2014电子陶瓷第一章第二讲

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1、第一章 电子陶瓷概述 1.3 现代电子陶瓷在先进陶瓷阶段出现的电子陶瓷是电 子工业、航天、航空和核工业的基础之一 ，在其他高技术领域也异常活跃。例如，某种火箭，其中采用陶瓷材料 制造的零部件占80%，一台彩电接收机， 用陶瓷制造的元器件约占75%。第一章 电子陶瓷概述电子陶瓷是应用于电子技术中的各种陶瓷 ，主要可分两大类：结构陶瓷和功能陶瓷。结构陶瓷指用于制造电子元件、器 件、部件等的基体、外壳、固定件、绝缘 零件等的陶瓷材料，又称装置瓷。第一章 电子陶瓷概述功能陶瓷指用于制造电容器、电阻 器、电感器、换能器、滤波器、振荡器、 传感器等的陶瓷材料电子陶瓷电子结构陶瓷电子功能陶瓷基板陶瓷电气绝缘

2、陶瓷电气真空陶瓷电容器陶瓷电阻陶瓷电感陶瓷压电铁电陶瓷微波陶瓷超导陶瓷磁性陶瓷第一章 电子陶瓷概述电子陶瓷在电子工业中的重要地位 还在于它在整机中的关键性作用。一块集成电路的稳定性和使用寿命 ，在很大程度上取决于它的基片或管壳 的性能；一个自动控制系统的调节范 围、精度和灵敏度等主要指标，都取决 于传感器的性能，而制造传感器的主要 材料是功能陶瓷；一台大型计算机的运 算速度主要取决于磁性瓷记忆元件。 第一章 电子陶瓷概述目前已经形成产业化的电子陶瓷大致有以 下几类：1、 高频绝缘零件瓷主要用作高频绝缘支柱、板、管等各 种绝缘子及紧固件。如滑石瓷、低碱莫来 石瓷、刚玉莫来石瓷、各种氧化铝瓷 等。

3、第一章 电子陶瓷概述2、电阻基体和电感基体瓷主要用作电阻器和电感器的基体。有 低碱莫来石瓷、刚玉莫来石瓷和氧化铝 瓷等。3、电真空瓷主要用于真空电子器件中的绝缘、耐 热、支承件、密封件、集成电路管壳和基 片等，有镁橄榄石瓷、刚玉瓷、氧化铍 瓷、氮化铝瓷等。第一章 电子陶瓷概述4、电容器瓷用于高频电路的温度稳定的电容器瓷 ，如四钛钡瓷、镁镧钛瓷、钙钛硅瓷等； 用于高频电路起温度补偿作用的电容器瓷 ，如金红石瓷、钛酸钙瓷、钛锶铋瓷、锡 酸盐和锆酸盐等。第一章 电子陶瓷概述具有高介电常数的铁电陶瓷，它可以 制造体积小、电容量大的电容器，用于低 频、高频、脉冲储能电路；介电常数很高 ，且对温度相当稳定

4、的半导体陶瓷电容器 ，亦称晶界层电容器，它具有高的可靠性 ，用于要求稳定性和可靠性高的电路。第一章 电子陶瓷概述在陶瓷电容器中还有一类结构上特殊 的电容器，称独石电容器。它也可以用于 上述各种电路，其特点是体积小，容量 大。这类电容器，每立方厘米体积电容量 可达数十微法拉。第一章 电子陶瓷概述4、电容器瓷用于高频电路的温度稳定的电容器瓷 ，如四钛钡瓷、镁镧钛瓷、钙钛硅瓷等；用于高频电路起温度补偿作用的电容 器瓷，如金红石瓷、钛酸钙瓷、钛锶铋 瓷、锡酸盐和锆酸盐等。第一章 电子陶瓷概述具有高介电常数的铁电陶瓷，它可以 制造体积小、电容量大的电容器，用于低 频、高频、脉冲储能电路；介电常数很高，且

5、对温度相当稳定的 半导体陶瓷电容器，亦称晶界层电容器， 它具有高的可靠性，用于要求稳定性和可 靠性高的电路。第一章 电子陶瓷概述在陶瓷电容器中还有一类结构上特殊 的电容器，称为独石电容器或多层陶瓷电 容器。特点是体积小，容量大。这类电容器，每立方厘米体积电容量 可达数十微法拉。第一章 电子陶瓷概述5、铁电陶瓷它是一种存在自发的带电小区域功能 的陶瓷，具有许多特殊的功能，除有极高 的介电常数外，还有介电常数随温度、电 场变化的非线性，对光的各向异性，又折 射特性，电致应变以及相变引起的各种特 性变化和耦合等性能。它除用作大容量电 容器外，还可制造各种敏感器件、光学器 件、微粒移发生器等。电滞回线

