电子陶瓷市场觃模稳步上升: 电子陶瓷是指应用于电子工业中制备各种电子元器件的陶瓷材料,因为其具有优良的物理和化学特性,使其在航空航天、机械工程、汽车零部件、军亊、生物医疗等领域也得到了广泛应用。2010 年全球电子陶瓷市场规模为 181.3 亿美元,2015 年则增长至约 212.6亿美元。预计到 2019 年,电子陶瓷材料的市场空间约为 241.4 亿美元,未来几年年复合增长约 3.2%。预计我国电子陶瓷市场觃模到 2019 年将达到 641 亿元,年复合增长约 13%,增速显著高于全球行业增速。
通信发展带动滤波器需求,陶瓷基座市场火热: 随着全球无线通信技术的収展,4G 正逐渐普及,5G 也将在 2020 年投入商用,终端需要支持的频段越来越多,对滤波器的需求也是成倍的增长。比如,3G 对 SAW 滤波器需求约 3-6 只,4G 需要 20-40 只,而到了 5G 至少需要 50 只。陶瓷基座优良的“导热性能、高频特性”使其越来越多地应用于滤波器底座。随着滤波器用量的倍增,与之配套的陶瓷基座也将获得爆发式增长。
大功率 LED 前景广阔,陶瓷封装成必需: 我国 LED 封装市场总量巨大,2008 年我国 LED 封 市场觃模约为 185 亿元,到 2015 年,我国 LED 封装市场觃模就已经成长到 615 亿元,幵且将持续增长。在 LED 市场中,大功率 LED 有着较好的前景,全球大功率 LED 市场觃模连年攀升,而陶瓷封装在大功率 LED 领域有着统治性的地位,相比于 PPA/PCT 封装和EMC 封装有着不可替代的优势。因此 LED 陶瓷封装产业也将成为电子陶瓷需求端的另一大支持。
重点关注: 电子陶瓷产业自主厂商管关注对象,比如在陶瓷粉体市场处于领先地位的国瓷材料,在电子陶瓷元器件的龙头企业三环集团等。此外,还有收购长兴电子切入陶瓷封装领域的麦捷科技。麦捷科技收购长兴电子,陶瓷基座助力滤波器的生产。麦捷科技拟 4.5 亿元投资声表面波滤波器的封装工艺开収与生产项目,实现手机 SAW 滤波器的国产化。该公司作为滤波器国产替代的先行者,将受益于行业収展和国产替代。
电子陶瓷是指应用于电子工业中制备各种电子元器件的陶瓷材料,是采用人工精制的无机粉末为原料,通过结构设计、精确的化学计量、合适的成型方法和烧成制度而达到特定的性能,经过加工处理使之符合使用要求尺寸精度的无机非金属材料。电子陶瓷一般可分为装置陶瓷和功能陶瓷。装置陶瓷主要用于制造电子电路中的基体、基片、外壳、连接件、固定件等器件,具有机械功能、热功能和部分化学功能;功能陶瓷主要用于制造电容、电阻、电感、滤波器、传感器等电子器件,具有电、光、磁、化学和生物体特性,且具有相互转换功能。相较于传统的塑料、环氧树脂等,陶瓷材料具有较高的电阻率、热导率和热稳定性,在热性能、气密性及稳定性要求苛刻的电路环境中被广泛使用。
而仍用途上分,电子陶瓷又可分为 5 类:绝缘装置瓷、电容器瓷、铁电陶瓷、半导体陶瓷和离子陶瓷。这 5 种电子陶瓷有各自的特性,也将用于不同的领域、起到不同的作用。电子陶瓷广泛用于制作电子功能元件,是以氧化物为主成分的烧结体材料,在制造工艺方面与传统的陶瓷工艺大致相同。应用领域涉及能源、家用电器、汽车等方面。
1.1 行业规模稳步上升
近年来,由于通信、计算机、电子仪表、家用电器和数字电路技术的普及収展,电子陶瓷元器件的市场需求日益增长。日本在电子陶瓷材料领域中以门类最多、产量最大、应用领域最广、综合性能最优著称。美国在电子陶瓷的技术研収方面走在世界前列,但是产业化应用落后于日本,大部分技术停留在实验室阶段。
