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我国电容器行业技术水平及发展方向概况分析

    1、行业发展现状

    我国对于陶瓷电容器的研究生产始于上世纪80 年代中期,通过引进吸收国外先进技术,已经积累了一定的研究和生产能力,成为全球陶瓷电容器生产大国但目前国内陶瓷电容器生产企业普遍存在设备更新不及时、产品档次偏低、产能不足等问题。智研咨询发布的《2014-2019年中国电容器市场分析预测及投资战略咨询报告》显示,国内陶瓷电容器厂商主要面临的挑战如下:

    (1)自主创新乏力、研发投入不足。在电容器尺寸方面,陶瓷电容器最小可以做到0201,甚至01005;在电容器容量方面,目前日本陶瓷电容器厂家1210尺寸规格产品的电容量可达100μF,而绝大部分国内陶瓷电容器企业的技术水平与国外优秀同行相比存在一定差距;

    (2)高性能陶瓷粉末、内电极和外电极材料尚需进口,特别是部分特殊功能的材料配方属于企业高度机密,且部分金属内、外电极材料则属于稀有资源,如金属钯,存在对中国企业实行技术封锁、原材料限售的可能。如果国内企业在高性能原材料的研发上不能有所突破,将在一定程度上受到国外厂商供应的影响;

    (3)高端及具有特殊用途(高温电容器、高频高Q 电容器、脉冲功率电容器等)的陶瓷电容器产品仍需大量进口,如智能手机的迅猛发展需要大量的高频高Q、大容量小尺寸的电容器;汽车环境的苛刻性则对汽车用陶瓷电容器的耐高温及可靠性方面提出了更高的要求。

    2、生产工艺

    多层陶瓷电容器是陶瓷电容器最主要、发展最为迅猛的产品类型,其市场规模大约占整个陶瓷电容器市场规模总和的93%,其制造工艺方法主要有以下三大类型:干式流延工艺、湿式印刷工艺、瓷胶移膜工艺。

    (1)干式流延工艺:目前国内厂商普通采用的生产工艺,其将陶瓷粉料与粘合剂、增塑剂、溶剂及分散剂混磨成悬浮性好的浆料,经真空脱泡后在刮刀的作用下在基带上流延出连续、厚度均匀的浆料层。在表面张力的作用下浆料层形成光滑的自然表面,干燥后形成柔软如皮革状的膜带,再经印刷电极、层压、冲片、排粘、烧结后形成电容器芯片。干式流延工艺生产具有投资少、生产效率高的特点,适用于大批量生产,但该工艺的单层最小极限厚度为7μm,一定程度上限制了多层陶瓷电容器的小型化、高容量,且该工艺在生产过程中难以完全避免出现中部厚、边沿薄的“桶形效应”、“气隙分层”等质量问题,其产品质量又主要依靠后期筛选检验来保证,产品的可靠性不高,该工艺生产的产品较难在高端市场推广应用。

    (2)湿式印刷工艺:将陶瓷介质浆料通过丝网印刷制成陶瓷薄膜作为多层陶瓷电容器的介质,金属电极和上下保护片都采用丝网印刷形成,即按“下保护片-电极-介质-电极-介质……-上保护片”顺序印刷,以达到设计的层数。完成上述工序再进行烘干,之后按片式电容器的尺寸要求切割成芯片。湿式印刷法大大改善了干式流延法陶瓷介质薄膜的质量,消除了电容器分层隐患,且不存在 “桶形效应”现象。湿式印刷工艺可满足多层陶瓷电容器的各种要求,但湿式印刷工艺技术控制相对复杂,较难实现浆料粘度连续在线控制,自动化生产设备投资较大,主要用于生产特殊用途的高可靠产品,目前仅有美国、英国等国家少数厂商掌握和使用。

    (3)瓷胶移膜工艺:以卷式胶膜为载体,通过特殊浆料挤出设备,将陶瓷浆料均匀挤在载体上,以获得陶瓷介质层连续性卷材,膜厚精准,可做到2μm以下,实现了介质层的超薄制作。制作电容器时,以陶瓷介质卷材为基础,在上面印刷金属电极后再套印瓷浆层。该工艺属目前国际先进技术,可以实现多层陶瓷电容器的超小型化的要求,但技术含量高,设备及技术前期投入较大。

    干式流延工艺制造多层陶瓷电容器工艺由于设备简单、生产效率高,是目前厂商普遍采用的生产工艺。但随着市场对产品的要求越来越高以及高端多层陶瓷电容器的需求不断增长,湿式印刷工艺和瓷胶转移膜工艺因其制造工艺的先进性而备受关注,已逐步成为多层陶瓷电容器制造技术的发展趋势。

