C0G MLCCはフィルムコンデンサを超える省スペースの選択肢を提供

フィルムコンデンサは、安定性、低損失特性、および圧電効果がないことで知られており、特に高周波および高精度のアナログアプリケーションに適しています。しかし、高電圧積層セラミックコンデンサ（MLCC）は、温度安定性、周波数応答、耐電圧などの主要分野において、フィルムコンデンサに匹敵するか、それを上回る性能を発揮できるようになりました。面実装パッケージが大幅に小型化されたため、省スペースが主要な設計要素となる多くの最新アプリケーションにとって、ますます明らかな選択肢となっています。

クラス1の誘電体を持つIEC C0G規格に準拠したMLCCは、特に共振回路や車載用電子機器においてサイズと精度が重要視される分野で、従来フィルムコンデンサが担ってきた用途に食い込んでいます。C0Gは、-55°C～+125°C範囲で0±30ppm/°Cの温度係数を持つセラミック誘電体を示し、機能的には米国電子工業会（EIA）のNP0（Negative-Positive-Zero）規格と同等です。

Kyocera AVXは、温度、電圧、および経年変化を最小限に抑え、極めて安定した静電容量を必要とする設計に魅力的な選択肢となるC0G MLCCを提供しています。タイミング、フィルタリング、インピーダンス整合、RF設計の共振部など、部品の予測可能性が重要な回路に適しています。

フィルムコンデンサに対するMLCCの利点

誘電体としてプラスチックまたはポリマーフィルムを使用したコンデンサは、優れた定格電圧、低損失、温度に対する非常に安定した静電容量を持ちますが、一般的に同等のC0G MLCCよりも物理的に大きく重くなります。

C0G MLCCの需要は、スマートフォン、タブレット、ノートパソコン、ウェアラブルデバイスに加え、電気自動車（EV）、先進運転支援システム（ADAS）、インフォテイメントシステムなどのニーズを満たすために急増しています。これらの部品の他の主要市場は、航空宇宙および防衛、電気通信、産業用電子機器であり、これらの分野では精密制御や測定において静電容量の安定性が極めて重要です。

最新の高耐圧C0G MLCCは、広範囲の温度域において容量変化が少なく、極めて安定した温度特性を示します。これはクラス2のMLCC（X7Rなど）よりもはるかに安定しており、多くのフィルムコンデンサと同等かそれ以上の性能です（図1）。

図1：C0Gの静電容量は、他の誘電体と比較して温度範囲にわたってはるかに安定しています。（画像提供：Kyocera AVX）

C0G MLCCは、等価直列抵抗（ESR）および等価直列インダクタンス（ESI）が極めて低いため、パワーエレクトロニクス、RF回路、および最新の高速デジタルシステムにおいて、効率、放熱、ノイズ、および安定性に優れた効果をもたらします。さらに、品質（Q）係数で測定される効率性においても優れています。

精度と信頼性が重要な分野でますます採用が進むC0G MLCCは、温度変動、湿気、電圧バイアスなどの環境ストレス下でも、経時変化のない安定した電気特性を維持します。

Kyoceraがギャップを埋める

特定の用途では、大電流の急激なスパイクにより極めて高い熱が発生し、フィルムコンデンサの誘電体が軟化、溶融することがあります。その結果、赤外線放射によるコンデンサの放熱能力が低下し、熱破損が加速します。

Kyoceraをはじめとするメーカーは、性能面でフィルムコンデンサとの差を大幅に縮めると同時に、自動アセンブリ条件下でのサイズ、集積度、信頼性においてフィルムコンデンサを上回っています。

京セラのC0G MLCCは、DC/DCコンバータ、オンボードチャージャ（OBC）、自動車用および産業用電子機器の精密信号チェーンなど、実装面積、重量、自動アセンブリが優先される多くの設計において、フィルムコンデンサの代替が可能です。高電圧定格と車載グレードの信頼性（AEC-Q200）を備えたC0G MLCCは、より小型で堅牢かつ拡張性のあるシステム設計において、より高い静電容量と電圧を実現する有力な代替品を提供します。

これまで製品設計者は、優れた高電圧定格、低損失、強固な自己修復特性から、DC/DCコンバータやOBCにフィルムコンデンサを選択していたかもしれません。KyoceraのC0G MLCCは、自動車の動作条件下で非常に安定した電気的性能、小型設計のための小型化および軽量化、低損失による効率向上を実現することで、EV用OBCのフィルムコンデンサに取って代わることができます。

C0Gセラミックは、利用可能なコンデンサ誘電体の中で最も安定したものの1つであり、広い動作温度範囲にわたって経年劣化を示しません。この特性により、信頼性、小型化、性能の最適化を重視する最新のEV用パワーエレクトロニクスに特に適しています。

Kyocera AVXのKAM車載用MLCCシリーズには、誘電体材料、静電容量範囲、定格電圧、ケースサイズなどで差別化された幅広い品揃えのコンデンサがあります。同社のC0G KAM MLCCは、LED照明、センサ、オーディオ回路、GPS、安全制御モジュール、タッチスクリーンなど、安定した静電容量と低損失が求められる車載アプリケーションで高く評価されていますが、産業用電源システムや再生可能エネルギーなど、自動車以外の用途にも適しています。

たとえば、Kyocera AVXKAM32LCG2J333JU（図2）は、温度、電圧、静電容量の経時変化を最小限に抑え、非常に優れた安定性を提供します。AEC-Q200車載規格に準拠したこのMLCCは、静電容量0.033µF、定格電圧630Vで、電気自動車システムで一般的な高電圧環境に適しています。外径寸法は長さ0.126インチ幅0.098インチ（3.20mm x 2.50mm）、実装高さは0.110インチ（2.80mm）です。

図2：Kyocera AVXのMLCCの代表的な画像。（画像提供：Kyocera AVX）

まとめ

KyoceraのC0G（NP0）MLCCは、アナログ、RF、電源設計において精度と安定性が重要な場合、広い温度範囲（0±30ppm/°C）およびDCバイアス印加時において、容量変化をほぼゼロに保ちます。性能の安定性により、自動車、医療、産業用アプリケーションなどの重要度が高い環境での使用に最適です。