3端子贯通滤波器贴装重点

解决指南

随着电子设备的高速化及高频化发展，用于噪音滤波器或去耦的电容器或3端子贯通滤波器被要求更低的ESL(等效串联电感)特性。同时，在汽车电子系统中，为了提高安全、舒适性，并且应对信息娱乐化，低ESL型产品的需求不断提高。此处将以系列为单位，介绍TDK低ESL元件的各类车载电子设备解决方案。

3端子贯通滤波器贴装重点　概要

3端子贯通滤波器可根据不同的连接方法，实现高效的噪音对策与去耦。
馈通连接是贯通串联于电源线上的普通贴装方法，十分适合作为高频噪音对策。分流贯通连接则是并联于电源线的贴装方法，用作电源线去耦也能够发挥优异效果。本文章分别对其贴装方法及优点等进行详细解说。

馈通连接贴装方法重点

3端子贯通滤波器是通过内部电极的特殊积层结构实现低ESL化，提高衰减特性的电子元件。但根据不同的贴装方法，衰减特性会受到基板ESL成分的影响而发生变化。特别在多层基板贴装中，贯通孔（导通孔）的设计与ESL值有着密切关系。
以下以第1层为底板平面(整面为底板的层，整体底板)、第2层为电源线的多层基板(图1)为例，介绍其贴装方法重点。

图1：在多层基板上贴装3端子贯通滤波器的示例

若在贴装有信号配线图案及电子元件的基板表面与电源线层之间配置有底板平面，则底板平面的静电屏蔽效果会降低噪音的影响。因此，原则上相比线而言，平面更适合作为底板。
如图1所示，在将3端子贯通滤波器贴装于多层基板时，会切除电源线的一部分图案，通过贯通孔连接至基板表面的配线图案上。

3端子贯通滤波器侧面的2个底板电极通过底板图案与贯通孔，与基板内层底板平面连接。为实现低ESL化，与底板图案的连接尽可能变粗变短。

连接底板图案与底板平面的贯通孔的数量与长度（深度）与ESL值拥有紧密联系。增加贯通孔数量，以最短的状态进行连接也是重点之一。

贯通孔数量越多、越短(浅)，ESL越低，从而使衰减量扩大

实际连接底板图案与底板平面的贯通孔数量、长度（深度）与3端子贯通滤波器的衰减量-频率特性存在怎样的关系，通过图2所示贴装条件进行了比较。

图2 ：贴装于多层基板上的条件(贯通孔、底板平面)

底板图案两侧2处贯通孔的情况(条件①)与单侧1处的情况(条件②)中，2处的情况下拥有更大的衰减量。此外，同样为两侧2处的情况中，若贯通孔长度（深度）不同时，相比长(深)贯通孔条件③，短(浅)贯通孔条件①拥有更大衰减量(图3)。

图3 ：贯通孔的数量/长度(深度)与衰减特性的关系

图4：兼顾了性价比的TDK推荐贯通孔配置

为此，贯通孔越多，或贯通孔长度（深度）越短（浅），则ESL更低，衰减特性越优异。
如图4所示为兼顾了性价比的TDK推荐贯通孔配置。中央部的贯通孔发挥优异的低ESL效果。

分流贯通连接的高效去耦

IC电源线的电压变动或会导致电路动作不稳定，或产生噪音。为此，通过在电源线与底板之间插入电容器，能够在负荷发生急剧变化时临时供应电流，从而抑制电压变动。这就称为去耦，使用的电容器则称为去耦电容器。
3端子贯通滤波器YFF-AC/AH系列不仅可以用作车载电子设备电源线的噪音对策元件，同时在去耦方面也可发挥优异的作用。用于去耦时，被称为分流贯通连接的特殊贴装方法较为有效。如图5所示，分流贯通连接无需切除电源线图案便可在印刷基板上进行贴装。为此，3端子贯通滤波器与电源线为并联。

图5：分流贯通连接的贴装方法

分流贯通连接的优点

将3端子贯通滤波器用于去耦，与分流贯通连接时拥有如下优点。

由于流过电源线的电流主要向配线图案方向流动，因此通过分流贯通连接，可使其用于流过的电流超过3端子贯通滤波器中所规定额定电流的电路中。

为用于去耦用途而将3端子贯通滤波器进行馈通连接时，其会因3端子贯通滤波器内部电阻成分(Rdc)而导致电压下降，尤其在低电压电路中，其影响更大。分流贯通连接拥有降低该影响的优点。

图6所示为馈通连接与分流贯通连接中电压下降的比较示例。

图6：馈通连接与分流贯通连接中电压下降的比较示例

在电源电压3.0V、负荷1Ω的电路中途插入3端子贯通滤波器(4.3μF)时，馈通连接中电压会下降18mV，而分流贯通连接则抑制在8mV。分流贯通连接可抑制电源线电压下降，在低电压电路中也可使用。
为此，为高效使用3端子贯通滤波器，根据用途选择适合的贴装方法是其重点所在。以下对馈通连接与分流贯通连接的特点进行了总结(表1)。

表1：馈通连接与分流贯通连接的特点比较

	馈通连接	分流贯通连接
贴装方法	切除部分希望除去噪音的线图案后插入中间。	无需切除线的配线图案，通过并联（分流）进行贴装。
主要用途	除去高频频带噪音（滤波器用途）	抑制IC电压变动（去耦用途）
优点	在高频以下的广频带中噪音除去效果较好。	由于电容内几乎不会流过电流，因此没有额定电流限制。由于不切除配线图案，因此在基板设计后也可方便进行数量变更。
缺点	由于电容内会流过电流，因此有额定电流限制。由于需要切除电源线/信号线，因此设计变更较为困难。	ESL相比馈通仅有稍许提高。
噪音除去效果	◎	○
噪音除去效果	线上噪音必定会通过电容内部，因此可有效地将噪音排放至GND。	由于部分噪音会通过电源线，因此噪音除去效果比馈通连接稍差。
电压变动抑制效果	△ （发生电压下降）	◎ （电压下降较小）