电容器
电容器指南
发展中的电容器～多层陶瓷电容器～ Part1趋势篇 ～上篇～
多层陶瓷电容器，对高性能半导体设备而言不可或缺
虽然大家往往认为电阻、电容器、电感器等无源元件的存在不甚抢眼，但实际上它们却是先进的电子设备中必不可少的元器件。特别是对先进的半导体设备而言，多层陶瓷电容器极其重要。如果没有这种电容器，就无法指望半导体设备能正常运行。在电子行业中，曾经流传一种说法"电容器迟早会被纳入半导体设备"。但是实际上，在半导体设备发展的同时，多层陶瓷电容器的重要性也与日俱增。
多层陶瓷电容器比砂糖颗粒还要小。您知道如此之小的元器件在电子设备中所担当的作用吗？它在向半导体设备提供必要的电力供给方面、以及消除会引发误动作和性能劣化的噪音方面发挥着重要作用。如果没有多层陶瓷电容器，也就无法指望使用先进的的微细加工技术制造的微处理器、DSP、微型计算机、FPGA等的半导体设备能正常运行。
小型化和大容量化的历史
目前，多层陶瓷电容器的市场规模在铝电解电容器、钽电解电容器和薄膜电容器等各式电容器中是超大的。稍早前的数据显示2008年日本国内出货量为6278亿个，日本国内出货金额达到3059日元（源自经济产业部的机械统计）。位居第2位的铝电解电容器日本国内出货量为182亿个，日本国内出货金额为1743日元。其差距相当巨大。2012年，多层陶瓷电容器增加到7655亿个，与此相对，铝电解电容器却减少到109亿个。其差距在不断扩大。
虽然现在多层陶瓷电容器在电容器市场上占据榜首位置，然而在产品推出之初却很难被市场接受。构思出多层陶瓷电容器创意的是美国企业。在始于1961年的阿波罗计划的推进过程中，出于需要，大电容量的小型电容器应运而生。通过在薄电介质上形成电极，并进行多个叠加，实现了在小体积内充满大电容的电容器（图1）。
通过多重层叠电介质层和内部电极，实现了较大电容。
我公司很快引入该项技术，并于1965年将名列前茅款产品投入市场。当时的产品是面向AM收音机LC谐振回路的100pF的产品，而且层叠了厚度为50μm的电介质膜。电介质材料采用的是二氧化钛（TiO2）。在产品推出之初，其完全没有市场。然而，在超薄型无线电壁纸出现的契机下，相较于其他的电容器，小型多层陶瓷电容器的市场急剧扩大。
此后，多层陶瓷电容器的历史即可一言以蔽之，就是"小型化和大容量化的历史"。一般电容器的电容C可以通过
来表达。在此表达式中，ε是介电常数，S是电极面积、d电极间距离（电介质厚度）。即，在一定的体积中，要增加电容，就只能使用ε高的材料，或者是薄化电介质。
电介质材料在推出之初是采用的二氧化钛，但我们在较早的阶段引入了钛酸钡（BaTiO3）。之后也通过对该材料加以改良来不断提高相对介电常数，目前已经达到3000左右。相较于几十水平的二氧化钛相对介电常数，该数值也已经大其两位数。
电介质的厚度在推出之初为50μm，但之后薄型化逐渐发展，目前已经达到了0.5μm。也就是说，与产品推出之初相比，介电常数已经提高到100倍，厚度减少至1/100。如果厚度降低到1/100，那么层叠数可以增加至100倍。因此，如果是相同体积的电容器，相当于增加到100万倍。相反，如果考虑体积，则意味着相同的电容量可以实现1/100万的小型化。
在下篇中，我将向您介绍使用趋势以及各用途中电容器所发挥的作用。敬请期待。
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※ 本文由刊载于日经BP公司网站2010年2月～3月「Tech On! 」的内容重新编辑而成。
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