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国际半导体陶瓷产业技术发展现状与趋势

文章出处:http://www.jundro.cn/industry/731.html人气:4时间:2022-10-26

  从全球电子陶瓷产业技术水平看,日本和美国处于世界的领先地位。其中,日本凭借其超大规模的生产和先进制备技术,在世界电子陶瓷市场中具有主导地位,占有世界电子陶瓷市场50%以上的份额。美国在基础研究和新材料开发方面力量雄厚,其注重产品的前沿技术和在军事领域的应用,如在水声、电光、光电子、红外技术和半导体封装等方面处于优势地位。此外,韩国在电子陶瓷领域的迅猛发展也引人瞩目。

多层陶瓷电容器(MLCC)产业

  电子陶瓷的主要应用领域是无源电子元件。MLCC是目前用量最大的无源元件之一,主要用于各类电子整机中的振荡、耦合、滤波旁路电路中,其应用领域涉及自动仪表、数字家电、汽车电器、通信、计算机等行业。MLCC在国际电子制造业中占据越来越重要的位置,尤其是随着消费类电子产品、通信、电脑、网络、汽车、工业和国防终端客户的需求日益增多,全球市场达到百亿美元,并以每年10%~15%的速度增长。

MLCC用量柱状图

  自2017年以来,由于供求关系所致,MLCC产品发生了若干次涨价潮。日本是MLCC的生产大国,日本的村田(nuRata)、京瓷株式会社(KYOCERA)、太阳诱电株式会社(TAIYOYUDEN)、TDK-EPC,韩国的三星电机有限公司(SEMCO)和我国台湾地区的华新科技股份有限公司、国巨股份有限公司等都是全球著名的MLCC生产企业。

  MLCC的主流发展趋势是小型化、大容量、薄层化、贱金属化、高可靠性,其中内电极贱金属化相关技术在近年来发展最为迅速,采用贱金属内电极是降低MLCC成本的最有效途径,而实现贱金属化的关键技术是发展高性能抗还原钛酸钡瓷料。日本在21世纪初就已经完成了此项技术的开发,并一直保持世界领先,目前其大容量MLCC全部实现了贱金属化。
尺寸小型化-钧杰陶瓷

  尺寸的小型化一直是MLCC发展的主要趋势,随着电子设备日益向小型化和便携式方向发展,产品更新换代迅速,小型化产品需求强烈。实现小型化元器件的基本材料技术是陶瓷介质层的薄型化技术。当前日本企业处于国际领先地位,其生产的MLCC单层厚度已达1µm,其中,处于顶级地位的日本村田和太阳诱电株式会社的研发水平已达到0.3µm。

  介质薄层化的基础是介质材料的微细化。在大容量薄层化MLCC元件单层厚度逐渐减小的同时,为保证元件的可靠性,钛酸钡作为MLCC陶瓷介质的主晶相,其颗粒尺寸需要从200~300nm进一步细化到80~150nm。未来的发展趋势是制备出颗粒尺寸150nm的钛酸钡材料作为MLCC介质层的主晶相材料。

片式电感器产业

  片式电感器是另一类用量较大的无源电子元件,是三大类无源片式元件中技术最复杂的一类,其核心材料是磁性陶瓷(铁氧体)。目前世界片式电感器的总需求量在10000亿只左右,年增长速度在10%以上。在研制生产片式电感器方面,日本的生产产量约占世界总量的70%。其中TDK-EPC、村田和太阳诱电株式会社一直掌握该领域的前沿技术。
片式电感-钧杰陶瓷

  据产业情报网(IEK)统计,在全球电感市场中,TDK-EPC、太阳诱电株式会社及村田三家企业的产量合计约占全球市场的60%左右。片式电感器发展的主要趋势包括小尺寸、高感量、大功率、高频率以及高稳定、高精度。其技术核心是具有低温烧结特性的软磁铁氧体和介质材料。


高性能压电陶瓷产业

  压电陶瓷是一种重要的换能材料,其机电耦合性能优良,在电子信息、机电换能、自动控制、微机电系统、生物医学仪器中广泛应用。为适应新的应用需求,压电器件正向多层化、片式化和微型化方向发展。
各种压电陶瓷-钧杰陶瓷

  近年来,多层压电变压器、多层压电驱动器、片式化压电频率器件等一些新型压电器件不断被研制,并广泛应用于电气、机电、电子等领域。同时,在新型材料方面,无铅压电陶瓷的研制已取得了较大的突破,有可能使得无铅压电陶瓷在许多领域替代锆钛酸铅(PZT)基的压电陶瓷,推动绿色电子产品的升级换代。

  此外,压电材料在下一代能源技术中的应用开始崭露头角。过去十年中,随着无线与低功耗电子器件的发展,利用压电陶瓷的微型能量收集技术的研究与开发受到各国政府、机构和企业的高度重视。
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微波介质陶瓷产业

  微波介质陶瓷是无线通信器件的基石,广泛应用于移动通信、导航、全球卫星定位系统、卫星通信、雷达、遥测、蓝牙技术以及无线局域网(WLAN)等领域。由微波介质陶瓷构成的滤波器、谐振器及振荡器等元器件在5G网络中被广泛使用,其质量在很大程度上决定了微波通信产品的最终性能、尺寸极限与成本。具有低损耗、高稳定性、可调制的微波电磁介质材料是目前国际上的核心技术。微波介质陶瓷材料在发展初期曾形成美国、日本、欧洲等国家和地区激烈竞争的局面,但随后日本逐渐处于明显的优势地位。

微波介质陶瓷-钧杰陶瓷

  随着第三代移动通信与数据微波通信的快速发展,美国、日本、欧洲均针对该高技术领域的发展进行战略上的调整。从最近的发展趋势看,美国将非线性微波介质陶瓷与高介电常数微波介质陶瓷材料技术作为战略重点,欧洲侧重于固定频率谐振器用材料,而日本则依靠其产业化的优势大力推进微波介质陶瓷的标准化与高品质化。目前微波介质材料和器件的生产水平以日本村田、京瓷株式会社、TDK-EPC公司,美国Trans-Tech公司等为最高。


半导体陶瓷产业

  半导体陶瓷是一类可以将湿、气、力、热、声、光、电等物理量转化为电信号的信息功能陶瓷材料,应用十分广泛,是物联网技术的主要基础材料,如正温度系数热敏电阻(PTC)、负温度系数热敏电阻(NTC)和压敏电阻,以及气敏、湿敏传感器等。热敏陶瓷和压敏陶瓷的产量和产值在半导体陶瓷材料中最高。

压敏电阻-钧杰陶瓷

  在国际上,热敏电阻陶瓷材料及器件以日本村田、芝浦电子株式会社、三菱集团(Mitsubishi)、TDK-EPC、石冢电子株式会社(Ishizuka),美国威世(VISHAY),德国爱普科斯(EPCOS)等公司的技术最先进,产量最大,他们的年产量总和约占世界总量的60%~80%,其产品质量好的同时价格也高。

  近年来,国外陶瓷半导体器件正向高性能、高可靠、高精度、多层片式化和规模化方向发展。目前,国外一些大企业相继推出了一些基于多层陶瓷技术的片式化半导体陶瓷器件,成为敏感器件领域的高端产品。

注:以上内容转载自广州先进陶瓷展

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