積層セラミックコンデンサ (MLCC) の設計、材料技術、開発動向と課題

積層セラミックコンデンサ (MLCC) は積層セラミック電子部品の中でもっとも小型化、高性能化が進んでいます。スマートフォーンなどの小型電子機器から、自動車のEV化、今後の自動運転化に向けて、また、5G、IoTの進展に伴い、生活のあらゆる分野で、その需要の大幅な増大が見込まれています。MLCCの小型化、高性能化は用いるセラミック材料の材料設計に負うところが大きいと言えますが、スラリーの分散、シート成形、焼成工程などの製造プロセス技術の高度化によるところも大きいと考えられます。 　本セミナーでは、MLCCの開発や製造にかかわる技術者、研究者の方、あるいはMLCCに必要な資材、材料の開発、製造にかかわる技術者、研究者の方に、MLCC開発に求められる技術、設計の考え方を概説します。主にNi内部電極MLCCで薄層素子を形成するBaTiO3誘電体セラミックスの設計指針として、格子欠陥の生成、ドナーやアクセプター元素などによる異種元素置換による格子欠陥制御など、熱力学的考察を交えて材料組成開発に係わる組成設計を説明します。また、MLCCプロセス技術として、セラミックスラリー作成から焼成工程の、どちらかと言うとノウハウの世界ではありますが、技術動向を踏まえて紹介していきます。 　IoT、車載用とMLCCのさらなる市場の広がりが見えていますが、MLCCでは何を設計し、何が課題であるのかも考え、MLCCの進化につながる技術動向を示していきたいと思っています。

1. 積層セラミックコンデンサ (MLCC) の概要
   • セラミックス
   • 平衡状態図
   • コンデンサの分類
   • インピーダンス素子
   • MLCCの概要
   • Ni電極内部MLCC
2. 酸化物の格子欠陥と熱力学
   • BaTiO3セラミックスの結晶構造
   • 酸化物の還元現象
   • 平衡酸素分圧
   • 熱力学
   • 格子欠陥表記
     • 元素置換型格子欠陥
     • アクセプター元素
     • ドナー元素
   • BaTiO3の酸素空孔制御
3. BaTiO3粉末の合成
   • 微細なBaTiO3粉末の必要性
   • サイズ効果
   • 各種合成法
     • 固相法
     • シュウ酸法
     • 水熱法
   • 元素置換
   • 特性変化
4. BaTiO3誘電体セラミックスの設計
   • BaTiO3の強誘電性
   • BaTiO3の電気伝導性
     • オーム則
     • チャイルド則
     • 空間電荷制限電流
     • 放出電流
   • セラミックスの構造
     • コアシェル構造
     • 非コアシェル構造
     • 粒界
   • 焼結時の粒成長
   • 結晶歪
5. BaTiO3誘電体原料の製造
   • 主成分原料の変性、周期律表、置換サイト、焼結助材
   • セラミック原料の製造
   • 添加元素の固溶サイト
6. BaTiO3セラミックス長期信頼性の材料設計
   • 加速寿命評価
     • 温度加速
     • 電圧加速
   • 酸素空孔
   • 偏在
   • 分析
   • 第一原理計算
   • 分子動力学計算
   • 酸素空孔の拡散
7. MLCCの製造プロセス
   • MLCC製造工程の概要
   • スラリー設計、分散性
   • 内部電極
   • 焼成における酸素分圧制御
8. MLCCの技術動向
   • 小型、高容量化
   • 車載に向けた高圧、高温化 パワートレイン ADAS
   • IoT,5Gに向けた低ESR,ESL化
• 質疑応答