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【習得できる知識】
・セラミックスの基礎知識
・コンデンサの機能
・BaTiO3セラミックスとしての特性
・BaTiO3セラミックスでの格子欠陥の様子およびその制御技術
・BaTiO3セラミックスでの化学組成の設計指針
・BaTiO3セラミックスの電気伝導と摩耗故障
・MLCCの信頼性とその加速性
・信頼性低下したMLCCの分析
【講座概要】
MLCCはスマートフォーンに代表される小型電子機器から、自動車のEV化、今後の自動運転化に向けて、また、5G、IoT、AI技術の進展に伴い、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る電子部品です。MLCCの多くにはBaTiO3をベースにした強誘電体セラミックスが誘電体素子に用いられています。MLCCの小型化はこの誘電体素子の薄層化によるところが大きく、MLCCの信頼性はこのBaTiO3セラミックスの材料的特性に負うところが大きいと言えます。
本セミナーでは、MLCCやMLCCに必要な素材（セラミックス材料、電極材料、バインダーなど有機材料）に係わる技術者、および生産の第一線で頑張っておられる開発および製造に係わる技術者、品質管理や故障解析に係わる技術者の方に聴講していただければと思っています。 MLCCの品質、特に信頼性に影響するBaTiO3誘電体セラミックスの設計として、セラミックスの基礎からBaTiO3の格子欠陥からドナーやアクセプター元素添加に係わる材料組成設計の指針までを分かりやすく説明します。MLCCに係わる皆様の日々の研究開発、製造現場での課題解決にお役たちできればと思っています。またMLCCに限らず、積層セラミック電子部品の開発・製造に関わる多くの関係者にも、材料設計と信頼性いう視点でセラミックス開発の日々の業務に役立つ有益なセミナーになるものと考えます。
１．積層セラミックコンデンサ（MLCC）の基礎
1.1 セラミックスの基礎
焼結現象 結晶構造、粒界 粒成長 平衡状態図 全率固溶 共晶系、包晶系 液相生成
1.2 コンデンサの種類
アルミ電解コンデンサ、タンタル電解コンデンサ、セラミックコンデンサ
1.3 インピーダンス素子としてのコンデンサ
等価回路、周波数特性、tanδ、インピーダンス、ESR デカップリング、平滑化
1.4 MLCCの概要
高誘電率系、温度補償系、温度係数、F特性、B特性
1.5 Ni内部電極MLCC
還元雰囲気、平衡酸素分圧、MLCC生産統計、市場予測
２．BaTiO3（BT）誘電体セラミックス
2.1 BTの強誘電性
結晶構造、相転移、自発分極、ドメイン、ヒステリシス、DCバイアス特性
2.2 微細なBT粉末の合成
サイズ効果、c/a軸比、固相法、シュウ酸法、水熱合成法、加水分解法
2.3 B特性BT原料の設計
Aサイト、Bサイト、アクセプター元素、ドナー元素、添加元素、分散性
2.4 B特性BTセラミックスの構造
コアシェル構造、比誘電率温度特性、不均一歪、粒成長、焼結性
３．Ni内部電極MLCC対応のBTセラミックス
3.1 酸化物の還元現象の熱力学
平衡酸素分圧、化学平衡、ギブス生成自由エネルギー、エリンガム図
3.2 BTの酸素空孔、格子欠陥の生成
酸素空孔生成式、酸素空孔濃度、温度依存性、酸素分圧依存性
Kroger-Vink欠陥表記、アクセプター元素、ドナー元素、化学量論比、異種元素置換
3.3 粒界の役割
粒界の構造、酸素空孔の拡散、元素の偏析、粒界数
3.4 BTセラミックスの技術動向
アクセプター添加F特性材料、アクセプター+ドナー添加F特性材料
BTコアのB特性コアシェル材料、BCTコアのB特性コアシェル材料
４．BTセラミックスの長期信頼性
4.1 BTセラミックスの信頼性
初期故障、摩耗故障、加速性、ワイブルプロット、
4.2 BTセラミックスの電気伝導
バンドギャップ、欠陥準位、熱励起、電位障壁、オーム則、バンド伝導
4.3 高電界での電気伝導
チャイルド則、空間電荷制限電流、プールフレンケル放出電流、ショットキ−放出電流
4.4 BTセラミックスでの酸素空孔移動現象
イオン性伝導、TSDC、EELS、ケルビンフォース顕微鏡、XAS、活性化エネルギー
4.5 MLCCの摩耗故障と加速性
加速評価、温度加速、電圧加速、SSRM分析、FEMシミュレーション
4.6 最近の信頼性関連の技術
温度補償用材料、CaZrO3、Ni内部電極組成
【質疑応答】
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