编者按:2007年中国电子元件需求形势良好。消费者将继续推动市场的发展,特别是对于先进汽车电子、创新性家庭娱乐与智能应用以及具有丰富特点的手持通讯产品的需求。中国已经成为名副其实的世界电子元件生产大国,但如何从“大国”向“强国”转变已经成为中国电子元件行业面临的重大课题,《中国电子商情》邀请了业界专家,就各自领域的技术特点和发展趋势进行了探讨与分析,以飨读者。
无源元件进入全面升级换代时期
中国电子元件行业协会理事长 温学礼
改革开放20多年来,无源电子元件生产发展速度很快,年增速平均保持在20%左右。2006年,我国无源电子元件规模以上生产企业3948家,销售收入6108亿元,同比增长27.51%;销售收入一亿元以上的企业已经超过1127家。我国无源电子元件的生产进一步走向现代化和规模化,更确立了中国成为世界电子元件生产大国的地位。中国电子元件的产量已占全球的30%以上。目前,产量在世界上处于第一的产品有电容器、电阻器、电声器件、磁性材料、压电石英晶体、微特电机、电子变压器、印制电路板。其中,电声器件的产量占全球产量的50%;微特电机的产量占全球的60%。但是从销售额来看,这些产品并非世界第一,这说明高档产品还有一定差距,从电子元件生产大国到电子元件生产强国还有许多路要走。目前我国电子元器件市场的供需矛盾仍然比较明显,突出表现为产品供给与整机需求之间的脱节。一方面,我国很多领域的电子元器件产品产量位居世界前列,并大量出口;而另一方面,我国也是全球最主要的电子元器件产品进口国之一。形成这种局面的原因主要在于,国产电子元器件产品主要集中在技术含量较小的中低端领域,因此大量新型电子元器件依靠进口,尤其是国内企业难以涉足的高新技术产品。同时,价格、渠道、服务因素也在很大程度上影响了我国电子元器件产品稳定进入整机配套体系。中国加入wto后关税降低,国内it通讯产业快速发展,对高档电子元件的需求日益增加,导致电子元件产品的进口增长迅猛,并且进口增幅远大于出口增幅,因此我国电子元件贸易逆差越来越大。
电子信息技术的高速发展不断向无源元件技术提出新的要求,特别是国际上集成电路的快速发展使得集成度不断提高、功能不断增强,凸现无源电子元件发展的缓慢。近年来,新材料和新技术的发展推动了无源电子元件的发展,使得电子元件进入了一个全面的升级换代的时期。整机系统进一步向小型化、集成化方向发展的趋势,对电子元件也提出了新的要求。片式元件已经成为行业发展的主流。但是,我国的片式元件的技术水平与国际先进水平还有较大差距。目前国际上多层陶瓷元件的单层厚度最高水平已达到1微米,而国内最高水平仅达到3微米。从mlcc 的生产方面看,美国、日本、欧洲及韩国的企业大都采用ni 电极作文内电极,而国内除少数企业采用ni作为内电极外,大部分企业仍采用价格昂贵的贵金属作为内电极。在片式电感方面,目前国际上的主流产品是1005(1.0×0.5mm)的水平,而0603(0.6×0.3mm)已经大量进入市场,并正在逐步替代1005产品。除了片式元件以外,还有许多新技术得到了快速发展;特别是低温共烧陶瓷(ltcc)等技术的发展使得无源电子元件集成技术进入了实用化及产业化阶段。
国产电阻电位器集中在中低端领域
中电元协电阻电位器分会 蒋满泉
目前,我国电阻电位器产量在世界上名列前茅,这是不争的事实。但销售额并不占前列位置,市场供需矛盾仍比较突出。国产电阻电位器产品主要集中在技术含量较低的中低端领域,而大量高技术含量的产品需依靠进口。专家预测,未来5-10年,我国电阻电位器市场将出现继续增长。
1、电阻器市场
