誘電率の一覧表は？各材料の比誘電率も！（絶縁材料・セラミックス・プラスチック・数値比較など）

誘電率は、材料が電場にどのように応答するかを示す重要な物性値です。

電子部品の設計や絶縁材料の選定において、各材料の誘電率を正確に把握することは非常に重要な意味を持ちます。

特に近年、高周波対応デバイスや小型化が進む電子機器の世界では、材料ごとの比誘電率の違いが製品性能を大きく左右する場面が増えています。

本記事では、誘電率の一覧表をもとに、絶縁材料・セラミックス・プラスチックなど幅広いカテゴリの材料について、それぞれの比誘電率を詳しく解説していきます。

また、数値比較を通じて材料選定の際に役立つ実践的な知識もご紹介しますので、エンジニアの方から学生の方まで、ぜひ最後までご覧ください。

誘電率の一覧表で各材料の比誘電率を把握しよう

それではまず、誘電率の一覧表と各材料の比誘電率について解説していきます。

誘電率とは、物質が電場に対してどの程度分極するかを示す指標であり、真空の誘電率（ε₀ ≒ 8.854×10⁻¹² F/m）に対する比が「比誘電率（εr）」と呼ばれます。

比誘電率は無次元数であり、材料を選定する際の基準として広く活用されています。

比誘電率が高いほど、その材料は静電容量を大きくできるという特性があり、コンデンサや高誘電体材料として利用されます。

一方で、高周波回路基板などでは低誘電率材料が求められるなど、用途によって最適な材料は異なります。

真空・気体・液体の比誘電率

まず、基準となる真空や代表的な気体・液体の比誘電率を確認しておきましょう。

真空の比誘電率は定義上1.0000であり、すべての材料の基準となります。

空気もほぼ1.0006と真空に近い値を持ち、絶縁ガスとして広く使われています。

液体では水が約80という高い比誘電率を示すことが特徴的であり、極性分子の性質が大きく影響しています。

材料	比誘電率（εr）	備考
真空	1.0000	基準値
空気（乾燥）	1.0006	温度・湿度依存あり
窒素ガス	1.0005	絶縁ガスとして使用
水（25℃）	約80	温度で大きく変化
エタノール	約24	有機溶媒
シリコーンオイル	約2.7	高温絶縁用途

液体の中でも水は特に高い比誘電率を持ちますが、これはH₂O分子が強い双極子モーメントを有するためです。

温度が上昇するにつれて水の比誘電率は低下し、例えば100℃では約55程度まで減少することが知られています。

絶縁材料・高分子材料の比誘電率一覧

続いて、電気絶縁に使われる代表的な高分子材料の比誘電率を見ていきましょう。

絶縁材料には、低誘電率であること・絶縁破壊電圧が高いことという二つの特性が特に重要視されます。

材料名	比誘電率（εr）	主な用途
ポリテトラフルオロエチレン（PTFE）	2.0〜2.1	高周波基板・電線被覆
ポリエチレン（PE）	2.2〜2.4	ケーブル絶縁
ポリプロピレン（PP）	2.2〜2.6	フィルムコンデンサ
ポリスチレン（PS）	2.4〜2.7	高周波絶縁部品
ポリイミド（PI）	3.4〜3.5	フレキシブル基板
エポキシ樹脂	3.5〜5.0	プリント基板
ポリカーボネート（PC）	2.9〜3.2	光学部品・コンデンサ
ナイロン（PA6）	3.5〜4.5	絶縁スペーサー

PTFEは絶縁材料の中でも特に低誘電率であり、高周波回路の信号損失を最小化したい場面で高く評価されています。

エポキシ樹脂はプリント基板の絶縁層として広く使われていますが、比誘電率がやや高めのため、高速デジタル回路では信号遅延への影響も考慮が必要です。

セラミックス・無機材料の比誘電率一覧

セラミックス材料は比誘電率の範囲が非常に広く、数十から数万に及ぶものまで存在します。

これらは主にコンデンサや圧電素子、マイクロ波デバイスなどに利用されています。

材料名	比誘電率（εr）	主な用途
アルミナ（Al₂O₃）	9〜10	IC基板・絶縁体
石英ガラス（SiO₂）	3.7〜3.9	半導体絶縁膜
チタン酸バリウム（BaTiO₃）	1000〜10000	積層セラミックコンデンサ
チタン酸ストロンチウム（SrTiO₃）	約300	高誘電体素子
窒化アルミニウム（AlN）	8〜9	放熱基板
ジルコニア（ZrO₂）	20〜25	高誘電ゲート絶縁膜
チタニア（TiO₂）	80〜170	誘電体共振器
マイカ（雲母）	5〜9	高精度コンデンサ

