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特集:積層デバイスの最新技術動向
Recent Technology of Multilayer Devices
--------------------------------------------------------------------------------
序論
Introduction
--------------------------------------------------------------------------------
山本孝(防衛大学校 通信工学科 教授)
本特集号では,積層構造に注目した受動素子,積層セラミックスコンデンサー,積層イン
ダクター,積層圧電トランス,積層バリスター,積層PTCが述べられる。携帯電話,モバイ
ルパソコンに代表される情報電子機器の小型化,高性能化,省電力化の流れはとどまると
ころを知らず,それらに搭載される受動素子,上記の積層受動素子に代表されるように,
表面実装可能なチップ化が急速に進展している。積層受動素子は,セラミックス(酸化物
)と金属電極が層状に積み重なって一体化(同時焼成)された複合体積層セラミックスコ
ンデンサーの場合はチタン酸バリウムとニッケル(Ni),積層インダクターの場合はフェ
ライトと銀(Ag),積層圧電トランスは鉛系PZTとAg,積層バリスターは酸化亜鉛とパラジ
ウム(Pd),積層PTCはチタン酸バリウムとNiであり,工学的に興味をそそる問題を含むと
ともに,従来の受動素子の延長というよりは,新しい受動素子といったほうが適切である。
この積層(Multilayer)に関する技術は,1940年代に米国で積層セラミックスコンデンサ
ー(MLCC)で始められた技術が総合されて確立されたものである。MLCCが60数年の歴史を
経て進化してきたのに対して,積層PTCはこの世に出たばかりである。
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Ni電極積層セラミックコンデンサーの残留応力と電気特性
Residual Stressand Dielectric Properties of Multilayer Ceramic Capacitors with Ni Electrode
--------------------------------------------------------------------------------
中野幸恵((株)基礎材料開発センター 主任研究員)
積層セラミックコンデンサーの残留応力の存在と電気特性について論じた。積層セラミック
コンデンサーは誘電体層数の増加に伴い,残留応力が増加し,見かけ誘電率が増加した。外
部からの力により静電容量が変化することから,残留応力が見かけ誘電率を変化させている
と考えられる。このとき,結晶構造の変化が観察された。
【目次】
1. はじめに
2. 実験方法
3. 結果および考察
3.1 誘電率温度特性の誘導体層数依存性
3.2 積層セラミックコンデンサーの残留応力
3.3 残留応力が電気特性に及ぼす影響
3.4 残留応力と結晶構造
4. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
大容量積層セラミックコンデンサーの開発
Development of Multilayer Ceramic Capacitors with High Capacitance
--------------------------------------------------------------------------------
和田信之((株)村田製作所)
近年,積層セラミックコンデンサーの小型化,高容量が急速に進行している。これを可能
にするには誘電体素子の薄層化が必要であり,それに伴って,誘電体セラミックの微細化
が求められる。本稿では,素子厚1μmの薄層誘電体素子からなる積層セラミックコンデン
サーを開発するに必要なBaTiO3セラミックの材料設計技術を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 誘電率温度特性とグレイン成長の関係
3. 非コアシェル構造の信頼性設計
4. 大容量積層セラミックコンデンサー
5. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
積層インダクターの最近の進展と技術動向
Recent Development and Technical Trendin Multilayer ChipInductor
--------------------------------------------------------------------------------
桜井信雄(太陽誘電(株) R&Dセンター 材料開発部)
最新のデジタル機器の進化の陰には,半導体部品のみならず,コンデンサー,インダクタ
ーなどの受動部品の小型化,高性能化が大きく貢献している。これらの部品は,ここ数年
は特に表面実装型で小型化が容易な積層タイプが主流となりつつあり,今後の動向が注目
されている。ここでは積層インダクターについて,その材料であるフェライト材の開発状
