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​MLCC市场,日系厂商为何拥有绝对优势?


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MLCC(片式多层陶瓷电容器)是电子整机中主要的被动贴片元件之一。随着世界电子信息产业的迅速发展,片式电容器每年以10%~15%的速度增长。MLCC的发展也逐渐呈现多元化,广泛地应用于各种军民用电子整机和电子设备,如电脑、电话、程控交换机、精密的测试仪器、雷达通信等。

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根据电介质的不同,电容器可以分为MLCC、铝式电容、钽式电容和各类塑料薄膜电容四种类型。陶瓷电容是目前电容器市场中市占率最高的种类,占比43%。而其中MLCC更是由于其一系列诸如体积小、电容量大、高频使用时损失率低、适合大量生产、价格低廉及稳定性高等特性,在各类电子整机的振荡、耦合、滤波等电路中应用广泛,在全球陶瓷电容市场中占比93%。相比铝电解电容和片式钽电容,早期MLCC的缺陷主要在于电容量较小。随着生产技术的进步,MLCC电容小的缺陷被逐渐改善,电容量达400μF以上的高容MLCC不断出现,对其他电容器的替代作用日趋明显。


MLCC产业链一览


MLCC产业链主要分为上游粉体材料、中游器件制造和下游需求应用。


上游材料主要被日本及美国公司所占领

上游主要是核心材料的生产,包括陶瓷粉体材料、内部电极材料(主要是镍内浆)以及外部电极材料(主要是铜浆)三部分。因MLCC技术广泛使用的BME (Base Metal Electrode)具有成本低,性能优的特点,得到迅速发展。到目前为止,BME技术MLCC已经占到全部MLCC的90%以上,所使用的内部电极材料为镍,外部电极材料为铜。


目前上游材料主要被日本及美国公司所占领,其中陶瓷粉体材料中,外销粉料厂商主要包括堺化学、美国Ferro、日本化学、日本富士钛、日本共立、日本东邦等;国内粉料厂商包括国瓷材料、三环集团等;内制粉料厂商主要有村田等。而电极材料主要包括美国Ferro、美国ESL、日本住友、日本昭容、国瓷材料、风华高科等。材料制备设备工业炉方面主要包括日本则武、日本碍子、东海碳素等。


中游器件制造,日本具有绝对优势

在中游器件制造方面,MLCC制造最大的技术壁垒包括:(1)以陶瓷粉料为核心的材料技术决定MLCC的层数/容值;(2)叠层印刷技术决定MLCC的层数/容值及良率;(3)共烧技术决定MLCC的品质。中国与日系龙头厂商的制造工艺差距或达3-4年,结合粉体技术的差异,国内厂商追赶国际龙头的时间更长。因此,虽然说核心制造设备的技术壁垒远不及半导体产业那么高,但材料技术、精细加工技术短期内都难以突破,目前高端MLCC产品对日本进口还存在较强的依赖。

目前,全球约有20多家MLCC生产商。其中日企如村田、TDK均具有强势优势,处于第一梯队;美、韩、中国台湾地区企业如三星电机、KEMET、AVX、国巨处于第二梯队;中国大陆企业如风华高科、三环集团、宇阳科技、火炬电子则由于起步较晚处于第三梯队。


下游需求应用广泛

ECIA报告显示,在2020年,由于全球新冠疫情的影响,MLCC市场规模将继续下滑至891亿元,同比下降7.5%。全球市场将从2021年起逐渐恢复,到2024年将增至1169亿元,五年复合增长率为3.9%。

从应用领域来看,移动终端是MLCC最大的应用市场,在全球市场规模总额中的比例达到33%。华为、小米、OPPO、vivo等中国大陆自主手机品牌的崛起,加速我国5G基站建设,导致国内对于MLCC的需求持续增加,目前国内MLCC市场规模约占全球市场总量的7成左右。未来几年,随着5G建设的加速,移动终端和通信设备市场的需求将成为拉动MLCC市场增长的主要动力。此外,汽车、军工、家用电器、通信设备、计算机等均为MLCC的主要应用市场。


MLCC制造工艺中的重点技术有哪些?


1、材料技术(陶瓷粉料的制备)

现在MLCC用陶瓷粉料主要分为三大类(Y5V、X7R和COG)。其中X7R材料是各国竞争最激烈的规格,也是市场需求、电子整机用量最大的品种之一,其制造原理是基于纳米级的钛酸钡陶瓷料(BaTiO3)改性。日本厂家(如村田muRata)根据大容量(10μF以上)的需求,在D50为100纳米的湿法BaTiO3基础上添加稀土金属氧化物改性,制造成高可靠性的X7R陶瓷粉料,最终制作出10μF-100μF小尺寸(如0402、0201等)MLCC。国内厂家则在D50为300-500纳米的BaTiO3基础上添加稀土金属氧化物改性制作X7R陶瓷粉料,跟国外先进粉体技术还有一段差距。

2、叠层印刷技术(多层介质薄膜叠层印刷)

如何在0805、0603、0402等小尺寸基础上制造更高电容值的MLCC一直是MLCC业界的重要课题之一,近几年随着材料、工艺和设备水平的不断改进提高,日本公司已在2μm的薄膜介质上叠1000层工艺实践,生产出单层介质厚度为1μm的100μFMLCC,它具有比片式钽电容器更低的ESR值,工作温度更宽(-55℃-125℃)。代表国内MLCC制作最高水平的风华高科公司能够完成流延成3μm厚的薄膜介质,烧结成瓷后2μm厚介质的MLCC,与国外先进的叠层印刷技术还有一定差距。当然除了具备可以用于多层介质薄膜叠层印刷的粉料之外,设备的自动化程度、精度还有待提高。

3、共烧技术(陶瓷粉料和金属电极共烧)

MLCC元件结构很简单,由陶瓷介质、内电极金属层和外电极三层金属层构成。MLCC是由多层陶瓷介质印刷内电极浆料,叠合共烧而成。为此,不可避免地要解决不同收缩率的陶瓷介质和内电极金属如何在高温烧成后不会分层、开裂,即陶瓷粉料和金属电极共烧问题。共烧技术就是解决这一难题的关键技术,掌握好的共烧技术可以生产出更薄介质(2μm以下)、更高层数(1000层以上)的MLCC。当前日本公司在MLCC烧结专用设备技术方面领先于其它各国,不仅有各式氮气氛窑炉(钟罩炉和隧道炉),而且在设备自动化、精度方面有明显的优势。

文章内容转自维科号:作者知识点


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