積層セラミックコンデンサ（1950 年代後半～現在）

Key-words：積層セラ
ミ ッ ク コ ン デ ン サ，
M L C C， 情 報 通 信，
カーエレクトロニクス，
静電容量

注１ IC 動作に伴う不必要な交流成分はノイズと呼ばれ，回路の安定動作を阻害する．コンデンサは，直流電流を遮断し，交流電流を通す特徴から，直流電圧で動作する電子機器に不要な交流成分のみをグランドに流し，ノイズの除去に使用される．
注２ IC 動 作 に 伴 う
急激な負荷変動に対して，コンデンサから電流を瞬間的に供給することで，回路の安定動作を実現する．

積層セラミックコンデンサ（MLCC）は，情報通信機器，データサーバー，通信基地局，車載機器など，さまざまな回路において，ノイズ除去注１）や電源電圧の平滑化注２），フィルタなどに使用されている．スマートフォンを中心とした情報通信技術の進展や，自動車の電動化，自動運転技術の搭載進展により，搭載員数は拡大し，軽薄短小，高機能化が求められる．MLCC の基本構造は，誘電体層の上下を金属電極（内部電極）で挟んだ形態であり，これらが，数層から多いもので 1000 層を超えて繰り返し積層されている．
MLCC の容量密度の向上は，主に誘電体，内部電極の薄層化に起因する．薄層化には，各層の表面の凹凸，欠陥，ピンホールなどの構造欠陥の解消が必要であり，高いプロセス技術が求められる．近年では，4532 形状で 1000 層以上積層することで 1000 μF のX5R 特性 MLCC が量産されるなど，薄層・多層化を進めることで容量値を電解コンデンサと競合する水準に引き上げることができるようになってきている．
１．製品適用分野
積層セラミックコンデンサ（MLCC）は，情報通信機器，データサーバー，通信基地局，車載機器など，さまざまな回路において，ノイズ除去や電源電圧の平滑化，フィルタなどに使用されている．

２．適用分野の背景
スマートフォンを中心とした情報通信技術の進展により，高速データ通信や演算処理スピードの向上

図1が実現し，利便性が追及される一方で，機器においMLCC の構造 1）ては，バッテリ容積の拡大，回路の低電圧動作，実装面積の削減が求められている．特に 5G 対応スマー続される．誘電体層と内部電極は，数層から多いもトフォンでは対応すべき周波数帯が増加し，帯域ごので 1000 層を超えて繰り返し積層されている．内とに整合回路やバイアス回路などを要するため，部電極には，パラジウム，銀－パラジウム，銅，MLCC の搭載員数の増加につながっている．
カーエレクトロニクスにおいても，電動化，自動運転技術の搭載進展により，電子部品の搭載員数はニッケルなどが使用される．誘電体の厚みはサブμm から数μm で，必要とされる静電容量や耐電圧，信頼性に応じて，設定される．

拡大される． スマートフォンのハイエンド機種 1

MLCC は，使用される誘電体材料によって，Class台当たりの MLCC 搭載員数は約 1300 個に対し，電1（低誘電率系）と Class 2（高誘電率系）に大別さ

気自動車では 1 台当たり約 10000 個とされている．

れる．Class 1 では，ジルコン酸カルシウム（CaZrO 3）

MLCC は，2000 年代は 1608（1.6 mm × 0.8 mm ×などの常誘電体が使用されており，その比誘電率は0.8 mm）サイズや 1005（1.0 mm × 0.5 mm × 0.5

数 10 程度と小さいが，低損失で，温度による容量mm）サイズが主流であったが，電子機器の小型化変化が小さいため，温度補償用コンデンサとも呼ばと高機能化に伴う電子部品の小型化要求と員数の増れ，共振回路など，容量安定性が要求される回路に大を背景に，2018 年頃には，0603（0.6 mm × 0.3

使用されている．Class 2 では，チタン酸バリウムmm × 0.3 mm）サイズへと切り替わってきた．ま（BaTiO3）などの誘電率の高い強誘電体が使用された，2014 年には，0201（0.25 mm × 0.125 mm ×ており， その比誘電率は数 1000 から 12000 程度0.125 mm）サイズの量産が開始された．0201 サイと大きい．そのため，小型大容量の MLCC が設計可ズに対応する実装機開発，はんだ粒子を微細化した能であり，デカップリング回路や平滑回路，バックソルダーペースト開発などの課題が克服され，各種アップ回路などで広く使用されている．一方で，環モジュールやウェアラブル機器向けに採用が進展し境温度や電圧の変動によって容量が変動するため，つつある．

