概要
電子機器の小型化、高機能化に伴い、積層セラミックチップコンデンサ（MLCC）は小型化・薄層化が進んでおり、過酷な条件下においても動作可能な高信頼性MLCCの開発が必要です。しかし、薄層化には課題があり、様々な技術の進化が必要でした。
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薄層化に伴う材料プロセスの課題
従来技術の延長では、誘電体を薄層化することで内部電極の連続性が悪化していました。
内部電極の凹凸、誘電体層の粗大粒子、不純物、欠陥などが、薄層化が進むほど大きな欠陥となり、ショートの増加、耐電圧の低下、信頼性の低下を招いたためです。また、薄層化することで１層あたりの粒子数が減少するため、信頼性低下を誘発することも推察されました※1。
※1: 1層あたりの粒子数が高信頼性化に寄与することの詳細は、【高信頼性MLCCの開発】劣化箇所を可視化した評価解析技術をご覧ください。
そこで、薄層化のための新しい材料プロセスの構築が重要となりました。
薄層化技術の検討
更なる薄層化を実現するためには、誘電体、内部電極、焼成の各要素技術の進化、そして、それぞれの新要素技術を組合せる技術の進化が必要でした。
薄層化技術の検討の一例として内部電極の取り組みをご紹介します。
生チップSEMを2値化し、内部電極層および誘電体層の厚み・ばらつきを全て定量化しました。そして、Ni粒子の小径化、粒度分布、共材サイズ、製版版胴のデザイン、ペーストレオロジーを改善することで、内部電極の膜厚のばらつきが改善されました（グラフ赤枠）。
このように薄層化技術には、ばらつき/局所欠陥に対する設計が特に不可欠です。
薄層化技術を用いた内部電極の連続性の結果
内部電極の改善と誘電体、焼成の薄層化技術を組み合わせることで、同厚み比で、約10%改善／80%台から90％台への被覆の改善がみられました。（JIS 0603サイズ、高積層品）。
また、左図に示すように内部電極厚み0.45μmでも被覆90%以上の良好な連続性をキープしており、誘電体の薄層化/内部電極の高被覆化・薄層化を達成することができました。
ただし、誘電体に対し内部電極のほうがまだ厚いため、内部電極は更に薄層化できると考えられます。より一層の薄層技術の構築を今後も進めてまいります。
新製品開発と世界に先駆けた発表
こうして材料プロセスおよび評価解析技術を進化させたことが、JIS 0603サイズで業界最高容量クラス※2の静電容量値10μF品の開発に繋がり、世界に先駆けた発表となりました。
※2: JIS 0603形のMLCCにおいて。2023年3月現在。京セラ調べ
温度特性 | X5R特性（EIA） |
|---|---|
使用温度範囲 | -55℃ ～ +85℃ |
温度係数 | ±15% |
静電容量値 | 10μF |
静電容量許容差 | K(±10%)、M(±20%) |
誘電正接 | 10% MAX. |
IR | 50MΩ・μF MIN. |
定格電圧 | 4.0Vdc |
データは全て京セラ調べ
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MLCCのサイズトレンド
市場では時代とともに小型化・高容量化の要求が高まっています。
世間におけるMLCCの開発状況においても、JIS2012 10μFが2001年、JIS1608 10μFが2004年に開発された後、JIS1005 10μFが2008年に開発されるまで4年の歳月が流れています（京セラ調べ）。 そして2023年に京セラが開発したJIS0603 10μFは、15年ぶりのダウンサイジングとなりました。
市場要求の小型化・高容量化のトレンドに合わせて、京セラはMLCCの開発をこれからも続けてまいります。
京セラは、MLCCの新技術・新製品開発にチャレンジし続け、業界を牽引することで、
経営理念である「人類、社会の進歩発展に貢献すること」を実現してまいります。
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