中國電子元件行業(yè)協(xié)會電子陶瓷及器件分會

　　上世紀80年代，隨著我國電子工業(yè)的發(fā)展和民品需要，家用電器中對陶瓷濾波器及陶瓷諧振器的需求量迅猛增多，江西景德鎮(zhèn)999廠和上海無線電一廠同時引進日本村田壓電陶瓷頻率元件生產(chǎn)線，從此拉開了我國壓電陶瓷產(chǎn)品由軍品轉(zhuǎn)為民品的大批生產(chǎn)序幕。通過摸索和消化日本引進線的先進材料和工藝，國內(nèi)很多中小型的壓電陶瓷生產(chǎn)廠家得到了迅速發(fā)展，如浙江嘉康電子（原嘉興電陶廠）、江蘇江佳電子、無錫寶通電子、蘇州捷嘉電子等。嘉康電子當時的主打產(chǎn)品是壓電陶瓷蜂鳴器，每月的產(chǎn)量在上千萬只，通過先進工藝線的引進、消化、吸收和提高，很快成為國內(nèi)產(chǎn)量最大、品種最全的高頻器件制造商，到2007年壓電陶瓷器件已達7.15億只。江蘇江佳電子開始生產(chǎn)小量的多片陶瓷濾波器，現(xiàn)在已發(fā)展成為國內(nèi)中頻陶瓷濾波器最大制造商，到2007年年產(chǎn)量就已經(jīng)達到4.67億只。

　　陶瓷材料取得巨大發(fā)展

　　回顧我國壓電陶瓷行業(yè)的發(fā)展，20年前只有山東大學(xué)、清華大學(xué)、華南工學(xué)院、天津大學(xué)、四川大學(xué)、上�？拼蟮葞姿�大學(xué)設(shè)有壓電材料及應(yīng)用的專業(yè)，上海硅酸鹽研究所、中電科技集團第7研究所和第26研究所等建有壓電陶瓷材料和應(yīng)用研究室，生產(chǎn)廠家只有山東淄博無線電陶瓷廠，主要開展的項目大多與軍用產(chǎn)品有關(guān)。涉及民用的產(chǎn)品只有大量生產(chǎn)的壓電陶瓷蜂鳴器和點火器，小量用于郵電通信的多片陶瓷濾波器、機械濾波器、用于水聲和超聲的壓電陶瓷換能器等。

　　為了適應(yīng)各類壓電器件對材料性能的不同要求，材料研究人員廣泛進行了改性添加劑的研究，開發(fā)出了大量高性能壓電陶瓷材料。

　　鈦酸鉛陶瓷（PT）

　　上世紀90年代末，為了滿足制造10MHz以上高頻陶瓷濾波器和陶瓷諧振器的需要，材料研究人員通過對鈦酸鉛陶瓷材料用少量氧化鑭取代，并適量添加錳、鈮、鈰離子，得到了高頻響應(yīng)好、溫度穩(wěn)定性優(yōu)良的改性鈦酸鉛陶瓷材料，其電性能與日本村田同期同類材料相當。同時還研究出了適合用于高溫超聲換能器的鈦酸鉛壓電陶瓷材料，成功用于高溫使用環(huán)境的石油深井探測和流量計等。

　　鋯鈦酸鉛陶瓷（PZT）

　　上世紀80年代，江西景德鎮(zhèn)999廠和上海無線電一廠同時引進日本村田壓電陶瓷頻率元件生產(chǎn)線，主要原材料靠日本提供，這給國內(nèi)的大批量生產(chǎn)和降低成本造成了較大的困難，為了打破外國封鎖，通過對PZT材料進行研發(fā)和改進，很快實現(xiàn)了材料配方的國產(chǎn)化，自主開發(fā)的PZT壓電陶瓷材料電性能指標完全達到要求。接著又研究出多種適合不同帶寬的PZT壓電陶瓷材料。

