多層陶瓷電容器是電子信息產(chǎn)業(yè)的基本構(gòu)成元器件之一,它的基本功能強(qiáng)與弱都會(huì)直接關(guān)系著各種電子產(chǎn)品的有序發(fā)展。在未來5G市場發(fā)展過程中將非常需要高頻低耗、中壓高容、體積小型化的產(chǎn)品。但是機(jī)遇是和挑戰(zhàn)并存的,所以國內(nèi)高級(jí)多層陶瓷電容器技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用都會(huì)受到原材料、制作技術(shù)與設(shè)備水平的制約,最終影響產(chǎn)品發(fā)展速度。
多層陶瓷電容器優(yōu)勢(shì)
從介質(zhì)材料層面來看,電容器可分為薄膜電容、鉭電解電容、鋁電解電容、陶瓷電容等種類,其中,陶瓷電容器占領(lǐng)最多市場比例,有43%左右。從結(jié)構(gòu)層面來看,陶瓷電容劃分為片式多層陶瓷電容器、引線式多層陶瓷電容、單層陶瓷電容三種。其中片式多層陶瓷電容器是目前電路當(dāng)中使用率最高的電容器,主要是因?yàn)槠渚哂羞@些優(yōu)勢(shì):
片式多層陶瓷電容器
容量包容度較大:和單層電容相比,多層陶瓷電容器使用了多層疊加技術(shù),讓其具備了更加寬泛的電容量。
體積超級(jí)?。含F(xiàn)如今平板、智能手機(jī)等產(chǎn)品的更新?lián)Q代讓產(chǎn)品更趨向于輕薄化發(fā)展,這就要求產(chǎn)品中所使用的電容器需具備超小體積特征,當(dāng)前產(chǎn)品尺寸正朝著更小的趨勢(shì)發(fā)展。
低等效串聯(lián)電阻(ESR):多層陶瓷電容器的ESR通常只有幾毫歐,與其他類型電容器相比,足足相差多個(gè)數(shù)量級(jí),ESR越小,這說明該元件在運(yùn)作時(shí)本身散發(fā)出來的熱氣會(huì)更少,進(jìn)而讓絕大部分的能量都使用于電子設(shè)備的運(yùn)行,并不是通過熱能的形式進(jìn)行消耗,所以該元件能夠提升運(yùn)行效果,同時(shí)延長電容器使用期限。
額定電壓高:經(jīng)過高溫?zé)Y(jié)技術(shù)后的陶瓷結(jié)構(gòu)會(huì)更加緊致,和其他材質(zhì)電容相比,其內(nèi)電壓優(yōu)勢(shì)更加明顯,電壓系列更加寬廣,能夠達(dá)到不同電路運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)。
高頻性質(zhì)較好:材料質(zhì)量的提升讓多層陶瓷電容器在各個(gè)頻段中都有對(duì)應(yīng)的陶瓷材料來完成低電阻與阻抗,所以在高頻電路當(dāng)中有著良好的性質(zhì)。并且多層陶瓷電容器具備良好的無極性,進(jìn)行裝配使用時(shí)會(huì)更加便利。
未來發(fā)展趨勢(shì)
可靠性高、高電壓:經(jīng)濟(jì)發(fā)展下車載制造對(duì)產(chǎn)品的可靠性與安全性要求更高,而且多層陶瓷電容器的安全性往往直接影響著車身電子的穩(wěn)定性,車載電子領(lǐng)域平均功率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于手機(jī)等電子產(chǎn)品,所以對(duì)高壓產(chǎn)品需求量不斷增加。陣地雷達(dá)、衛(wèi)星、供電系統(tǒng)等,這些運(yùn)作時(shí)會(huì)需要更加高質(zhì)量的電壓和電流,而多層陶瓷電容器在該領(lǐng)域中的使用需要原件可以高電壓運(yùn)行中保持高度安全性與可靠性。
高頻高溫工作環(huán)境:5G時(shí)代無線頻率主要運(yùn)作階段為毫米波頻段,其性能與功率要求的強(qiáng)化還需要多層陶瓷電容器能夠在高頻高溫環(huán)境中運(yùn)作,一般情況下該電容器的運(yùn)行溫度在125℃左右,新型材料讓其能夠承受260℃的高溫。
高容量:多層陶瓷電容器因?yàn)槠渚邆涞母呖煽啃院蜔o極性優(yōu)勢(shì),讓其成為了代替鉭電容的最優(yōu)選擇。因此新型材料和加工環(huán)節(jié)都在朝著高容量化階段進(jìn)步。
小型化:高電壓以及高容量等重要技術(shù)參數(shù)不斷升級(jí)后,必然會(huì)出現(xiàn)提升瓶頸,如今來看主要的突破口在于陶瓷加工技術(shù)和陶瓷材料的創(chuàng)新發(fā)展與優(yōu)化,在未來核心技術(shù)主要包括以下方面:雙極材料技術(shù)、電容層薄化技術(shù)、打印技術(shù)、多層技術(shù)。另外在智能手機(jī)輕薄化發(fā)展趨勢(shì)下,元器件平均占用體積不斷擴(kuò)展,同時(shí)手機(jī)功能升級(jí)過程中會(huì)更加需要高質(zhì)量的電容量。
市場發(fā)展前景
①5G、車載發(fā)展前景良好
5G時(shí)代發(fā)展下,通信設(shè)備的制造對(duì)多層陶瓷電容器的需求量非常大。此外,因?yàn)?G傳輸速度快、覆蓋面積廣,因此需要搭建更多、更高級(jí)的基站,進(jìn)而帶動(dòng)了多層陶瓷電容器的需求量。再加上5G毫米波段以及sub-6G頻段的應(yīng)用,需要密集程度更高的基站設(shè)置,5G需要的基站數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于4G,而這些基站的設(shè)定更加需要響應(yīng)的被動(dòng)元器件。