チタン酸バリウムは強誘電体として知られており、その比誘電率は温度や電界強度によって大きく変化するため、設計時には温度特性の確認が欠かせません。

積層セラミックコンデンサ（MLCC）の高容量化には、チタン酸バリウム系材料の高誘電率が欠かせない役割を果たしています。

比誘電率の値は測定周波数・温度・湿度・試料の作製条件によって変動します。

特にセラミックス材料では、焼結条件や結晶粒径によっても数値が大きく異なるため、データシートの測定条件を必ず確認することが重要です。

プラスチック・樹脂材料の比誘電率を詳しく比較する

続いては、プラスチック・樹脂材料の比誘電率を詳しく確認していきます。

プラスチックは電気絶縁材料として幅広く使われており、材料ごとの誘電特性の違いを理解することが部品設計の精度向上につながります。

特に高周波デバイスや通信機器向けの基板材料では、誘電正接（tanδ）と比誘電率の両方を考慮した材料選定が求められます。

汎用プラスチックの誘電特性

汎用プラスチックは入手しやすく加工性にも優れており、多くの電気部品に使用されています。

ポリエチレンやポリプロピレンは非極性高分子であるため、比誘電率が2〜3台と低く、誘電損失も小さいという特長があります。

材料名	比誘電率（1MHz）	誘電正接（tanδ）
ポリエチレン（HDPE）	2.3〜2.4	0.0001〜0.0005
ポリプロピレン	2.2〜2.6	0.0003〜0.0010
ポリスチレン	2.5〜2.7	0.0001〜0.0003
ABS樹脂	2.7〜3.1	0.005〜0.010
PVC（硬質）	3.0〜3.3	0.01〜0.02
PMMA（アクリル）	2.6〜3.5	0.005〜0.020

ポリスチレンは比誘電率・誘電正接ともに低い優れた高周波絶縁材料であり、高精度な共振回路の絶縁体として古くから活用されてきた実績があります。

一方でABSやPVCは誘電損失が比較的大きく、高周波用途には不向きな場合があるため注意が必要です。

エンジニアリングプラスチックの誘電特性

エンジニアリングプラスチックは耐熱性・機械強度に優れており、精密部品や電子部品のハウジングに多用されています。

ただし、極性基を持つ材料は比誘電率が高くなりやすい傾向があります。

材料名	比誘電率（1MHz）	特徴
ポリアミド（ナイロン6）	3.5〜4.5	吸湿で誘電率変化
ポリカーボネート	2.9〜3.2	光学的透明性高い
PBT	3.1〜3.5	耐薬品性・寸法安定
POM（ポリアセタール）	3.5〜4.0	摺動性・精度良好
PEEK	3.2〜3.3	超耐熱・高強度
LCP（液晶ポリマー）	2.9〜3.2	低誘電損失・成形性良

PEEKはエンジニアリングプラスチックの中でも特に優れた耐熱性を持ちながら、比誘電率が3.2〜3.3と比較的低いため、高温環境下での高周波部品にも活用できる貴重な材料です。

LCPは5G通信向け基板材料として注目を集めており、低誘電率と低誘電損失の両立が評価されています。

フッ素系樹脂の誘電特性と優位性

フッ素系樹脂はプラスチックの中で最も低い誘電率を示すグループであり、高周波・マイクロ波回路の分野で特に重要な位置を占めています。

材料名	比誘電率	誘電正接（tanδ）
PTFE（テフロン）	2.0〜2.1	0.0001〜0.0003
FEP	2.1〜2.2	0.0002〜0.0005
PFA	2.0〜2.1	0.0002〜0.0004
PVDF	8〜12	0.01〜0.02