从当前市场方向看,规模尺寸要向0402型集中,这种规格正在热销,高速增长的手机上大量使用这种规模。0201型要积极加速开发,日本企业已走了前头。而0805型,1206型要控制规模,因整机转型和改进而造成了需求锐减。对质的要求,主要是高精度,低温度系数,高稳定度等方面并推行无铅化。在外形尺寸上还要向簿膜技术发展。敏感型片式电阻器(如电压敏、热敏和气敏电阻元件)、高频片式电阻元件、为适应新型电力电子产业需要的大功率型的片式电阻元件等是片式电阻的发展重点。
2、电位器市场
对于电位器产业,在以后的几年中,高端低端这两头都要顾及,哪一头都不能偏废。对于高端的要设法投入,或引进技术和设备,或自力更生加速研制。低端的普通型电位器出口量大,且稳定提高,出口创汇接近整个电阻电位器的1/2。这种状况必将继续下去,短期不会改变。聚焦电位器是为crt显示器配套的产品,因为液晶显示器的出现市场在减弱。
3、膜式电阻器市场
膜式电阻器量大,利润低微,尤其碳膜电阻器。虽然由于电子整机产品的不断更新,对膜式电阻需求量减少,但此类电阻仍有特定市场。从全球看,月需产量在220亿只左右。日本已停止生产一般电子元件,美国强化生产高档、高附加值的电子元件,一般元件靠进口解决。不少国家和地区也因劳动力成本增加而被迫放弃低档电阻器生产。对这个工艺、技术成熟了的传统产品,应在巩固现有市场,开发潜在市场的同时,注重技术创新和管理创新,使膜式电阻器的质量、技术、成本在国内国际市场上更具竞争力。对已经认定用于航空航天、军工等重点工程的金属膜电阻器系列产品,需求量会有增长,效益也好,但必须保证产品质量。线绕电阻器、水泥电阻器市场需求稳定增长,精密型的会更抢手,效益更喜人。
大力发展无铅压电陶瓷
中电元协电子陶瓷及器件分会 张火荣
随着rohs 法令的生效,电子与电器设备中有害物质的使用受到了限制,人们在设法尽可能的取消铅、镉、汞等有害物质的使用。压电陶瓷元器件是一类含有铅的器件,但由于压电陶瓷的无铅化技术难度极大,rohs法令暂时允许使用含铅压电陶瓷。然而,大力发展非铅基压电陶瓷材料符合社会要求,它具有重要的科学意义和紧迫的市场需求,各国目前都在立项支持发展无铅压电陶瓷材料。
大多数学者认为,目前无铅压电陶瓷无法完全取代铅基压电陶瓷。将来在压电材料与器件应用中,医疗和军事上的应用还是以铅基压电陶瓷为主,而对于中低端应用,将选用无铅压电陶瓷材料与器件,至少对于低d33和k33的压电器件应用,无铅压电陶瓷与器件有很广的应用前景。
从目前的技术现状分析,无铅压电陶瓷最有可能应用的方向是低端换能器和频率控制元件。将来的发展趋势可能在以下几个方面:
1、进一步提高无铅压电陶瓷的性能,主要是提高材料的压电应变常数、机电耦合系数和介电常数,以使无铅压电陶瓷可以应用于高端换能器。
2、现在能够实用的无铅压电陶瓷振荡子主要利用铋层状结构无铅压电陶瓷材料的能陷二次振动(te2)模式,这类振荡子是多层瓷体叠合共烧而成,需要使用pt内电极,成本较高。如何低成本的制备te2模式的振荡子是今后的一个研究方向。同时,目前还没有发现径向振动模式、厚度基波振动模式和厚度剪切振动下压电性能能达到实用水平的材料。虽然如前述,某些铌酸盐基无铅压电陶瓷的机电耦合系数kt值可达0.4,但目前整机组装过程采用无铅回流焊工艺,要求材料的使用温度必须大于260℃,此类材料目前的使用温度无法达到这个要求,从而不能应用于频率控制元件。所以,开发新的适合频率控制元件用的材料、以拓宽无铅陶瓷频率元件的频率范围是一个迫切的课题。
