探秘电子元器件行业创新技术的新亮點.pdf
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1、第 2 7 卷第 0 1 期变频器世界2 0 2 4年0 1月探秘电子元器件行业创新技术的新亮點Explaining the Electronic Components Industry Innovation Technology of a New Bright Spot湖北十堰市电器材料公司杨忠敏(YangZhongmin)摘要:近些年世界电子技术的飞跃发展为适应现在社会高密度组装自动化大生产的要求,电子整机和设备电子材料的开发生产必须向小型化、轻量化、薄型化、数字化、多功能化,标准化、无引线、组合化、集成化、电路模块化方向发展。分别介绍了电子元器件多功能小型化、薄型化、轻量化,电子连接器小
2、间距、高密度、高频化、模块化,电子组件普及片式化、智能化和高性能化,以及微特电机大转矩、低功耗、无刷化和电子变压器微型化。关键词:电子元器件;行业创新;技术发展Abstract:In recent years the rapid development of electronic technology in the world to adapt to the requirement of highdensity assembly automation production now society,the development of electronic machine and equipme
3、nt,electronicmaterials production to miniaturization,lightweight,thin,digital,muti_function change,standardization,leadlessand modularization,integration,circuit modularity direction.Respectively introduces the electronic multi-functionminiaturization,thin,lightweight,electronic connectors,high dens
4、ity,high frequency,small spacing modular,popularizationof chip electronic components,high intelligent and performance-based,big torque and low power consumption and micro&special motor,brushless electronic transformer and miniaturization.Key words:Electronic components;Industry innovation;Technology
5、 development【中图分类号】TN6【文献标识码】B【文章编号】156 1-0 330(2 0 2 4)0 1-0 0 111-0 71引言近些年,世界电子技术的飞跃发展,为适应现在社会高密度组装自动化大生产的要求,电子整机和设备电子材料的开发生产必须向小型化、轻量化、薄型化、数字化、多功能化,标准化、无引线、组合化、集成化、电路模块化方向发展。我国要想加快电子器元件技术创新步伐,加大电子元件器技术创新力度,提升电子器元件技术创新水平,由电子器元件生产大国迈向强国,就要了解我国与世界电子器元件技术的发展现状、市场需求、国内外差距,借鉴发达国家的成功经验。电子元器件行业技术创新的趋势值得
