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國際半導體陶瓷產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

文章出處:http://www.jsmaoyuan.com/industry/731.html人氣:91時間:2022-10-26

  從全球電子陶瓷產(chǎn)業(yè)技術水平看,日本和美國處于世界的領先地位。其中,日本憑借其超大規(guī)模的生產(chǎn)和先進制備技術,在世界電子陶瓷市場中具有主導地位,占有世界電子陶瓷市場50%以上的份額。美國在基礎研究和新材料開發(fā)方面力量雄厚,其注重產(chǎn)品的前沿技術和在軍事領域的應用,如在水聲、電光、光電子、紅外技術和半導體封裝等方面處于優(yōu)勢地位。此外,韓國在電子陶瓷領域的迅猛發(fā)展也引人矚目。

多層陶瓷電容器(MLCC)產(chǎn)業(yè)

  電子陶瓷的主要應用領域是無源電子元件。MLCC是目前用量最大的無源元件之一,主要用于各類電子整機中的振蕩、耦合、濾波旁路電路中,其應用領域涉及自動儀表、數(shù)字家電、汽車電器、通信、計算機等行業(yè)。MLCC在國際電子制造業(yè)中占據(jù)越來越重要的位置,尤其是隨著消費類電子產(chǎn)品、通信、電腦、網(wǎng)絡、汽車、工業(yè)和國防終端客戶的需求日益增多,全球市場達到百億美元,并以每年10%~15%的速度增長。

MLCC用量柱狀圖

  自2017年以來,由于供求關系所致,MLCC產(chǎn)品發(fā)生了若干次漲價潮。日本是MLCC的生產(chǎn)大國,日本的村田(nuRata)、京瓷株式會社(KYOCERA)、太陽誘電株式會社(TAIYOYUDEN)、TDK-EPC,韓國的三星電機有限公司(SEMCO)和我國臺灣地區(qū)的華新科技股份有限公司、國巨股份有限公司等都是全球著名的MLCC生產(chǎn)企業(yè)。

  MLCC的主流發(fā)展趨勢是小型化、大容量、薄層化、賤金屬化、高可靠性,其中內(nèi)電極賤金屬化相關技術在近年來發(fā)展最為迅速,采用賤金屬內(nèi)電極是降低MLCC成本的最有效途徑,而實現(xiàn)賤金屬化的關鍵技術是發(fā)展高性能抗還原鈦酸鋇瓷料。日本在21世紀初就已經(jīng)完成了此項技術的開發(fā),并一直保持世界領先,目前其大容量MLCC全部實現(xiàn)了賤金屬化。
尺寸小型化-鈞杰陶瓷

  尺寸的小型化一直是MLCC發(fā)展的主要趨勢,隨著電子設備日益向小型化和便攜式方向發(fā)展,產(chǎn)品更新?lián)Q代迅速,小型化產(chǎn)品需求強烈。實現(xiàn)小型化元器件的基本材料技術是陶瓷介質(zhì)層的薄型化技術。當前日本企業(yè)處于國際領先地位,其生產(chǎn)的MLCC單層厚度已達1µm,其中,處于頂級地位的日本村田和太陽誘電株式會社的研發(fā)水平已達到0.3µm。

  介質(zhì)薄層化的基礎是介質(zhì)材料的微細化。在大容量薄層化MLCC元件單層厚度逐漸減小的同時,為保證元件的可靠性,鈦酸鋇作為MLCC陶瓷介質(zhì)的主晶相,其顆粒尺寸需要從200~300nm進一步細化到80~150nm。未來的發(fā)展趨勢是制備出顆粒尺寸150nm的鈦酸鋇材料作為MLCC介質(zhì)層的主晶相材料。

片式電感器產(chǎn)業(yè)

  片式電感器是另一類用量較大的無源電子元件,是三大類無源片式元件中技術最復雜的一類,其核心材料是磁性陶瓷(鐵氧體)。目前世界片式電感器的總需求量在10000億只左右,年增長速度在10%以上。在研制生產(chǎn)片式電感器方面,日本的生產(chǎn)產(chǎn)量約占世界總量的70%。其中TDK-EPC、村田和太陽誘電株式會社一直掌握該領域的前沿技術。
片式電感-鈞杰陶瓷

  據(jù)產(chǎn)業(yè)情報網(wǎng)(IEK)統(tǒng)計,在全球電感市場中,TDK-EPC、太陽誘電株式會社及村田三家企業(yè)的產(chǎn)量合計約占全球市場的60%左右。片式電感器發(fā)展的主要趨勢包括小尺寸、高感量、大功率、高頻率以及高穩(wěn)定、高精度。其技術核心是具有低溫燒結特性的軟磁鐵氧體和介質(zhì)材料。