　　三元系陶瓷

　　近20年來，我國在三元系壓電陶瓷材料的改性研究方面做了大量的繼續(xù)研究工作，試驗了多種元素的組合取代和添加，拓展出許多改性三元系、四元系和多元系材料，如：PCM-PZT、PMS-PZT、PNZ-PNS-PZT、PMS-PNZ-PNS-PZT等，這些材料具有不同的性能，能滿足各種需要，使壓電陶瓷的應(yīng)用面得到快速擴展。

　　無鉛壓電陶瓷

　　上述壓電陶瓷均含有大量的鉛，制造過程會導(dǎo)致環(huán)境污染，為了減少污染，國內(nèi)外科研人員開展了無鉛系壓電陶瓷的研究，與含鉛系壓電陶瓷材料相比、無鉛系壓電陶瓷的性能明顯不同于含鉛壓電陶瓷，如無鉛系壓電陶瓷的居里點約高出200℃~300℃，介電常數(shù)僅140~150,機械品質(zhì)因數(shù)高達4000~7000.但是，無鉛壓電陶瓷的機電耦合系數(shù)等性能遠不如含鉛陶瓷，加之制造工藝難以控制，故無鉛壓電陶瓷僅在一些特定領(lǐng)域應(yīng)用，其研究工作仍在進行中。

　　應(yīng)用快速滲透

　　經(jīng)過20年的發(fā)展，當今，壓電陶瓷產(chǎn)品門類齊全，不僅廣泛用于軍事和工業(yè)領(lǐng)域，還滲透到了人們?nèi)粘Ｉ�活的每個角落。其應(yīng)用領(lǐng)域主要涉及以下5個方面：

　　第一，頻率控制器件。近幾年發(fā)展較快的有陶瓷諧振器、陶瓷濾波器，還有調(diào)諧音叉濾波器、機械濾波器、陶瓷鑒頻器、陷波器和延遲線。其中陶瓷諧振器、陶瓷濾波器產(chǎn)量已經(jīng)占我國壓電陶瓷產(chǎn)品的65%以上，相當引人注目。特別是陶瓷諧振器具有高穩(wěn)定、無需調(diào)節(jié)、尺寸小和成本低等特點。典型的應(yīng)用有：電視機、攝錄像機、計算機、CD-ROM驅(qū)動器、汽車電器、VCD、電話機、復(fù)印機、語音合成器、遙控器和玩具等。

　　第二，壓電超聲換能器。壓電超聲換能器是發(fā)射和接收超聲波的聲學(xué)器件，在水和空氣介質(zhì)中廣泛應(yīng)用。在水聲通信中起雷達的作用，被稱為聲吶，是各類艦船必不可少的重要傳感器。在工業(yè)中，超聲換能器已被用于超聲清洗、超聲精密加工、超聲加濕、超聲乳化、超聲種子處理、超聲探傷和超聲診斷等。當今，壓電超聲換能器的另一廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是遙測、遙控系統(tǒng)和報警系統(tǒng)。

　　第三，壓電發(fā)聲器。壓電發(fā)聲器的典型產(chǎn)品是壓電蜂鳴器和壓電送、受話器、手表、計算器、電子鬧鐘、小型警鈴以及電話、手機的振鈴都離不開蜂鳴器。帶有晶體管振蕩電路和直流電源的蜂鳴器可發(fā)出連續(xù)聲音，帶有開關(guān)電路的蜂鳴器可發(fā)出斷續(xù)聲音，屬于聲換能器的水下微音器和揚聲器還可用來驅(qū)趕或引誘魚群。

　　第四，計測和控制用壓電器件。計測和控制用壓電器件主要有壓力、加速度、角速度傳感器以及超聲測深、超聲測厚、超聲測流速、超聲診斷等。

　　第五，壓電點火器和壓電變壓器。1965年開始批量生產(chǎn)壓電點火器，近20年來得到了更快的發(fā)展，我國目前幾乎所有煤氣灶、浴室煤氣鍋爐、煤氣房間加熱器、煤氣熱水器和香煙打火機都用壓電點火器。壓電變壓器具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、變壓比高、機電轉(zhuǎn)換效率高、無電磁干擾和安全等優(yōu)點，故用于靜電除煙器、負離子發(fā)生器、靜電涂覆設(shè)備、靜電復(fù)印機、電場治療儀和液晶背光源等。