6、业内人士的关注。2电子元器件多功能小型化、薄型化、轻量化进入信息时代,随着移动通信、家庭影院、多媒体、数字化视听终端的迅猛发展,中高档电声器件将进入大发展时期,先进的设计、测量软件和设备,使电声技术水平日新月异,传统的电声器件性能不断优化,新型电声器件如数字式、硅集成等产品层出不穷。高保真化、片式化、微型化、薄型化、低功耗、高功率、多功能、组件化成为电声器件新的发展趋势,同时,产品的安全性、绿色化也是影响其发展前途和市场的重要因素。信息技术和通信技术的发展,对电声器件的发展产生了巨大的影响。高档电声器件技术发展很快,各种形式的电声器件不断涌现,正在进入一个发展的黄金时代。电声器件产品正在向小型
7、化、轻量化、多功能、高保真、大功率、智能化和多功能化的方向发展,片式电声器件发展也很快。在过去的几年里,我国电声行业取得了巨大的进步,产量、出口量都居世界前列。我国已经成为全球电声器件生产加工中心,在国内形成了电声器件生产工业体系和完善的产业链。我国电声行业的技术和工WWW.CA168.COM111技术探讨与研究TECHNIQUERESEARCH艺水平也得到了大幅提高,电声器件产品的科技含量和附加值也有所提高。今后几年,国内市场为电视机、通信产品、家庭影院、计算机笔记本电脑、电子玩具等等配套的电声器件会有很大的市场需求,另外,汽车音响也是电声器件行业重点关注的应用领域,预计今后几年的增长速度不
8、会低于10%。电子元器件处于电子信息产业链上游,是通信、计算机及网络、数字音视频等系统和终端产品发展的基础,对电子信息产业的发展起着至关重要的作用。其从以电子管为核心到被小巧、轻便、省电、寿命长的半导体三级管取代,再到把许多晶体管等电子元件集成在一块硅芯片上的集成电路的诞生,电子产品已经历了四个发展阶段,如今正奔着更小型、高效能低消耗、高精度、高稳定、智能化的方向发展。MLCC封装趋向小型化及薄型化发展。手机、手提电脑、游戏机、液晶电视等家用电器的多功能化、小型化,对电容、电感、电阻、接插件等元件也提出了更高的要求。小型化可减少由于布线而产生的寄生感抗和寄生电阻。由于尺寸的减少,元件自身的ES
9、L(串联等效电感)/ESR(串联等效电阻)可以变得更小,同时对电容的高频特性也非常有利。由于碳纳米管自身的独特性能,决定了纳米这种新型材料在高新技术诸多领域有着诱人的应用前景。在电子方面,利用碳纳米管奇异的电学性能,可将其应用于超级电容器、场发射平板显示器、晶体管集成电路等领域。在材料方面,可将其应用于金属、水泥、塑料、纤维等诸多复合材料领域。它是迄今为止最好的贮氢材料,并可作为多类反应的催化剂的优良载体。在军事方面,可利用它对波的吸收、折射率高的特点,作为隐身材料广泛应用于隐形飞机和超音速飞机。在航天领域,利用其良好的热学性能,添加到火箭的固体燃料中,从而使燃烧效率更高。多功能化即是一个电子
10、组件不尽有一种功能,而是有多个功能。如一个敏感组件不尽是热敏,而且还是气敏等;再如一个气敏组件可以检测多种气体。目前实现多功能化的途径是采用多功能的薄膜材料及用多种单功能薄膜制成数组式复合组件。高频化是为适应毫米波技术发展,射频同轴连接器均已进入毫米波工作频;开关向小型化、薄型化、轻量化、表面安装、节能、高可靠、多功能、复合化方向发展,并应提高耐热性、密封性、触感性和耐环境性。近年来,随着我国电子工业持续高速增长,带动了112THEWORLDOFINVERTERS电子元器件产业的快速发展。我国许多门类的电子元器件产量已稳居全球第一位,电子元器件行业在国际市场上占据很重要的地位。我国已经成为扬声
11、器、铝电解电容器、显像管、印制电路板、半导体分立器件等电子元器件的世界生产基地。尽管这两年受国际金融危机的深层次影响,全球经济复苏乏力。国际需求持续低迷,国内电子元器件产业增速明显放缓,但业内人士却仍持乐观态度看待。我国电子元器件年总产量达到5万亿只,销售收入达到5万亿元。电子元器件国际市场占有率会达到50%,国内市场占有率将达到7 0%。3电子连接器小间距、高密度、高频化、模块化由于集成电路技术的创新,使计算机从电子管计算机、晶体管计算机、集成电路计算机、大规模集成电路计算机、超大规模集成电路计算机、光计算机发展到生物智能计算机;使收录机从电子管收音机、晶体管收音机、磁带录音机、随身听、MP
