Status atual e tendências da tecnologia internacional da indústria de cerâmica eletrônica

A partir do nível técnico da indústria global de cerâmica eletrônica, o Japão e os Estados Unidos estão em uma posição de liderança no mundo. Entre eles, o Japão, com sua produção de super escala e tecnologia de preparação avançada, tem uma posição dominante no mercado mundial de cerâmica eletrônica, representando mais de 50% do mercado mundial de cerâmica eletrônica. Os Estados Unidos têm uma força forte na pesquisa básica e no desenvolvimento de novos materiais, e presta atenção à tecnologia de ponta de produtos e aplicações no campo militar, como acústica subaquática, eletro-óptica, optoeletrônica, tecnologia de infravermelho e embalagem de semicondutores . Além disso, o rápido desenvolvimento da Coréia do Sul no campo da cerâmica eletrônica atraiu a atenção.

1. Indústria de capacitores de cerâmica multicamada (MLCC)

A principal área de aplicação da cerâmica eletrônica são os componentes eletrônicos passivos. O MLCC é um dos componentes passivos mais usados, usados principalmente em todos os tipos de oscilação eletrônica de máquinas, acoplamento, circuito de desvio de filtro, seus campos de aplicação envolvem instrumentação automática, eletrodomésticos digitais, aparelhos automotivos, comunicação, computador e outros setores. O MLCC ocupa uma posição cada vez mais importante na indústria internacional de fabricação de eletrônicos, especialmente com a crescente demanda de eletrônicos de consumo, comunicações, computadores, redes, clientes automotivos, industriais e finais, o mercado global atinge bilhões de dólares e está crescendo a uma taxa de 10% a 15% ao ano. Desde 2017, houve vários aumentos de preços para os produtos da MLCC devido à oferta e demanda.

Multilayer Ceramic Capacitors

O Japão é um grande produtor da MLCC em todo o mundo, e o Japão Nurata, Kyocera, Taiyo Yuden, TDK-EPC, a Samsung Electric Co. da Coréia do Sul, Ltd. (Semco) e Taiwan Huaxin Technology Co., Ltd., Guoju Co., Ltd. são os famosos fabricantes do MLCC do mundo.

A tendência de desenvolvimento convencional do MLCC é miniaturização, grande capacidade, camada fina, metalização da base e alta confiabilidade, entre as quais a tecnologia relacionada à metalização base dos eletrodos internos se desenvolveu mais rapidamente nos últimos anos. O uso de eletrodos internos de metal base é a maneira mais eficaz de reduzir o custo do MLCC, e a principal tecnologia para realizar a metalização base é o desenvolvimento da porcelana de titanato de bário anti-redução de alto desempenho. O Japão concluiu o desenvolvimento dessa tecnologia no início do século XXI e permaneceu o líder do mundo, e seu MLCC de grande capacidade alcançou a metalização da base. A miniaturização do tamanho sempre foi a principal tendência no desenvolvimento do MLCC. Com o crescente desenvolvimento de equipamentos eletrônicos na direção de miniaturização e portátil, a atualização do produto é rápida e a demanda por produtos miniaturizados é forte, como mostra a Figura 1. A tecnologia básica de material para componentes miniaturizantes é a tecnologia de afinamento da camada dielétrica de cerâmica . Atualmente, as empresas japonesas estão na posição de liderança do mundo, e a espessura das monocamadas do MLCC produzida por elas atingiu 1 µm, entre as quais o nível de pesquisa e desenvolvimento de Murata e Sunlure Co., Ltd. na posição superior atingiu 0.3 µm. A base da camada fina dielétrica é o afinamento de materiais dielétricos. Embora a espessura da camada única de componentes MLCC de alta capacidade seja gradualmente reduzida, a fim de garantir a confiabilidade dos componentes, o titanato de bário, como a principal fase cristalina do meio de cerâmica do MLCC, precisa ser refinado ainda mais de 200 ~ 300 nm a 80 ~ 150nm. A tendência futura do desenvolvimento é preparar material de titanato de bário com tamanho de partícula ≤ 150 nm como o principal material de fase cristalina da camada dielétrica do MLCC.

2. Indústria do Indutor de Chip

Os indutores de chip são outro tipo de componentes eletrônicos passivos com uma grande demanda de quantidade e são os mais tecnologicamente complexos das três categorias de componentes de chip passivos, e o material do núcleo é a cerâmica magnética (ferrita). Atualmente, a demanda total por indutores de chip no mundo é de cerca de 1 trilhão e a taxa de crescimento anual é superior a 10%. No desenvolvimento e produção de indutores de chips, a produção de produção do Japão representa cerca de 70% do total do mundo. Entre eles, TDK-EPC, Murata e Sunntrap Co., Ltd. sempre dominaram as tecnologias de ponta nesse campo. De acordo com as estatísticas da Industry Intelligence Network (IEK), no mercado global de indutância, TDK-EPC, Sunntrap Co., Ltd. E Murata, três empresas representam cerca de 60% do mercado global. As principais tendências no desenvolvimento de indutores de chip incluem tamanho pequeno, alta indutância, alta potência, alta frequência, alta estabilidade e alta precisão. O núcleo da tecnologia é ferrita magnética e material médio com características de sinterização de baixa temperatura.

