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源磊告诉你丨几种电介质陶瓷材料的发展现状

发布时间:

2024-01-29 09:37

 

源磊告诉你丨几种电介质陶瓷材料的发展现状

 

电介质陶瓷材料的发展始于20世纪初,是电子工业中制备基础元件的关键材料,被广泛应用于人们生产生活的各个领域。近十年来,随着通信、家电、汽车、军事等相关领域电子元器件产品飞速发展,电介质陶瓷材料市场需求不断增加,日益显示出广阔的市场前景。

 




电绝缘陶瓷



 

电绝缘陶瓷又称为装置陶瓷,具有一系列优良的特性:


(1)高的体积电阻率(室温下大于1012Ω·m)和高介电强度(大于104kV/m)。以减少漏导损耗和承受高压。

(2)介电常数小(常小于9)。可减少不必要的分布电容值,避免在线路中产生恶劣的影响;此外介电常数越小,使用过程中所产生的节电损耗越小,这对保持整机的正常运转也是有利的。

(3)高频电场下的介电损耗要小。

(4)机械强度要高,通常抗弯曲强度在45~300MPa,抗压强度为400~2000MPa,具有耐机械冲击和热冲击的性能。

(5)良好的化学稳定性,能耐风化,耐水,耐化学腐蚀等。

 

电绝缘陶瓷被广泛应用于金属溶液的浴槽、熔融盐类容器、封装材料、集成电路基板、电解槽衬里、金属基复合材料增强体、主动装甲材料、散热片以及高温炉的发热件中。在电子、电力工业中,绝缘陶瓷比如电力设备的绝缘子、绝缘衬套、电阻基体、线圈框架、电子管功率管的管座及集成电路基片等主要是用于电器件的安装、保护、支撑、绝缘、连接和隔离。

 




陶瓷电容器



 

陶瓷电容器以其体积小、容量大、结构简单、高频特性优良、品种繁多、价格低廉、便于大批量生产的特点而广泛应用于家用电器、通信设备、工业仪器仪表等领域,是目前飞速发展的电子技术的基础之一。 

 

目前,陶瓷电容器在整个电容器产业中的出货份额已超过80%,并且有不断扩大的趋势。根据结构的不同,陶瓷电容器可分为单层陶瓷电容器(圆片电容器)和MLCC。随着电子设备及元器件向微型、薄层、混合集成及表面贴装技术方向的迅速发展,对MLCC的需求与日俱增,MLCC不断向薄介质、高层数、小尺寸、大容量、高可靠性发展。

 

柔性端子多层片式陶瓷电容器

(图片来源:风华高科)

 

据统计,2018年,全球MLCC市场规模约为105亿美元,预计到2021年市场规模将超过120亿美元,年复合增长率将达到5%。中国作为全球主要的消费性电子产品生产基地,已成为全球陶瓷电容器生产大国和消费大国,产销量位居全球前列。随着下游用户消费的回升,MLCC的市场规模逐年扩大,预计2021年中国MLCC市场规模约630亿人民币。

 




压电陶瓷



 

压电陶瓷是一种具有压电性能的多晶体,具有机电耦合系数高、价格便宜、易于批量生产等优点,是信息功能陶瓷的重要组成部分,已被广泛应用于超声、电子技术等领域。压电陶瓷最大的特性是具有正压电性和逆压电性。

 

压电陶瓷

(图片来源于网络)

 

从晶体结构来看,属于钙钛矿型、钨青铜型、焦绿石型、铋层状结构的陶瓷都具有压电性能。目前应用较广泛的主要是钙钛矿型结构,如钛酸钡、钛酸铅、锆钛酸铅等。从化学成分来看,可以分为铅基压电陶瓷和无铅压电陶瓷,由于铅在生产和使用过程中容易对人的身体产生危害,因此目前世界各国均大力发展无铅压电陶瓷。目前国内压电陶瓷材料及器件的生产商达上百家,竞争非常激烈。

 




微波介质陶瓷



 

微波介质陶瓷是一种应用于微波频段(主要是300MHz~30GHz频段)电路中作为现代通信的一种关键材料,因微波信号的频率极高、波长极短、信息容量大、有强方向性、穿透力和吸收能力强的特点,国际上已将其列为现代通讯广泛使用的谐振器、滤波器、介质导波回路等其它微波元器件的核心部件材料。

 

介质滤波器

(图片来源:日本村田制作所)

 

随着移动通信领域由4G向5G网络的发展,对微波介质陶瓷提出了更高的要求,即寻求相对高介电常数,以便于器件小型化;高品质因数以保证优良的选频特性和接近于零的谐振频率温度系数,以保证高热稳定性。

 

随着国内电子消费品的普及化程度大幅提升,消费电子行业发展迅速,对于微波介质陶瓷需求稳定增长,行业市场规模不断扩大。2015-2017年中国微波介质陶瓷行业市场规模年均增速达6%,2017年市场规模达到7.84亿元。

 

 

 

 

 

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