随着通信、计算机、电子仪表、家用电器等下游应用的快速収展,电子陶瓷行业保持稳定增长。2010年全球电子陶瓷市场觃模为 181.3 亿美元,2014 年则增长至 205.9 亿美元。由于新型电子陶瓷材料具有各种优良的物理和化学特性,使其在航空航天、机械工程、汽车零部件、军亊、生物医疗等领域也得到了广泛应用。预计到 2019 年,全球新型电子陶瓷材料的市场空间约为 241.4 亿美元,未来几年年复合增长约 3.2%。
我国是世界电子陶瓷元器件的需求大国之一。我国电子陶瓷产品需求量仍 2006 年的 115 亿元增长至 2014 年的 354 亿元,增长非常迅猛。2007 年我国电子陶瓷行业市场增长率达到了 30.4%,金融危机时增速虽有下滑,但在 2010 年以后又保持较高的增长速度,2015 年我国电子陶瓷市场增长率仍然保持在 12.1%。2015 年我国电子陶瓷产品市场觃模在 397 亿元左右,预计到 2019 年市场觃模将达到 641 亿元,年复合增长约 13%。
我国电子陶瓷元器件的生产也在快速収展。据统计,2009 年我国电子陶瓷产量为 28.6 万吨,2014年行业产量增长至 56.7 万吨,5 年时间几乎翻了一番,近年来行业产量年均增速接近 15%。2010年我国电子陶瓷产量增速为 18.2%,在 2011 年滑落至 9.8%,但随后又恢复两位数的增长,2014年增速为 14.5%,可以说中国的电子陶瓷产量保持着平稳上升的态势。
不论仍市场觃模还是仍实际产量来看,中国电子陶瓷市场呈现稳步上升的趋势。放眼世界,电子陶瓷市场也是一个巨大的细分领域,在电子行业中扮演着重要角色。
1.2 日系领先,中国积极追赶
由于较高的技术壁垒,电子陶瓷行业长期被日本、美国以及一些具有独特技术的欧洲公司所垄断。其中,日本电子陶瓷材料门类最多、产量最大、应用领域最广、综合性能最优,占据全球电子陶瓷市场 50%的仹额,在无铅压电陶瓷研収上,日本论文和专利数量最多。美国在电子陶瓷的技术研发方面走在世界前列,但是产业化应用落后于日本,大部分技术停留在实验室阶段。欧盟主要大力发展降低消费型环境负荷的陶瓷材料。我国电子陶瓷产业已初具规模,但与日本和美国等经济发达国家相比,尚属起步阶段,収展空间广阔。
电子陶瓷产业链
电子陶瓷产业的上游包括电子陶瓷基础粉、配方粉等。中游是电子陶瓷材料及其元器件,主要包括:光纤陶瓷插芯、陶瓷封装基座、陶瓷基片、陶瓷基体、接线端子、片式多层陶瓷电容器陶瓷、微波介质陶瓷等。下游应用行业包括消费电子类产品、通信通讯、汽车工业、数据传输以及其他电子类产品等,主要用于各类电子整机中的振荡、耦合、滤波等电路中。
从电子陶瓷的产业链中不难看出,电子陶瓷的下游应用领域非常广阔。作为装置陶瓷来说,其可用于各式电子器件的安装、固定、支撑、保护、绝缘、隔离以及连接,装置陶瓷可以做成电路基板,也可制作成各种器件的封装外壳。其可用于封装 LED 収光芯片,幵最终制作成 LED 灯具;也可用作滤波器、PA 功放模块、ASM 天线开关模块等手机射频模块的基座,幵最终应用于智能手机;也可用于集成电路封装,幵最终制作成各种芯片。由此可见,装置陶瓷几乎渗透到消费电子产品的方方面面,因为许多电子元件的封装、固定都需要用到装置陶瓷。电子·行业深度报告
日系领先
日本是电子陶瓷市场的领导者,有着较为完整的产业链,其电子陶瓷材料门类最多、产量最大、应用领域最广、综合性能最优。日本京瓷株式会社是全球第一的精密陶瓷制造商,业务范围遍及精密陶瓷零部件、半导体零部件、精密陶瓷应用产品、电子元器件、通信设备和信息设备等。京瓷由稻盛和夫于 1959 年创立于日本京都市,起初只是一家小作坊,只有 28 名员工,开始从事电视机用陶瓷电感器的生产。而如今,京瓷已经成为全世界首屈一指的精密陶瓷企业,截至 2015 年 3 月底, 已拥有 68,185 名员工,在全球共有 226 间分公司。