況や技術動向を中心に,最新の情報を織り交ぜて解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 積層インダクター概要と市場動向
2.1 積層インダクター
2.2 市場動向とトレンド予測
3. 積層インダクター開発の技術動向
3.1 積層インダクター開発のポイント
3.2 NiZnCuフェライイト材料における微量不純物の制御
3.3 フェライト粉体設計の高度化
3.4 小型化対応フェライト材料の開発
4. 従来型インダクターへ向けての展望
5. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
Pr系積層チップバリスターの開発
Producing Multilayer ZnO Chip Varistors in Praseodymium System
--------------------------------------------------------------------------------
松岡大(TDK(株) センサアクチュエータビジネスグループ 半導体材料製品グループ
積層製品部)
山崎利行(TDK(株) センサアクチュエータビジネスグループ 半導体材料製品グループ
積層製品部)
小笠原正(TDK(株) センサアクチュエータビジネスグループ 半導体材料製品グループ
積層製品部)
ZnOPr系で積層型チップバリスターを2012形状から5650形状まで作製し,特性評価を行った。
チップを酸素中で焼成することにより内部電極なしのディスクと特性上は同程度の値が得ら
れたが,バリスター粒界の電子物性が異なり,焼成雰囲気やチップ形状のみならず内部電極
との同時焼成による影響を受けていることがわかった。
【目次】
1. はじめに
2. チップバリスターの作製方法とその評価
3. チップバリスターの作製
4. チップバリスター粒界の解析
5. 内部電極Pdとの同時焼成の影響
6. チップバリスターの設計
7. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
BaTiO3系半導体(PTCサーミスター)の積層化
Multilayer PTC Thermistor with Ni Electrode
--------------------------------------------------------------------------------
新見秀明((株)村田製作所)
PTCサーミスターでは,これまで単板構造しか商品化されておらず,内部電極と同時焼成す
る積層化が長年の課題であった。これに対し,われわれは数多くの課題を克服し,Niを内
部電極とした積層PTCサーミスターの商品化に世界で初めて成功した。本稿では,積層化時
の技術的課題と商品化した積層PTCサーミスターの特長などを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 積層化における課題
2.1 PTCサーミスターの原理
2.2 積層化の課題
3. セラミック材料による高耐電圧化
3.1 耐電圧支配要因
3.2 厚み要因の解析
3.3 積層構造と特性
3.4 積層PTCサーミスター材料の微構造
4. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
Ag内部電極積層圧電トランスの開発
Development of Multilayer Piezoelectric Transformer with AgInternal Electrodes
--------------------------------------------------------------------------------
奥田和弘(松下電子部品(株) 開発技術センター デバイスソフトウェア 研究所 主任技師)
南誠一(北海道松下電器(株) セラミック部品工場 工場技術2課 主任技師)
後藤泰司(松下電子部品(株) 回路部品ビジネスユニット品質管理2グループ 主任技師)
森分博紀(松下電子部品(株) 開発技術センター デバイスソフトウェア研究所 主任技師)
従来の積層圧電トランスは,圧電材料の焼成温度が高いため,内部電極に高融点の銀パラ
ジウム電極を用いる必要があり,コスト高の一要因となっていた。そのため,圧電特性を
維持しながら,Ag内部電極と同時焼成可能な低温焼成材料の開発を行った。その結果870℃
での焼結が可能となるとともに,従来材料と同等の圧電特性を得ることができた。さらに,
デバイス構成の検討により高出力側で優れた発熱特性を有するAg内部電極積層圧電トラン
スの開発に成功し,量産対応を実施している。
【目次】
1. はじめに
2. 低温焼成化検討
3. デバイス構成検討
4. Ag内部電極積層圧電トランスの電気特性評価
5. まとめ
Material Report R&D
--------------------------------------------------------------------------------
リサイクル可能な新熱可塑性ゴム「THCラバー」
Novel Recyclable Thermoplastic Rubber,“THCrubber”
