300℃まで安定な誘電材料を開発

2026年6月15日 Ver.1 300℃まで安定な誘電材料を開発 ―車載などの高温環境で動作するコンデンサの高性能化に向けて― 自動車のエンジンルームなどの高温環境でも信頼性高く動作するコンデンサの実現に 向け、200℃までの温度範囲で誘電率の変化が小さい誘電材料が求められております＊。 しかし、現行のコンデンサに使われている誘電材料は、120℃以上で誘電率が著しく変 動するため、高温でも誘電率を安定に維持することが課題でした。 都産技研（地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター）は、300℃までの温度 域で安定した誘電率を示す“ガラス複合型誘電材料”を開発しました。本成果は、自動車 のエンジンルームなど、高温環境で動作する電子機器の高性能化・信頼性向上に寄与す ることが期待されます。 ＊EIA規格（X9R）：－55～200℃の温度範囲における誘電率の変化率が±15％以内 開発のポイント（技術の詳細は、次のページに記載しています。） ◆ PNb9O25結晶の粒界をガラスで接合した“ガラス複合型誘電材料”を開発 (図1)。 ◆ 簡便なプロセスにより、結晶合成とガラス接合を同時に可能 (図1)。 ◆ 300℃までの誘電率の変化率が±15%以内であり、安定した誘電率を実現 (図2)。 ◆ 電気伝導度を2桁以上低減＊し、絶縁性の向上を実現。 ＊一般的な手法により合成したPNb9O25との比較結果 ガラス +15 % 酸化物 成形体 焼結体 結晶 粒界 -15 % ✓Point 300 ℃まで安定した誘電率 粒界 (非晶質) 図1. ガラス複合型誘電材料の合成方法とその微細構造 図2. ガラス複合型誘電材料の高温誘電特性 論文誌名：Materials Today Communications 掲載日：2026年6月11日（オンライン版） 論文タイトル：High-Temperature Capacitance Stability and Insulating Properties of PNb9O25 Synthesized via Liquid-Phase Sintering: Strategic Utilization of Glass-Oxide Interfacial Reactions 著者：嶋村 圭介*、小川 大輔、藤原 千隼、並木 宏允、立花 直樹 *責任著者 DOI：https://doi.org/10.1016/j.mtcomm.2026.115539 特許出願済：特願2025-183682 【お問い合わせ】 地方独立行政法人東京都立産業技術研究センター 材料技術グループ 清水 TEL 03-5530-2660 企画部経営企画室 大原 TEL 03-5530-2521 MAIL koho@iri-tokyo.jp https://www.iri-tokyo.jp/

本研究の概要 本研究では、PNb9O25の粒界をガラスで接合した“ガラス複合型誘電材料”を合成し、300℃までの温度 範囲で安定した誘電率を実現しました。本成果は、自動車のエンジンルームなど、高温環境で動作する 電子部品の高性能化・信頼性向上に寄与することが期待されます。 ◆背景◆ 自動車のエンジンルームのような高温環境でも信頼性高く動作するコンデンサの実現に向け、200℃ま での温度範囲で誘電率の変化が小さい誘電材料が求められています。コンデンサに用いられるBaTiO3系 誘電材料は、優れた誘電特性を示すことから、幅広い分野で利用されています。しかし、120℃以上の温 度域では誘電率が著しく変動・低下するため、高温での誘電特性の改善が課題でした。これらの課題を解 決し得る誘電材料としてPNb9O25が報告されておりますが、一般的な合成方法では異常粒成長や酸素欠損 が生じやすく、絶縁性の低下や高温での誘電率の安定性の悪化が課題となっていました。 ◆本研究によって得られた成果◆ 本研究の鍵となるのは、結晶とガラスの複合化です。一般的な合成手法（図1）では、原料混合＞仮焼 ＞粉砕＞成形＞焼結という複数の工程を経てPNb9O25を合成します。また、焼結時には酸素欠損が生じや すく、温度上昇とともに誘電率が著しく変動します。本研究では、ガラスと酸化物を用いた独自の材料合 成手法（1ページの図1を参照）を採用し、PNb9O25の粒界をガラスで接合しました。これにより、原料 混合＞成形＞焼結という簡便な合成プロセスで結晶合成とガラスとの複合化が可能となります。また、本 手法で合成することにより、酸素欠損の生成を抑制し、高温域でも誘電率の安定性を向上できることを明 らかにしました。 【一般的な合成方法】 × 煩雑な合成プロセス × 酸素欠損の生成 (変色) 酸化物 ➭高温での誘電率の変動 仮焼物 粉砕 成形体 焼結体 （Nb2O5, NH4H2PO4など） × 異常粒成長の発生 図1. 一般的な材料合成方法の模式図 図2は、ガラス複合型誘電材料とBaTiO3の高温誘電特性を比較した結果です。BaTiO3の誘電率は120℃ 付近で急激に変化し、これ以上の温度では誘電率が著しく低下します。本研究で合成したガラス複合型誘 電材料は、300℃までの誘電率の変化率が15%以内と小さいことが明らかになりました。また、ガラス— 結晶の微細構造が粒界抵抗の向上をもたらし、高温環境下でも高い絶縁性を示すことを明らかにしました。 図3に示すように、ガラス複合材料の絶縁性は、他の誘電材料と比較しても高いことが判ります 。 ■ 本研究 ≥120 oCで誘電率が急激に ● BaTiO3 変化し、誘電率が著しく低下 300 oCまで誘電率が安定 温度 / ℃ 図2. 高温誘電特性の比較 図3. 様々な誘電材料との電気伝導度の比較 ◆今後の展開◆ 本研究で得られた成果をご活用いただける企業との共同研究を募集しています。 https://www.iri-tokyo.jp/ 誘電率の変化率 / %