3、将无铅压电陶瓷织构化后,材料的压电性能可以提高近2倍,因此,掌握材料定向生长工艺对于提高无铅材料的性能有重要意义。今后,需要进一步研究此工艺并降低其生产成本。
4、对于不含铅压电材料的研究,国外还有一个热点——无铅铁电微晶玻璃的研制。无铅铁电微晶玻璃是一类具有压电效应的玻璃陶瓷材料,目前国外的公司,如德国肖特玻璃公司,取得了技术上的突破,材料的某些性能已经超越含铅pzt基材料的性能,现在处于应用开发阶段。所以,无铅压电微晶玻璃的研制将是今后无铅压电材料研究领域的一个重要分支。
关注汽车继电器的发展
中电元协控制继电器分会 刘雪来
汽车继电器是汽车零部件中一种重要的电子元器件,是仅次于汽车电子传感器在汽车产品上应用最多的汽车电子元器件之一。目前全球继电器销售额数为42亿多美元,其中汽车继电器的销售额数为8.5美元。据测估,2007年全球继电器的销售额将达到44亿美元,其中汽车继电器的销售额约为8.9亿美元。增幅可达4.71%。预计到2010年世界汽车继电器的市场需求量将突破25亿只,其市场前景十分广阔。
汽车继电器在乘用车上使用最多,平均每辆乘用车需要15只继电器,甚至部分高级轿车可用到25只左右——这也是乘用车发展的必然趋向;每辆商用车需要13只继电器,即每辆货车用7只,每辆客车用20只。此外,汽车保有量的不断增长,也使得维修用的汽车继电器市场日趋扩大,带来了新的市场机遇。
汽车继电器的发展趋向主要是多功能,组合化,将传统的多路单功能控制转向继电器与微电子紧密结合,扩展为数线多路智能化组合式控制。随着整车的自动化,高档化,配置优化等而广泛用于车辆启动、自动刹车、防抱死制动,车载导航系统(gps)、汽车娱乐影音系统等等方面,汽车继电器及其控制总成在汽车上的应用不断增加,尤其是汽车电源系统将从14伏向42伏的转化,将会推动汽车继电器的技术不断创新、发展。
节能与新能源汽车的开发、生产已成为全世界汽车发展的必然趋势,在我国,节能型的汽车,应用新能源的汽车,乃至电动汽车的发展已成为中国汽车产业自主创新的热点。电动汽车的关键技术动力蓄电池和燃料电池,驱动电机和电子控制技术都依赖于汽车继电器作为控制、切换功能,其使用量和技术标准都较传统汽车有相当程度的提升。电动汽车的三大系统(供电系统—电力驱动系统,充电和电池系统—主能源动力系统,安全系统—控制系统)对汽车继电器提出了更新更高的功能和品质要求。作为执行控制功能的关键元件,汽车继电器产品的品质一致性,可靠性、耐久性,提高批量生产的工艺性、以及实现规模化、产业化的生产都有更为迫切和更大的提升空间。
无刷电机是行业关注热点
中电元协微特电机与组件分会 陈宝
面向21世纪,满足与地球环境共存、与网络结合、机器人要求的“全优的电机”将得到更加发展,并将构筑起一个“微特电机的新时代”。因此要满足上述总要求,产品发展趋势为:
1、节能和智能化
随着技术发展和提高产品竞争能力,微特电机各应用领域的产品发展快,对电机要求不断提高。如健康型、节能型、智能型空调家电产品,为其配套的电机要求高效率,达到节能目的,要求智能化,实现家电设备的模糊控制,达到高度自动化。
2、微、轻、薄和高速化
随着电子产品的小型化、高密度和高精晰的要求,为计算机外设、摄录一体机、视听设备的配套的微特电机,要求微、轻、薄,实现片状化和高速化,以满足电子产品发展需要。
3、无刷化和驱动、控制电路集成化和专用化
一方面电力电子技术和磁性材料的高速发展,另一方面无刷直流电机既有有刷直流电机优良性能,又有交流异步电机结构简单的特点,集两者优点于一体,尤其是高效节能的优点。无刷电机在各使用领域的应用不断扩大,是微特电机发展方向,也是当前行业中关注的热点。