12、3发展到MP4;使空调器从制冷空调器、冷热空调器、交流变频空调器发展到直流变频空调器;使洗衣机从单缸洗衣机、双缸洗衣机发展到全自动洗衣机;使录像机从磁带录像机、VCD、超级VCD、D V D、逐行扫描DVD发展到光盘录像机。由于片式电子元件技术的创新,使手机从模拟式手机、数字式手机发展到第三代多媒体手机。由于电光元件技术的创新,使电灯从白炽灯、日光灯、节能灯发展到LED灯。由于电热元件技术的创新,使电炉从电子炉、电烤箱、电磁炉、微波炉发展到光波微波炉。由于显示器技术的创新,使电视机从黑白电视机、彩色电视机、平面直角电视机、超平电视机、纯平电视机、逐行扫描电视机、逐点扫描电视机、背投电视机、等离
13、子电视机发展到LCD(液晶)电视机。随着电子元件技术的不断创新,直接利用电子元件新技术的电子新产品就像开闸的潮水一样,一股股一波波奔涌而来,不仅使人们来不及逐代使用,甚至其功能也使许多人难以及时和全面了解,从而大大拓展了市场需求,带动了经济持续增长。随着电子产品向着小型化、轻量化和便携式方向发展,各种电子元件的集成度越来越高,元件的封装形式也在不断变化,集成元件的引脚数增多,其脚间距变小,片式元件的尺寸变小,这些都为在各种应用中电子元件的贴装带来了挑战,因此在电子工业飞速发展的今天,高速高精度的贴片机已成为必不可少的关键设备之一,尤其是对贴片机精度的要求更为突出,从贴片机发展历第2 7 卷第0
14、 1期变频器世界2 0 2 4年0 1月程来看,采用视觉辅助定位技术,是不断提高贴片机贴装精度的最佳技术手段。连接器的发展应向小型化、高密度、高速传输、高频方向发展。小型化是指连接器中心间距更小,高密度是实现大芯数化。高密度PCB(印制电路板)连接器有效接触件总数达6 0 0 芯,专用器件最多可达50 0 0 芯。高速传输是指现代计算机、信息技术及网络化技术要求信号传输的时标速率达兆赫频段,脉冲时间达到亚毫秒,因此要求有高速传输连接器。高频化是为适应毫米波技术发展,射频同轴连接器均已进入毫米波工作频段。随着微电子技术的发展,元件越来越小,电路密度越来越高,传输速度越来越快,所有这些都促进了电接
15、插元件技术的发展。电接插元件正朝着高密度、小型化、薄型化、组合化、高速化、小批量、多品种方向发展。我国连接器行业应集中力量投入到高技术、高附加值产品的规模生产,应将产业结构调整目标重点放在以高档家电为代表的消费类产品、高速发展的汽车产品、市场潜力极大的通信产品等领域,通过产业结构调整达到拥有自主知识产权的目标。我国是全球制造业最大的地区之一,未来几年,我国电子信息产业将从制造大国向制造强国方向发展,市场对各种电子元器件需求依赖较大,这也给电接插元件的发展创造了极大的发展机遇。电子产品市场对产品结构的影响已经成为连接器应用领域发展的新特点,整机的电子装备系统正在向数字化、网络化、智能化方向发展,
16、已经成为全球各大连接器制造商聚焦的新应用领域。连接器产品开发的目标已经由原来为适应整机小型化转变到以满足数字化所提出的特性要求。我们应该准确把握连接器产业在关键技术、市场需求变化以及国际分工等方面呈现出的新趋势,积极适应从模拟技术向数字技术市场的转变,因此,大力发展小间距、高低频混装、宽带、多功能、组合化、模块化、智能化的新型连接器应是产品结构调整的主要目标。4电子组件普及片式化、智能化和高性能化电子元器件产品结构不断优化,以企业为主体的创新体系初步形成。电子元件和器件产品微型化、片式化、高性能化、集成化、智能化程度进一步增强。阻容元件的片式化率已达到8 8%,电感器、频率元件、敏感元件等产品
17、的片式化率逐年提高,印刷电路板、集成电路等产品的集成化和智能化稳步提升。智能化元器件要有适应更高频率,更高速率的特性;高速发展带动以智能化元器件为代表的新功能性元器件向更高层次、更好的特性、成系列的发展。光电集成将是2 1世纪光电子技术发展的一个重要方向,而光电子材料是发展光电信息技术的先导和基础。多功能化和智能化是光电子行业发展的一个方向。激光晶体材料向着大尺寸、高功率、LD泵浦、宽带可调谐以及新波长、多功能应用方向发展。红外探测器材料向着多功能化、智能化方向发展。大面积高均匀性HgCdTe外延薄膜及大尺寸ZnCdTe衬底材料仍是近几年红外探测器所用的主要材料。高亮度发光二极管材料继规模生产