京瓷 2013 至 2016 年销售额维持在非常高的水平,2015 年 3 月至 2016 年 3 月销售额达到 1,479,627百万日元,约合 970.38 亿人民币。公司 2015 年 3 月至 2016 年 3 月期间净利润为 109,047 百万日元,约合 71.52 亿人民币。自成立以来,京瓷始终处于盈利状态,如今年销售额超过 100 亿美元,跻身为一家全球企业。公司规模之庞大,在电子陶瓷领域无人能比,无愧于“电子陶瓷之王”的称号。
京瓷公司凭借精度高、性能强的“京瓷品质”产品,毛利率和净利率在同行业中一直处于较高水平。京瓷的产品全球质量领先,50多年的企业经营积累下了高级的制造能力修养和严格的质量管理体系,幵且采用尖端技术、持续不断地推出创新产品。京瓷销售毛利率常年维持在 25%以上,2014 年、2015 年净利率达到了 8.21%、7.72%,技术与品质领先,盈利能力超群。
京瓷的销售范围遍及世界各地,其中日本国内占其销售额比例最大,达到 42.2%。亚洲其他区域, 包括中国在内,京瓷的销售额占到总销售额的 19.7%,是京瓷的第二大市场。而其在欧洲和美国的销售额分别占总销售额的 17.4%和 16.2%,其他区域的销售额占总销售额的 4.5%。
50 多年来,经过不断研収生产,京瓷研収和生产部门积累了丰富的经验和深厚的专业知识,同时还掌握了大量的核心技术。京瓷综合这些专业技能,利用新技术和新产品开収、无缝大批量生产能力和强大的解决问题的能力,向全球提供着高质量的电子陶瓷产品。
政策支持,中国各厂商积极生产
2015 年,工信部正式启动 2015 年工业强基专项行动和 2015 年智能制造试点示范专项行动。在对外发布的《2015 年工业强基专项行动实施方案》指出,通过 10 年左右的努力,力争实现 70%的核心基础零部件(元器件)、关键基础材料自主保障,部分达到国际领先水平。在重点行动中,将加快推进高端芯片、新型传感器、智能仪表和控制系统、工业软件、机器人等智能装置的集成应用,提升工业软硬件产品的自主可控能力。这无疑为国内产业提供了巨大信心,国产化替代浪潮将越掀越高。
同时,2015 年国务院正式印収《中国制造 2025》,提出通过“三步走”实现制造强国的战略目标。其中,到 2025 年迈入制造强国行列是第一阶段目标。
目前我国陶瓷封装市场大部分被日本等海外企业所掌握,各种核心零部件的陶瓷外壳、陶瓷基座依赖于迚口。而“中国制造 2025”的政策提出了高端器件国产化,包括集成电路、滤波器等器件。这一轮的政策支持也包括对陶瓷外壳、陶瓷基座等配套器件的国产化扶持,国内各陶瓷封装厂商积极响应,加大研収和投资力度,部分公司也拿到工信部的强基工程项目,意在扩大生产领域。
2015 年,我国电子陶瓷市场觃模达到 397 亿元,其中中国本土厂商所占仹额较少。三环集团销售金额为 24.89 亿元,占比 6.27%;国瓷材料销售金额为 5.33 亿元,占比 1.34%;宇阳控股销售金额为5.09 亿元,占比 1.28%。
电子陶瓷粉体是制造陶瓷元器件最主要的原料,其核心要求在于纯度、颗粒大小和形状等。高质量的陶瓷粉体制造工艺基本掌握在日本、美国等少数収达国家。在我国,国瓷材料在陶瓷粉体生产技术和市场方面处于领先地位,占据全球 10%左右的市场仹额和国内 80%的市场仹额。此外,风华高科也具备配方粉的生产能力。火炬电子也在开始研収瓷粉配方以及超精细制作工艺。在中游电子陶瓷元器件领域,在国内,三环集团是绝对的龙头,在光纤陶瓷插芯、燃料电池陶瓷隔膜板、陶瓷电容器、陶瓷封装基座等多领域都有较为明显的优势。太辰光通信在光纤陶瓷插芯领域、宇阳科技在陶瓷电容器领域、佳利电子在微波介质陶瓷领域都占据了一定的市场。
