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行業(yè)洞察 | 被動元器件之電容器專題研究

2022-04-01
來源:電子技術(shù)應用
關(guān)鍵詞: 電容器 被動元件

一,、電容器介紹

電容器是電子線路中必不可少的基礎(chǔ)元件,,與電阻、電感并稱三大被動元件,,是最常用的電子元件之一,。通俗來講,電容器是一種裝電的容器,,一種容納電荷的器件,。任何兩個彼此絕緣且相隔很近的導體(包括導線)間都構(gòu)成一個電容器。

 

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補充小知識:

根據(jù)工作特點,電子元器件可以分為主動器件和被動元件:主動器件(又稱有源器件,、半導體器件)指在工作時內(nèi)部有電源存在的電子元器件,;被動元件(又稱無源器件)指工作時內(nèi)部沒有任何形式電源的電子元器件,具備自身不消耗電能,、或把電能轉(zhuǎn)變?yōu)椴煌问降哪芰?、只需輸入信號無需外加電源就能工作等特性。

 

電容器的基本結(jié)構(gòu)是由兩塊導體極板和中間的電介質(zhì)(絕緣體)組成,,以靜電的形式儲存和釋放電能,。工作原理是當電荷受電場作用力移動時,電容器中的電介質(zhì)會阻礙電荷繼續(xù)移動,,進而造成正負電荷在電容器兩極板累積,。

 

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電容器具有“通交流、阻直流”的特性,,廣泛應用于各種高低頻電路和電源電路中,,主要作用是電荷儲存、平滑電壓,、耦合,、去耦、濾波,、旁路,、分頻等。

 

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二,、電容器分類

電容器的分類方式有多種:

  • 根據(jù)結(jié)構(gòu)可以分為固定電容,、可變電容和微調(diào)電容;

  • 根據(jù)是否有極性可分為有極性電容和無極性電容,;

  • 按照應用領(lǐng)域可以分為軍用電容,、民用工業(yè)類電容和民用消費類電容;

  • 按用途可分為旁路電容,、調(diào)諧電容,、耦合電容和濾波電容,;

  • 根據(jù)介質(zhì)不同,,電容器可分為陶瓷電容、鋁電解電容,、鉭電容和薄膜電容等四大類,。

 

電容器生產(chǎn)廠商一般按照介質(zhì)材料分類進行生產(chǎn)經(jīng)營。

 

1,、陶瓷電容器

陶瓷電容器可以分為多層陶瓷電容器(MLCC)和單層陶瓷電容器(SLCC),,其中MLCC占據(jù)90%以上的份額。SLCC即在陶瓷基片兩面印涂銀層,然后經(jīng)低溫燒成銀質(zhì)薄膜作極板后制作而成,,其外形以圓片形居多,。MLCC則采用多層堆疊的工藝,將若干對金屬電極嵌入陶瓷介質(zhì)中,,然后再經(jīng)高溫共燒而形成,,其又可以分為引線式多層陶瓷介電容器和片式多層陶瓷電容器。單層陶瓷電容器由于只有單層結(jié)構(gòu),,兩個電極相對面積小,,電容量不大,但高頻特性好,、耐壓高,,適用于高頻電路和高壓電路。批量化生產(chǎn)的MLCC電容量一般在1pF至10μF之間,,同時具有頻率特性好,、工作電壓和工作溫度范圍寬、體積小,、無極性等特點,,在成本和性能上都占據(jù)優(yōu)勢,下游應用較為廣泛,,其市場規(guī)模占整個陶瓷電容器的90%以上,,占電容器市場規(guī)模接近50%。

 

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2,、鋁電解電容

鋁電解電容按引出方式不同可以分為引線式,、焊針式、焊片式,、螺栓式和貼片式,;根據(jù)電解質(zhì)形態(tài)可以分為液態(tài)鋁電解電容和固態(tài)鋁電解電容。液態(tài)鋁電解電容和固態(tài)鋁電解電容最大區(qū)別在于陰極所使用的介電材料,。固態(tài)電容使用高分子導電材料作為介電材料,,具備高穩(wěn)定性、長壽命等優(yōu)良特性,,但目前價格較高,;液態(tài)鋁電解電容使用電解液作為介電材料,將陽極箔,,電解紙,,陰極箔和端子(內(nèi)外部端子)卷繞在一起含浸電解液后裝入鋁殼,再用橡膠密封而成,。目前,,液態(tài)鋁電解電容由于其成本優(yōu)勢,,應用相比固態(tài)電容更為廣泛。由于鋁電解電容高頻特性不佳,,目前主要應用于低頻電路,。


