スマートフォンや自動車には膨大な数の電子部品が使われている。その品質は、それぞれの部品の性能が「正しく測れる」ことを前提に成り立つ。では、その“正しさ”は誰が担保しているのか。
日本の国家計量標準を担う産業技術総合研究所は、電気抵抗や電圧などの計量標準の整備・維持を担っている。今回は、産総研と、計量標準のひとつである電気抵抗の標準を世の中に橋渡しする抵抗器メーカーのアルファ・エレクトロニクス、そして標準抵抗器を品質保証に活用する村田製作所の取り組みを通じて、計量標準が日本のモノづくりと国際競争力を支える構図を読み解く。
「測れなければ、モノはつくれない」
産業技術総合研究所（以下、産総研）計量標準総合センター 物理計測標準研究部門 量子電気標準研究グループ上級主任研究員の大江武彦（以下、大江）は、計量標準の意義をこう表現する。
「どの国のどのメーカーの測定器を使っても同じ値が得られるようにする。それが国家計量標準の役割です。産総研では量子ホール効果を用いて直流抵抗の国家標準を維持し、産業界で用いられる標準抵抗器の校正などに活用しています。また、各国の国家計量標準が一致しているかを確認し、世界規模での整合性を担保しています。こうした仕組みによって、企業は国際的にお互いを信頼できるかたちで抵抗値を測定できるようになっています」（大江）
「Ω（オーム）」で表される電気抵抗だが、例えば「1 Ωの大きさ」を世界共通で定義しなければ、正確な測定はできない。国家計量標準とは、そうした国際的な定義に基づいて各国が維持する“基準となる物差し”である。
アルファ・エレクトロニクス常務取締役 営業部長の三宮 宗（以下、三宮）は定規に例えて説明する。
「30 cmの定規も、厳密には温度によって伸び縮みします。もし日本の30 cmとアメリカの30 cmが違っていたら、企業や国境をまたいだモノづくりは成立しません。誰もが同じ基準で設計や製造するための“真の30 cm”が必要になる。電気抵抗も同じです。産総研がその基準を維持し、私たちはそれを産業界で使える物差しとして『標準抵抗器』という形で提供しています」（三宮）
村田製作所 品質保証統括部 シニアスペシャリストの柴崎 洋（以下、柴崎）は、この「物差し」がなければ取引そのものが成立しないと語る。
「私たちはコンデンサーやサーミスタなどの電子部品を開発・製造しています。その製品の抵抗値が公称値と同じでなければ、最終的な電気製品の動作に影響を及ぼしかねませんし、そもそもお客様の要求を満たさないことになります。また、お客様の製品で不具合が発生したとき、原因が部品側にあるのか、それとも使用条件にあるのかを判断するには、まず測定値そのものが正しいことが前提になります。計量標準がなければ、故障解析も品質保証も成り立ちません」
村田製作所のようなメーカーは、標準抵抗器などを用いて測定機器の精度を確認し、自社製品の品質保証に役立てている。ただし、標準抵抗器も永久に同じ値を保つわけではない。内部材料は長期的には変化するため、抵抗値にはわずかなズレが生じる。そのため企業は定期的に校正を行い、国家計量標準とのつながりを維持する必要がある。
村田製作所では、標準抵抗器の校正を毎年産総研に依頼し、その値を基準としてグループ全体の測定体系を支えている。これは認定制度上の要件でもあるが、同時に国内外の拠点で一貫した品質を確保するためでもあるのだ。
限界の壁と、常識を打ち破る執念
例えばスマートフォン。高機能化に伴う部品の小型化が進み、今や「基板上の電子部品は虫眼鏡を二重にしないと見えないほど」だと柴崎は言う。部品の小型化に伴い品質管理は難易度を増す。さらに、高性能化も求められるため、品質を保証するためにはより厳しい水準の測定精度が求められる。
自動車のECU（電子制御ユニット）や先進運転支援システム向けのレーダーなど、命に関わる領域でも状況は同じだ。産業界の極限の要求に応えるため、産総研は計量標準の維持にとどまらず、計測技術そのものを進化させ続けている。
その転換点となったのが、アルファ・エレクトロニクスとの共同研究によって2005年に始まった「超安定標準抵抗器」の開発だ。
一昔前、抵抗計測の分野では、製造から長い年月がたった巻線抵抗器を標準として使用していた。抵抗器は製造後も抵抗値が徐々に変化するため、時間が経過して変化が小さくなったものほど、安定した標準として使いやすいからだ。
