高周波特性を改善する積層セラミックコンデンサの向き

ここ数年はSLC(Single Layer Capacitor)、いわゆる単板のコンデンサの開発に従事しているが、

私個人でいえば、積層セラミックコンデンサとの付き合いの方がはるかに長い。

 

その積層セラミックコンデンサには、実は実装の向きがあることをご存じだろうか。

ここでいう向きとはレイヤーの向きだ。

デカップリング(いわゆるパスコン)用途であればほとんど関係ないが、高周波帯(RF帯)のカップリング用途であれば意外と効果が期待できる。

 

以前にバイアスティ(Bias-T)というRFコンポーネントを開発・販売していた。

そのバイアスティにも積層セラコンをカップリングに使用していたモデルがいくつかあった。

以下、10年以上前に、あるモデルを開発していた時の話。

試作でよい特性がでたので20台ばかり量産試作を作ってみたところ、特性のよい物とそうでない物が混ざっていた。使っていた積層セラコンは2125サイズ(2.00×1.25×1.25mm)の0.1uFだった。このチップサイズで10GHzだと特性にバラつきがでるのかなと思いながら、でも何か変だなと思い、じーっとユニットを見ていたら、ひとつ気が付いたことがあった。

その積層セラは、よく見る平べったい形状ではなく、幅1.25mmで高さも1.25mm、試しに90°回転させたらどうなるのかなと思い、一度取り外してから90°横倒しに回転させて付け直してみた。その結果、見事に特性が改善した。

 

よく考えてみれば、理屈は簡単である。

積層セラ

 

レイヤー間にはC成分だけではなくL成分も存在する。積層というだけあって積み上げられたレイヤーを想像するが、実はこの向きではL成分が見えてしまう事になり、RF特性が悪化してしまう。

 

一方で、レイヤーの向きが縦になるように実装すれば一つ一つのレイヤーをRFラインに直接パラ接続しているのと同等となり、L成分をほぼ無視できるので、RF特性が改善する。

 

改善効果は、10GHz0.3dB程度であるので、小信号で使うのであれば、あまり意味がないかもしれない。

しかし、パワーアンプの出力段に使用するとしたらどうだろうか。

例えば、40dBm10W)に対して、40.3dBm10.7Wとなり7%のパワーアップとなる。

 

一品物のハイパワーアンプを作っていて、最後の一伸びが足りないなと思ったら、ぜひ試してみてほしい。

 

技術部 サカ

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