--------------------------------------------------------------------------------
知野圭介(横浜ゴム(株) 研究本部 研究部 第1研究グループ 課長補佐)
本稿では,水素結合を用いた熱可逆架橋ゴム「THCラバー」(開発名)の開発について述べ
る。THCラバーは以下のような特長を有する。(1)環境に優しい材料であり,性能を落とさ
ず何度でもリサイクルして使用できる。(2)加硫ゴムに近い性能をもつ(高い柔軟性,良
好な低温特性,フィラー補強性)。(3)さまざまなゴムに適用できるため,多種多様な性
能を発現できる。(4)熱可塑性なので,押出し,射出成形が可能であり,架橋工程が不要
である。(5)接着性を有する。(6)透明性がある。
【目次】
1. はじめに
2. 熱可逆架橋について
3. 合成
4. 物性
4.1 THC-IRの物性
4.2 THC-EPM,THC-AEMの物性物性
4.3 リサイクル性
5. 解析
5.1 示差走査熱量測定(DSC)
5.2 小角X線散乱(SAXS)
5.3 推定構造
6. まとめ
7. おわりに
脂改質に最適な気相法炭素繊維の開発およびその用途展開
The Development of Vapor Grown Carbon Fiber Suitable for the Improvementof
Resinsand the Development of the Markets
--------------------------------------------------------------------------------
長尾勇志(昭和電工(株) ファインカーボン部 シニアリサーチャー)
昭和電工(株)は,ナノテクノロジーの先がけとなる気相法炭素繊維を信州大・遠藤教授
の指導のもとに開発し,1996年VGCFとして上市し,主にリチウムイオン2次電池用添加剤と
して使用されている。本稿では,現在開発を進めている樹脂改質に適した高導電性フィラ
ー(VGCFS)およびVGCFの樹脂複合材の特徴とその用途展開について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. VGCFsの製法と特性
2.1 VGCFsの製法の製法
2.2 VGCFsの代表特性
3. 樹脂複合材開発
3.1 成形加工法に優れた高導電性フィラーVGCFsの導電性分野への展開
3.2 VGCFs複合材のその他の特徴
4. おわりに
連載:高分子材料の実用性(9)
--------------------------------------------------------------------------------
プラスチックのリサイクル
--------------------------------------------------------------------------------
鴨川昭夫(元理化学研究所研究員/元工学院大学電子工学科;化学工学科)
【目次】
- 熱気球の歴史
- ラッピングフィルム
- プラスチックリサイクル
Recent Technology of Multilayer Devices
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序論
Introduction
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山本孝(防衛大学校 通信工学科 教授)
本特集号では,積層構造に注目した受動素子,積層セラミックスコンデンサー,積層イン
ダクター,積層圧電トランス,積層バリスター,積層PTCが述べられる。携帯電話,モバイ
ルパソコンに代表される情報電子機器の小型化,高性能化,省電力化の流れはとどまると
ころを知らず,それらに搭載される受動素子,上記の積層受動素子に代表されるように,
表面実装可能なチップ化が急速に進展している。積層受動素子は,セラミックス(酸化物
)と金属電極が層状に積み重なって一体化(同時焼成)された複合体積層セラミックスコ
ンデンサーの場合はチタン酸バリウムとニッケル(Ni),積層インダクターの場合はフェ
ライトと銀(Ag),積層圧電トランスは鉛系PZTとAg,積層バリスターは酸化亜鉛とパラジ
ウム(Pd),積層PTCはチタン酸バリウムとNiであり,工学的に興味をそそる問題を含むと
ともに,従来の受動素子の延長というよりは,新しい受動素子といったほうが適切である。
この積層(Multilayer)に関する技術は,1940年代に米国で積層セラミックスコンデンサ
ー(MLCC)で始められた技術が総合されて確立されたものである。MLCCが60数年の歴史を
経て進化してきたのに対して,積層PTCはこの世に出たばかりである。
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Ni電極積層セラミックコンデンサーの残留応力と電気特性
Residual Stressand Dielectric Properties of Multilayer Ceramic Capacitors with Ni Electrode
--------------------------------------------------------------------------------