18、发红、橙、黄色的GaAs基、GaP基外延材料之后拓宽发光波段,开发发蓝光的GaN基、ZnSe基外延材料将成为研究热点。在新型电子元器件材料领域,信息传感材料发展日趋智能化,多功能化。设计、合成具有新的物理、化学敏感功能,特别是具有生物和复合功能的新材料,进一步提高材料的敏感度和反应滞后及恢复速度,是追求的主要目标。量子电子元器件阶段即将到来,也是对未来智能化元器件发展的一个推动力。现在做量子计算机,实际上就是芯片,把很多离子纠缠在一起,量子技术的重要突破,可能在未来电子器件中发挥特殊的作用,可用于制备极低能耗的高速电子器件,量子计算机就有可能实现。从而,基于新机理、新材料、新结构、新工艺以及新
19、功能的极低能耗,适应于高速率的量子电子元器件和多功能的组件也会出现。信息化是当今世界经济和社会发展的大趋势,我国要实现信息产业的跨越式发展,大力推进国民经济和社会信息化,以信息化带动工业化,发挥后发优势,实现社会生产力的跨越式发展。未来的五年,正是世界和我国电子技术和电子产品更新换代的关键时期,国家提出要支持我国新型元器件的发展,以提高信息化装备和系统集成能力,满足市场对它的要求。这其中,就包括满足新一代电子整机发展需求的新型片式化、小型化、集成化、高可靠电子元件产品;满足我国新型交通装备制造业配套需求的高质量、关键性电子元件;为节能环保设备配套的电子元件以及环保型电子元件;为新一代通信技术配
20、套的电子元件;为新能源以及智能电网产业配套的电子元件;新型电子元件材料以及设备。其中包括基于MEMS技术的传感器、环境监测设备用气体传感器、流量传感器、湿度传感器等。数字电视、第三代移动通信和第四代移动通信、新一代互联网等对未来发展影响重大的信息网络系统和技WWW.CA168.COM113技术探讨与研究TECHNIQUERESEARCH术日益成熟,“云”技术的发展,使网络内空间超大容量,超大距离网络的发展;这就导致智能化为核心的功能集成更广的产品发展越来越快,促成智能微电子元器件要具有适应大规模超高频超高速,并有智能化处理的功能。此外,物联网应用已进入实际应用阶段,传感器处于物联网产业链的上游
21、,将是整个物联网产业中需求量最大和最基础的环节。目前全球现在大概有40 个国家从事传感器的研制生产工作,研发、生产单位有50 0 0 余家,产品达2 0 0 0 0 多种。中国传感器的市场近几年一直持续增长,增长速度超过15%。为满足电子整机的小型化,轻量化,薄型化,数字化和多功能化与组装生产自动化的要求,电子组件也迅速向小型化,片式化,编带化方向发展,以适应整机生产自动插装和表面贴装的需要。目前,电子组件发展的趋势主要如下:各类电子组件向片式产品方向发展。每一类引线组件基本上已有对应的片式组件产品。世界领先的日本电子组件片式化率已达6 0 7 0%,近3/4的电子整机采用了表面贴装(SMT)
22、生产。近几年美,日,西欧片式组件市场销售增长率都超过2 0%,亚太地区也已开始大量生产片式组件,除供本地区市场外,也大量出口欧美。近年来逐渐兴起了智能组件,这种组件自身不但具有感知功能,而且还具有调节,控制或修复功能。用这种组件电子整机不但可以简化电路,而且还会具有新的功能.现在智能组件已有多种,如PTC热敏电阻器,Zno压敏电阻器,CuO-Zno湿敏组件,WO,和MoO电致变色器件等。电致变色是指材料的光学性能在外加电场作用下产生稳定的可逆变化的现象,在外观性能上则表现为颜色及透明度的可逆变化。其变色原理主要取决于材料的化学组成能带结构和氧化还原特性,可通过离子、电子注入和抽去,调制薄膜在可
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