4、低噪音、低振动、低干扰
随着生活水平的提高,对环境条件要求静化和优化,为确保信息收集、传输和存贮正常进行,需防止无线电磁干扰。降低微特电机噪音和振动、防止电磁干扰乃是今后产品开发和生产中的重要课题。
5、新结构、新原理产品开发
为了满足各种应用的要求,适应永无止境的技术进步,不断开发新型结构、采用新型材料、改进加工工艺乃是今后微特电机技术发展重点,如轴向盘式结构,拼块组合结构,片状绕组等。新材料有高性能廉价稀土磁钢、陶瓷合金、实心导磁体、高强度工程塑料等等。在对传统产品改进的同时,开发新原理电机具有更大的影响,如目前已实用化的超声波电机已显示了强大生命力,再如建立在微电子技术上的微电子机械系统已属纳米高新技术范畴,发展前景非常看好。除此还有静电电机、光热电机、微波电机等等,随着新材料和新工艺的突破,逐步实用化,将会对传统结构产品带来革命性变革。
对电声器件的要求不断提高
中电元协电声器件分会 王润礼
信息产业和消费电子领域的迅猛发展对电声行业及其周边产业提出了更为迫切的需求,无论是从产品的数量上,品质上,还是从功能上,尺寸上都提出更为严格的要求。对电声器件产品的要求也从单纯通信联络的语言传递,转变为兼有娱乐欣赏的享受型;从过去对环境噪声可以忍耐型,转变为对环境噪声有要求,需要有高音质,高生活质量型。电声产品通过和半导体行业、微电子行业的相互渗透正在向集成化、微型化、高功能化方向发展,电声产品还在向消、吸声、抗噪声、声场控制、语言识别等方向拓展延伸。电声器件技术有四种主要发展趋势:
1、向小型化、低失真、高灵敏度、大动态范围、宽频带和良好的瞬态响应发展。
超薄型扬声器用于笔记本电脑、手机早已成事实,而针对lcd、等离子电视以及汽车用薄型扬声器也有不少厂商已经或正式投入巨资研究开发。手机已嵌入了更多的功能。同时,ipod的推出也将引领小型化的新潮流,这些都为微型扬声器的快速发展提供了无限的动力。
2、专业音响和汽车音响仍将向长冲程、大功率、高灵敏度、宽指向性、低失真方向发展。
就汽车超低音扬声器来说,欧美国家将12英寸超低音做到单向振幅50mm、功率2000w甚至4000w、灵敏度超过100db,其宽指向性可使听者全身感受到低频而非听出来的低频。综观其结构可发现,其在磁路设计和振膜材料方面均有较大的突破。
3、音质的改善与提高及频响的拓宽阻碍了平板扬声器的发展。
如这一问题得到解决,平板扬声器也将成为扬声器市场的主流产品之一。据了解,飞利浦公司已经在这方面取得了新的突破,他们申请的专利项目被称为“3d sfd tweeter tm(3d sfp高频增补环)”,它的应用是大幅度提高sfp软平板扬声器高频响应的关键。另外,飞利浦公司还在使平板扬声器中频响曲线平滑问题、优化磁路设计方案、拓宽指向性等诸多改善平板扬声器技术参数方面做了大量的研究工作,并取得了显著的成功。
4、硅麦克风(sisonic microphone)是一种高性能、超微型可替代传统驻极体传声器的新型微传声器。
该微型传声器采用硅材料,吸取半导体工艺技术,集微型传感器、信号处理、控制电路、接口电路和电源于一体。具有采用特殊的封装技术、具备偏压电源和低阻抗放大器的互补金属氧化半导体线路、漂浮式振膜等新技术、新工艺,使硅麦克风具有超微型、可抵抗100℃的恒温以及自动化生产时通过达到标准温度(260℃30sec)锡炉的温度冲击、高灵敏度和灵敏度可简单的由改变支撑柱的蚀刻来控制及低阻抗等优点。可应用于手机、个人数字助手产品(pda)、数码相机、手提电脑、mp3、录音笔及摄像机等电子产品上。











