書籍

防衛大学校　　 名誉教授／大阪公立大学　客員教授　工学博士　 山本　孝　氏

【主旨】
　積層セラミックスコンデンサー(MLCC) は電子機器で数多く使用されている．更に，Beyond 5G(6G)においては必須の小型受動部品である。一方、自動車のEV化が急速に進み、パワートレインに使用されるMLCCには大容量・小型化に加えて高信頼性対応の需要が急増している。MLCCは誘電体と内部電極，即ち内部電極/誘電体/内部電極の積層構造から成り，外部電極で並列につながる構造を取る．誘電体材料の改善は早くから進み，特に小型化ではほぼ完成状態にある．Ni内電MLCCのNi金属のコスト化を特徴にして大容量・小型化が急激に進んだ。チップサイズは年々小型化し0201タイプ (0.2×0.1mm) の実用化も始まっている，多分，このサイズで進展は止まるであろう．
当テキストでは1., 2.<積層セラミックコンデンサの基礎>，3.<電極材料(内部電極/外部電極)>4.<積層セラミックコンデンサの高信頼性>に大別し，特に3. <電極材料(内部電極/外部電極)>の製造技術内部と4.積層セラミックコンデンサの高信頼性を詳細に解説する．


【プログラム】
1. <積層セラミックスコンデンサ―(MLCC)の現状>

　1.1 移動通信システムの進化

　1.2 自動車用の電子機器の住み分け

　1.3 MLCCのサイズの変遷（民生用，車載用）

　1.4 MLCCの温度特性：車載用には

　1.5 Class I　vs Class II MLCC の温度特性/DC特性/温度特性

　1.6 スマートホンに搭載される電子部品の個数MLCCの自動車搭載個数, MLCCの世界ランキング

　1.7 MLCC内部電極作成法，チップサイズの小型化，低ESLコンデンサの構造比較

2. <積層セラミックコンデンサの基礎>

　2.1 積層セラミックスコンデンサの小型・大容量化，MLCCの構造

　2.2 材料から見たBaTiO3+希土類+アクセプタ+固溶制御材

　2.3 COG,NP0特性のCu内電MLCC

　2.4 MLCCの小型化、容量密度の進化、誘電体層薄層化の進化

　2.5 Ni-MLCCの製造プロセス、グリーンシートの技術動向

　2.6 高信頼性MLCCに必要なこと、微小粒径、コア・シェル構造の利点

　2.7 薄膜用MLCCに求められる特性、水熱BaTiO3

　2.8 固相法によるBaTiO3の微細化, 微少・均一BaTiO3のためのアナターゼTiO2

　2.9 固相反応によるBaTiO3 の反応メカニズム, 水蒸気固相反応法、BaTiO3の低温反応、水で加速する

室温固相反応 (BaTiO3)

　2.10 粉砕と分散とは、メデイアのサイズ、メデイアの材質

3. <電極材料(内部電極/外部電極)：電極ペースト・バインダー設計と製造方法>

　3.1積層デバイスに用いられる電極，Ni内部電極とCu内部電極

　3.2 Ni内部電極向上のために，

　3.3高積層・高容量MLCCのためのNi内部電極用Ni微粒子、供材

　3.4２段焼成法のNi内部電極の効果,カバーレッジの向上

　3.5 Ni内部電極の成形メカニズム (膜断面の観察), Ni内部電極の連続性 (カバーレッジ) 向上のメカニズム

　3.6 Ni電極向上のために (Ni微粒子径、粒度分布、供材添加), Ni微粒子への添加効果 (Ni-Cr, Ni-Sn)

　3.7 MLCC内部電極のプラズマ法によるNi微粒子作製

　3.8 Ni内部電極の連続性の向上

　3.9 MLCCのNi-Sn 内部電極

　3.10 Ni電極印刷法 (グラビア印刷), グラビア印刷用Niペーストの現状

　3.11 MLCC外部電極 (高温対応)

　3.12 MLCC 内部/外部電極の進歩，取り組み

　3.13 導電性高分子コンデンサ・フィルムコンデンサの特徴

　3.14薄膜コンデンサー，シリコンキャパシター

　3.15 高温対応MLCC (Yageo)

4.<積層セラミックコンデンサの高信頼性>

　4.1 BaTiO3の絶縁性 絶縁劣化メカニズム

　4.2 MLCCの信頼性評価

　4.3 導電体の導電メカニズム

　4.4 リーク電流―時間依存性

　4.5 ショットキー電流とプールフランケル電流

　4.6 Cu-MLCCとNi-MLCCの特性の違い

　4.7劣化時の電流の変化について

　4.8 熱刺激電流/酸素欠陥の評価法

　4.9 交流インピーダンス・等価回路法による評価

　4.10 圧電応答顕微鏡による表面電位測定(KFM)

　4.11　MLCC素子断面のKFM評価(抵抗値の可視化，電位分布，酸素欠陥の移動)

　4.12 Effect of La doping on the suppression of insulation resistance degradation in MLCC

　4.13 高信頼性MLCCの材料設計に向けて（電極界面，粒内，粒界）

　4.14 まとめ

５. <マトメ>

　5.1 付記１) 最新のMLCC研究，

　5.2 付記2)現象論的熱力学を用いたBaTiO3の特性シミユレーション


【キーワード】
積層コンデンサ (MLCC) 材料の基礎から応用まで
MLCC原料から完成体まで
MLCCの高積層・高容量の技術
積層の技術、その問題点
MLCCに用いられる電極，内部電極・外部電極


【ポイント】
MLCCの高積層化技術と、それに伴って生じるトラブル、解決方法を歴史から始まって最新情報まで解説する。


【習得できる知識】
積層コンデンサ (MLCC) 材料の基礎から応用まで
MLCCの高積層・高容量の技術
MLCCの内部電極・外部電極の全て