チップ抵抗器の許容差とは｜F級とJ級の選定基準を解説

チップ抵抗器における許容差とコストの現在の相関関係

許容差緩和がコストダウンにならない市場背景

電子回路の設計や購買の現場では長らく、「許容差（公差）を緩和すれば部品コストは下がる」という考え方が一般的でした。しかし現在、1608サイズ（0603インチ）以下の汎用的なチップ抵抗器においては、この常識が変化しつつあります。

製造設備の自動化とプロセス制御技術の向上により、初期状態から高い精度で製造できる割合（直行率）が劇的に向上しました。その結果、F級（±1%）とJ級（±5%）の実勢価格差はほぼ解消されており、あえて精度の低いJ級を選定するコストメリットは薄れています。

JIS/IEC規格における位置づけとE系列の重要性

許容差の違いは、単なる精度の差にとどまらず、選択可能な抵抗値のラインナップにも大きく影響します。これはJIS C 5201やIEC 60115といった規格で定められた「E系列」という数列表記に基づいています。

以下の表は、許容差と対応するE系列の違いを整理したものです。

許容差記号	許容差 (%)	対応するE系列	値の設定間隔 （目安）
J級	±5%	E24系列	約10％
F級	±1%	E96系列	約2.4％

製造プロセスから見る精度の正体：レーザートリミングの影響

厚膜抵抗体の印刷とバラつきのメカニズム

厚膜チップ抵抗器の主要部分である「抵抗体」は、セラミック基板の上に金属を含むペーストを印刷し、高温で焼き固めて作られます 。この工程は、気温やペーストの粘度などの影響を受けやすく、どうしても抵抗値にバラつきが生じてしまいます。

また、抵抗値は後から削って「上げる」ことはできても、材料を足して「下げる」ことはできません。そのため、製造時にはあらかじめ目標の値よりも少し低くなるように設計し、仕上げの工程で調整する手法が採られています。

トリミング形状の違い（シングルカットとLカット）

前述の通り、低めに作った抵抗体にレーザーで切り込み（トリミング）を入れ、電流の通り道を狭くすることで目標の抵抗値へと調整します。この「切り方」の違いが、J級（±5%）とF級（±1%）の性能差を生む大きな要因です。

コスト重視のJ級では単純なカットが用いられる一方、F級ではより複雑で精度の高いカット形状が採用されています。

カット手法	形状の特徴	主な用途	メリット
シングルカット	垂直に1本切り込む単純な形状	J級（±5%）	加工速度が速く、製造コストを抑えられる
Lカット	途中で90度曲がり、電流と平行に切る形状	F級（±1%）	切り込み長さで抵抗値を微調整でき（バーニア効果）、熱的な安定性も高い

設計品質を左右する「トータル誤差（Error Budget）」の考え方

初期許容差だけで設計してはいけない理由

抵抗器を選定する際、カタログに記載されている「許容差（±1%や±5%）」だけに注目してはいないでしょうか。実は、この許容差はあくまでメーカーから出荷された時点での精度（初期値）に過ぎません。

実際の製品寿命全体を通して回路の信頼性を担保するには、以下のような「後から発生するズレ」を加味した「トータル誤差」で評価する必要があります。

はんだ付け耐熱	実装時の熱による不可逆的な変化
温度ドリフト	使用環境の温度変化による一時的な変化
負荷寿命	長時間通電することによる経年変化
耐湿性	空気中の湿気による変化

設計時には問題なく動作していても、数年後に市場で「なぜか誤動作する」というトラブルを防ぐためには、これらの変動要因を積み上げた値を真の誤差として扱う必要があります。

長期信頼性におけるF級とJ級の乖離

では、実際にトータル誤差を計算すると、F級（±1%）とJ級（±5%）にはどれほどの差が生まれるのでしょうか。最悪の条件が重なった場合を想定する「ワーストケース分析」の結果を比較してみましょう。

寿命末期における抵抗値変動の比較（目安）

※一般的な厚膜チップ抵抗器を使用し、温度範囲-40℃～+85℃で試算した例

変動要因	J級（±5%品）	F級（±1%品）
初期許容差	±5.0%	±1.0%
温度変化・経年劣化など	積み上げで約8%変動	積み上げで約3%変動
トータル誤差（最大）	±13% 以上	±4% 程度

J級品の場合、初期値の5%に加え、温度特性や経年劣化による変動が大きいため、最終的には10%～13%以上も値がズレるリスクがあります。

現代の電子回路、特にFPGAやSoCといった高性能な半導体は、1.0V前後の非常に低い電圧で動作しており、許容される電圧変動の幅が極めて狭くなっています。このような環境下では、J級抵抗器の誤差は致命的となり、システムダウンや市場不良に直結しかねません。