    3、行业技术发展方向

    为顺应医疗电子设备、汽车电子、消费类电子产品等下游电子设备用户的微型化、高速度、数字化(信息化)、智能化、个性化、集成化发展需求,电容器产品的技术发展趋势呈现如下变化:

类别
 
性能发展趋势
产品发展趋势
陶瓷电容器
高频高Q、高稳定性、大容量、耐高压、高可靠、拓宽工作温度范围、高功率化、抗干扰、低ESR、低ESL
小体积、特殊功能等能适应于特殊应用场合的片式陶瓷电容器
铝电解电容器
耐大纹波电流;高压、大容量;长寿命、高可靠和安全性;工作温度范围更宽
体积小型化;片式化铝电解电容器、固体化
钽电解电容器
大电容量、耐高压、低ESR
小型化、片式、全固态化
薄膜电容器
高电压、大功率、高精密、高可靠
小型化、片式化、低成本

资料来源:产业信息网整理

    就陶瓷电容器行业的技术发展趋势而言,在性能、工艺等方面呈现如下发展趋势:

    (1)提高性能:单位体积容量密度的提高,频率响应特性的提高、直流偏置电压特性、损耗因素的改善,如:零电压特性、超低损耗等;

    (2)特殊用途:带有特殊功能的陶瓷电容器,即对产品提出了各种各样的功能要求;如高温、高压、高频高Q、脉冲放电、超稳定性等;

    (3)高可靠:由于航空、航天、武器装备等军工领域及部分与人身安全、社会生活息息相关的设备应用有其特殊性和重要性,部分设备还带有“不可维修性”的特征,对陶瓷电容器的可靠性要求非常高;

    (4)表面贴装(SMT):高密度的贴装要求对陶瓷电容器尺寸、形状、精度以及端子电极、编带形态也提出越来越高的要求;

    (5)贱金属材料应用:陶瓷电容器的技术发展历程是电子信息产品飞速发展的一个缩影,其中采用镍、铜等贱金属代替银/钯贵金属作为内电极材料(又称BME 技术),是陶瓷电容器技术发展的一个重要里程碑。虽然这对陶瓷电容器的材料技术、共烧技术(采用N2 气氛保护烧结)、设备技术提出了较高的要求,但贱金属工艺可大幅度降低原材料成本,可以使生产成本大幅调低30%~50%左右,还能改善介质损耗,是陶瓷电容器发展的趋势;

    (6)超高层数:多层陶瓷电容器产品内部电极层数越多,技术含量越高;通过提高电容器的层数,实现产品的“小尺寸,大容量”是多层陶瓷电容器技术发展的趋势。

    而对于MLCC 在军工用武器装备方面的应用则主要有以下几种发展态势。

    (1)小型化、大容量、模块化:随着军用电子装备对微型化、高速度、集成化、智能化等性能的迫切要求,则要求更多“小尺寸,大容量”的MLCC 集成到装备的电路结构中。

    (2)高性能高频化、高电压大电流、抗干扰技术:为适应毫米波的技术发展,MLCC 产品的工作范围已进入毫米波工作频段,日益呈现高性能、高频化。同时,为满足重大军事设施内部电源系统的要求,地面电源、电力系统等供电系统都需要大电流高电压MLCC。另外,电磁干扰(EMI)、射频干扰(RFI)、电磁脉冲(EMP)等干扰问题也一直困扰军事武器的发展,军工用MLCC 不仅要包含开关电源的传导干扰频谱,还要包含大多数数字电路的传导干扰频谱和较好的抑制辐射干扰的效果,因此抗干扰技术已经成为世界各国MLCC 制造商关注的焦点。

    (3)工作温度范围宽、耐焊接高温、更长使用寿命:部分军用电子设备和特殊电子设备对电子元件的工作温度范围及耐焊接高温有着严格要求,如在发动机控制系统的耐高温电子设备中,需要能耐受300-600℃高温。同时,军用电子设备要求更长的使用寿命,有的甚至要使用二、三十年或更长时间,在某些整机设备的设计要求会更高。

本文采编:CY207
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2024-2030年中国玻璃膜电容器行业市场运行态势及发展前景研判报告
2024-2030年中国玻璃膜电容器行业市场运行态势及发展前景研判报告

《2024-2030年中国玻璃膜电容器行业市场运行态势及发展前景研判报告》共八章,包含中国玻璃膜电容器产业链全景梳理及布局状况研究,中国玻璃膜电容器行业重点企业布局案例研究,中国玻璃膜电容器行业市场及战略布局策略建议等内容。

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