高性能壓電陶瓷產(chǎn)業(yè)

  壓電陶瓷是一種重要的換能材料,其機電耦合性能優(yōu)良,在電子信息、機電換能、自動控制、微機電系統(tǒng)、生物醫(yī)學儀器中廣泛應用。為適應新的應用需求,壓電器件正向多層化、片式化和微型化方向發(fā)展。
各種壓電陶瓷-鈞杰陶瓷

  近年來,多層壓電變壓器、多層壓電驅動器、片式化壓電頻率器件等一些新型壓電器件不斷被研制,并廣泛應用于電氣、機電、電子等領域。同時,在新型材料方面,無鉛壓電陶瓷的研制已取得了較大的突破,有可能使得無鉛壓電陶瓷在許多領域替代鋯鈦酸鉛(PZT)基的壓電陶瓷,推動綠色電子產(chǎn)品的升級換代。

  此外,壓電材料在下一代能源技術中的應用開始嶄露頭角。過去十年中,隨著無線與低功耗電子器件的發(fā)展,利用壓電陶瓷的微型能量收集技術的研究與開發(fā)受到各國政府、機構和企業(yè)的高度重視。
圖片


微波介質(zhì)陶瓷產(chǎn)業(yè)

  微波介質(zhì)陶瓷是無線通信器件的基石,廣泛應用于移動通信、導航、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)、衛(wèi)星通信、雷達、遙測、藍牙技術以及無線局域網(wǎng)(WLAN)等領域。由微波介質(zhì)陶瓷構成的濾波器、諧振器及振蕩器等元器件在5G網(wǎng)絡中被廣泛使用,其質(zhì)量在很大程度上決定了微波通信產(chǎn)品的最終性能、尺寸極限與成本。具有低損耗、高穩(wěn)定性、可調(diào)制的微波電磁介質(zhì)材料是目前國際上的核心技術。微波介質(zhì)陶瓷材料在發(fā)展初期曾形成美國、日本、歐洲等國家和地區(qū)激烈競爭的局面,但隨后日本逐漸處于明顯的優(yōu)勢地位。

微波介質(zhì)陶瓷-鈞杰陶瓷

  隨著第三代移動通信與數(shù)據(jù)微波通信的快速發(fā)展,美國、日本、歐洲均針對該高技術領域的發(fā)展進行戰(zhàn)略上的調(diào)整。從最近的發(fā)展趨勢看,美國將非線性微波介質(zhì)陶瓷與高介電常數(shù)微波介質(zhì)陶瓷材料技術作為戰(zhàn)略重點,歐洲側重于固定頻率諧振器用材料,而日本則依靠其產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢大力推進微波介質(zhì)陶瓷的標準化與高品質(zhì)化。目前微波介質(zhì)材料和器件的生產(chǎn)水平以日本村田、京瓷株式會社、TDK-EPC公司,美國Trans-Tech公司等為最高。


半導體陶瓷產(chǎn)業(yè)

  半導體陶瓷是一類可以將濕、氣、力、熱、聲、光、電等物理量轉化為電信號的信息功能陶瓷材料,應用十分廣泛,是物聯(lián)網(wǎng)技術的主要基礎材料,如正溫度系數(shù)熱敏電阻(PTC)、負溫度系數(shù)熱敏電阻(NTC)和壓敏電阻,以及氣敏、濕敏傳感器等。熱敏陶瓷和壓敏陶瓷的產(chǎn)量和產(chǎn)值在半導體陶瓷材料中最高。

壓敏電阻-鈞杰陶瓷

  在國際上,熱敏電阻陶瓷材料及器件以日本村田、芝浦電子株式會社、三菱集團(Mitsubishi)、TDK-EPC、石冢電子株式會社(Ishizuka),美國威世(VISHAY),德國愛普科斯(EPCOS)等公司的技術最先進,產(chǎn)量最大,他們的年產(chǎn)量總和約占世界總量的60%~80%,其產(chǎn)品質(zhì)量好的同時價格也高。

  近年來,國外陶瓷半導體器件正向高性能、高可靠、高精度、多層片式化和規(guī)?;较虬l(fā)展。目前,國外一些大企業(yè)相繼推出了一些基于多層陶瓷技術的片式化半導體陶瓷器件,成為敏感器件領域的高端產(chǎn)品。

注:以上內(nèi)容轉載自廣州先進陶瓷展

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