6、电滞回线 hysteresis loophysteresis loop 自发极化Ps 剩余极化Pr 矫顽电场Ec第一章 电子陶瓷概述6、半导体陶瓷导电性介于金属和绝缘体之间的陶瓷 ，其电导率受控于外界条件。因此，它可 用于制造敏感性元件和传感器，如热敏、 电压敏、光敏、气敏、湿敏等。其主要组 成有BaTiO3、SrTiO3、MgTiO3、SiC、ZnO、SnO2、CdS、MgCr2O4等一种或多种复合 材料。第一章 电子陶瓷概述7、导电陶瓷有SiC、石墨陶瓷等，可做高温发热 体、微波吸收材料、大功率电阻器等。 SnO2系列薄膜可做透明电极，用于各种显 示器件。第一章 电子陶瓷概述8、压电陶瓷它

7、是一种将变化的力转换为电或将电 转换为振动的功能陶瓷。如BaTiO3 PbTiO3 等。9、磁性瓷又称铁氧体或铁淦氧，这是一大类广泛 应用的陶瓷。第一章 电子陶瓷概述二十世纪八十年代以来，电子信息技 术的集成化，微型化和智能化发展趋势， 推动电子技术产品日益向微型、轻量、薄 型、多功能、高可靠和高稳定方向发展 。表面组装技术的兴起，使信息功能陶 瓷元器件多层化，多层元件片式化、片式 元件集成化、集成元件模块化和多功能化 成为近年的发展总趋势。第一章 电子陶瓷概述二十世纪八十年代初电子元件的片式 化率占46%，到二十世纪九十年代初则达 50%。国际上片式电容、片式电阻和片式电 感已形成规模生产和

8、新兴产业。 块状元件片式元件第一章 电子陶瓷概述集成电路工作电压，由七十年代的几十伏特降 低到现在的几伏特、要求片式多层陶瓷电容器 （Multilayer Ceramic CapacitorMLCC)的层 厚由几十m降低至10m以下。日本村田制作所片式电容产品的层厚可达56 m，正在研制与开发层厚13 m的MLCC产 品。 在MLCC 技术中，最核心的技术是 材料技术(如陶瓷粉料的制备)、 介质叠层印刷技术(多层介质薄膜叠层印 刷)和 共烧技术(陶瓷粉料和金属电极共烧)。 采用镍、铜等贱金属代替银/钯贵金属作 为内电极材料(即BME 技术)，是MLCC 技术发展的一个重要里程碑， 虽然这对ML

9、CC 的材料技术、共烧技术 (采用N2 气氛保护烧结)、设备技术提出 了很高的要求， 但它带来了成本的急速下降，同时满足 了当今日益苛刻的环保要求。第一章 电子陶瓷概述MLCC的外型尺寸从0805(0.080.05inch)到研 制开发出更小尺寸的0603、0504及0402型, 020101005型(长宽为0.01 0.005 inch) 。MLCC 从20 世纪90年代初期开始规模化生产 ，每年以30%以上的速度增加，到2004 年已 经成为电容器的主流。在全世界14 000 亿只电容器中，仅陶瓷电容器 就达到了12 000亿只以上， 而MLCC 达到6 000 亿只以上，大约占据了电 容

10、器市场的半壁江山。MLCC 具有体积小、成本低、单位体积电容量 大、温度等环境因素对性能影响小等优点，除 在广播电视、通信、计算机、家用电器、测量 仪器、自动控制、医疗设备等民用电子设备产 品中得到广泛应用外，在航空航天电子设备、坦克电子设备、军 用移动通讯设备、警用袖珍式军用计算机、武 器弹头控制和军事信号监控等军用电子设备上 也有越来越广泛的用途。在移动通讯设备中，MLCC 的质量与价格直接影响到 现代通讯设施的水平和成本，也成为科技界人们关注 的焦点。近几年来， 国际市场对MLCC 的需求以年均15% 20%的速度递增。2004 年全世界MLCC 的消耗量约 为8 000 亿只，到200

