《電子技術(shù)應(yīng)用》
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解析5G時代陶瓷材料商機

2020-03-24
來源:電子工程世界
關(guān)鍵詞: 5G mmWave 陶瓷材料

  由于 5G 有毫米波 (mmWave) 的高頻頻段,其訊號傳輸容易受到干擾,再加上無線充電的需求增加,導(dǎo)致傳統(tǒng)金屬材料易受干擾的現(xiàn)象越來越明顯,使得陶瓷等非金屬材料在 5G 世代漸漸嶄露頭角。

  一般而言,陶瓷分為“普通陶瓷”與“先進陶瓷”兩大類,其中先進陶瓷是采用高純度、超細(xì)人工合成或精選的無機化合物為原料再加工制成。

  因為先進陶瓷具備高硬度、耐磨、耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電、絕緣、磁性、透光等一系列優(yōu)秀性能,所以被大量應(yīng)用在國防、化工、電子、機械、航太、生物醫(yī)學(xué)等各個領(lǐng)域。

  若依照特性和用途分類,先進陶瓷可分為結(jié)構(gòu)陶瓷與功能陶瓷兩種,而結(jié)構(gòu)陶瓷具有熱等等的一部分化學(xué)功能;功能陶瓷則具有電子、磁性、光學(xué)、聲學(xué)等特性,也有相互轉(zhuǎn)換功能,在先進陶瓷中約占 70% 的市場比重。

  以從產(chǎn)業(yè)應(yīng)用來看,電子產(chǎn)業(yè)是功能陶瓷產(chǎn)業(yè)最大的終端應(yīng)用市場,而電子陶瓷是功能陶瓷中最大的應(yīng)用領(lǐng)域,市場比重高達 80%。

  電子陶瓷產(chǎn)業(yè)的上游包含電子陶瓷基礎(chǔ)粉末、其它配方粉末;中游則包含電子陶瓷材料及其元件;下游則包含 3C、通訊、汽車等市場。

  而制作工藝流程主要為上游粉末原料→漿料→成型→燒結(jié)→加工等,從成本比重來看,原料、成型與燒結(jié)、后期加工的比重分別約 30%、20%、35%。

  上游的陶瓷粉末產(chǎn)能主要集中在歐、美、日廠手中,電子陶瓷粉前三大廠市占高達 51%,至于電子陶瓷另一個重要非金屬原料 – 奈米氧化鋯,前三大廠市占則是 31%,分別為法國圣戈班、日本第一稀元素、日本東曹。

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  資料來源: 上海矽酸鹽工業(yè)協(xié)會, 鉅亨網(wǎng)制圖

  從下游供應(yīng)商格局來看,全球電子陶瓷供應(yīng)商同樣集中在歐、美、日廠中,日本、美國及歐洲廠市占分別為 50%、30%、10%。以中國廠而言,生產(chǎn)粉末材料主要廠商有國瓷材料、東方鋯業(yè)等,陶瓷產(chǎn)品供應(yīng)商則有三環(huán)集團、比亞迪電子等。

  憑藉硬度高、耐磨損、斷裂韌性高等優(yōu)點,陶瓷材料下游應(yīng)用范圍廣,涵蓋 3C、機械、光通訊、化工、醫(yī)療、航空、汽車等七大領(lǐng)域。未來在 5G 高頻需求之下,為高 Q、低損耗特性的陶瓷市場打開新的成長機遇,陶瓷天線、LTCC、陶瓷濾波器等產(chǎn)品將陸續(xù)推向 5G 市場。

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  以陶瓷天線為例,與 PCB 天線相較下,陶瓷天線介電常數(shù)高,同時可以有效縮小天線尺寸,提升手機內(nèi)部空間利用效率,同時能使手機實現(xiàn)輕薄化。

  LTCC (低溫共燒陶瓷技術(shù)) 是一種多層陶瓷微波材料技術(shù),其整合出的電子元件模組具備靈活性,且操作簡單、技術(shù)成熟、低損耗,且小型化等優(yōu)勢,此外 LTCC 優(yōu)秀的介電特性使其是 5G 高頻天線的最佳解決方案。

  隨著頻率提升,電磁波傳播過程中的衰減也會增加,毫米波頻段下金屬天線導(dǎo)體損耗重、天線輻射效率大幅下滑。相比之下,LTCC 制造出的高頻通訊模組具備高 Q、大電流、耐高溫,且熱傳導(dǎo)性更好,更適于 5G 高頻天線上。


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