セラミックキャパシター（7） ―― 使用上の注意点とディレーティング：中堅技術者に贈る電子部品“徹底”活用講座（51）（4/4 ページ）

[加藤博二（Sifoen），EDN Japan]

信頼性設計

　MIL-HDBK-217Fのセラミックキャパシター（CK形式）を参考に次のような条件で故障率を推定します。

基本故障率λB=0.00099（1/106Hr）

要因	温度ファクタπT	容量ファクタπC	電圧ファクタπV	品質ファクタπQ	環境ファクタπE
式	4式	5式	6式	（2文字形）	GB
条件	温度60℃	0.1μF	70％	信頼性未確認	地上、温和
係数	4.2	0.81	2.6	3	1
表3：使用条件一覧

　総合故障率λは7式で求まります。

　　λ＝λ_B×π_T×π_C×π_V×π_Q×π_E　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　…7式

　したがって、表3の各値を代入すると総合故障率λは
　　λ＝0.00099×4.2×0.81×2.6×3×1＝0.0263
となります。また積層セラミックキャパシター（MLCC）では基本故障率λ_Bが、
λ_B＝0.0020とほぼ2倍になりますのでMLCCでは同条件でλ＝0.0526となります。

　この値は次のJEITAの市場実測データ

• 0.026（一般品）
• 0.053（チップ）

と合致していると言えるでしょう。

　上記の故障率は電圧ディレーティング70%、使用温度60℃で算出しました。電圧ディレーテングを標準的な80％まで許容すれば使用温度は53℃以下で使用することになり、これらのディレーテイング率が現実的な値と考えられます（年間平均機器周囲温度Ta＝25℃時、機器内温度上昇ΔTa＜28deg）。

　次回はキャパシターのシリーズ最終回として電気二重層キャパシターについて説明したいと思います。

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【参考文献】
1）村田製作所　キャパシターのFAQ　セラミックキャパシターの静電容量は経時変化するのですか？
2）電子機器用固定磁器キャパシターの安全アプリケーションガイド　RCR-2335B
3）TDKテックノートソリューションガイド　高信頼性MLCCのたわみクラック対策
4）Wikipedia Ceramic Capacitor (2020/12/27)
5）TDKテックノートソリューションガイド　高信頼性MLCCのはんだクラック対策
6）東レリサーチセンターThe TRC News No.119(Jun.2014)電子材料(5)積層セラミックキャパシターの各種分析事例

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執筆者プロフィール

加藤　博二（かとう　ひろじ）

1951年生まれ。1972年に松下電器産業（現パナソニック）に入社し、電子部品の市場品質担当を経た後、電源装置の開発・設計業務を担当。1979年からSPICEを独力で習得し、後日その経験を生かして、SPICE、有限要素法、熱流体解析ツールなどの数値解析ツールを活用した電源装置の設計手法の開発・導入に従事した。現在は、CAEコンサルタントSifoenのプロジェクト代表として、NPO法人「CAE懇話会」の解析塾のSPICEコースを担当するとともに、Webサイト「Sifoen」において、在職中の経験を基に、電子部品の構造とその使用方法、SPICE用モデルのモデリング手法、電源装置の設計手法、熱設計入門、有限要素法のキーポイントなどを、“分かって設計する”シリーズとして公開している。

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