長期的な信頼性を確保するためには、初期精度だけでなく、トータル誤差が小さいF級品を選定することが、リスク回避の確実な手段となります。

BOM統合とサプライチェーンリスク

部品表（BOM）統合による管理コストの削減

チップ抵抗器の選定において、単価の安さ（購入価格）だけに目を向けていないでしょうか。部品単価がF級（±1%）とJ級（±5%）でほぼ同等になっている現在、コスト削減の主戦場は「管理コスト」に移っています。

ここで有効な戦略が、社内で使用する抵抗器をF級に統一する「BOM（部品表）の統合」です。デジタル回路のプルアップ抵抗など、電気的にはJ級で十分な箇所であっても、あえてF級を採用することには、部品単価以外の「総所有コスト（TCO）」を下げる大きなメリットがあります。

段取り替え工数の削減	実装機（マウンタ）のフィーダーに部品リールをセットする作業には、人件費とライン停止時間がかかります。4.7kΩのJ級とF級を別々に管理するよりも、すべてF級に統一することでリール交換の回数を減らし、生産効率を高めることができます。
在庫スペースと 管理工数の圧縮	2種類の在庫を持つことは、倉庫スペースを圧迫するだけでなく、棚卸しの手間や管理システムへの登録工数も倍増させます。
誤出庫（Mix-up） の防止	外見が似ている部品が複数存在することは、「5%品を使うべき場所に1%品を使う（これは問題ない）」だけでなく、「1%品を使うべき場所に誤って5%品を実装してしまう」というヒューマンエラーのリスクを高めます。F級への統一は、こうした取り違えミスを根本から防ぐ安全策となります。

J級品の縮小傾向と生産中止（EOL）リスク

サプライチェーンの観点からも、旧来のJ級品を使い続けることにはリスクが伴います。抵抗器メーカー各社は生産効率を高めるため、汎用的なJ級専用シリーズを「新規設計非推奨（NRND）」に指定したり、生産ラインを高精度品に集約したりする動きを強めています。

また、世界的なトレンドとして、チップ抵抗器本体への「抵抗値マーキング（表示）」を廃止する動きも加速しています。これはメーカーがその製品を完全にコモディティ（日用品）として扱い、管理コストを極限まで削ろうとしている表れです。

今後、J級品は「レガシー部品」として扱われ、生産中止（EOL）の対象となったり、供給不足時の割り当て（アロケーション）優先度が下がったりする可能性があります。長期的な調達安定性を確保するためにも、メーカーが主力として注力しているF級品へ移行しておくことが、将来のリスクヘッジにつながります。

用途別選定ガイドライン

汎用回路（プルアップ・分圧等）

デジタル回路のプルアップ抵抗やプルダウン抵抗といった用途では、電気的な機能としてはJ級（±5%）や、さらに精度の低い抵抗器でも問題なく動作します。しかし、ここでもF級（±1%）への統一を強く推奨します。

技術的な必要性は低くても、社内で使用する汎用抵抗器をすべてF級に一本化することで、在庫管理や発注業務といった「管理コスト」を大幅に削減できるからです。あえてJ級を残す経済的なメリットは、現代の調達環境においてはほとんどありません。

サージ・パルス対策回路

「精度が高いほど良い」という常識が通用しない唯一かつ重要な例外が、サージやパルスへの対策が必要な回路です。高精度なF級品を作るために行われる「Lカット」などの複雑なトリミング（切り込み）は、電流の通り道を狭くしてしまいます。

大きなパルス電流が流れた際、この狭い部分に電流が集中して発熱し（ホットスポット）、断線するリスクが高まります。そのため、突入電流防止などの用途には、あえてトリミング量の少ないJ級（±5%）やK級（±10%）、あるいは構造的に強化された「耐サージ抵抗器」を選定する必要があります。

高精度回路（電流検出・アナログ信号）

バッテリーの充放電管理などで使われる電流検出回路や、微細な信号を扱うアナログ回路においては、汎用の厚膜チップ抵抗器（F級）では性能不足となるケースがあります。厚膜抵抗器は原理的に抵抗温度係数（TCR）が比較的高く、自己発熱によって検出値がズレてしまうためです。

こうした領域では、汎用品の延長で選定せず、より高性能な「薄膜抵抗器（Thin Film）」や「金属板抵抗器」へのアップグレードを検討しましょう。特に電流検出用途では、低抵抗かつ低TCRを実現できる金属板タイプが、安全で高精度な設計の最低ラインとなります。