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January 20, 2024

Estado actual y tendencias de la tecnología internacional de la industria de la cerámica electrónica

Desde el nivel técnico de la industria mundial de la cerámica electrónica, Japón y Estados Unidos se encuentran en una posición de liderazgo en el mundo. Entre ellos, Japón, con su producción a gran escala y tecnología de preparación avanzada, tiene una posición dominante en el mercado mundial de cerámica electrónica, que representa más del 50% del mercado mundial de cerámica electrónica. Estados Unidos tiene una fuerte fuerza en la investigación básica y el nuevo desarrollo de materiales, y presta atención a la tecnología de vanguardia de productos y aplicaciones en el campo militar, como la acústica submarina, electroóptica, optoelectrónica, tecnología infrarroja y envases de semiconductores . Además, el rápido desarrollo de Corea del Sur en el campo de la cerámica electrónica ha atraído la atención.


1. Industria del condensador de cerámica multicapa (MLCC)

El área de aplicación principal de la cerámica electrónica son los componentes electrónicos pasivos. MLCC es uno de los componentes pasivos más utilizados, principalmente utilizados en todo tipo de oscilación electrónica de máquinas, acoplamiento, circuito de bypass de filtro, sus campos de aplicación implican instrumentación automática, electrodomésticos digitales, electrodomésticos, comunicación, computadora y otras industrias. MLCC ocupa una posición cada vez más importante en la industria de fabricación internacional de la electrónica, especialmente con la creciente demanda de la electrónica de consumo, las comunicaciones, las computadoras, las redes, los clientes finales automotrices, industriales y de defensa, el mercado global alcanza miles de millones de dólares y está creciendo a un ritmo a una tasa del 10% al 15% por año. Desde 2017, ha habido varios aumentos de precios para los productos MLCC debido a la oferta y la demanda.


Multilayer Ceramic Capacitors


Japón es un importante productor de MLCC en todo el mundo, y Nurata, Kyocera, Taiyo Yuden, TDK-EPC, Samsung Electric Co., Ltd de Corea del Sur de Corea del Sur. (SEMCO) Y Taiwan Huaxin Technology Co., Ltd., Guoju Co., Ltd. de China son los famosos fabricantes de MLCC del mundo.

La tendencia de desarrollo principal de MLCC es la miniaturización, la gran capacidad, la capa delgada, la metalización base y la alta confiabilidad, entre las cuales la tecnología relacionada con la metalización base de los electrodos internos se ha desarrollado más rápidamente en los últimos años. El uso de electrodos internos de metal base es la forma más efectiva de reducir el costo de MLCC, y la tecnología clave para realizar la metalización base es el desarrollo de porcelana de titanato de bario anti-reducción de alto rendimiento. Japón ha completado el desarrollo de esta tecnología a principios del siglo XXI, y ha seguido siendo el líder mundial, y su MLCC de gran capacidad ha alcanzado la metalización base. La miniaturización del tamaño siempre ha sido la tendencia principal en el desarrollo de MLCC. Con el creciente desarrollo de equipos electrónicos en la dirección de la miniaturización y el portátil, la actualización del producto es rápida, y la demanda de productos miniaturizados es fuerte, como se muestra en la Figura 1. La tecnología de material básica para los componentes miniaturizantes es la tecnología de adelgazamiento de la capa dieléctrica de cerámica . En la actualidad, las empresas japonesas están en la posición de liderazgo del mundo, y el grosor de las monocapas de MLCC producidas por ellas ha alcanzado 1 µm, entre los cuales el nivel de investigación y desarrollo de Murata y Sunlure Co., Ltd. en la posición superior ha alcanzado 0.3 µm. La base de la capa delgada dieléctrica es el adelgazamiento de los materiales dieléctricos. Mientras que el grosor de una sola capa de los componentes MLCC de alta capacidad de capa delgada se reduce gradualmente, para garantizar la confiabilidad de los componentes, el titanato de bario, como la fase de cristal principal de los medios de cerámica MLCC, debe refinarse aún más de 200 ~ 300 nm a 80 ~ 150 nm. La tendencia de desarrollo futura es preparar material de titanato de bario con tamaño de partícula ≤ 150 nm como el material de fase de cristal principal de la capa dieléctrica MLCC.



2. Industria de inductores de chips

Los inductores de chips son otro tipo de componentes electrónicos pasivos con una gran demanda de cantidad, y son la más compleja tecnológicamente compleja de las tres categorías de componentes de chips pasivos, y el material central es la cerámica magnética (ferrita). En la actualidad, la demanda total de inductores de chips en el mundo es de aproximadamente 1 billón, y la tasa de crecimiento anual es más del 10%. En el desarrollo y la producción de inductores de chips, la producción de producción de Japón representa aproximadamente el 70% del total mundial. Entre ellos, TDK-EPC, Murata y SunTrap Co., Ltd. siempre han dominado las tecnologías de vanguardia en este campo. Según las estadísticas de la Red de Inteligencia de la Industria (IEK), en el mercado mundial de inductancia, TDK-EPC, SunTrap Co., Ltd. Y Murata Tres compañías representan alrededor del 60% del mercado global. Las principales tendencias en el desarrollo de inductores de chips incluyen tamaño pequeño, alta inductancia, alta potencia, alta frecuencia, alta estabilidad y alta precisión. El núcleo de la tecnología es la ferrita magnética suave y el material medio con características de sinterización de baja temperatura.