中野幸恵((株)基礎材料開発センター 主任研究員)
積層セラミックコンデンサーの残留応力の存在と電気特性について論じた。積層セラミック
コンデンサーは誘電体層数の増加に伴い,残留応力が増加し,見かけ誘電率が増加した。外
部からの力により静電容量が変化することから,残留応力が見かけ誘電率を変化させている
と考えられる。このとき,結晶構造の変化が観察された。
【目次】
1. はじめに
2. 実験方法
3. 結果および考察
3.1 誘電率温度特性の誘導体層数依存性
3.2 積層セラミックコンデンサーの残留応力
3.3 残留応力が電気特性に及ぼす影響
3.4 残留応力と結晶構造
4. おわりに
--------------------------------------------------------------------------------
大容量積層セラミックコンデンサーの開発
Development of Multilayer Ceramic Capacitors with High Capacitance
--------------------------------------------------------------------------------
和田信之((株)村田製作所)
近年,積層セラミックコンデンサーの小型化,高容量が急速に進行している。これを可能
にするには誘電体素子の薄層化が必要であり,それに伴って,誘電体セラミックの微細化
が求められる。本稿では,素子厚1μmの薄層誘電体素子からなる積層セラミックコンデン
サーを開発するに必要なBaTiO3セラミックの材料設計技術を概説する。
【目次】
1. はじめに
2. 誘電率温度特性とグレイン成長の関係
3. 非コアシェル構造の信頼性設計
4. 大容量積層セラミックコンデンサー
5. おわりに
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積層インダクターの最近の進展と技術動向
Recent Development and Technical Trendin Multilayer ChipInductor
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桜井信雄(太陽誘電(株) R&Dセンター 材料開発部)
最新のデジタル機器の進化の陰には,半導体部品のみならず,コンデンサー,インダクタ
ーなどの受動部品の小型化,高性能化が大きく貢献している。これらの部品は,ここ数年
は特に表面実装型で小型化が容易な積層タイプが主流となりつつあり,今後の動向が注目
されている。ここでは積層インダクターについて,その材料であるフェライト材の開発状
況や技術動向を中心に,最新の情報を織り交ぜて解説する。
【目次】
1. はじめに
2. 積層インダクター概要と市場動向
2.1 積層インダクター
2.2 市場動向とトレンド予測
3. 積層インダクター開発の技術動向
3.1 積層インダクター開発のポイント
3.2 NiZnCuフェライイト材料における微量不純物の制御
3.3 フェライト粉体設計の高度化
3.4 小型化対応フェライト材料の開発
4. 従来型インダクターへ向けての展望
5. おわりに
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Pr系積層チップバリスターの開発
Producing Multilayer ZnO Chip Varistors in Praseodymium System
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松岡大(TDK(株) センサアクチュエータビジネスグループ 半導体材料製品グループ
積層製品部)
山崎利行(TDK(株) センサアクチュエータビジネスグループ 半導体材料製品グループ
積層製品部)
小笠原正(TDK(株) センサアクチュエータビジネスグループ 半導体材料製品グループ
積層製品部)
ZnOPr系で積層型チップバリスターを2012形状から5650形状まで作製し,特性評価を行った。
チップを酸素中で焼成することにより内部電極なしのディスクと特性上は同程度の値が得ら
れたが,バリスター粒界の電子物性が異なり,焼成雰囲気やチップ形状のみならず内部電極
との同時焼成による影響を受けていることがわかった。
【目次】
1. はじめに
2. チップバリスターの作製方法とその評価
3. チップバリスターの作製
4. チップバリスター粒界の解析
5. 内部電極Pdとの同時焼成の影響
6. チップバリスターの設計
7. おわりに
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BaTiO3系半導体(PTCサーミスター)の積層化
Multilayer PTC Thermistor with Ni Electrode
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新見秀明((株)村田製作所)
PTCサーミスターでは,これまで単板構造しか商品化されておらず,内部電極と同時焼成す
る積層化が長年の課題であった。これに対し,われわれは数多くの課題を克服し,Niを内
