及び変更が当業者に明らかになるであろう。以下の請求項は、かかる変形及び変更の全てを包含するように解釈されることを意図している。
【図１】
2020145460.tif 000003
【図２】
2020145460.tif 000004
【図３】
2020145460.tif 000005
【図４】
2020145460.tif 000006
【図５】
2020145460.tif 000007
【図６】
2020145460.tif 000008
【図７】
2020145460.tif 000009
【図８】
2020145460.tif 000010
【図９】
2020145460.tif 000011
【図１０】
2020145460.tif 000012
【図１１】
2020145460.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】令和2年5月29日(2020.5.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
共通パッケージを備えるデバイスであって、
前記共通パッケージは、
第１ノードに連結された第１の複数の導体板と、
第２ノードに連結された第２の複数の導体板と、
第３ノードに連結された第３の複数の導体板と、を含み、
前記第１の複数の導体板、前記第２の複数の導体板および前記第３の複数の導体板は、第１コンデンサの一部が第２コンデンサの一部と交互になるよう配置され、
前記第１コンデンサの所与の一部は、前記第１の複数の導体板のうち、前記第２の複数の導体板のうちのひとつと隣接するひとつを含み、
前記第２コンデンサの所与の一部は、前記第１の複数の導体板のうち、前記第３の複数の導体板のうちのひとつと隣接するひとつを含むデバイス。
【請求項２】
前記第２の複数の導体板のうちのどの導体板も、前記第３の複数の導体板のうちのいずれの導体板とも隣接しない請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記第１の複数の導体板および前記第２の複数の導体板および前記第３の複数の導体板の前記配置は、前記第１ノードと前記第２ノードとの間の電圧レベルの変化および前記第１ノードと前記第３ノードとの間の電圧レベルの変化に応じた前記共通パッケージの形の変化を低減するように構成される請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
隣接する導体板の間の各空間は特定のセラミック材料を含む請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記特定のセラミック材料は、前記隣接する導体板の間の電圧レベルの減少に応答して収縮し、電圧レベルの増大に応答して膨張するように構成されている請求項４に記載のデバイス。
【請求項６】
前記第１の複数の導体板のうちの少なくともふたつの導体板は、第１の側において、前記第２の複数の導体板のうちの対応する導体板と隣接し、第２の側において、前記第３の複数の導体板のうちの対応する導体板と隣接する請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。
【請求項７】
第２電圧レベルの入力電圧信号に依存する第１電圧レベルの出力電圧信号を生成することと、
前記出力電圧信号とグラウンド基準との間に第１コンデンサを連結することによって、前記出力電圧信号を安定させることであって、前記第１コンデンサは、前記出力電圧信号に連結された第１の複数の導体板と、前記グラウンド基準に連結された第２の複数の導体板と、を含む、安定させることと、
前記出力電圧信号と前記入力電圧信号との間に第２コンデンサを連結することによって、前記出力電圧信号を安定させることであって、前記第２コンデンサは、前記第１の複数の導体板と、前記入力電圧信号に連結された第３の複数の導体板と、を含む、安定させることと、を含み、
前記第１の複数の導体板、前記第２の複数の導体板および前記第３の複数の導体板は、前記第１コンデンサの一部が前記第２コンデンサの一部と交互になるように、共通パッケージ内に配置され、
前記第１コンデンサの所与の一部は、前記第１の複数の導体板のうち、前記第２の複数の導体板のうちのひとつと隣接するひとつを含み、
前記第２コンデンサの所与の一部は、前記第１の複数の導体板のうち、前記第３の複数の導体板のうちのひとつと隣接するひとつを含む方法。
【請求項８】
前記第２の複数の導体板のうちのどの導体板も、前記第３の複数の導体板のうちのいずれの導体板とも隣接しない請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記第１の複数の導体板および前記第２の複数の導体板および前記第３の複数の導体板は、前記入力電圧信号に対する前記出力電圧信号の電圧レベルの変化および前記グラウンド基準に対する前記出力電圧信号の電圧レベルの変化に応じた前記共通パッケージの形の変化を低減するように、前記共通パッケージ内に分布する請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
隣接する導体板の間の各空間は特定のセラミック材料を含む請求項７から９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記特定のセラミック材料は、前記隣接する導体板の間の電圧レベルの減少に応答して収縮し、電圧レベルの増大に応答して膨張するように構成されている請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記第１コンデンサの一部を前記第２コンデンサの一部と交互にするために、前記第１の複数の導体板のうちの少なくともふたつの導体板は、第１の側において、前記第２の複数の導体板のうちの対応する導体板と隣接し、第２の側において、前記第３の複数の導体板のうちの対応する導体板と隣接する請求項７から１１のいずれか一項に記載の方法。
【外国語明細書】
2020145460000001.pdf