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電子電容器市場與技術之發展
 

【作者: 梁文恆】   2000年01月01日 星期六

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根據文獻記載,距今兩百四十多年前,由萊頓大學成功製造出萊頓瓶(Leyden Jar)之後,電容器開始活躍於電子電路的領域之中。截至目前為止,各種類別之電容器已分別在資訊、通訊、消費性電子產業中佔有一席之地,而隨著3C產業蓬勃發展,市場上對電容器的需求更是與日俱增。


不過,電容器產業內競爭者眾多,近幾年來產能過度擴充的結果,使得產品價格一路下滑,廠商獲利空間逐漸被壓縮,特別是在1998及1999年初國內電容器市場上,以鋁電解電容器及積層陶瓷電容器產業削價競爭最為嚴重。不過,由於自1999年第二季開始,積層陶瓷電容器市場上卻又出現戲劇性的變化,持續上演缺貨行情,使得1999年上半年,有關電容器原材料、產品功能、銷售價格等議題受到廣泛的討論。


國內電容器產業架構

目前國內電容器產業架構如(圖一)所示,主要由鋁電解電容器、陶瓷電容器及塑膠薄膜電容器等三類產品所組成,至於在鉭電解電容器及可變電容器僅有少量生產。



《圖一 國內電容器產業架構圖》
《圖一 國內電容器產業架構圖》

1.產業向上垂直整合方面

鋁電解電容器的關鍵原材料為電蝕鋁箔及電解液,早期國內鋁電解電容器業者主要是為日商代工為主,故在關鍵原材料的製造技術上均掌握在日方,國內成品製造商大多是購買電蝕鋁箔或已化成好的鋁箔,再進行加工組裝為主。就鋁電解電容器的原材料成本結構而言,電蝕鋁箔佔原材料比重較高,一般來說,關鍵原材料(包括:陰極箔、陽極箔及電解液)佔鋁電解電容器原材料總成本約為70%,非關鍵原材料(包括:鋁殼、橡膠蓋、PVC膠膜、導針及電解紙)約佔30%,故近年來鋁電解電容器業者在電蝕鋁箔及電解液方面的研發上著墨甚多。


不過,由於目前國內所生產之鋁電解電容器以低壓產品為主,故一些國內市場上既存的電蝕鋁箔及化成鋁箔提供者,都是以低壓產品為主,而中高壓電蝕鋁箔方面國內廠商較少提供。在電解液方面,其關鍵點著重在與鋁箔、電解紙的配合程度,目前國內較缺乏製作一些特殊品使用之電解液,比如一些使用壽命長、低阻抗鋁電解電容器所用之電解液。事實上,國內業者也透過不同管道積極研發上述關鍵原材料,以達到向上垂直整合的目的。


在塑膠薄膜電容器方面,目前在傳統相關產品方面,國內廠商一般多採用PET、PP,而較少使用PS與PC作為原材料。故所生產的產品也多半以PET及PP的相關產品為主,由於國內市場對電子用PET、PP、PS及PC等塑膠薄膜需求不大,以致於無廠商投入此類原材料之生產,而事實上,國內的塑膠薄膜電容器廠商也完全是進口塑膠薄片,進行捲取素子之後的加工組裝製程。


在陶瓷電容器方面,其關鍵原材料可分為陶瓷粉體與電極材料兩部份,而為滿足積層陶瓷電容器薄層化的需求,其所使用的粉體顆粒相較於單層陶瓷電容器為小,故雖然兩者均為陶瓷電容器,但在粉體的選擇上有其差異性。而根據陶瓷電容器之電容值對溫度變化的百分比,國際上是以EIA RS-198標準或MIL-C-55681標準去區分不同粉體所製成之陶瓷電容器,其分類包括Class I、Class II、Class III,各分類特性如(表一)所示。



《表一 各類電容器粉體特性》
《表一 各類電容器粉體特性》

目前國內僅有信昌電子陶瓷提供部份規格之陶瓷粉體,包括Y5V、Z5U、Y5P及NPO等配方粉體,其餘大部份則仰類國外。至於在內外電極材料方面,目前國內主要也是依賴國外,特別是鈀金屬,其主要來源國為蘇俄。


2.產業水平整合方面

由於各類被動元件下游系統客戶有明顯的重疊性,以主機板而言,即同時具有電容、電阻及電感等基本元件,故相關零組件產品提供者,也就多半希望能使本身所生產產品組合多樣化。過去因為被動元件廠商多半以中小型企業為主,使得在資金的取得上有一定的限制,較不易增添額外的設備及技術人員,來完成這方面的整合動作。


近年來,部份被動元件廠商在上市上櫃後,資金來源相較以往充沛的情況之下,陸續朝向集團化、多角化的經營方式發展,使其所生產的產品能夠滿足下游客戶一次購足的需求。國內電容器產業在這方面的整合動作也相當的積極。


3.產業向下垂直整合方面

電容器下游應用產品甚多,其涵蓋領域囊括3C各類產品,但由於各類電容器特性不同,其在下游系統產品上的使用量也有所差異,依1999年初問卷調查各電容器廠商,其下游客戶對電容器產品總需求量較多的系統產品歸納如(表二)所示。



《表二 國內電容器廠商的主要目標市場》
《表二 國內電容器廠商的主要目標市場》

產品製造技術與發展趨勢

(圖二)為各類電容器的製造流程圖,由於各家廠商對前段製程能力的掌握層次不同,故實際的生產流程會與本圖略有所差異,以鋁電解電容器而言,一些規模較大的廠商,主要是進口電蝕鋁箔,自鋁箔化成開始進行後段一系列製程到出貨為止。據業界估計目前國內鋁箔化成生產線約100至120條,而除了少數廠家是專門生產化成鋁箔,並全數對外銷售外,大部分的廠商仍是作為供應自家生產鋁電解電容器使用,如有多餘的鋁箔再考慮對外銷售。