PTFEは炭素-フッ素結合の非極性・無分極性により、極めて低い比誘電率と誘電損失を実現しています。

一方でPVDFは強誘電性・圧電性を持つフッ素樹脂であり、比誘電率が高くなる点でPTFEとは正反対の性質を示す興味深い材料です。

半導体・電子部品向け材料の誘電率特性

続いては、半導体や電子部品向けの材料における誘電率特性を確認していきます。

半導体デバイスの微細化が進む現代において、ゲート絶縁膜や層間絶縁膜の誘電率制御は素子性能に直結する重要な技術課題となっています。

Low-k材料とHigh-k材料の使い分けが、先端半導体プロセスの鍵を握っています。

半導体プロセスにおけるLow-k材料

半導体の配線間絶縁膜には低誘電率（Low-k）材料が必要です。

これは、比誘電率が高い材料を使うと配線間の寄生容量が増大し、信号遅延や消費電力の増加を招くためです。

材料名	比誘電率（εr）	適用世代
SiO₂（熱酸化膜）	3.9〜4.2	旧世代〜
FSG（フッ素添加シリカ）	3.5〜3.7	0.25μm世代
SiOC系低k膜	2.7〜3.0	0.13μm世代
多孔質Low-k膜	2.0〜2.5	65nm以降
エアギャップ技術	約1.0	最先端世代

微細化の進展とともに、絶縁膜の比誘電率をいかに低くするかという課題が重要性を増しており、最終的には空気（比誘電率≒1）に近づけるエアギャップ技術の採用も進んでいます。

High-k材料とゲート絶縁膜への応用

トランジスタのゲート絶縁膜では、リーク電流の抑制と等価酸化膜厚（EOT）の低減を両立するために、High-k（高誘電率）材料が採用されています。

従来のSiO₂ゲート絶縁膜は物理膜厚の限界に達しており、HfO₂やZrO₂などのHigh-k材料への置き換えが先端プロセスでは標準的になっています。

High-k材料を使うと、物理膜厚を厚く保ちながらもSiO₂換算の等価酸化膜厚（EOT）を薄くできます。

これにより、トンネルリーク電流を抑制しつつゲート容量を増加させることが可能となり、トランジスタの駆動能力向上と低消費電力化が同時に実現されます。

電子セラミックスとコンデンサ材料

コンデンサ材料として使われる電子セラミックスは、比誘電率の高さが製品の小型・大容量化に直結します。

MLCCに使われるチタン酸バリウム系材料は、添加物の種類と量を変えることで温度特性（B特性・X5R・X7Rなど）を細かく調整できる点が大きな特徴です。

誘電体材料	比誘電率	温度特性区分
BaTiO₃（純粋）	1000〜3000	C0G相当（低εr品）
BaTiO₃系改良品	3000〜10000	X5R・X7R相当
PMN-PT系	10000以上	Y5V相当
SrTiO₃系	200〜400	C0G・NP0相当

温度係数が小さく安定したC0G/NP0特性の材料は比誘電率が低めですが、精密回路での信頼性が高く、発振回路や高精度フィルタに適しています。

誘電率に影響を与える要因と数値比較のポイント

続いては、誘電率に影響を与える要因と数値比較のポイントを確認していきます。

誘電率は材料固有の値として記載されますが、実際には測定条件や環境によって数値が変動することを理解しておくことが大切です。

設計や材料選定において誤差を防ぐためにも、誘電率を変化させる主要な要因を把握しておくことが欠かせません。

周波数依存性（分散）

誘電率は測定周波数によって変化する「誘電分散」という現象を示します。

これは、材料内部の分極メカニズム（電子分極・イオン分極・配向分極・界面分極）がそれぞれ異なる周波数帯域で応答するためです。

周波数と分極の対応関係は以下のとおりです。

電子分極：可視光〜紫外域（10¹⁵ Hz付近）まで追従

イオン分極：赤外域（10¹²〜10¹³ Hz付近）まで追従

配向分極：マイクロ波域（10⁹〜10¹⁰ Hz）まで追従

界面分極：低周波域（10²〜10⁶ Hz付近）で主に寄与

周波数が高くなるにつれて分極が追いつかなくなり、比誘電率は一般的に低下していきます。

このため、カタログ値に記載されている周波数（1kHz・1MHz・10GHzなど）を必ず確認したうえで設計に使用することが重要です。

温度依存性

温度変化も誘電率に大きな影響を与えます。

強誘電体では特定温度（キュリー温度）付近で誘電率が急激に上昇・変化する現象が見られ、設計時に重大な問題となる場合があります。

材料	温度変化の傾向	注意点
BaTiO₃	キュリー点（120℃）付近で急変	温度特性の選定必須
水	温度上昇で大幅低下	工業利用では温度補正要
PTFE	温度変化に対して非常に安定	広温度範囲で安定使用可
ポリアミド	吸湿と温度で複合変化	乾燥状態での測定値確認を