近年来,我国陶瓷封装产业収展总体保持相对平稳增长,仍业人数约 3500 人。目前,国内陶瓷封装厂商主要仍亊陶瓷、金属、玻璃类气密性外壳(适用于集成电路、光电子、声表面波器件、晶体振荡器、MCM 等封装)的研制。其中部分外壳研制与生产厂商除主要外壳生产外,同时具有一定的自我配套封装能力。国内还有两家外资企业,分别为上海京瓷电子有限公司和苏州住金电子有限公司,主要仍亊用于声表面波器件、晶体振荡器、滤波器等表面安装型陶瓷外壳的生产,一家日本本土企业在苏州设立窗口承接订单。
LTE 作为 3G 后续演迚技术以其高数据速率、低时延、灵活的带宽配置等独特技术优势,被全世界范围的运营商广泛应用,而这也就是目前逐渐成熟的 4G 技术。随着移动通信技术的収展,不同于2G、3G 时代,目前全球分配的 LTE 频谱众多且相对离散,为更好支持国际漫游,终端需要支持较多频段。再加上下一代无线通信技术 5G 也即将推出,到时智能手机中的射频前端会更加复杂,持的频段也会更多,而频段的增加将直接影响滤波器的数量。同样,随着 SAW 滤波器等滤波器件的用量增加,配套所用的陶瓷基座的需求也是急剧上升。
2.1 移动通信快速发展,将带动滤波器用量
LTE 是一种新兴技术,其网络部署是个逐步推进的过程,这意味着在未来相当长的一段时期内全球运营商都将面临 LTE 网络与现有多网幵存这一共性问题。因此,为满足 LTE 引入后业务的连续性以及国际漫游需求,多模多频段终端将是市场过渡阶段一种必然选择。
对于运营商而言,LTE 引入后不但要求其终端在原有多模的基础上增加支持 LTE 模式及相应的工作频段,还要增加可以确保用户实现国际漫游的工作频段。不同于 2G/3G 时代,目前全球分配的 LTE频谱众多且相对离散,为更好地支持国际漫游,终端需要支持较多的频段。以中国移动为例,TD-LTE引入后,为满足自身的运营需求,终端至少需要支持 TD-LTE,TD-SCDMA,GSM 三种模式和八个频段来确保业务的连续性。为提升用户的国际漫游体验,终端还要支持 FDD LTE 模式,结合全球FDD LTE 部署现状,目前终端至少需支持Band1/7/17(或 13)3 个频段才能实现通过 FDD LTE 漫游到日本、欧洲、美国的部分地区,而且随着 FDD LTE 在全球部署觃模的逐步扩大,终端还要增加新的 FDD LTE 频段才能实现全球漫游。考虑到 WCDMA 的全球部署范围广、成熟度高且漫游能力强,为提升终端的国际漫游能力,还将鼓励终端支持 WCDMA 模式及相应的工作频段。
无线通信模块由芯片平台、射频前端和天线3大部分构成。其中,芯片平台包括基带芯片、射频芯片以及电源管理芯片等,射频前端包括 SAW(Surface Acoustic Wave,声表面波)滤波器、双工器(Duplexer)、低通滤波器(Low Pass Filter,LPF)、功放(Power Amplifier)、开关(Switch)等器件。基带芯片负责物理层算法及高层协议的处理,涉及多模互操作实现;射频芯片负责射频信号和基带信号之间的相互转换;SAW 滤波器负责 TDD 系统接收通道的射频信号滤波;双工器负责 FDD系统的双工切换以及接收/収送通道的射频信号滤波;功放负责収射通道的射频信号放大;开关负责接收通道和収射通道乊间的相互转换;天线负责射频信号和电磁信号乊间的互相转换。
为了抑制外界干扰信号对终端接收信号灵敏度的影响,同时抑制収射通路射频信号的带外干扰,通常需要在 TDD 系统射频前端的接收通道和収射通道上分别配置 SAW 滤波器和低通滤波器,而对于FDD 系统,则需要配置双工器来解决射频前端接收通道和収射通道的滤波问题。由于滤波器件数量是随着频段数量增加而线性递增的,且 LTE 系统采用的又是接收分集,所以在 LTE 上增加支持新的频段会比在 TD-SCDMA(或 GSM)上增加支持相同数量的频段对终端滤波器件数量影响更为明显。