《圖二 各類電容器製程》
《圖二 各類電容器製程》

而一些規模較小或屬家庭式工廠的廠商,大多直接採購化成鋁箔及電解液,自裁切鋁箔開始進行鋁電解電容器的加工組裝。而這些電蝕鋁箔、化成箔主要的進口來源,仍以日商JCC與KDK為主。而在陶瓷電容器方面,目前除部份外商在國內僅做Taping包裝工作,國內廠商幾乎都是採購陶瓷粉體為原材料,自漿料混合開始進行後段一系列製程到出貨為止。


1.鋁電解電容器方面

鋁電解電容器的未來發展將走向小型大容量化、長使用壽命、耐高電壓、高漣波(Ripple)化及低價格化。至於在晶片型鋁電解電容器方面,亦將走向高耐熱、長壽命、小型化、大容量化及低阻抗化。國際市場上,鋁固態電解電容器的發展相當受到重視,這是因為其採用有機半導體鹽類或有機功能性高分子為電解質,導電性優於傳統電解液約100至1,000倍;除此之外,這類固態鋁電解電容器也擁有相當優良的高頻特性,ESR相當小,溫度特性佳,使用壽命也較長,故普遍為廠商所看好,陸續擴充該類產品之產能。


為因應表面黏著技術日益普遍的情況之下,目前無論是液態或是固態鋁電解電容器方面,均發展出兩類晶片型產品:一類是屬於橫型,另一類則屬於縱型。目前圓筒縱型V-CHIP鋁電解電容器的專利權為日商松下電子部品所有,國內廠商自1998年尾至目前為止,已有四家廠商陸續與松下電子部品簽約,授權該產品的生產及銷售。


2.陶瓷電容器方面

積層陶瓷電容器未來將朝向大容量化、小型化、低阻抗及適用於高頻電路等方向發展,而在鈀金屬來源仍有限的情況之下,其價格勢必維持在高檔,故卑金屬的產品將躍升為主流產品。另外,從1999年上半年起,由於國際市場上有部份廠商緊縮積層陶瓷電容器的產量,加上行動電話市場看好,積層陶瓷電容器需求也與日俱增,使得1999年初該項產品有短缺的情況發生。包括Murata、Kemet等大廠也延長行動電話所用之0.1mF 0402的積層陶瓷電容器的交貨期,其中Kemet也因而調漲部份積層陶瓷電容器的產品價格。而在這些國際大廠調漲產品價格不久之後。國內廠商也順勢調漲部份積層陶瓷電容器的價格。


至於在單層陶瓷電容器方面,由於傳統產品已逐漸式微,另為因應部份下游客戶對符合安規認證的需求日增,目前廠商多半將單層陶瓷電容器的生產重心鎖定在適用於高壓環境下的安規產品,根據1999年初調查,國內生產AC安規圓板陶瓷電容器廠商的下游客戶,最主要集中於北美及歐洲各國,其次為日本,至於台灣、大陸及東南亞也有一些需求。


3.塑膠薄膜電容器方面

隨著電子零組件日趨輕薄短小,為不讓晶片型陶瓷、鋁電解、鉭電解電容器專美於前,在國際市場上,塑膠薄膜電容器業者也順勢推出晶片型的產品。至於國內塑膠薄膜電容器廠商則仍以生產傳統導針型的產品為主,尚未有晶片形式的產品出現。


不過,在電子產品日益重視安規的趨勢之下,未來較有前景的安規產品便成為國內塑膠薄膜電容器廠商之重點產品,其中X2塑膠薄膜電容器具有耐高壓、容值大、抗高頻和溫度係數佳等特性,體積則縮小達40%以上,在材料設計上可節省約15%~20%,運用範圍涵蓋資訊電子、家電、照明、事務機器等各類產品,目前已在國內市場開始生產銷售。


結論

由於國內大多數的電容器廠商,在原材料方面仍仰賴國外甚深,故為有效控制成本,電容器廠商在產業垂直整合上將會更積極。另一方面,從國內廠商逐漸有餘力及資金從事各項原材料及產品規格的研發來看,顯示該產業講求規模經濟及多角化投資的時代來臨。廠商為求競爭力之提昇,多半將朝量產能力的提昇、產品組合多樣化,及原材料的自給自足等方向發展。


至於在產品尺寸發展方面,輕薄短小化是電容器產業既定之趨勢,根據1999年4月電波新聞指出,0603產品約在2003年之後逐漸開始邁入產品生命週期衰退期,0402產品將躍昇為主流產品,而其他包括鉭電解電容器、鋁電解電容器、塑膠薄膜電容器也都會增加晶片化形式的產品。而在1998有望電子部品年鑑中也指出,1995年至1997年包括鉭電解電容器、鋁電解電容器及陶瓷電容器在晶片化產品的比例有逐年提昇之趨勢,種種的資料均顯示電容器產業內對產品未來的走向,存有相當一致的看法。


不過,在一路縮小產品體積的過程,也有人質疑電容器輕薄短小須至何種程度才算是最佳選擇,事實上,電子零組件當然是愈小愈好,但系統廠商也會考慮到投入黏著設備的更新是否值得、成本方面是否能負荷等。故各類電容器的最適尺寸,最後還是得由客戶需求所決定,而非無限制的小型化。(本文作者現任職工研院材料所)


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