村田製作所（６９８１）の利益成長力 ＭＬＣＣ編その２

＝＝＝村田製作所（６９８１）の利益成長力　ＭＬＣＣ編（２回目）＝＝＝


　今後のＭＬＣＣ事業は大きく展望が開けている状況です。
　高い単価が得られる車載向けの数量が急拡大するという見通しが持てるからです。
　需要の拡大の背景の理解には、コンデンサそのものへの理解が先決です。

　それではＭＬＣＣという製品の詳細をみていきましょう。


＝ＭＬＣＣの構造＝


　コンデンサは構造的には誘電体（絶縁体）を電極で挟む単純な構造です。
　誘電体には物性による誘電率があり、高い誘電率を持つチタン酸バリウムなどが主材料です。
　内部電極にはニッケルを使用しています。ＭＬＣＣはｍｕｌｔｉ－ｌａｙｅｒ　ｃｅｒａｍｉｃ　ｃａｐａｃｉｔｏｒの略です。陰極と陽極の違いがない無極性コンデンサです。

　電荷Ｑは内部電極の面積Ｓと薄さｄと誘電率εなどで以下の比例関係式にて決定されます。

　ＱはＳε／ｄに比例
（電荷は内部電極の面積Ｓと誘電率εの積を誘電体厚みｄで割った値に比例する）

　つまり誘電体の薄さｄを半分にすれば集められる電荷は倍増します。
　内部電極の面積Ｓを大きくすること（誘電体とバインダーのスラリーであるグリーンシートの面積でもよい）も電荷量に効きます。

　材料を半分にすれば製品の付加価値が倍増するのですから、長期投資に向いた製品です。


　わたしの銘柄選択の基本は、
　１）数量が伸びて、
　２）製品価格が上がって、
　３）費用が下がる見通しがある
という３拍子揃った製品への投資です。
　ＭＬＣＣはこの要件に当てはまると考えます。

　製品への理解が投資には重要だとわたしたちは考えていますが、ご納得いただけたのではないでしょうか。


　さて、誘電率は分子構造に依存しますが、チタン酸バリウムは誘電率が非常に高いことが知られています。積層することでコンデンサの並列回路となり、並列した数だけ電荷は加法的に蓄えられます。
　上の絵（note参照）では、内部電極がプラスとマイナスで２つずつしか描かれていないので２個のコンデンサの並列になっていますが、実際のＭＬＣＣでは数百もの並列を実現できます。

　交流では分極の符号が時間と共に逆になるので、高誘電材料で分極が大きいものは高周波特性や温度特性の悪さになります。誘電率が高ければよいというものではありません。

　電荷Ｑは上絵の下段に書いたように、静電容量Ｃと電圧Ｖとの積となります。
　誘電体が分極すれば電場が和らぎますので、電圧が下がり、結果として静電容量Ｃが上がるのです。誘電率と静電容量の関係式が上記Ｑ＝ＣＶなのです。


　製法はキャリアシートに粒のそろった誘電体セラミック粒子（たとえばチタン酸バリウム等）とバインダーを均等に混ぜて塗布したものをつくります。
　これをグリーンシートとよびます。
　グリーンシートは長期のトレンドにおいては大型化しています。グリーンシートに内部電極を印刷し、その後、焼結します。バインダーが飛び、セラミック粒子が凝縮することでグリーンシートは大きく縮みます。

　製法で一番重要な要素はバインダーといわれているのですが、これが企業秘密となっています。焼結後にはバインダーは蒸発してしまうので他国の競合が、容易にリバースエンジニアリングによる真似ができず、日本が競争力を保つことができている分野です。

　さらにＭＬＣＣでは積層を数百のレベルで積むため（積んでから焼結するので）、位置決めが難しく製法の難易度は非常に高いものになります。

　電極を塗布したシートを積み上げてから、最小ではサイズ０２０１（縦横それぞれ０．２ｍｍと０．１ｍｍ）という非常に小さい個片にシートを切り分けます。未焼成のままでなければカットが難しいのです。
　個片化してから焼成工程となり、焼成後に外部電極を付与しますので、個片の品質が揃っていなければなりません。高度なノウハウが必要となります。


　コンデンサの容量は誘電体を高誘電化することで増えますが、高誘電材料は電圧をかけない状態で分極しているため、高周波特性や温度特性が非常に悪いものになります。従って、高い誘電率を求めるよりも、多層化し、積層数を増やすトレンドが存在します。
　当然、積めば積むほどたわむわけで限界はあります。コンデンサの容量は積む以外にもグリーンシートを薄くすることで増やすことができます。

　薄くすればするほどに容量は増えるのです。
　２０１５年のＩＲ資料では５００ナノの薄さまで来ていることが村田製作所
のＨＰで開示されています（参照：村田製作所インフォメーションミーティン
グ２０１５資料の２０ページ）。