だが、半導体の微細化など製造技術の高度化に伴い、産業界ではより高い計測精度が求められるようになる。長期間の保管によって抵抗値を安定させる従来の方法では、精度向上への要求に応えるにも限界があった。そこでアルファ・エレクトロニクスが目指したのが、温度や湿度、気圧など環境による変化や製造後の経年変化が小さく、高い精度を長期間維持できる新たな標準抵抗器の開発だった。
開発で課題となったのが、抵抗値の経年変化だった。従来のアルファ・エレクトロニクスの標準抵抗器は、金属箔を接着剤で基板に固定する構造が一般的で、より高い安定性を追求する上では、接着に伴って生じるわずかなひずみの影響を、さらに抑えることが求められた。
そこでアルファ・エレクトロニクスは、接着剤を使わずに金属箔を保持する「ストレスフリー」構造の標準抵抗器素子開発に着手する。ところが、抵抗器の性能を高めるにつれて、新たな課題が生じた。開発した抵抗器のわずかな変化をとらえるには、評価に用いる測定器にも、それを上回る精度が必要になる。抵抗器の性能向上に、評価する側の測定精度が追いつかなくなったのだ。
三宮は当時をこう振り返る。
「測定値にズレが生じた際、それが抵抗器の変化なのか、測定器側の誤差なのか区別できなくなる。その壁を越えるために、直流抵抗の国家標準を維持し、国内最高の測定能力を有する産総研の協力が必要不可欠でした」（三宮）
国家レベルの絶対的な物差しを保持し、民間企業が直面した計測のジレンマを打ち破る——。それこそが、産総研が果たした決定的な役割だった。
“絶対的な物差し”をもつ産総研との共創によって、2011年、ついに「超安定標準抵抗器」が完成。製造直後でも年間の抵抗値変化が0.1 µΩ/Ω（0.00001 %）と、従来の標準抵抗器の10倍以上安定な特性を実現した。さらに、12年には、標準抵抗器の周囲温度が15 ℃以上変化しても、抵抗値の変動を0.05 µΩ/Ω以内に抑えることに成功した。
実は、この“狂わなさ”こそが最大の革新だった。従来は気温の影響を最小限にするため、専用の油で満たした容器（油槽）に浸して温度を一定に管理し続ける必要があった。しかし、ある程度室温が変動する環境下にそのまま放置しても高精度を維持できるようになったことで油槽自体が不要になり、管理の手間が大幅に改善された。
また、内部の抵抗素子の温度特性を極限まで低減することにより、従来のように多くの素子を組み合わせる必要がなくなり、体積は従来品の20分の1にまで縮小したのだ。
温度・湿度・気圧・振動などのあらゆる環境の変動に対して安定で、経年変化もトップクラスの校正事業者でも判別が難しいほど小さく、かつ小型軽量化された。大掛かりな設備と慎重な取り扱いを必要としていた標準器が、「現場で扱える、使いやすい計測インフラ」へと生まれ変わった瞬間である。
大江は、その実用的な価値についてこう語る。
「多くの組織にとって、長年使い続けてきた標準抵抗器の置き換えには慎重になるものです。過去長年にわたって蓄積されてきたデータや測定の歴史があるからです。しかし、それを上回るメリットがこの製品にはある。国内にとどまらず、世界各国の研究機関や検査機関、企業に導入されているのがその証左です」（大江）
標準抵抗器の精度向上が製造業の競争力アップにつながる
超安定標準抵抗器は、企業の現場をどう変えたのか。
村田製作所では現在、アルファ・エレクトロニクスの同抵抗器を導入し、年1回産総研で校正を受けている。その値を基準として社内のさまざまな標準抵抗器を調整し、グループ全体の測定体系を支えている。
かつては各レンジの標準抵抗器を外部機関へ校正に出す必要があり、その期間は機器が使えなくなるロスやコストが発生していた。さらに、先述したような油浸型の旧来品では、消防法上の厳重な管理や定期的なオイル交換が必須という大きな負担があった。
超安定標準抵抗器への置き換えは、そうした運用上の課題を根本から解消した。油槽が不要になったことで安全性と利便性が飛躍的に向上し、何よりもその安定性について、柴崎はこう断言する。
「導入から十数年経っていますが、ズレは自社では測定できないほど。驚くほどの安定性です。安心して基準として使い続けられるのは言うまでもありません」
コンデンサーやセンサーをはじめとする電子部品市場は、スマートフォンや自動車、データセンターに至るまで、今や社会のあらゆる基盤を支えている。村田製作所の2025年度の売り上げ収益は1兆8309億円に上り、そのうちコンデンサーが9364億円と半数を超える。同社のチップ積層セラミックコンデンサーは世界シェアトップで40 ％を占めるなど、世界市場でも大きな存在感をもつ。その品質が認められている背景には、こうした極限の測定精度を維持する「物差し」と、そのよりどころとなる産総研の「国家計量標準」の存在がある。