注意が必要である．

３．MLCC の特徴

４．製法

MLCC の構造を図 1 に示す．基本構造は，誘電体MLCC の製造工程を図 2 に示す．誘電体粉末は，層の上下を金属電極（内部電極）で挟んだ形態であ有機溶剤やバインダー，添加剤と混合，分散され，る．このうち，それぞれの内部電極は外部電極に接流動性のあるスラリー状態に加工される．誘電体ス© 日本セラミックス協会
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セラミックス57（2022）No. 12

表1

図2

MLCC の温度特性分類 2）

MLCC の製造工程

ラリーは，PET フィルムなどのキャリアフィルム上に塗工され，溶剤成分を乾燥除去し，グリーンシートとなる．次いで，内部電極用の金属粉末と有機溶剤，バインダー，添加剤などと混合，分散した金属ペーストを，グリーンシート上にパターン印刷を行薄層化が進められるが，それに伴い，グリーンシー

う．内部電極を印刷されたグリーンシートは，積層，ト内の空隙や表面の凹凸，欠陥，ピンホールの悪影

プレス成型され，複数の MLCC を搭載した成形バー

響が無視できなくなる．そこで，グリーンシートのとなる．その後，カットされ，一つずつに個片化さ薄層化に向けては，より高品位な均一性が求められれた MLCC は，脱脂，焼成，外部電極形成ののち，るため，粒子径が均一な小径粉末や，それらを高分検査，包装され，出荷される．

散に配置するための分散剤やバインダー，溶媒が用いられる傾向にある．また，分散時の過剰なエネル

５．製品性能・スペック
MLCC は所定の温度範囲における容量変化率によっ

ギーは，粉末粒子の欠け，摩耗による品質低下を引き起こすため，考慮が必要である．て幾つかの細分類に分けられる． 表 1 に主要な分内部電極の薄層化においても，より高品位な均一類を示す．日本工業規格（JIS）とアメリカ電子工性が求められるため，粒径が均一な小径粉末や，そ業会（EIA）で定義や呼称に差があるので注意が必

れらを高分散に配置するための分散剤やバインダー，要である．例えば容量変化率の基準となる温度は溶媒が用いられる傾向にある．また，誘電体グリーJIS では 20 ℃，EIA では 25 ℃である．

ンシートと異なり，内部電極では，パターン印刷がMLCC の選択においては容量の他に定格電圧の確要求されるため，印刷膜の転写精度の改善やにじみ認が不可欠である．MLCC には信頼性を担保できるの抑制，矩形性の改善も重要な開発要素である．

電圧上限が定格電圧として定められており，2.5 Vdc

比較的大型の MLCC，例えば 4532 形状（4.5 mm ×から数 10 kVdc までラインナップが存在する．実使3.2 mm × 3.2 mm）においては，薄層化・多層化を用環境においては，この定格電圧を超えないような進めることで，電解コンデンサ並みの大容量の実現回路設計とするか，もしくは十分に高い定格電圧のが期待できる．もともと MLCC は電解コンデンサにMLCC を採用する必要がある．ただし，一般に定格対して低 ESR・低 ESL という特徴をもつため小型か電圧が大きい MLCC ほど厚い誘電体層が必要となる

つ低容量でインピーダンスを下げることができる特ため，容量が小さくなるか，形状が大きくなる傾向徴があるが，それでも電解コンデンサと比べるとラにある．

インナップ中の容量値は低い．しかし，比較的大型の MLCC であれば多層化による容量値増加の効果が６．現在・将来展望

大きく，薄層・多層化を進めることで容量値を電解MLCC の容量密度の向上は，主に誘電体，内部電コンデンサと競合する水準に引き上げることができ極の薄層化に起因する．並行平板コンデンサの静電る． 例えば 2018 年には 4532 形状で 1000 層以上容量は，次の式で表される．

積層することで 1000 μF の X5R 特性 MLCC が量産

nA
C = ε 0ε rd
ここで，C は静電容量，ε0 は真空の誘電率，εr は誘されており，これにより電源回路のコンデンサをオールセラミック化することも可能になってきている．

電体の比誘電率，n は積層数，A は 1 層あたりの電参考文献
電子情報技術産業協会，電子部品技術ロー

極交差面積，d は誘電体の厚みである．誘電体厚み

1）一般社団法人の減少は，積層数の増加の効果もあり，容量増加がドマップ，16-28（2021）．

期待できる．内部電極の厚みは容量に直接寄与はな

2）野村武史，積層セラミックコンデンサ（MLCC）の材料・製造・実装技術と最新動向，15-21，158，165（2020）．

いが，同様に，薄層化により積層数の増加が期待できる．
誘電体層を薄層化させるため，グリーンシートもセラミックス57（2022）No. 12［連絡先］ 水野高太郎（みずの こうたろう）
太陽誘電株式会社・開発研究所 材料開発一部〒 370-3347 群馬県高崎市中室田町 5607-2821