{首页主词},&

OLED背后的“男人”——電子陶瓷

2017-04-13 13:45:03 作者：本網整理來源：熱噴涂與再制造分享至：

    電子陶瓷是指在電子工業中能夠應用電、磁性質的陶瓷。電子陶瓷屬于無機多晶體，微觀結構上是介乎單晶與玻璃之間的一類物質，陶瓷內部之間是由離子鍵和共價鍵所結合。通過精密控制陶瓷的表面、晶界和尺寸結構可以使陶瓷獲得新功能。電子陶瓷具有高熔點、硬度高和彈性模量大等特點，能夠耐高溫、磨損和氧化腐蝕，化學穩定性好。

    電子陶瓷（electronic ceramics）是指具有獨特的電學、光學、磁學等性質而在電子、通訊、自動化、能源轉化和存儲等領域起關鍵作用的一類先進陶瓷材料。按應用范圍可分為固定用陶瓷、電真空陶瓷、電容器陶瓷和電阻陶瓷。

    一、全球產業發展概況

    1.市場規模

    近年來，隨著通信、計算機、電子儀表、家用電器等下游應用的快速發展，電子陶瓷元器件的市場規模日益增長。據第三方機構的預測，全球電子陶瓷的市場規模將由2011年的1 300億美元左右，增長至2015年的2 100億美元左右，年復合增長率達到14%（圖1）。

圖1 全球電子陶瓷市場規模和增速（億美元）

2.主要生產國

由于較高的技術壁壘，電子陶瓷行業長期被日本、美國以及一些具有獨特技術的歐洲公司所壟斷。其中，日本電子陶瓷材料門類最多、產量最大、應用領域最廣、綜合性能最優，占據全球電子陶瓷市場50%的份額，在無鉛壓電陶瓷研發上，日本論文和專利數量最多。美國在電子陶瓷的技術研發方面走在世界前列，但是產業化應用落后于日本，大部分技術停留在實驗室階段。美國電子陶瓷產品約占世界市場份額的30%，居全球第2位（圖2）。歐盟主要大力發展降低消費型環境負荷的陶瓷材料。我國電子陶瓷產業已初具規模，但與日本和美國等經濟發達國家相比，尚屬起步階段。

圖2 全球電子陶瓷市場份額

3.電子陶瓷產業鏈

電子陶瓷產業的上游包括電子陶瓷基礎粉、配方粉等；下游應用行業包括消費電子類產品、通信通訊、汽車工業、數據傳輸以及其他電子類產品等，主要用于各類電子整機中的振蕩、耦合、濾波等電路中。中游是電子陶瓷材料及其元器件，主要包括：光纖陶瓷插芯、陶瓷封裝基座、陶瓷基片、陶瓷基體、接線端子、片式多層陶瓷電容器陶瓷、微波介質陶瓷等（圖3）。

圖3 電子陶瓷產業鏈

    二、主要細分領域發展現狀

    1. 電子陶瓷粉體

    電子陶瓷粉體是制造陶瓷元器件最主要的原料，其核心要求在于純度、顆粒大小和形狀等。高純、超細、高性能陶瓷粉體制造技術和工藝是制約我國電子陶瓷產業發展的瓶頸。這一技術基本掌握在日本、美國等少數發達國家。目前國際上最新的陶瓷粉體制備技術是超高溫技術，日本在超高溫技術方面占據全球領先地位。我國電子陶瓷急需的粉體主要依賴進口。

    以片式多層陶瓷電容器（Multi-layer ceramic capacitors，MLCC）陶瓷粉體材料為例，其生產全球集中度較高。2013年全球MLCC陶瓷粉產量接近5萬t，并且正以每年8%的復合增速增長，國內以12%的復合速度增長。據《中國石油和化工經濟分析》報道，全球超過70%的MLCC陶瓷粉體材料由日本企業壟斷。日本堺化學（Sakai）是全球最大的電子陶瓷粉體材料生產廠商，美國Ferro及日本化學NCI分別列第2和第3位（圖4）。

