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电子陶瓷材料产业分析
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导电陶瓷
β-Al2O3、稳定ZrO2(烧结体、离子导电);ZrB2、La1-xSrxCoO3(烧结体、电子导电)
高能量密度钠硫电池隔膜,HTFC燃料电池隔膜,氧传感器、磁流体发电(MHD)高温电极,固体氧化物燃料电池(SOFC)阴极
超导陶瓷
Y-Ba-Cu-O(烧结体、薄膜)
高性能微波器件(谐振器、滤波器、耦合器、延迟线)
压敏陶瓷
ZnO、 SrTiO3(烧结体)
过电压保护器,浪涌及低电平噪声吸收双功能器件
热敏陶瓷
CdO-Sb2O3-WO3、NiO-CoO-FeO (烧结体,负温度系数NTC);BaTiO3(烧结体,正温度系数PTC)
测温及热补偿器件、稳压器、限幅器,过热过电流保护装置、智能恒温加热器
湿敏陶瓷
Zn-Li2O-V2O5, MgCr2O4(多孔烧结体),Fe3O4,Cr2O3, Sb2O3(膜状)
湿度测量及控制器件
气敏陶瓷
SnO2, ZnO, ZrO2, NiO(烧结体)
易燃及有毒气体探测器,发动机空燃比控制器
电子技术中首先要求绝缘材料不导电,即要求电阻率尽量高,绝缘强度也尽量高。目前,绝缘陶瓷按材料成分可分为传统硅酸盐陶瓷、氧化物陶瓷、非氧化物陶瓷三大系列,现有材料以后两大系列为主。
对于一种优秀的绝缘陶瓷的性能要求,主要是在电磁性能和机械性能两方面:
按照材料种类,电子绝缘陶瓷可以分为:
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其中氧化物陶瓷占到绝大多数。
产业链分析
本文所讨论的电子陶瓷材料,简单可以分为粉体和电子元器件,如Error! Reference source not found.,本文的讨论范围限于图中的电子陶瓷粉体和元器件。
图 2 电子陶瓷产业链结构
陶瓷粉体
电子陶瓷粉体是制造电子陶瓷元器件最主要的原料,其行业竞争关系如Error! Reference source not found.。其中绝大多数高纯超细的高端粉体制造技术基本掌握在日美德等少数发达国家。这些技术本身已经非常成熟,核心要求在于纯度、颗粒大小和形状等方面。是新型电子材料中技术最成熟、产量最大、综合性能最优、应用最厂、产值最高的新材料,因而在高技术陶瓷材料中仍处于最重要的地位,是高技术陶瓷工业的原动力。
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图 3 陶瓷粉体产业竞争关系
各类陶瓷粉体中,氧化铝是电子陶瓷行业最主要的材料,一般认为氧化铝粉体占到行业产值的70%,我们粗略估计市场规模有300亿美金。其中高端粉体(含95、96和99瓷)1995年预计市场规模为15亿美元,2000年预计需求为45万吨达到20亿美元,近年来随着行业应用的不断扩大,预计21世纪以来年复合增长率接近10%。1995年已形成116亿美元的粉料市场和百亿美元的产品市场,%。
再以氮化铝粉体为例,日本的氮化铝产量占世界产量的70%。世界上最大的氮化铝生产商—日本德山公司1981 年开始生产氮化铝,到2002 年生产能力达到240 吨。氮化铝粉体行业寡头垄断的局面,令高端粉体的价格居高不下,在1997年一公斤高端粉体就超过100美元(当年产量约5000吨),随着然而氮化铝的使用量在不断增长,世界氮化铝市场供给出现短缺。统计资料表明2011年世界AlN市场需求会达到百亿美元级。
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陶瓷元器件
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发展,电子陶瓷元器件的市场需求日益增长,目前世界电子陶瓷的市场规模达到1300亿美元左右。据专家预计,未来几年需求量每年将以15~20%的速度增长,到2015年需求量将突破2100亿美元。
陶瓷用于制作电子元器件有多种形态,最主要的是电路基板,此外还有集成电路封装材料,汽车火花塞,电力绝缘陶瓷等。不同的应用场景对于