电子陶瓷作为一类重要的计谋新质料,是无源电子元件的焦点质料,也是电子信息技能规模重要的技能前沿,应用规模涉及自动仪表、数字家电、汽车电器、通信、计较机等行业。跟着电子信息技能日益走向集成化、智能化和微型化,无源电子元件日益成为电子元器件技能的成长瓶颈,电子陶瓷质料及其制备加工技能的计谋职位日益凸显。我国电子陶瓷质料和元件规模已形成了很好的财富技能基本,但在高端质料和元器件方面的竞争力依然不敷,一些要害质料技能、工艺技能及设备技能受制于人。
中国工程院周济院士、李龙土院士等在中国工程院院刊《中国工程科学》2020年第5期撰文指出,面临新形势,亟待加大研发投入,理顺体制机制,强化财富链的自主可控和自主创新。文章阐明白国际电子陶瓷财富技能成长近况与趋势,总结了我国电子陶瓷质料与元器件的成长近况,梳理了电子陶瓷质料重大技能的需求及财富成长面对的主要问题,提出了我国电子陶瓷财富成长的总体思路、计谋方针和重点成长偏向。
文章指出,我国电子陶瓷质料和元件规模已形成了很好的财富技能基本,为实现我国高端电子陶瓷财富的引领成长,亟待强化顶层统筹筹划,为此发起,将无源元件和要害电子陶瓷质料及无源电子元件纳入国度半导体财富成长计谋机关中统筹思量;增加研究人员和资金投入,强化研发气力;统筹筹划电子陶瓷质料与元器件财富链上下游企业,增强自主创新。
一、媒介
电子陶瓷是无源电子元件的焦点质料,是电子信息技能的重要质料基本。连年来,跟着电子信息技能日益走向集成化、薄型化、智能化和微型化,以半导体技能为基本的有源器件和集成电路迅速成长,而无源电子元件日益成为电子元器件技能的成长瓶颈,因此电子陶瓷质料及其制备加工技能越来越成为制约电子信息技能成长的重要焦点技能之一。
我国事无源电子元件大国,从产物产量上看,无源元件的产量占到了全球的 40% 以上;但不是强国,元件产值不敷全球产值的四分之一,高端元件大量依赖入口。电子陶瓷质料及技能是制约高端元件成长的重要因素之一。从计谋高度研判海表里电子陶瓷质料与元器件技能的成长近况,阐明我国相关规模的问题及对策,对付敦促我国高端电子元器件财富的成长具有重要意义。
二、国际电子陶瓷财富技能成长近况与趋势
从全球电子陶瓷财富技能程度看,日本和美国处于世界的领先职位。个中,日本凭借其超大局限的出产和先进制备技能,活着界电子陶瓷市场中具有主导职位,占有世界电子陶瓷市场 50% 以上的份额。美国在基本研究和新质料开拓方面气力雄厚,其注重产物的前沿技能和在军事规模的应用,如在水声、电光、光电子、红外技能和半导体封装等方面处于优势职位。另外,韩国在电子陶瓷规模成长迅速,引人瞩目。
(一)多层陶瓷电容器(MLCC)财富
电子陶瓷的主要应用规模是无源电子元件。MLCC 是今朝用量最大的无源元件之一,主要用于种种电子整机中的振荡、耦合、滤波旁路电路中,其应用规模涉及自动仪表、数字家电、汽车电器、通信、计较机等行业。MLCC 在国际电子制造业中占据越来越重要的位置,尤其是跟着消费类电子产物、通信、电脑、网络、汽车、家产和国防终端客户的需求日益增多,全球市场到达百亿美元,并以每年 10%~15% 的速度增长。
自 2017 年以来,由于供求干系所致,MLCC 产物产生了若干次涨价潮。日本是 MLCC 的出产大国,日本的村田(nuRata)、京瓷株式会社(KYOCERA)、太阳诱电株式会社(TAIYO YUDEN)、TDK-EPC,韩国的三星电机有限公司(SEMCO)和我国台湾地域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 出产企业。
MLCC 的主流成长趋势是小型化、大容量、薄层化、贱金属化、高靠得住性,个中内电极贱金属化相关技能在连年来成长最为迅速,回收贱金属内电极是低落 MLCC 本钱的最有效途径,而实现贱金属化的要害技能是成长高机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能的开拓,并一直保持世界领先,今朝其大容量 MLCC 全部实现了贱金属化。
尺寸的小型化一直是 MLCC 成长的主要趋势,跟着电子设备日益向小型化和便携式偏向成长,产物更新换代迅速,小型化产物需求强烈,如图 1 所示。实现小型化元器件的根基质料技能是陶瓷介质层的薄型化技能。当前日本企业处于国际领先职位,其出产的 MLCC 单层厚度已达 1 µm,个中,处于顶级职位的日本村田和太阳诱电株式会社的研发程度已到达 0.3 µm。介质薄层化的基本是介质质料的微细化。在大容量薄层化 MLCC 元件单层厚度逐渐减小的同时,为担保元件的靠得住性,钛酸钡作为 MLCC 陶瓷介质的主晶相,其颗粒尺寸需要从 200~300 nm 进一步细化到 80~150 nm。将来的成长趋势是制备出颗粒尺寸 150 nm 的钛酸钡质料作为 MLCC 介质层的主晶相质料。