    我國的國瓷材料在陶瓷粉生產技術和市場方面處于領先地位，掌握了瓷粉水熱法合成技術、納米分散技術和包覆技術，主要產品有MLCC配方粉、微波介質瓷粉、納米復合氧化鋯、高純超細氧化鋁等，占據全球市場10%左右的份額和國內80%的市場份額。此外，風華高科也具備MLCC配方粉的生產能力；三環集團具備添加劑的生產能力，但僅自產自用，不對外銷售；火炬電子開始研發瓷粉配方以及超精細制作工藝。國內企業的持續創新，改變高可靠MLCC及其原材料大量依靠進口的局面。

圖4 全球主要電子陶瓷粉生產企業市場份額

    2.電子陶瓷材料及元器件

    （1）高壓陶瓷

    超、特高壓交直流用棒形支柱絕緣子和瓷套（空心絕緣子）是超、特高壓交直流電網輸變電用的關鍵元件。2011年，國際棒瓷產業規模約30億元，瓷套產業規模約有40億～45億元；國內棒瓷總產值約10億元、瓷套總產值約15億元由于發達國家電瓷市場日漸飽和以及生產成本大幅增加，日本、美國及歐洲很多電瓷廠先后轉產或限產。

    目前，國外棒瓷生產企業主要有日本有特殊陶業株式會社（NGK）和美國拉普公司，瓷套生產企業主要是NGK和美國PPC公司。國內棒瓷生產企業比較分散，唐山電瓷以110kV及以上棒形支柱絕緣子為主，國內市場占有率達到33.01%；撫順高科則以550kV棒形產品為主；西安電瓷研究所、中材高新材料股份有限公司（以下簡稱“中材高新”）中材高新等重點關注1 100kV等特高壓產品。國內瓷套生產集中度較高，華鑫電瓷電器有限公司、撫順高科電瓷電氣制造有限公司（以下簡稱“撫順高科”）、西安西電高壓電瓷有限責任公司（以下簡稱“西安電瓷”）和撫順電瓷制造有限公司占據國內市場份額的近70%。但國內低壓瓷套產能過剩，特高壓瓷套無法滿足正常需求，750kV及以上無機粘接空心瓷絕緣子主要依靠進口。唐山高壓電瓷有限公司、撫順高科、西安電瓷、中材高新已經研發出363kV和550kV空心瓷絕緣子。

    （2）光纖陶瓷插芯

    光纖陶瓷插芯是光纖連接器的核心部件，廣泛應用于通信、局域網、光纖到戶、高質量視頻傳輸、光纖傳感、測試儀器儀表等。根據中國電子元件行業協會統計，2013年全球陶瓷插芯市場規模約2.9億美元（約合18億元），預計到2018年全球陶瓷插芯市場規模約4.4億美元（約27億元）。

    全球主要光纖陶瓷插芯生產企業有中國的三環集團、深圳太辰光通信有限公司，日本京瓷株式會社（以下簡稱“京瓷”）、日本Adamant，韓國大源以及臺灣富士康科技集團等。三環集團占據光纖陶瓷插芯行業絕對龍頭。2013年我國陶瓷插芯產量（含在華外企）接近全球總產量的93%，三環集團占據40%以上的市場份額。

    （3）燃料電池陶瓷隔膜板

    燃料電池隔膜板是固體氧化物燃料電池的核心部件，其主要作用是在陰極與陽極之間傳遞氧離子和對燃料及氧化劑進行有效隔離。美國布盧姆能源公司（Bloom Energy）是全球最大的固體氧化物燃料電池生產商，而三環集團是布盧姆能源燃料電池隔膜板的核心供應商，占其燃料電池隔膜板采購份額的70%。

    （4）SMD陶瓷封裝基座

    SMD陶瓷封裝基座主要用于石英晶體振子芯片和聲表面波芯片的封裝。根據中國電子元件行業協會的數據，2013年全球陶瓷封裝基座的市場規模約為9.5億美元（約合人民幣57億元），預計2017年將達到65億元。陶瓷封裝基座的生產工藝中，陶瓷生片沖孔、氣氛保護燒結等工藝環節具有較高的技術壁壘，全球市場長期被日本企業壟斷，我國陶瓷基座供應長期依賴進口。

