Part4 产品动向（2）
不只是小型化和薄型化
开发针对不同用途的最优化产品

山内公则
村田制作所
常务执行董事
元器件事业本部
本部长

　　片状独石陶瓷电容器有多种性能参数。外形尺寸及静电容量只不过是其中之一。除了这两者以外，有时还要根据用途重视其他参数。为此，业界正在面向各种用途，对陶瓷电容器进行电气特性以及可靠性相关特性的优化开发。比如，村田制作所通过降低ESL值或控制ESR值，实现了噪声吸收效果更高的产品，而且还面向混合动力车等，推出了逆变器电路使用的大尺寸产品。

　　片状独石陶瓷电容器不断向小型化推进，从0603产品发展到0402产品之后，接着又进入了更小尺寸产品的开发阶段。另外，通过将薄型化推向极致，以嵌入印刷电路板为目标的产品开发也在推进之中。

　　不过，片状独石陶瓷电容器的开发方向并非仅小型化及薄型化。目前业界还在瞄准各种用途，进行电气特性及可靠性等特性的优化开发。比如，村田制作所开发出了专门面向半导体芯片去耦用途以及车载用途的片状独石陶瓷电容器，并已开始销售。

低ESL和ESR控制

　　对于高速、低驱动电压化的半导体芯片去耦用途方面，村田制作所向市场投放了两款新产品。

　　一款是低ESL（Equivalent Series Inductance，等效串联电感）、大电容的“LLL/LLA/LLM系列”。以前在去耦用途方面，片状独石陶瓷电容器单独使用时存在电容不足的缺点，因此大多与铝电解电容器及钽电容器组合使用。而使用这一新系列产品的话，仅靠片状独石陶瓷电容器即可解决问题。

图1：低ESL产品的噪声吸收特性和电源供给特性
LLL/LLA/LLM系列的ESL值均较低。ESL值因型号而异，所以噪声吸收特性和电源供给特性存在差别。ESL值最低的是LLM系列的45pH（绿色曲线）。其噪声吸收特性和电源供给特性的效果最好。其次较低的是LLA系列的90p（蓝色曲线），最后是LLL系列的160pH（红色曲线）。ESL值的差异源于电极结构不同。（点击放大）

　　LLL/LLA/LLM系列备有外形尺寸、ESL及电容各不相同的多种型号。噪声吸收特性及电源供给特性因型号不同也有所差异（图1）。比如，“LLL31”的外形尺寸为1.6×3.2mm，ESL值为180pH，电容最大为10μF。“LLA31”的外形尺寸为3.2×1.6mm，ESL值为90pH，电容最大为2.2μF。“LLM21”的外形尺寸为2.0×1.25mm，ESL值为45pH，电容最大为2.2μF。

　　各型号在ESL值上的差异源于电极构造不同。LLL系列采用将电极设置于长边而非短边的“LW逆转”结构，而LLA系列和LLM系列采用的是设置多个电极、将正负极交错配置的结构。

　　另一款新产品是符合“Controlled-ESR”概念的“LLR系列”。Controlled-ESR是指通过有意提高ESR （Equivalent Series Resistance，等效串联阻抗）数值来提高噪声吸收特性的方法。ESR值较低的话，在阻抗高频区就会出现剧烈的共振点。这样在较共振点更高一些的频率上就会出现同等程度的反共振点。在反共振点的周边，阻抗就会升高，从而无法高效吸收噪声。

图2：通过有意提高ESR来抑制反共振点
ESR较低的话，反共振点处的阻抗就会升高，从而无法高效吸收噪声。通过有意提高ESR来抑制反共振点，从而将阻抗降至较低水平。这样便可高效吸收噪声。（点击放大）

　　Controlled-ESR通过有意提高ESR值来抑制反共振点，由此降低阻抗，提高噪声吸收特性（图2）。以前电子业界普遍认为“ESR值越低越好”。而Controlled-ESR概念则颠覆了这一“常识”。目前“尚未得到大量采用，但今后随着这种概念慢慢为人接受，将会逐步普及开来”（村田制作所 元器件事业本部 本部长 山内公则）。

　　现在村田制作所推出的是外形尺寸为0.8×1.6mm的产品。额定电压为4V，电容为1.0μF，ESL值为120pH。ESR值有100mΩ、220mΩ、470mΩ、1000mΩ四种可供选择。

车载用高可靠性产品

　　村田制作所有两款陶瓷电容器通过自主开发的材料及构造达到了车载用途所需要的可靠性。

图3：供混合动力车及电动汽车使用的大尺寸片状独石陶瓷电容器
村田制作所的“EVC系列”。外形尺寸为32×40mm。额定电压为200V。实施150V直流电压时的实际电容为38μF。

　　一款是供混合动车及电动汽车的马达驱动逆变器用作平流电容器的“EVC系列”（图3）。外形尺寸较大，达到32×40mm。与村田制作所通用产品中外形尺寸最大的5.5×5.0mm产品相比，体积大约相当于后者的100倍。额定电压为200V。施加150V直流电压时的实际电容可确保达到38μF。容许纹波电流超过25Arms。

　　马达驱动逆变器等用途要求电容器具备两项功能，一是确保施加直流电压（DC偏压）时的实际电容，二是实现大数值的容许纹波电流。但是，使用钛酸钡（BaTiO₃）的片状独石陶瓷电容器在实现这两项要求时很难兼顾二者。容易出现施加DC偏压时电容下降较大，或介电损耗导致发热增加的情况。EVC系列虽然并未公布细节，但通过开发专用的陶瓷材料，兼顾了两种特性。

　　另一款是受到振动等应力后陶瓷材料不易破裂的片状独石陶瓷电容器。如果是普通产品的话，应力会向金属电极与陶瓷的连接部位集中，从而在该部位发生龟裂。而村田制作所开发的高可靠性产品采用了在金属电极与陶瓷之间夹入导电性树脂的结构。“树脂的柔软性会使接触部位变得富有余量，因此可避免出现应力集中现象。该产品是在以柔克刚的逆向思维下诞生的”（村田制作所 元器件事业本部 销售工程统括部 统括部长 毛利晃）。

　※ 公司名称以及产品名称为各公司的商标或注册商标