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科技日报:是什么卡了我们的脖子?没有这些诀窍,我们够不着高端电容电阻
发布时间:2018-05-23    来源:科技日报    浏览次数:
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     一部手机有几百个电容和几百个电阻,占了电子元件的大半。

      中国是最大的基础电子元件市场,一年消耗的电阻和电容,数以万亿计。而最好的消费级电容和电阻,来自日本。

      大批量一致性比不了日本

       电容和电阻,是电子工业的黄金配角。电容市场一年200多亿美元,电阻也有百亿美元量级。市场的“头号玩家”是日本,占据一半以上份额,以村田、TDK等企业为代表;台湾地区位居次席;而中国大陆的产品多属于中低端。

      “不能简单说我们不如别人,”电子工程师、瑞迪航科(北京)技术有限公司总经理武晔卿说,“在军用级别,国产电阻电容是能满足需求的;一些特殊的定制电阻,国内公司也能生产。我们比起日本有差距的,是在消费级的、大批量生产的元件上。”

       手机、电脑、家用电器、汽车……消费类电子行业是电容电阻的最大用户。“这一领域,所谓高端的电容电阻,最重要的是同一个批次应该尽量一致。”武晔卿说,“日本这方面做得最好,国内企业差距大。”

       武晔卿说,国内企业相当于“什么菜都会炒,但不保证每次炒出来是一个味儿”。

       基础电子元件一批次可生产百万件,一致性对质量控制极端重要。比如某个电容不达标,可能会让手机充电更慢,因此手机各大品牌只采购大厂商的电容电阻。

       “工艺、材料、质量管控上,国内企业相对薄弱。”武晔卿说,“有一些‘Know How(小窍门)’没掌握。”

        煎饼不难做,但人家做得更平整

       MLCC(多层片式陶瓷电容器)是个典型,它是消费电子行业用量最大的基础元件,也是日本企业的强项。目前日本的MLCC产品可以做到1000层,中国产品在300层左右。

      “MLCC就像千层酥,只不过小得多。”业内工作多年的电子工程师张光华说。MLCC米粒大小,是一个内有电极的陶瓷块儿,是几百层陶瓷和几百层金属叠压起来的。电容的原理是两电极夹一层绝缘介质,以储存电荷。介质层越薄,电容数值越大。

       张光华说,制作MLCC有点像摊煎饼:陶瓷粉末浆,被刮刀摊平成厚度约1微米的涂层,再敷上去一层金属粉末浆,这就是陶瓷介质贴上了电极。之后,一大张薄膜被叠压、烘干、烧成瓷。

      “烙千层的煎饼,很难平整。”张光华说,“各家水平不一样,要是‘煎饼’裂了一道缝,电容数值就不够大。”

       很多环节影响质量:陶瓷浆和电极浆不配套,干燥时就会“起皮”;烘干太快出裂纹,烘干不彻底也会导致瑕疵;烧瓷要暴露于特殊气体;冷却太快会开裂……

       张光华说,哪一环节不到位,产品就可能大比例不达标。客户要求是一百万个MLCC只允许一个不合格。

       另外,MLCC很脆弱,同一种规格的产品,大品牌可能细节更优秀,更不易机械损坏。

       日本企业定位高端

       生产电容的企业,一般也生产电阻和电感等“被动元件”。工艺有相通之处。如消费电子产品用量最大的电阻:薄膜电阻,只有牙签头大小,以陶瓷为基底镀膜制造,工艺稍不精细,指标大打折扣。

      材料是中国电子元件企业的短板:陶瓷浆涉及钛酸钡和氧化钛诸多陶瓷材料,还混合了有机胶等等,电极浆则混合了镍粉、铜粉和树脂等等,配方都需要钻研。质量最高的陶瓷浆和电极浆产自日本公司。日本巨头如村田和京瓷,从做材料起家,后来才制造电子元件。

       武晔卿说,二战后日本专注民用电子,电子产业集聚,有利于村田这类材料企业延伸业务。“就好像生产面粉的厂子,自己也开了拉面店。”

       数十年坚持基础研发的日本巨头,始终瞩目高端。去年底到现在,基础电子元件持续疯涨,武晔卿说,原因是日本几家巨头停产了利润率见薄的产品,集中精力于高端市场。

       根据业界估计,随着手机更轻薄和频段更多,体积小性能好的元件用量会大大上升,iPhone使用的MLCC是手机中最多的,最新的iPhone要用上千颗。电脑和电视的用量比手机只大不小。

       汽车(尤其是电动汽车)使用的电容和电阻更多,且元件质量要求苛刻,因为冲击、温度、粉尘和腐蚀等条件更恶劣,且不能有安全隐患。车用元件市场大,但技术门槛很高,未来可能会继续被日本巨头把持。