3. Indústria de cerâmica piezoelétrica de alta performance

A cerâmica piezoelétrica é um importante material de troca de energia com excelentes propriedades de acoplamento eletromecânico. Eles são amplamente utilizados em informações eletrônicas, troca eletromecânica de energia, controle automático, MEMS e instrumentos biomédicos. Para atender aos novos requisitos de aplicativo, os dispositivos piezoelétricos estão se desenvolvendo na direção de multicamadas, chip e miniaturização. Nos últimos anos, alguns novos dispositivos piezoelétricos, como o transformador piezoelétrico de várias camadas, o driver piezoelétrico de várias camadas e o dispositivo de frequência piezoelétrica de chip foram desenvolvidos e amplamente utilizados em campos elétricos, eletromecânicos e eletrônicos.

Ao mesmo tempo, em termos de novos materiais, o desenvolvimento de cerâmica piezoelétrica sem chumbo fez grandes avanços, o que pode fazer com que a cerâmica piezoelétrica sem chumbo substitua o titanato de zirconato de chumbo (PZT) baseado em cerâmicas piezoelétricas em muitos campos e promova a atualização da atualização de produtos eletrônicos verdes. Além disso, a aplicação de materiais piezoelétricos nas tecnologias de energia de próxima geração está começando a surgir. Na última década, com o desenvolvimento de dispositivos eletrônicos sem fio e de baixa potência, a pesquisa e o desenvolvimento da tecnologia de colheita de microenergia usando cerâmica piezoelétrica recebeu grande atenção de governos, instituições e empresas.

4. Microwave Dielétrico Cerâmica Indústria

A cerâmica dielétrica de microondas é a pedra angular dos dispositivos de comunicação sem fio. Amplamente utilizado em comunicações móveis, navegação, sistema global de posicionamento por satélite, comunicações por satélite, radar, telemetria, tecnologia Bluetooth e rede de área local sem fio (WLAN) e outros campos. Componentes como filtros, ressonadores e osciladores compostos por cerâmica dielétrica de microondas são amplamente utilizados em redes 5G, e sua qualidade determina amplamente o desempenho final, os limites de tamanho e o custo dos produtos de comunicação por microondas. Materiais dielétricos eletromagnéticos de microondas com baixa perda, alta estabilidade e modulabilidade são atualmente a tecnologia principal do mundo. Os materiais cerâmicos dielétricos de microondas no estágio inicial do desenvolvimento haviam formado uma competição feroz nos Estados Unidos, Japão, Europa e outros países e regiões, mas depois o Japão gradualmente em uma posição dominante clara. Com o rápido desenvolvimento da comunicação móvel de terceira geração e comunicação de microondas de dados, os Estados Unidos, o Japão e a Europa fizeram ajustes estratégicos para o desenvolvimento desse campo de alta tecnologia. A partir da recente tendência de desenvolvimento, os Estados Unidos tomam cerâmica dielétrica não linear de microondas e alta tecnologia de material dielétrico dielétrico dielétrico de microondas, como um foco estratégico, a Europa se concentra em materiais de ressonador de frequência fixa, e o Japão se baseia em suas vantagens industriais para prometer vigorosamente a padronização e a alta Qualidade da cerâmica dielétrica de microondas. Atualmente, o nível de produção de materiais e dispositivos dielétricos de microondas é o mais alto do Japão Murata, Kyocera Co., Ltd., TDK-EPC Company e empresa trans nos Estados Unidos.

5. Indústria de cerâmica de semicondutores

A cerâmica de semicondutores é um tipo de função de informação materiais cerâmicos que podem converter quantidades físicas, como umidade, gás, força, calor, som, luz e eletricidade em sinais elétricos, que é amplamente utilizado e é o principal material básico da Internet das Coisas, a tecnologia , como Termistor de Coeficiente de Temperatura positivo (PTC), Termistor do Coeficiente de Temperatura Negativo (NTC) e Varistor, além de sensores sensíveis a gás e umidade. O valor de saída e saída da cerâmica térmica e sensível à pressão é a mais alta em materiais cerâmicos semicondutores. Internacionalmente, os materiais e dispositivos de cerâmica do termistor para o Japão Murata, Shiura Electronics Co., Ltd., Mitsubishi Group (Mitsubishi), TDK-EPC, Ishizuka Electronics Co., Ltd. (Ishizuka), Vishay (Vishay), Alemanha EPCOs (EPCOS) e outras empresas são a tecnologia de cerâmica mais avançada, a maior produção, seu total de produção anual representa cerca de 60% a 80% do total do mundo e seus produtos são de boa qualidade e altos preços. Nos últimos anos, os dispositivos semicondutores de cerâmica estrangeira estão se desenvolvendo na direção de alto desempenho, alta confiabilidade, alta precisão, chip e escala multicamadas. Atualmente, alguns gigantes da cerâmica técnica lançaram alguns dispositivos cerâmicos semicondutores de chip baseados na tecnologia cerâmica de várias camadas, que se tornaram produtos de ponta no campo de dispositivos sensíveis.