プロセスの改善と材料の進歩により、今日のセラミック コンデンサは高周波、高温、および過渡的な環境でも動作できるようになりました。これらのセラミック コンデンサは、より小さなパッケージで大量の電荷を処理できるため、設計エンジニアはより効率的なコンデンサ設計でより高いレベルのパフォーマンスを実現できます。
セラミックコンデンサは、セラミック誘電体を使用した固定値コンデンサです。最も一般的なタイプは表面実装型積層セラミックコンデンサですが、一部の用途ではリード付きディスク型セラミックスルーホールコンデンサやマイクロ波リードレスディスク型セラミックコンデンサも使用されます。セラミック材料の組成によって電気的動作が決まり、それによって用途が決まります。
今日の電子機器はより高い周波数で動作する必要があるため、コンデンサのサプライヤーはより高い周波数で持続的に動作できるセラミック配合を改良してきました。
たとえば、AVX Corp. は、16 kHz ～ 40 GHzのDBブロッキングに対処するように設計された超広帯域コンデンサのGXOSシリーズ (図1) を提供しています。コンデンサは、幅20ミル未満のストリップ ラインに取り付けるように設計されています。コンデンサの定格は0.1マイクロファラッドで、定格電圧は85 °Cで6.3 VDCです。
図1: AVX GXOSシリーズ超広帯域コンデンサ。（出典：AVXコーポレーション）
圧電ノイズの低減は、コンデンササプライヤーが注力しているもう1つの分野です。圧電ノイズが低減されたセラミック コンデンサは、高dv/dt回路でのノイズ発生を低減します。KEMET Electronics Corp. は最近、世界初であると主張する、最大330ピコファラッドの値を持つ250 V定格の0402ケース サイズのコンデンサを発表しました。コンデンサに使用される材料は圧電ノイズを排除し、高い熱安定性を提供し、時間の経過による静電容量の遅延がありません。
セラミックコンデンサの小型化が進んでいます。AVXのRon Demcko氏によると、セラミック配合は温度範囲全体で安定した動作を実現するために開発と改良が続けられており、より高い電圧ストレスに耐えられるため、より薄い誘電体層の使用が可能になるとのことです。
精密加工技術により、村田製作所は市場最小のケースサイズである008004（0.25 x 0.125 mm）を開発することができました（図2）。これらのコンデンサは、従来の最小ケースサイズであった0.1005ケース (0.4 x 0.2 mm) の約半分の実装面積を必要とします。
図2: 村田製作所の008004ケースサイズ コンデンサ。(出典: Murata Americas)
村田製作所はこの技術を応用し、他の業界標準のケースサイズにもより多くの容量を詰め込んでいます。同社は現在、0201ケース (0.024 x 0.012インチ) で2.2マイクロファラッドのコンデンサ、および0402 (0.039 x 0.020インチ) ケース サイズで22マイクロファラッドのコンデンサを提供しています。
高温動作
持続的な高温に耐える能力は、新しいセラミックコンデンサのもう1つの特性です。AVXのATシリーズMLCCは、軍事用途と商用用途の両方で250 °Cまでの長期動作が可能です。コンデンサは、100 pFから1マイクロファラッドまでの静電容量で提供され、許容誤差は +/-5、10、または20パーセントです。
KEMETはC0G (NP0) およびX7R配合についても広範な研究を行っており、150 °Cを超える温度および200 Vを超える電圧で動作可能なセラミック コンデンサを生産していると、製品マーケティング マネージャーのScott Carson氏は指摘しています。
カーソン氏によると、KEMETは、高温でも高い信頼性を持つカスタム誘電体配合物を開発し、超高純度、高結晶度、より小さな粒子サイズを持つ原材料を改良し、セラミック層と電極層を作るための粉末の分散および粉砕方法を改善し、さらにより薄い層を積み重ねて積層する技術を改良した。
多くのコンデンサが耐えなければならない高温のはんだ付けおよび基板組み立て環境により、基板の屈曲に耐えられるコンデンサの必要性も生じています。たとえば、AVXはFlexiTerm™ 終端オプションを提供しており、これにより一部のMLCCは最大5 mmのボードのたわみを問題なく処理できるようになります。
同様に、Vishay IntertechnologyのVJ ….31X自動車シリーズ コンデンサ (図3) には、基板の曲げによる損傷に対する保護を強化するためにポリマーフレキシブル端子が採用されています。これらのコンデンサは、C0G (NP0)、X7R、およびX8ダイで利用できます。
図3: VishayのVJ ….31X車載用シリーズコンデンサ。(出典: Vishay Intertechnology)
スルーホールコンデンサ
表面実装型セラミックコンデンサでは大幅な改良が見られましたが、これらの進歩の一部はスルーホールコンデンサにも浸透しています。ムラタアメリカのアプリケーションエンジニアであるフランク・ヤン氏によると、振動が大きい環境、溶接やカスタムリード成形が行われる環境、またはPCボードが実用的でない環境などでは、スルーホールセラミックコンデンサの必要性が依然としてあるという。
この目的のため、村田製作所は車載用途向けRCEシリーズアキシャルリードモノリシックセラミックコンデンサを発売しました。コンデンサは、AEC-Q200自動車要件およびISO7637-2サージ テストに準拠しています。デバイスの静電容量範囲は1.0ピコファラッドから22マイクロファラッド、定格電圧は25 Vから1 kVです。
KEMETは、KEMETの表面実装X8LおよびX8R誘電体プラットフォームで使用されているのと同じ社内技術を活用して、Animax高温アキシャル コンデンサ (図4) のラインを拡張しました。高振動環境向けに設計されたコンデンサは、最大2.2マイクロファラッドの静電容量と最大50 Vの電圧で150 °Cまでの温度に耐えられるように設計されています。
図4: KEMETのAnimax高温アキシャル コンデンサ。(出典: KEMET Electronics Corp.)
Animaxコンデンサは、石油採掘、自動車、防衛、航空宇宙などの環境でのデカップリング、バイパス、フィルタリング用に設計されています。
市場は安定
他の部品分野と同様に、セラミックコンデンサ市場も、電子機器のサプライチェーンに影響を及ぼす景気低迷や世界情勢の影響を受けています。4年前に東北地方で発生した地震は、セラミックコンデンサの製造に使用されるチタン酸バリウムやその他のチタン酸塩材料の供給に影響を及ぼし、OEM各社はセラミックコンデンサの備蓄を促しました。これは最終的に供給過剰につながりました。
現在の市場調査レポートでは、スマートフォンやモバイル機器、テレビ、コンピューターからの需要により、セラミックコンデンサ市場は今後数年間で成長すると予測されています。コンデンサ、特に積層セラミックチップコンデンサ（MLCC）では、長い間、価格低下の傾向が続いてきました。AVXのワールドワイド ビジネス/マーケティング マネージャーであるMark Obuszewski氏によると、これは特に高CVコンポーネントに当てはまります。
村田製作所のフランク・ヤン氏は、特に自動車やスマートフォン業界からの需要が高まっている価格低下を緩和することで、価格の安定につながっていると指摘した。コンデンササプライヤーは、市場の主要プレーヤーは今後も当面はそのまま残ると考えています。
「セラミックサプライヤー間で大きな統合は予想していない」とAVXのマーク・オブシェフスキー氏は言う。「小規模サプライヤーの一部は買収されるかもしれないが、大きな変化は予想していない」