11、5 年这一数字将达到9 500亿只。根据信息产业部“十一五”规划，我国内地的新型电子 元件将获得高速发展，片式电子元器件将由2005 年的 5200亿只，发展到2010 年的15200 亿只，其中MLCC 将由2200亿只发展到6000 亿只。 全球MLCC 的市场需求量，由2000 年的 5 810 亿只，经过20012002 年的低潮， 到2003 年增长到5 960 亿只，2004 年全 球的需求量达到6 500 亿只，到2005 年 MLCC 产品的全球市场需求达7 250 亿只 ，2006 年达到8 350 亿只，2007 年达10 300 亿只。 从2007 年开始全球主要的MLC

12、C 供货商 纷纷大手笔扩充产能，但是2008 年高容 产品需求并未如市场所预期，而价格则 持续走低，再加上受韩厂SEMCO 杀价 及日元贬值的影响，日系主要MLCC 供 货商村田、TDK、太阳诱电2008 年下半 年表现均不若预期，纷纷向下修正了全 年销售额预测。而台湾地区供应商的处 境同样不容乐观，国巨、禾申堂、华新 科等下半年毛利率同步呈现下滑。 2008 年受全球金融危机的影响，尤其是 手机等下游应用领域需求地萎缩，全球 MLCC 市场需求量下降到9 785 亿只，同 比下降5%，预计2009 年全球MLCC 市 场需求量将达9 100 亿只，2010 年将达9 464 亿只，2011

13、年将达10 127 亿只， 2012 年将达10 937 亿只。 国内MLCC 市场规模在不断高速扩大， 1999 年国内MLCC 市场需求约280 亿只 ，到2003 年已增长到约3 000 亿只，约占 全球需求量一半，增长超过了10 倍。到 2005 年，中国国内对MLCC 的需求量已 经接近4 700 亿只，2006 年约为6 100 亿 只，2007 年中国国内对MLCC 的需求量 达6 250 亿只，2008 年达5 875 亿只 ，智多星顾问预计2009 年中国国内对 MLCC 的需求量将达5 640 亿只，2010 年将达5 922 亿只，2011 年将达6 396 亿 只，20

14、12 年将达6 971 亿只。根据智多星 顾问的数据：2007 年中国MLCC 市场规 模为15.0 亿美元，2008 年达13.5 亿美元 ，预计2009 年将达13.0 亿美元，2010 年 将达13.0 亿美元，2011年将达14.1 亿美 元，2012 年将达14.6 亿美元。MLCC的使用领域，增加最快的用户是手机( 约30%)、计算机(15%)、汽车电子(10%)、 AV 音像设备(15%)及其模块上的应用。近年 来，由于小型大容量USB 可移动硬盘的普及 和蓝牙模块的使用，微型MLCC 的需求量迅 速增加。假设每台个人电脑平均使用600 只MLCC，每 部手机平均使用200 只M

15、LCC。 （全世界2007年大约生产个人电脑2亿台，手 机10亿部）近年来世界电子产品制造业加快了向中国转移 的速度，中国电子制造业MLCC 的用量占到 全球用量的四分之一，已经成为世界上MLCC 的主要消费大国之一。2004 年我国仅进口的陶瓷电容器就达到12 多 亿美元，其中70%为MLCC，达8 亿多美元。国内MLCC的生产能力，每年以30%以上的速 度增长，1997年不到100 亿只，2004 年已达1 200 多亿只，其中大约三分之二出口。 国内厂商的生产能力基本在0603 型尺寸及更 大的产品，而手机和微型AV 音像设备所需要 的更加细小的0402 型和0201 型元件产品，国 内

16、厂商还缺乏规模化生产能力，或者处于试产 水平。虽然这几年我国MLCC 的生产能力快速增长 ，但是到2004 年，还不到世界总产量的十分 之一，所占销售额比例就更低。所以，国内 MLCC 市场大约三分之二依靠进口。目前国内MLCC 行业中最大的企业是风华集 团、北京村田、上海京瓷、天津三星等四家， 他们生产的产品占国内生产量的90%以上。此外，天津松下、厦门TDK、东莞太阳诱电等 日资企业；国巨电子、华新科技、汇侨工业等 台资企业，以及诺基亚、松下、富士通和摩托 罗拉等也纷纷在中国设立研发与生产中心。集 中在珠江三角洲、长江三角洲、环渤海京津地 区的新型电子工业区域内，为以半导体、笔记 本电脑、手机及零部件为主的企业提供配套的 MLCC 产品。 村田:世界第一大MLCC厂家 TDK:磁性材料业霸主 京瓷:精密陶瓷起家 太阳诱电:大容量MLCC领头羊 国巨:片式电阻器傲视群雄 不同型号MLCC 的市场变化第一章 电子