3. Industria de cerámica piezoeléctrica de alto rendimiento

La cerámica piezoeléctrica es un importante material de intercambio de energía con excelentes propiedades de acoplamiento electromecánico. Se utilizan ampliamente en información electrónica, intercambio de energía electromecánica, control automático, MEMS e instrumentos biomédicos. Para cumplir con los nuevos requisitos de aplicación, los dispositivos piezoeléctricos se están desarrollando en la dirección de multicapa, chip y miniaturización. En los últimos años, algunos nuevos dispositivos piezoeléctricos, como el transformador piezoeléctrico múltiple, el controlador piezoeléctrico de la capa múltiple y el dispositivo de frecuencia piezoeléctrica de PIP se han desarrollado y ampliamente en campos eléctricos, electromecánicos y electrónicos.

Al mismo tiempo, en términos de nuevos materiales, el desarrollo de la cerámica piezoeléctrica sin plomo ha realizado grandes avances, lo que puede hacer que las cerámicas piezoeléctricas sin plomo reemplacen la cerámica piezoeléctrica basada en el titanato de circonato de plomo (PZT) en muchos campos, y promover la mejora de la mejora de productos electrónicos verdes. Además, la aplicación de materiales piezoeléctricos en tecnologías energéticas de próxima generación está comenzando a surgir. En la última década, con el desarrollo de dispositivos electrónicos inalámbricos y de baja potencia, la investigación y el desarrollo de la tecnología de recolección de micro energía utilizando cerámica piezoeléctrica han recibido gran atención de gobiernos, instituciones y empresas.


4. Industria de cerámica dieléctrica de microwave

La cerámica dieléctrica de microondas es la piedra angular de los dispositivos de comunicación inalámbrica. Ampliamente utilizado en comunicaciones móviles, navegación, sistema global de posicionamiento satelital, comunicaciones por satélite, radar, telemetría, tecnología Bluetooth y red inalámbrica de área local (WLAN) y otros campos. Los componentes como filtros, resonadores y osciladores compuestos por cerámica dieléctrica de microondas se utilizan ampliamente en redes 5G, y su calidad determina en gran medida el rendimiento final, los límites de tamaño y el costo de los productos de comunicación de microondas. Los materiales dieléctricos electromagnéticos de microondas con baja pérdida, alta estabilidad y modulabilidad son actualmente la tecnología central en el mundo. Los materiales cerámicos dieléctricos de microondas en la etapa inicial de desarrollo habían formado una competencia feroz en los Estados Unidos, Japón, Europa y otros países y regiones, pero luego Japón gradualmente en una posición dominante clara. Con el rápido desarrollo de la comunicación móvil de tercera generación y la comunicación de microondas de datos, Estados Unidos, Japón y Europa han realizado ajustes estratégicos para el desarrollo de este campo de alta tecnología. De la tendencia de desarrollo reciente, Estados Unidos toma la cerámica dieléctrica de microondas no lineal y la tecnología de material cerámico dieléctrico de microondas de alta constante dieléctrica como un enfoque estratégico, Europa se enfoca en materiales de resonador de frecuencia fija, y Japón depende de sus ventajas industriales para promover vigorosamente la estandarización y el alto Calidad de la cerámica dieléctrica de microondas. En la actualidad, el nivel de producción de materiales y dispositivos dieléctricos de microondas es el más alto de Murata, Kyocera Co., Ltd., Compañía TDK-EPC de Japón en los Estados Unidos.


5. Industria de cerámica de semiconductores

La cerámica semiconductora es un tipo de función de información materiales cerámicos que pueden convertir cantidades físicas como humedad, gas, fuerza, calor, sonido, luz y electricidad en señales eléctricas, que se usa ampliamente y es el principal material básico de la tecnología de Internet de las cosas. , como el termistor de coeficiente de temperatura positiva (PTC), termistor de coeficiente de temperatura negativa (NTC) y varistor, así como sensores sensibles a gas y humedad. El valor de salida y salida de la cerámica térmica y sensible a la presión es la más alta en materiales cerámicos semiconductores. A nivel internacional, Termistor Materiales y dispositivos de cerámica a Japón Murata, Shiura Electronics Co., Ltd., Mitsubishi Group (Mitsubishi), TDK-EPC, Ishizuka Electronics Co., Ltd. (Ishizuka), Vishay (Vishay), Alemania EPCOS (EPCOS) y otras compañías son la tecnología de cerámica más avanzada, la mayor producción, su producción anual total representa alrededor del 60% al 80% del total del mundo, y sus productos son de buena calidad y altos precios. En los últimos años, los dispositivos de semiconductores cerámicos extranjeros se están desarrollando en la dirección de alto rendimiento, alta fiabilidad, alta precisión, chip y escala multicapa. En la actualidad, algunos gigantes de cerámica técnica han lanzado algunos dispositivos de cerámica de semiconductores de chips basados ​​en tecnología de cerámica de múltiples capas, que se han convertido en productos de alta gama en el campo de dispositivos sensibles.

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