しかし、そこに至るまでの測定の現場は、決して平坦ではなかった。
かつて村田製作所では、より高精度な測定を追求するなかで、アメリカやカナダ、スイスの国立研究所が発行する証明書に示された値と自社の測定値との間に差が見られたことがあった。高精度な測定では、湿度などの環境条件も測定結果に影響を及ぼす。測定環境を適切に管理することも、最先端のモノづくりを支える品質保証に欠かせないのである。
一社の課題を、産業界の共通基盤へ
こうした個社ごとの測定課題や環境要因によるズレを、一社だけの問題にとどめず、産業界全体の技術底上げにつなげるために産総研が主導しているのが、16年に発足した「精密電気計測コンソーシアム」である。産総研のコンソーシアムとは、研究成果の利用促進、産学官連携の支援、情報の収集および提供等のためのテーマ別の研究会で、現在、さまざまな分野で43 のコンソーシアムが活動している。
発足のきっかけは、村田製作所の切実な測定課題にあった。高抵抗領域の測定に挑むなかで、「自社の測定値は本当に正しいのか」という検証の壁にぶつかっていたのだ。同様の悩みを抱える企業が水面下に数多く存在することをつかんだ産総研が、企業横断の共創基盤として立ち上げたのがこのコンソーシアムである。
現在は計測器メーカーや電子部品メーカーなど21の企業や機関が参加し、測定上の課題をもち寄って解決策を議論している。大江はその意義をこう語る。
「通常の校正は校正証明書を発行して終わりですし、技能試験と呼ばれるスキームも『値がこれだけズレていました』と結果を伝えて終わりです。しかし、なぜそのズレが生じたのかを技術レベルで議論する場がこれまでなかった。コンソーシアムはそこを補い、産業界の測定技術を向上する役割を果たしています」（大江）
具体的には、会員企業間で同じ標準器を回して測定し合う「巡回測定」などを行っている。そこで自社の数値の癖や誤差があらわになることで、個社単位では気づけない測定の死角や、業界全体の技術的なボトルネックが可視化されるのだ。
現会長を務める柴崎も、その実利をこう評価する。
「産総研の研究者と直接議論できるだけでなく、他社の試行錯誤のプロセスから自社の改善のヒントが見つかることも多い」（柴崎）
国家計量標準は、ただ基準を守るだけの地味な仕組みではない。産総研が絶対的な基準を維持し、産業界の先端ニーズをすくい上げながら測定の限界を押し広げ続けているからこそ、日本のモノづくりの精度は底上げされてきた。
大江が「ひたすら測定技術を上げて測定の信頼性を上げていく。それが産業の競争力につながる」と語るように、測定能力の向上こそが次の技術革新の土台となる。
測れなければ、モノはつくれない——。
その当たり前の現実と向き合い、今日も見えない物差しを極限まで磨き続ける産総研の挑戦は、日本のモノづくりの未来を根底から支え続けていく。
国立研究開発法人産業技術総合研究所
https://www.aist.go.jp/aist_j/business/index.html
産総研25周年スペシャルサイト
https://www.aist.go.jp/sc/25th/
村田製作所
https://www.murata.com/ja-jp
アルファ・エレクトロニクス
https://www.alpha-elec.co.jp/
しばさき・ひろし◎村田製作所 品質保証統括部 シニアスペシャリスト。1981年村田製作所入社。品質保証部の課長などを経て現職。精密電気計測コンソーシアムには2016年の発足時から幹事として参画し、17年より会長を務める。
さんのみや・たかし◎アルファ・エレクトロニクス常務取締役 営業部長。1998年アルファ・エレクトロニクス入社。2005年から産総研との標準抵抗器の共同研究に携わる。標準抵抗器を含む自社製品の営業責任者として、国内外の学会・展示会への参加や海外国立研究所、民間企業への販売サポートを担う。
おおえ・たけひこ◎産業技術総合研究所 計量標準総合センター 物理計測標準研究部門 量子電気標準研究グループ 上級主任研究員。2006年産総研入所。19年および25年アメリカNIST客員研究員、21年産総研 計量標準総合センター 計量標準普及センター 計量標準調査室 総括主幹を経て、23年より現職。
