特設記事

3.2 × 1.6 mm で 100 μF！

積層セラミック・コンデンサの特徴と使用方法
門 誠
Makoto Kado

積層セラミック・コンデンサの断面図
積層セラミック・コンデンサの断面図

近年，積層セラミック・コンデンサの静電容量増大

図 2 に示すように電子機器用コンデンサ全体の 80 ％は目覚しく，特に 1990 年代後半からの小型大容量化の流れは，ムーアの法則＊に匹敵するほどのハイペー以上を占めるに至っています（1）．
この市場拡大は，積層セラミック・コンデンサの電スです．1980 年代には単位体積当たりの静電容量が気的特性，信頼性の高さが市場に認められた結果であ

タンタル電解コンデンサの約 10 分の 1 でしたが，2000 年には 100 μF の大容量品を量産できるようになり，今後のより一層の拡大が期待できます．
積層セラミック・コンデンサは，電解コンデンサなり，図 1 に示すように積層セラミック・コンデンサの静電容量体積比はタンタル電解コンデンサの約 2 分のどとは異なった電気的特性を示すため，性能を 100 ％引き出すには，その特徴をよく理解して使用すること1 までに縮まっています．
この流れとともに積層セラミック・コンデンサは，が必要です．ここでは，積層セラミック・コンデンサの長所を最大限に発揮するための電気的特徴や取り扱すべての電子機器に搭載されているといっても過言でい方法について解説します．

はないほど普及してきました．そして生産数量では，単位体積当たりの静電容量［μF/mm3］

種類と特徴
100

● 積層セラミック・コンデンサとその他のコンデン
タンタル電解コンデンサ

サの住み分け10

今日，電子機器で主として使用されているコンデンサには，積層セラミック・コンデンサのほかに，タン1タル電解コンデンサ，アルミ電解コンデンサ，フィルム・コンデンサなどがあります．セラミック・コンデ

0.1

ンサは単板形と積層形に大別されますが，今日では 9

積層セラミック・コンデンサ
0.01
1980

1985

1990
1995
［年］

2000

2005

数量［億個］

図 1 積層セラミック・コンデンサとタンタル電解コンデンサの静電容量体積比
9,000
8,000
7,000
6,000
5,000
4,000
3,000
2,000
1,000
0

割以上が積層形となっています．各種コンデンサの取得容量範囲を図 3 に示します．
積層セラミック・コンデンサは小型対応，高耐圧，バラエティに富む温度特性など多くの品種がそろってC
ED

BA

1989 1990 1991 1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003
図2
［年度］
世界の電子機器用コンデンサの生産
A セラミック・コンデンサ
D アルミ電解コンデンサ（World Capacitor Report/EIA
状況
B タンタル電解コンデンサ
E フィルム・コンデンサ
C その他のコンデンサ
Market Research）

2005 年 4 月号＊：ムーアの法則 米インテル社の創設者の 1 人であるゴードン・ムーア氏が1965 年に経験則として提唱した法則．半導体の集積密度は 18 〜 24 か月で 2 倍になるというもの．半導体業界では有名な法則．

211

1000

定格電圧［VDC］

200
1006040

大別されます．
セラミック・コンデンサはセラミックの配合比によセラミック(Class2)

600400セラミック(Class1)って温度特性や容量取得範囲が変わるため，Class1 やClass2 の規格が存在します．表 1 に各種類ごとの温度フィルム（4）．
特性の規格を示します（3）アルミClass1 のコンデンサは，温度補償用コンデンサとも呼ばれ，静電容量の温度による変化が比較的直線的で，201064

タンタル

また損失も小さいという特徴があります．容量範囲は1 pF 以下の微小容量域から 1 μF 前後の高容量域まで2あり，あらゆる用途に使用されます．特に 100 pF 以

11p 10p 100p 1n 10n 100n 1μ 10μ100μ 1m 10m
静電容量［F］

下の微小容量品は，高周波回路でのマッチングやカップリング用途に使用されます．

チップ・タイプで 100 μF という大容量の積層セラミック・コンデンサ

Class2 のコンデンサは，強誘電体であるチタン酸バリウム（BaTiO3）を主原料とした高誘電率の誘電体をがすでに市販されている使用しています．Class1 のコンデンサに比べると静電おり，微小容量から大容量まで幅広い取得容量範囲を容量の温度変化は大きく損失も大きくなりますが，100 μF までの大容量が得られるため，カップリングもっています．そして，Class2 のコンデンサの 100 μFをさらに上回る大容量化や，Class1 のコンデンサの高回路やデカップリング回路，平滑回路などで多く使われます．

容量化によって，大電流のパワー・アプリケーション用途にも今後の市場拡大が期待されます．

電解コンデンサには，このような温度特性による区別はなく，規格化もされていません．電解コンデンサ

図 3 種類別に見たコンデンサの容量範囲

アルミ電解コンデンサやタンタル電解コンデンサは，の温度特性は，誘電体層であるタンタル酸化被膜やア大容量を得意としています．主に 10 μF を越える容量域で使用され，よりいっそうの小型化，大容量化のルミ酸化被膜の温度特性で決定されてしまうためです．

取り組みがなされています．近年は特に，導電性高分子材料を陰極に使用した電解コンデンサが登場してい

● サイズ

ます．

およびセット・メーカ間での話し合いのもとで，積層フィルム・コンデンサは，安定した容量値が求められるアナログ回路や高耐圧が必要な電源回路などに多セラミック・コンデンサのサイズが標準化されてきました．サイズの標準化により，基板アセンブリ時におく使用されています．ほかのコンデンサと比べると耐熱性が低いため，実装時のはんだ温度管理が重要です．

ける実装効率の向上も積層セラミック・コンデンサの普及の一因になりました．標準のサイズを表 2 に示し■ 積層セラミック・コンデンサの種類

セラミック・コンデンサのメーカや実装機メーカ，ます．写真 1 に各サイズ別の比較を示します．

● 分類と用途各サイズ別構成比率の年度別推移をグラフにしたものが図 4 です．1990 年代前半までは 2012 サイズがも積層セラミック・コンデンサにはさまざまな種類がありますが，特性的には Class1 と Class2 の 2 種類にっとも多く使われていましたが，それ以降は 1608 サ
イズにシフトし，近年ではさらに小型の 1005 サイズ

表 1 JIS/EIA 規格によるセラミック・コンデンサの分類
Class
Class1（種類 1）

Class2（種類 2）212

表 2 積層セラミック・コンデンサのサイズ記号

温度特性記号

温度範囲
［℃］

基準温度
［℃］

CH

− 55 〜 125

200 ± 60 ppm/℃

C0G− 55 〜 125

250 ± 30 ppm/℃

0402

0.40.2SL

20 〜 85

20＋ 350 〜− 1000 ppm/℃

0603

0.60.3B− 25 〜 85

20± 10 ％1005

1.00.5X5R− 25 〜 85

25± 15 ％1608

1.60.8X6S− 55 〜 10525± 22 ％2012

2.01.25

R− 55 〜 125

20± 15 ％3216

3.21.6X7R− 55 〜 125

25± 15 ％3225

3.22.5F− 25 〜 85

20＋ 30 〜− 80 ％4532

4.53.2Y5V− 30 〜 85

25＋ 22 〜− 82 ％5750

5.75.0静電容量変化率または温度係数
サイズ記号

長さ
幅［mm］ ［mm］

2005 年 4 月号