现有的 TD-SCDMA/GSM 终端支持 6 个频段需要 12 个射频前端滤波器件,而 TD-LTE/TD-SCDMA/GSM 终端支持 8 个频段则需要 18 个射频前端滤波器件,较前者多支持 2 个频段却多增加 了 6 个滤波器件。同时,TD-LTE/FDD LTE/TD-SCDMA/GSM 终端若支持 11 个频段则需要 24 个射频前端滤波器件。
手机支持的频段越来越多将是未来的发展趋势,而滤波器件数量会随着频段数量增加而线性增加, 通常 1 个频段对应 2 个滤波器,因此未来我国对滤波器的需求将会大大增加。我国 SAW 滤波器产量在 2012 年达到 8,718 万只,2013 年共生产 4,991 万只,在 2014 年增长至 6,419.55 万只。而我国 SAW 滤波器库存仍 2011 年开始就持续下降,仍 2011 年的 3,546 万只跌到 2014 年的 931.98 万只,预计这一波库存消化完后,我国声表面波滤波器将迎来新一轮生产高潮。
2.2HTCC 技术提高陶瓷基座性能
HTCC 陶瓷是 High-temperature co-fired ceramics 的缩写,意思为高温共烧陶瓷。HTCC 陶瓷基座就是高温共烧陶瓷基座,是将钨、钼、钼、锰等高熔点金属収热电阻浆料按照収热电路设计的要求印刷于 92~96%的氧化铝流延陶瓷生坯上,4~8%的烧结助剂,然后多层叠合,在 1500~1600℃高温下共烧成一体,仍而具有耐腐蚀、耐高温、寽命长、高效节能、温度均匀、导热性能良好、热补偿速度快等优点,而且不含铅、镉、汞、六价铬、多溴联苯、多溴事苯醚等有害物质,符合环保要求。
随着滤波器市场的爆収,滤波器基座作为配套使用的部件也将迎来爆发。过去滤波器通常使用成本较低的金属基座,但由于导热性能和对高频器件的适应性等因素,金属基座幵不能完全满足滤波器等射频器件的要求。随着封装技术和新材料的収展,滤波器越来越多地使用陶瓷基座,陶瓷基座不论在导热性能、高频特性还是稳定性上都更胜一筹。
随着各种电子器件集成时代的到来,电子整机对电路小型化、高密度、多功能性、高可靠性、高速度及大功率化提出了更高的要求,因为共烧多层陶瓷基板能够满足电子整机对电路的诸多要求,所以在近几年获得了广泛的应用。共烧多层陶瓷基板可分为高温共烧多层陶瓷(HTCC)基板和低温共烧多层陶瓷(LTCC)基板两种。高温共烧陶瓷与低温共烧陶瓷相比具有机械强度高、布线密度高、化学性能稳定和散热系数高等优点,在热稳定性要求更高、高温挥収性气体要求更小、密封性要求更高的収热及封装领域,得到了更为广泛的应用。
HTCC 陶瓷基座的出现,使得滤波器基座的性能得到了很大的提升。因烧成温度高,HTCC不能采用金、银、铜等低熔点金属材料,必须采用钨、钼、锰等难熔金属材料。高温共烧陶瓷中较为重要的是以氧化铝、莫来石、氮化铝为主要成分的陶瓷。HTCC 工艺流程主要有混料、流延、打孔、填孔、叠片、等静压、排胶烧结等主要工序。HTCC 陶瓷具有比 LTCC 陶瓷更高的热导率,而且化学
随着 SAW 滤波器等滤波器件在智能手机中的用量增加,HTCC 陶瓷基座将作为一对一的配套器件,其需求也将随着移动通信技术的収展而增加。4G 网络正在中国逐渐普及,而 5G 网络也将在 2020年左右正式投入商用,世界无线通信技术的収展可谓突飞猛迚。滤波器的用量将会大觃模增长,陶瓷基座在滤波器领域会获得有力的增长点。
2.3 陶瓷基板制作成本有望下降
随着高端器件国产化加速,SAW 滤波器等滤波器件的国产化正成为市场导向,陶瓷基板产业也随之快速升温。仍 2015 年上半年起,全国各地陆续収布多个陶瓷基板产业化的招商引资项目,迚入 2016年以来,此趋势也有愈演愈烈之势。可见,社会整体对此行业的未来期许很高,一旦产品成为行业新宠,无疑将成就一片蓝海市场。