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3、鉭電容

鉭電容按照介質(zhì)形態(tài)可以分為固體陰極鉭電解電容和液體陰極鉭電解電容,,按照制作工藝可分為燒結(jié)型固體,、箔型卷繞固體和燒結(jié)型液體三種。固體鉭電解電容是1956年由美國貝爾實驗室首先研制成功的,,其性能優(yōu)異,,是電容器中體積小而又能達到較大電容量的產(chǎn)品。相比液體鉭電容,,固體鉭電容不存在漏液問題,,可有效避免線路之間發(fā)生短路,大幅提高安全性,,因而目前使用的鉭電容幾乎都是固體鉭電容(燒結(jié)型固體鉭電容占95%以上),。鉭電容穩(wěn)定性好、容量大,,但由于造價昂貴,,主要用于高端大容量場景。

 

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4,、薄膜電容器

薄膜電容器是以金屬箔或金屬化膜作為電極,,以有機塑料薄膜作為介質(zhì),通過卷繞方式制作成的電容器,。按照電容器內(nèi)部電極的形成方法分類,,可分為箔電極型和蒸鍍電極型;按照加工方法分類,,可分為積層型和卷繞型,;另外一種是按照薄膜介質(zhì)的材料分類。常見的有機塑料薄膜材料有:聚乙酯,、聚丙烯,、聚苯乙烯或聚碳酸酯等。薄膜電容器具有無極性,、絕緣阻抗高,、頻率特性優(yōu)異、頻率響應寬廣,,介質(zhì)損失小等優(yōu)良特性,,被大量使用在模擬電路上,尤其是在信號交連的部分必須使用頻率特性良好,、介質(zhì)損失極低的電容器,才能保證信號在傳送時沒有太大的失真情況發(fā)生。

 

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三,、電容器產(chǎn)業(yè)鏈

電容器產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是電極材料和電介質(zhì)材料等行業(yè),,電極材料和電介質(zhì)材料對電容器產(chǎn)品的性能均有較為重要的影響。對于電極材料而言,,部分電容器使用銀,、鈀等稀有貴金屬,價格昂貴且波動劇烈,,目前已有廠商開始采用賤金屬如鎳,、銅替代金屬鈀等貴金屬作為電極材料以降低生產(chǎn)成本。對于電介質(zhì)材料,,普通型材料國內(nèi)供給基本滿足市場需求,,但部分高性能介質(zhì)材料如帶有特殊功能的陶瓷粉末、高性能鉭粉等仍需進口,。

 

下游應用領(lǐng)域可分為軍用和民用兩大類,。軍用領(lǐng)域包括航空、航天,、艦船,、兵器和電子對抗等,民用領(lǐng)域包括了消費電子,、工業(yè)控制,、電力設備及新能源、通訊設備,、軌道交通,、醫(yī)療電子設備及汽車電子等。作為電子線路中必不可少的基礎(chǔ)電子元器件,,電容器產(chǎn)品在軍民領(lǐng)域的應用廣泛,。

 

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不同介質(zhì)電容器差別主要體現(xiàn)在上游電介質(zhì)原材料以及制造工藝上,下游應用則根據(jù)其特性應用于不同領(lǐng)域:陶瓷電容下游應用較為廣泛,,鋁電解電容主要應用于高壓,、大電容量場景,鉭電容在航空航天,、武器裝備以及高檔消費電子等軍民領(lǐng)域擁有穩(wěn)定市場,,薄膜電容在新能源汽車市場擁有良好前景。

 

四,、行業(yè)生態(tài)

被動元件中日系廠商占據(jù)主導地位,,以村田(Murata)為首的MLCC廠商、以貴彌功(NipponChemi-Con)為首的鋁電解電容廠商,,以松下(Panasonic)為首的薄膜電容廠商,,在技術(shù),、產(chǎn)業(yè)鏈整合方面均具有優(yōu)勢。


從全球電子元器件的規(guī)模來看,,僅村田和TDK兩家就占據(jù)半壁江山,。我國臺灣地區(qū)被動元件廠商受益于第二次產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移,目前數(shù)量較多,、競爭力強,,整個臺灣地區(qū)被動元件產(chǎn)值位列全球第二位,其中以國巨為代表,。除日系和臺系,,美國和韓國全球市場份額接近,我國大陸地區(qū)廠商借助政策支持和全球產(chǎn)能結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)移也快速發(fā)展,。


我國電容器行業(yè)雖起步較晚,,但近年來快速發(fā)展,已陸續(xù)涌現(xiàn)出風華高科,、江海股份,、艾華集團、法拉電子等優(yōu)質(zhì)電容器廠商,,在各自細分市場擠入全球前十,。