部電極とした積層PTCサーミスターの商品化に世界で初めて成功した。本稿では,積層化時
の技術的課題と商品化した積層PTCサーミスターの特長などを紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. 積層化における課題
2.1 PTCサーミスターの原理
2.2 積層化の課題
3. セラミック材料による高耐電圧化
3.1 耐電圧支配要因
3.2 厚み要因の解析
3.3 積層構造と特性
3.4 積層PTCサーミスター材料の微構造
4. おわりに
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Ag内部電極積層圧電トランスの開発
Development of Multilayer Piezoelectric Transformer with AgInternal Electrodes
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奥田和弘(松下電子部品(株) 開発技術センター デバイスソフトウェア 研究所 主任技師)
南誠一(北海道松下電器(株) セラミック部品工場 工場技術2課 主任技師)
後藤泰司(松下電子部品(株) 回路部品ビジネスユニット品質管理2グループ 主任技師)
森分博紀(松下電子部品(株) 開発技術センター デバイスソフトウェア研究所 主任技師)
従来の積層圧電トランスは,圧電材料の焼成温度が高いため,内部電極に高融点の銀パラ
ジウム電極を用いる必要があり,コスト高の一要因となっていた。そのため,圧電特性を
維持しながら,Ag内部電極と同時焼成可能な低温焼成材料の開発を行った。その結果870℃
での焼結が可能となるとともに,従来材料と同等の圧電特性を得ることができた。さらに,
デバイス構成の検討により高出力側で優れた発熱特性を有するAg内部電極積層圧電トラン
スの開発に成功し,量産対応を実施している。
【目次】
1. はじめに
2. 低温焼成化検討
3. デバイス構成検討
4. Ag内部電極積層圧電トランスの電気特性評価
5. まとめ
Material Report R&D
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リサイクル可能な新熱可塑性ゴム「THCラバー」
Novel Recyclable Thermoplastic Rubber,“THCrubber”
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知野圭介(横浜ゴム(株) 研究本部 研究部 第1研究グループ 課長補佐)
本稿では,水素結合を用いた熱可逆架橋ゴム「THCラバー」(開発名)の開発について述べ
る。THCラバーは以下のような特長を有する。(1)環境に優しい材料であり,性能を落とさ
ず何度でもリサイクルして使用できる。(2)加硫ゴムに近い性能をもつ(高い柔軟性,良
好な低温特性,フィラー補強性)。(3)さまざまなゴムに適用できるため,多種多様な性
能を発現できる。(4)熱可塑性なので,押出し,射出成形が可能であり,架橋工程が不要
である。(5)接着性を有する。(6)透明性がある。
【目次】
1. はじめに
2. 熱可逆架橋について
3. 合成
4. 物性
4.1 THC-IRの物性
4.2 THC-EPM,THC-AEMの物性物性
4.3 リサイクル性
5. 解析
5.1 示差走査熱量測定(DSC)
5.2 小角X線散乱(SAXS)
5.3 推定構造
6. まとめ
7. おわりに
脂改質に最適な気相法炭素繊維の開発およびその用途展開
The Development of Vapor Grown Carbon Fiber Suitable for the Improvementof
Resinsand the Development of the Markets
--------------------------------------------------------------------------------
長尾勇志(昭和電工(株) ファインカーボン部 シニアリサーチャー)
昭和電工(株)は,ナノテクノロジーの先がけとなる気相法炭素繊維を信州大・遠藤教授
の指導のもとに開発し,1996年VGCFとして上市し,主にリチウムイオン2次電池用添加剤と
して使用されている。本稿では,現在開発を進めている樹脂改質に適した高導電性フィラ
ー(VGCFS)およびVGCFの樹脂複合材の特徴とその用途展開について紹介する。
【目次】
1. はじめに
2. VGCFsの製法と特性
2.1 VGCFsの製法の製法
2.2 VGCFsの代表特性
3. 樹脂複合材開発
3.1 成形加工法に優れた高導電性フィラーVGCFsの導電性分野への展開
3.2 VGCFs複合材のその他の特徴
4. おわりに
連載:高分子材料の実用性(9)
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プラスチックのリサイクル
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鴨川昭夫(元理化学研究所研究員/元工学院大学電子工学科;化学工学科)
【目次】
- 熱気球の歴史
- ラッピングフィルム
- プラスチックリサイクル