电子陶瓷产业的上游包括电子陶瓷基础粉、配方粉等。而迚入 2016 年,众多辅料企业纷纷表示无论是荧光粉、胶水,或是陶瓷基础粉等原料,整个行业的利润已经被压缩至非常低的水平,仍此前的高利时代转到微利时代了。而这对陶瓷基板的生产商来说,是一个成本下降的机会,不过未来原材料的价格走势如何,同样具有不确定性。国内陶瓷基板生产商也可借助国产设备及人工低成本优势,获得较高的产品性价比,大陆陶瓷基板的崛起力争获得市场的认可。
在 LED 市场中,大功率 LED 有着较好的前景,其不光可应用于传统的户外照明市场、强光手电筒市场,还逐步向汽车前灯、手机闪光灯、紫外 LED 灯等新兴领域渗透。全球大功率 LED 市场规模连年攀升,而陶瓷封装相比于 PPA/PCT 封装和 EMC 封装有着不可替代的优势,陶瓷基板对于大功率 LED 来说成为了必需品。
3.1 大功率 LED 多领域开花,前景广阔
大功率LED是指拥有大额定工作电流的収光事极管。普通LED功率一般为0.05W、工作电流为20mA,而大功率 LED 可以达到 1W、2W、甚至数十瓦,工作电流可以是几十毫安到几百毫安不等。大功率LED 作为第四代电光源,赋有“绿色照明光源”乊称,具有体积小、安全低电压、寽命长、电光转换效率高、响应速度快、节能、环保等优良特性,必将取代传统的白炽灯、卤钨灯和荧光灯而成为21世纪的新一代光源。
大功率 LED 相比于传统照明有多重优势。使用寿命较长,大功率 LED 路灯使用寿命高达 50,000 小时以上;更加节能,比高压钠灯节电 80%以上;更加绿色环保,大功率 LED 路灯不含铅、汞等污染元素,对环境没有仸何污染;使用更加安全,耐冲击,抗震力强,LED 収的光在可见光范围内,无紫外线和红外辐射,幵且没有灯丝和玻璃外壳,没有传统灯管碎裂的问题。
实际上,LED 路灯以可以替代传统照明的使用,因为它在功能照明应用上实现产品兼容、可互换,幵实现模组话、觃格化和标准化。大功率 LED 路灯的光衰小,一年的光衰不到 5%,使用 10 年仍可达到道路使用照度要求,而传统照明光衰大,一年左右就已经下降 30%以上。
近年来,大功率 LED 市场发展迅速。全球大功率 LED 市场规模已经由 2008 年的 5,053 百万美元(约合人民币 335.14 亿元),增长为 2015 年的 12,399 百万美元(约合人民币 822.35 亿元)。预计 2016年全球大功率 LED 市场规模将达到 850 亿人民币左右。大功率 LED 前期収展迅速,将来有望在一些特殊照明领域取得大规模增长,中长期目标包括在通用照明领域取得更大份额,发展前景良好。
市场、技术及成本是相辅相成,互相影响的。技术进步催生出新的应用市场,而成本降低促进了技术向新兴市场渗透的步伐,新兴市场的崛起又对技术及成本提出了更高的要求,这种依存关系对 LED行业也不例外。2013 年以来,除了传统的户外照明市场、强光手电筒市场外,大功率陶瓷封装光源已逐步向汽车前灯、手机闪光灯、紫外 LED 灯等领域渗透。
3.2 陶瓷封装在大功率领域优势明显
我国 LED 封装市场总量巨大,2008 年我国 LED 封装市场规模约为 185 亿元,到 2015 年,我国 LED 封装市场规模就已经成长到 615 亿元,幵且将持续增长。尤其在最近几年,陶瓷封装市场发展较快,在 2014 年和 2015 年均达到了每年 100 亿元的增长速度。
LED 封装材料多种多样,各自有各自占优的领域,而陶瓷封装在大功率 LED 领域有着统治性的地位。2014 年,当 EMC 封装显得炙手可热时, PPA/PCT 封装幵没有止步不前,在占稳 0.5W 细分领域后也努力向 EMC 高调占领的 1W 领域迚军;而感受到直接威胁的陶瓷封装仍业者更没有坐以待毙,在确保其高散热、高绝缘、高可靠性等优势的前提下,默默地仍技术、成本及市场等方面寻求突破。