據(jù)全國工業(yè)和信息化工作會(huì)議內(nèi)容得知,我國已經(jīng)累計(jì)建設(shè)開通了230萬個(gè)5G基站,其中新型數(shù)據(jù)中心建設(shè)效果最為顯著。到了今年2月,北京市經(jīng)信局召開了經(jīng)濟(jì)與信息化工作會(huì)議,據(jù)透露,2023年北京市經(jīng)信系統(tǒng)全面保障了產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)與企業(yè)的發(fā)展,今年北京市規(guī)模以上工業(yè)增加值上升速率為4%,數(shù)字經(jīng)濟(jì)增長率為6.5%,并且還要新設(shè)1萬個(gè)5G基站。
汽車性能提升與車內(nèi)娛樂功能的提升進(jìn)一步促進(jìn)了汽車電子化發(fā)展,每輛汽車使用的電容器數(shù)量逐漸增多,這也進(jìn)一步推動(dòng)了多層陶瓷電容器使用數(shù)量的增加。據(jù)統(tǒng)計(jì),純電動(dòng)車制造中需要使用到18000個(gè)多層陶瓷電容器單車,使用數(shù)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于之前的燃油車。
②軍工多層陶瓷電容器
現(xiàn)代化發(fā)展目標(biāo)推動(dòng)軍用多層陶瓷電容器市場創(chuàng)新與發(fā)展,軍工類的多層陶瓷電容器主要服務(wù)于國防工業(yè)。就國內(nèi)軍工電子行業(yè)而言,多層陶瓷電容器將會(huì)大量使用在雷達(dá)、飛船、衛(wèi)星、火箭等武器裝備中,因?yàn)檐娪秒娮酉到y(tǒng)保存環(huán)境比較嚴(yán)酷,相比民用產(chǎn)品,軍用電子產(chǎn)品對(duì)功能要求更高、更特殊,還需要結(jié)合各種軍用標(biāo)準(zhǔn),通過嚴(yán)寒、高溫、高沖擊、高壓等極端環(huán)境下進(jìn)行有針對(duì)性的檢測(cè)與控制,以此保證產(chǎn)品的可靠性,確保生產(chǎn)產(chǎn)品能夠滿足不同作戰(zhàn)需要。
就軍用可靠的多層陶瓷電容器產(chǎn)品來看,需要附加值超高的產(chǎn)品,這是因?yàn)檐娪脤?duì)配套產(chǎn)品特殊要求很多,需要數(shù)量少、批次多的產(chǎn)品,同時(shí)要高質(zhì)量的產(chǎn)品技術(shù),有專門的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與使用要求,其制造技術(shù)難度更大,設(shè)備功能要求居多。此外,軍用產(chǎn)品行業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)與入門要求非常高,而且配套企業(yè)需要承擔(dān)更加重大的責(zé)任,市場競爭格局更加穩(wěn)定,利潤相對(duì)有保證。
近年來,我國小衛(wèi)星產(chǎn)業(yè)發(fā)展速度加快,必將為衛(wèi)星制造市場帶來發(fā)展動(dòng)力,在2025年全球小衛(wèi)星制造與發(fā)射規(guī)模預(yù)計(jì)會(huì)超過200億美元?,F(xiàn)如今中高軌道通信衛(wèi)星只解決了全球覆蓋問題,應(yīng)用的技術(shù)性質(zhì)還不能達(dá)到全球互聯(lián)接入要求。在未來會(huì)實(shí)現(xiàn)低柜衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)星座,全球?qū)⒏采w更加高性能、高寬帶的互聯(lián)服務(wù),同時(shí)具備低成本、便捷式的服務(wù)。為解決互聯(lián)網(wǎng)覆蓋問題,我國也開始投入衛(wèi)星互聯(lián)網(wǎng)建設(shè)旅程,在未來發(fā)展中,衛(wèi)星使用規(guī)模將會(huì)大幅度提升,同時(shí)帶動(dòng)多層陶瓷電容器市場發(fā)展。
結(jié) 語
總而言之,在通訊技術(shù)、電子信息、表面貼裝技術(shù)等各種高新科技高速發(fā)展下,多層陶瓷電容器的發(fā)展將面臨更加寬廣的市場,同時(shí)生產(chǎn)技術(shù)也會(huì)不斷更新。在未來多層陶瓷電容器主導(dǎo)電容器將轉(zhuǎn)向賤金屬多層陶瓷,同時(shí)還會(huì)選擇更小的型號(hào),容量方面也將逐漸替代鉭電解電容器朝著綠色環(huán)保、高性能以及高頻化方向發(fā)展。國內(nèi)多層陶瓷電容器行業(yè)發(fā)展過程中,要站在國際多層陶瓷電容器發(fā)展高點(diǎn),將我國電子元器件市場優(yōu)勢(shì)充分發(fā)揮出來,深入研究創(chuàng)新自主產(chǎn)權(quán)新技術(shù)與原材料。相信在未來發(fā)展加速中,必然會(huì)超過國際先進(jìn)水平,帶動(dòng)國內(nèi)信息產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展。
審核編輯:湯梓紅
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原文標(biāo)題:多層陶瓷電容器的技術(shù)現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢(shì)
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