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附:國內(nèi)外主要電容器廠商介紹

1.國外廠商

  • 日本村田:株式會社村田制作所成立于1994年10月,是全球領(lǐng)先的電子元器件廠商,,在全球電容市場占有率位居首位,。村田主要從事以機能陶瓷為基本的電子元器件的研究開發(fā),生產(chǎn)和銷售,,定位于電子元器件龍頭供應商,,下游布局包括消費電子、汽車電子,、家電,、能源管理系統(tǒng)、醫(yī)療保健器材等領(lǐng)域,。作為陶瓷電容器的第一大廠商,,村田也提供高分子鋁電解電容器、微調(diào)電容器,、超級電容,、單層微片電容器、可變電容器等各種電容器,,其它產(chǎn)品如感應器,、高頻零件、陶瓷濾波器等在全球市場也具有較強競爭力,。

    村田提供范圍廣泛的電子元件產(chǎn)品,,以電容器為主的產(chǎn)品占據(jù)很高的市場份額,。村田提供的電子元件包括主力產(chǎn)品——電容器,以及濾波器,、線圈,、傳感器,、電池等元件,,以及組合了這些元件的模塊,占有很高的市場份額,。迄今為止,,村田的電子元件一直以小型化、高功能化支持著電子設備的發(fā)展,。公司的主力產(chǎn)品——電容器,,在一臺智能手機中采用了約800個,在一臺汽車中采用了約8,000個,。

  • 韓國三星電機:三星電機是韓國電子元件行業(yè)龍頭公司,,其在全球電容器市場的占有率僅次于日本村田。三星電機有限公司(簡稱:三星電機)成立于1973 年,,總部位于韓國京畿道水原市,,是一家國際綜合性電子元件公司。三星電機主要有模塊,、元件,、基板三大業(yè)務板塊。在全球電容器市場上,,三星電機的市場占有率僅次于日本村田,,同時三星電機也是全球第二大的MLCC供應商,市場占有率約達到20%,。

  • 美國基美:KEMET(基美)是全球知名的電容器生產(chǎn)商,,其鉭電解電容市場占有率居全球首位。KEMET創(chuàng)建于1919年,,總部位于美國南卡羅納州格林維爾市,,在美國、中國,、墨西哥,、德國、保加利亞,、意大利,、芬蘭、葡萄牙,、瑞典,、英國,、印度尼西亞等10多個國家擁有二十多個生產(chǎn)基地,并擁有遍布全球的銷售和分銷網(wǎng)絡,。該公司向客戶提供涵蓋所有電介質(zhì)的業(yè)界最廣泛電容器技術(shù),,其中鉭電解電容市場占有率2017年排名全球第一,達到33%,,同時公司在薄膜電容領(lǐng)域也有較強的競爭力,。

    KEMET近年來營業(yè)利潤穩(wěn)步增長,凈利潤回歸正常增長水平,。2019年營業(yè)利潤達到2.11億美元,,同比增長66.17%。凈利潤較2018年有所回落,,達到2.07億美元,,而2018年凈利潤較高是公司收購日本TOKIN產(chǎn)生收益所致,2019年回歸正常增長水平,。亞太地區(qū)是KEMET重要的市場,,2019財年亞太地區(qū)收入占到公司收入的55.3%,同比提升16.3%,。

2.國內(nèi)廠商

  • 鴻遠電子:公司成立于2001年,,是軍用自產(chǎn)陶瓷電容器領(lǐng)域的專家,以研發(fā),、生產(chǎn),、經(jīng)營電容器等電子元器件為主營業(yè)務。前身是北京元六鴻遠電子技術(shù)有限公司(設立于2001年),,2016年改制為股份制公司,,2019年在上海證券交易所上市。

    鴻遠電子不僅擁有兩條世界最先進的生產(chǎn)線和一個瓷料研究中心,,還擁有專業(yè)團隊和多項國家專利,,能夠進行高品質(zhì)多層瓷介電容器的自主研發(fā)和生產(chǎn)。公司主營業(yè)務包括自產(chǎn)業(yè)務和代理業(yè)務兩大類,。自產(chǎn)業(yè)務主要包括多層瓷介電容器和直流濾波器,,其中98%為軍品業(yè)務,代理業(yè)務包括多種系列的電子元器件,,集中在民用領(lǐng)域,,覆蓋了汽車電子、軌道交通,、新能源,、智能電網(wǎng)、通訊、消費電子,、醫(yī)療設備等多個領(lǐng)域,。