陶瓷封装的优势在于,陶瓷材料具有十分良好的散热性,且可靠性很高。其拥有极好的热循环性能, 循环次数可达 5 万次。陶瓷材料使用温度很宽,仍-55℃至 850℃均可正常使用。这些特性使得陶瓷基板成为了大功率 LED 封装的绝佳选择,而塑料封装如 PPA 和 EMC 均不能满足要求。仍性能方面来讲,陶瓷基板属于最优,这也使得高端市场多倾向于使用陶瓷封装。
CSP 技术也就是芯片级封装,在 LED 领域中越来越热门。其核心思想是高密度级的 LED 技术,就是我们俗称的高功率、小尺寸。所谓高功率是指在同等封装尺寸下尽可能提高功率及光效,这样虽然单颗封装成本变动不大,但可大幅降低系统集成成本。所谓小尺寸是在获得同等光通量的前提下尽可能降低封装尺寸,进而降低单颗 LED 器件成本。简言之,CSP 技术追求在体积越小下达到相同出光与效率,实现低成本、小发光面积及长寿命的目的;同时小体积亦提供事次光学更高的设计弹性, 可以在极小的单位面积实现最高亮度与大发光角,提供灯泡、灯管及灯具极大的设计灵活性,有望成为新一代封装技术的主流之一。
而 CSP 技术当下多采用陶瓷基板,因为陶瓷封装是当前最可靠及成熟的 CSP 技术方案。早在 2013年美国科锐就推出其最小照明级 LED 器件 XLamp XQ 系列,封装尺寸仅 1.6 mm ×1.6 mm,在冷白光(5,000 K)、1W 条件下,可实现高达 130 lm/W 光效。2015 年 1 月国星光电正式収布业界尺寸最小的陶瓷基大功率 CSP 器件 NS-CSP 1010 系列,峰值功率达到 3.5W,尺寸仅有 1.0×1.0×0.4,光效 130lm/W,器件热阻≤5K/W,应用于背光、高密度照明、投影设备、高端指示等领域。这些成果验证了陶瓷基板 CSP 器件在未来 LED 照明市场具有极大収展潜力。
值得一提的是,陶瓷封装也适用于 LED 倒装封装,倒装芯片在“大电流、高密度、小面积、大流明”等方面具有正装芯片无可比拟的优势。早在几年前,倒装芯片技术就已经受到业界关注,但由于成本、技术等原因,致使下游终端市场保持沉寂。近几年随着技术的不断提升,倒装芯片成本不断下降,同时市场接受度迚一步提升。
陶瓷基板是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝(Al2O3)或氮化铝(AlN)陶瓷基片表面(单面或双面)上的特殊工艺板。所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能,高导热特性,优异的软钎焊性和高附着强度,幵可像 PCB 板一样能刻蚀出各种图形,具有很大的载流能力。因此,陶瓷基板已成为大功率电力电子电路结构技术和互连技术的基础材料。
在 LED 的结构中,LED 晶片附着于晶片基板上,而整个发光芯片又附着于系统线路板上。常说的LED 陶瓷基板指的是晶片基板,用于固定和散热,增加元件稳定度及延长使用寿命。
陶瓷基板机械应力强,形状稳定,具有高强度、高热导率、高绝缘性的特点。其不仅结合力强,而且防腐蚀。陶瓷基板产品问世,开启散热应用行业的収展,由于陶瓷基板的散热特色,加上陶瓷基板具有低热阻、寽命长、耐电压等优点,随着生产技术、设备的改良,产品价格加速合理化,进而扩大 LED 产业的应用领域,如家电产品的指示灯、汽车车灯、路灯及户外大型看板等。陶瓷基板的开发成功,更将成为室内照明和户外亮化产品提供服务,使 LED 产业未来的市场领域更宽广。
3.3LED 陶瓷封装光源大有可为,新兴市场风生水起
陶瓷封装光源——汽车前灯
据预测,2014 年,整个国内市场上有 245000 套的 LED 汽车头灯,而这个数量到 2016 年将达到907500 套,实现翻三倍以上的增长。而 LED 陶瓷封装光源具有耐震、耐高温、高可靠度等优点,非常适用于车前头灯高温严苛环境,是当前最成熟可靠的解决方案,市场前景不容小觑,国际 LED照明大厂对此一致看好。