　チタン酸バリウムの分子の大きさは数ナノベースなので、まだ薄膜化へのト
レンドは続きます。ニッケル粒子や誘電体粒子を今後もさらに細かく小径化し
ていくトレンドが存在しているのです。２００８年当時でも径２０ナノ程度の
粒子作成は実現できているので粒度を揃えることができていれば、将来は、２
００－３００ナノぐらいの薄さまでグリーンシートは薄くできるのではないで
しょうか。
（参照：２００８年セラミック学会シンポジウム発表論文「薄膜の成膜性に及ぼすチタン酸バリウムナノ粒子分散状態の影響」牧野晃久，有村雅司，藤吉国孝，桑原誠
　https://www.jstage.jst.go.jp/article/pcersj/2008F/0/2008F_0_766/_article/-char/ja/）


　誘電体の粒子の径そのものも重要ですが、常識的に考えれば粒の大きさのばらつきが少ないなどが総合的に（高電圧対策、高温対策、高周波対策などに）効くようです。

　そして積層数を倍にすれば容量はさらに倍になります。
　平坦なシートをつくり、プレスを有効利用するには様々な試行錯誤が必要でしょう。ひとつでも大きな粒子があると、あるいは、異物が混入していると、積層後にプレスをしてシート間を圧着するので、プレスのやり方やシートの出来が悪いとシートを突き破りショートしてしまいます。


＝誘電体チタン酸バリウムＢａＴｉＯ３＝


　チタン酸バリウムＢａＴｉＯ３の分子構造ですがＴｉＯ２とＢａＯがイオン結合していると見られており、全体でイオン結合型結晶ＢａＴｉＯ３分子を構成します。
　サイコロの中心にあるのがバリウムです。チタンは四隅にある。酸素は辺の中点にある。酸素が非共有電子を持ち、酸素側がδ－（共有結合の電子が酸素に寄ってわずかにマイナスに帯電）でバリウムやチタンなど金属側がδ＋（共有結合の電子が金属から遠ざかってわずかにプラスに帯電）となっていて、酸素の配置のバランスの悪さ（３つの酸素分子の対称性のなさ）から外部に電場がない状態でも分極しています。
　このような物性を強誘電体と呼びます。

　ＡＢＯ３（金属―金属―酸化物）となっている典型的なペロブスカイト構造です。電圧がかかるとサイコロ中心のバリウムとチタンがマイナス電極側に寄り、酸素がプラス電極側によるため、分子構造が電圧方向に歪みます。
　大きな分極が生じるため、誘電率が高まるという構造です。この分極を利用して電気エネルギーを運動エネルギーに変えるのがＳＡＷフィルターなどの圧電素子です。
　この辺りは「長期投資読本」ｎｏｔｅ　ｖｏｌ．５－６で化学の基礎としてすでにご説明している箇所です。


　村田製作所のベースの技術は誘電体などのセラミック材料です。
　材料から製造までの一貫プロセスで参入障壁を築いてきました。


＝ＭＬＣＣ製造プロセスの長期トレンドと利益成長への落とし込み＝


　ＭＬＣＣの製造における長期トレンドですが、

　グリーンシートの大型化（現状２０２２年２００ｍｍ角ですが１５年ほど前は１００ｍｍ角程度だったと記憶している）

　グリ－ンシート（誘電体とバイナダー）や金属印刷（内部電極）のさらなる薄膜化

　グリーンシートのさらなる積層化

「最新の卑金属電極積層セラミックコンデンサのプロセス技術」
（https://www.jstage.jst.go.jp/article/ejisso/30/0/30_229/_article/-char/ja/）

　２０１６年太陽誘電開発研究所の発表によれば当時の１０年間で容量は１０倍になるペースで進化しているとのことでした。第３０回エレクトロニクス実装学術講演大会の春季大会での会議です。
　その講演会資料によれば誘電体厚は６００ナノ（２０１６年）で積層数は６００まで来ていました。チタン酸バリウム粒形は２００ナノであったものを５０ナノに進化させたとのこと。これは村田製作所の２０１７年のインフォメーションミーティング資料でも紹介されています。

　村田製作所のＩＲ資料によれば大容量２２μＦのＭＬＣＣ（２０１２サイズ）が商品化されたのが２００３年です。
　２０１５年には３３０μＦの製品を拡充（３２２５サイズ、Ｘ５Ｒ特性、３３０μＦ、Ｍ偏差（±２０％）、定格電圧４Ｖの場合：品番ＧＲＭ３２ＥＲ６０Ｇ３３７ＭＥ０５）。
　おおむね１０年１０倍の容量拡大のペースです。

　将来の生産性の向上のペースは１５－２０年程度のペースでグリーンシート面積が４倍（つまり１辺が倍）で薄化が半分程度とわたしは推定しています。積層数は倍に増加しているのではないか。数字で示すと、１５－２０年程度でおよそ１６倍の生産性を達成すると期待しています。
　この程度のペースであれば無理ない巡航速度といえると思います。
　内訳はシート面積の増加が４倍（グリーンシート大型化の巡航ベース）のペース。シートの薄化により１５年でさらに２倍の容量成長。積層数の増加でさらに２倍のペース。４×２×２で１６倍。

　１５～２０年で１６倍の生産性向上で年４倍の売上のペース。

　１０％程度の増収ならば増益率はそれ以上、おそらく年率平均で１０－２０％倍程度でしょう。

　１５－２０年後に利益１０倍というのが巡航成長とわたしは考えます。


（つづく）


山本　潤　セゾン投信共創日本ファンド　ポートフォリオマネージャー


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