    全球陶瓷封裝基座的主要生產企業有日本京瓷、美國洛泰克（NTK）公司和三環集團。2013年，這3家企業分別占據陶瓷封裝基座市場的68%、28.6%和3.4%。日本京瓷是陶瓷封裝基座市場的絕對領導者，其全球市場份額曾一度高達80%，并憑借其壟斷地位長期享受極高毛利水平。三環集團已掌握陶瓷封裝基座的工藝技術，2013年全球市場份額約3.4%，未來將加快通用產品向小型化產品等高端領域的延伸。

    （5）氧化鋁陶瓷基片

    氧化鋁陶瓷基片是片式電阻的核心部件。根據中國電子元件行業協會數據顯示，2013年全球陶瓷基片市場規模約1.57億美元（約合10.7億元人民幣），全球陶瓷基片的市場銷售規模有望保持4%左右的增長，到2017年達到約1.84億美元（約合12億元人民幣）的規模。

    目前氧化鋁陶瓷基片的主要供應商包括日本丸和、NCI、三環集團、臺灣九豪等。2012年，這幾家企業分別占據氧化鋁陶瓷基片市場的27.2%、23.5%、12.5、11.0%。國外公司氧化鋁陶瓷基片業務基本處于虧損狀態。

    （6）MLCC電容器

    MLCC是電容器市場中最為主流的產品，是全球市場占有率最高的電容器產品。根據中國電子元件行業協會的數據，2013年全球和國內電容器市場中陶瓷電容器占比達到49%和49.98%。其中，MLCC片式多層陶瓷電容器具有低ESR、耐高溫、耐高壓、體積小、性價比高等特點，其市場規模約占整個陶瓷電容器的93%左右。2013年全球MLCC產品市場規模為81.8億美元，中國市場規模達到359.7億元，占全球比重接近70%。中國作已成為全球陶瓷電容器生產大國和消費大國，產銷量位居全球前列。

    目前全球主要的MLCC生產國包括日本、韓國、美國和中國。日本的主要生產企業有村田、京瓷、太陽誘電以及電氣化學TDK等。日本村田制作所是全球最大的MLCC陶瓷電容器生產廠家，市場占有率超過20%。京瓷公司是全球技術陶瓷領域龍頭企業，產品涵蓋無線手機和網絡設備、半導體元件、射頻和微波產品套裝、無源電子元件、水晶振蕩器和連接器以及光電通訊網絡用光電器件等。日本太陽誘電（Taiyo Yuden）是全球知名的陶瓷電容和電感等電子元器件生產商，在高容MLCC領域較為突出。美國基美公司（Kemet）在高端MLCC陶瓷電容應用領域具有一定優勢。韓國主要生產商為三星電子；中國臺灣的國巨股份有限公司和華新科科技股份有限公司也占據一定的市場份額。國內MLCC陶瓷電容器生產企業主要是風華高科、三環集團、深圳宇陽科技發展有限公司以及火炬電子、成都宏明電子科大新材料有限公司、北京元六鴻遠電子技術公司等。

    （7）微波介質陶瓷

    微波介質陶瓷材料是指應用于微波頻率（300MHz～30GHz頻段）在電路中作為介質材料并完成一種或多種功能的陶瓷材料。具有高介電常數、低介電損耗、溫度系數小等優良性能，是制造微波介質諧振器、濾波器、介質天線、介質導波回路等微波元器件的關鍵材料，可用于移動通訊、衛星通訊和軍用雷達等方面。預計到2015年，全球微波介質材料市場規模將超過15億美元。2015年我國微波介質陶瓷材料產量有望突破1800ts，產值將超過9億元。

    微波陶瓷材料和器件的主要生產企業有日本村田公司、德國EPCOS公司、美Trans-Tech公司、Narda MICROWAVE-WEST公司、英國Morgan ElectroCeramics、Filtronic公司等，其產品的應用范圍已在300MHz～40GHz系列化，年產值均達10億美元以上。佳利電子是國內最大的微波介質陶瓷產品生產企業，具備高低溫微波陶瓷材料自主知識產權并實現產業化，其大眾導航天線、特種微波介質陶瓷、微波通訊元器件等產品處于國內領先地位。2015年，佳利電子被北斗星通收購，將進一步鞏固北斗產業鏈的上游地位。