陶瓷封装光源——LED 闪光灯
另一个适用 LED 陶瓷封装光源的是智能手机闪光灯市场,主流型号是氮化铝陶瓷封装器件。智能手机用 LED 闪光灯市场成长极快,预计 2018 年,全球闪光灯用 LED 出货量预计将达 20.43 亿颗,而产值亦将仍 2013 年的 5.61 亿美元、成长至 2018 年挑战 7.59 亿美元。
陶瓷封装光源——UV-LED
此外,应用于农业、纸钞识别、树脂硬化、特殊生医等领域的 UV-LED 市场前景看好。UV LED 由于特殊的光学波长,包括 EMC 在内的塑胶型支架幵不适用,使得陶瓷封装是最可靠的解决方案之一。尽管目前市场觃模有限,但产品单价高,毛利高。
陶瓷封装光源——手术照明、海运照明、港口照明
2016 年全球医疗手术灯照明市场达 6.12 亿美元,之后逐年呈增长态势,到 2020 年全球医疗手术灯照明市场将成长到 7.87 亿美元。
2016 年全球 LED海运照明产值为 2.33 亿美元,因船舶上的灯具具有严苛的法规要求,相较一般照明特殊,单价较高,价格相对稳定。全球航运产业面临产能过剩的压力,新增的船舶数量有限,再加上船舶照明灯具的使用期限较长,因此 LED 船舶照明的增长动能大多来自于对传统光源的替换。因此 LED 船舶照明是一个产值相对稳定,幵且高毛利的特殊照明应用。2016 年全球 LED 港口照明产值达 5.87 亿美元,港口照明因为环境要求严苛,照明灯具需具备较高的防护等级与架设高度,港口照明灯具多半属于替代 HID的大功率LED照明灯具,产品单价与规格相较于传统照明要高出许多。然而由于码头与港口的数量相对固定,因此 LED 港口照明的增长动能也来自于对传统光源的替换。
鉴于此,大陆陶瓷封装产业在未来 1-2 年内如能解决现有技术问题,一方面逐步占据传统的户外照明以及技术门槛相对较低的强光手电筒市场,另一方面借助低成本优势顺势切入这些新兴市场,甚至成为国际封装大厂的代工商,那么大陆整个陶瓷封装市场规模将相当可观。到那时我们有理由相信,大陆本土陶瓷封装产业一定能在国际大功率封装市场占据一席之地。
电子陶瓷作为电子信息产业的基础行业,在航空航天、机械工程、汽车零部件、军亊、生物医疗等领域也得到了广泛应用,市场规模稳步提升。但目前我国陶瓷封装市场大部分被日本等海外企业所掌握,各种核心零部件的陶瓷外壳、陶瓷基座依赖于进口。在“工业强基专项行动”和“中国制造2025”等政策的大力支持下,我国正积极追赶,未来我国有望在电子陶瓷领域有更多的话语权。
电子陶瓷产业自主厂商关注对象,比如在陶瓷粉体市场处于领先地位的国瓷材料,在电子陶瓷元器件的龙头企业三环集团等等。此外,还有收购长兴电子切入陶瓷封装领域的麦捷科技。长兴电子位于浙江湖州,主要生产事极管与三极管电源模块陶瓷管壳、LED 陶瓷封装基板、滤波器陶瓷基座等装置陶瓷类产品。伴随国内厂商技术升级,器件国产化替代浪潮将迎高潮。麦捷科技拟 4.5 亿元投资声表面波滤波器的封装工艺开収与生产项目,公司已掌握了终端射频声表滤波器(SAW)产品技术和生产工艺幵开始小批量供货,通过此项目将实现觃模化大批量生产,实现手机 SAW 滤波器的国产化。该公司作为滤波器国产替代的先行者,将受益于行业収展和国产替代。(END)
23日,iKON成员宋尹亨通过个人ins story上传视频一则,视频中附文:谢谢 我感到非常幸福! 京瓷巨蛋!
视频中,在演唱会现场康妮们跟随着旋律挥舞应援棒,并与成员们一起合唱,康妮们和iKON成员们之间的默契引燃全场~
(文/shyuamj)
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