  • 火炬電子:是國內(nèi)軍用M LCC市場的領(lǐng)先者。福建火炬電子科技股份有限公司(簡稱:火炬電子)是中國主要從事陶瓷電容器研發(fā),、生產(chǎn),、銷售和技術(shù)支持的企業(yè)?;鹁骐娮拥那吧硎侨莼鹁骐娮釉S(設立于1989年),,2007年改制為股份制公司,2015年在上海證券交所主板上市(代碼:603678),。

    火炬電子生產(chǎn)的“火炬牌”陶瓷電容器產(chǎn)品主要包括多層片式陶瓷電容器和引線式電容器,,在航空航天,、通訊,、電力、汽車等高端領(lǐng)域廣泛應用,,并與國內(nèi)外知名高科技企業(yè)建立了良好的戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系和共贏模式,。公司以原有MLCC 為基礎(chǔ),逐年研發(fā),、布局如鉭電容,、SLC、薄膜電容等新產(chǎn)品,?;鹁骐娮拥臉I(yè)務包括:自產(chǎn)元器件(陶瓷電容器、鉭電容器,、單層電容器,、薄膜元器件)、自產(chǎn)陶瓷材料,、代理元器件,;自產(chǎn)業(yè)務主要面向軍工領(lǐng)域和少量高端民用領(lǐng)域,代理業(yè)務面向民用市場,。

  • 宏達電子:是國內(nèi)軍用鉭電容領(lǐng)域的龍頭公司,。株洲宏達電子股份有限公司(簡稱:宏達電子)是總裝備部軍用電子元器件配套定點研制生產(chǎn)軍用鉭電解電容器的專業(yè)廠家,屬工信部國防科工局管理,,目前擁有13家控股子公司,。宏達電子的前身是株洲宏達電子有限公司(設立于1993年),2015 年改制為股份制公司,,2017 年宏達電子在深交所創(chuàng)業(yè)板上市(代碼:300726),。

    宏達電子專注于鉭電容器等軍用電子元器件的研發(fā)、生產(chǎn),、銷售及相關(guān)服務,,以鉭電解電容器品種全,、質(zhì)量好、信譽高和服務優(yōu)而享譽國內(nèi)外市場,。2014年以來,,公司通過設立子公司進行產(chǎn)品和業(yè)務拓展,擁有較強的新產(chǎn)品開發(fā)能力,,陶瓷電容和電源模塊等業(yè)務已初見成效,,發(fā)展?jié)摿薮蟆D壳爸鳡I業(yè)務包括:非固體電解質(zhì)鉭電容器,、片式固體電解質(zhì)鉭電容器,、固體電解質(zhì)鉭電容器,產(chǎn)品列入了相關(guān)軍用電子元器件合格產(chǎn)品目錄(QPL),。

  • 風華高科:是國內(nèi)M LCC被動元器件的龍頭公司,。廣東風華高新科技股份有限公司(簡稱:風華高科)成立于1994年3月23日,是一家專業(yè)從事高端新型元器件,、電子材料,、電子專用設備等電子信息基礎(chǔ)產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)。前身是廣東肇興風華電子廠(設立于1984年),,股改后成立風華高科,,1994年改制為股份公司,1996年在深交所上市(代碼:000636),。IEK數(shù)據(jù)顯示,,風華高科是國內(nèi)第一大MLCC供應商。公司現(xiàn)為我國領(lǐng)先的新型元器件,、電子元器件制造裝備及電子基礎(chǔ)材料的科研,、生產(chǎn)和出口基地,是中國電子百強企業(yè),。主營產(chǎn)品為電子元器件系列產(chǎn)品,,包括MLCC、片式電阻器,、片式電感器,、磁性元器件、電子材料(陶瓷粉體,、電子漿料)等,,產(chǎn)品廣泛應用于包括消費電子、通訊,、汽車電子,、電力及工業(yè)控制、照明等領(lǐng)域。

  • 法拉電子:國內(nèi)薄膜電容器龍頭,,技術(shù)處于領(lǐng)導地位,。廈門法拉電子股份有限公司(簡稱:法拉電子)是一家專業(yè)從事薄膜電容器和薄膜電容器用金屬化膜制造與研發(fā)的上市公司。前身是廈門竹器合作社(設立于1995年),,1998年改制為股份制公司,,2002年在上交所掛牌上市(代碼:600563)。法拉電子在產(chǎn)品研發(fā),、規(guī)模生產(chǎn)和質(zhì)量管理方面有豐富經(jīng)驗,,能為各類整機客戶如照明、通訊,、家電,、工業(yè)控制、新能源汽車等提供薄膜電容器“一站式”解決方案,。主營業(yè)務包括:薄膜電容器及鋁金屬化鍍膜材料的制造,,各類型的高新科技電子基礎(chǔ)元器件及相關(guān)配套件生產(chǎn)等。


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