　　聲表面波形成完整體系

　　聲表面波器件是電子陶瓷領(lǐng)域一個熱門產(chǎn)品。聲表面波（SAW）是沿物體表面?zhèn)鞑サ囊环N彈性波，我國聲表面技術(shù)的開發(fā)從1970年開始，經(jīng)過了37年的研究和發(fā)展，已基本形成了從理論研究、晶體材料生長加工、器件設(shè)計和生產(chǎn)以及系統(tǒng)應(yīng)用的完整體系。

　　我國聲表面波技術(shù)的發(fā)展大致可以分為3個階段：第一階段，聲表面波技術(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域開發(fā)與應(yīng)用。聲表面波技術(shù)開發(fā)的最初動力各國都來源于國防軍事領(lǐng)域，我國也不例外；雷達、通信、導(dǎo)航和電子對抗等均采用了各種各樣的SAW信號處理器件。第二階段，聲表波技術(shù)應(yīng)用于廣播電視領(lǐng)域。第三階段，聲表面波技術(shù)應(yīng)用于現(xiàn)代通信。

　　聲表面波在我國經(jīng)歷了30多年的發(fā)展，涌現(xiàn)了30多家大大小小的生產(chǎn)企業(yè)，雖然廠家眾多，但技術(shù)水平和生產(chǎn)規(guī)模有限，除中電科技的第26、55研究所、德清華瑩電子有限公司、無錫好達電子有限公司等在生產(chǎn)技術(shù)、規(guī)模和產(chǎn)品種類上有一定的優(yōu)勢外，余者規(guī)模小，主要以生產(chǎn)電視中頻濾波器、諧振器以及對講機濾波器等工藝要求相對較低的產(chǎn)品為主，產(chǎn)品價格低廉。

　　從產(chǎn)品的封裝上看，電視中頻聲表面波濾波器由金屬封裝朝塑殼封裝方向發(fā)展，由于塑殼封裝具有體積小、重量輕的特點，特別是在一體化高頻頭中可以體現(xiàn)其優(yōu)勢，國內(nèi)很多生產(chǎn)企業(yè)都開發(fā)了自己的塑封產(chǎn)品，從規(guī)模上看，無錫好達電子有限公司和中電科技德清華瑩電子有限公司在塑封產(chǎn)品上占據(jù)了較大的市場份額。

　　SMD產(chǎn)品目前國內(nèi)能批量化生產(chǎn)的最小尺寸是3mm×3mm,主要生產(chǎn)單位有中電科技的55所、德清華瑩、26所和無錫好達電子有限公司等�，F(xiàn)RF濾波器的主流產(chǎn)品封裝都是采用2.5mm×2.0mm以下的倒裝焊技術(shù)，故國內(nèi)目前SAWRF濾波器生產(chǎn)受到了很大的限制，由于成本、技術(shù)等因素，國內(nèi)幾家有實力的研究所和生產(chǎn)企業(yè)都還無在縮小產(chǎn)品封裝上進一步投入的計劃，南陽金冠集團曾投入了部分倒裝焊設(shè)備，但還不具生產(chǎn)能力。

　　我國聲表面波產(chǎn)品的基礎(chǔ)研究特別是低損耗設(shè)計技術(shù)，目前主要以中電科技第26研究所、南京大學(xué)以及中科院聲學(xué)所3家科研機構(gòu)為主力，另外中電科技德清華瑩、55所和無錫好達等單位也具備一定的產(chǎn)品開發(fā)能力。

　　我國的聲表面波行業(yè)和國外相比，總體存在不小的差距。產(chǎn)品研發(fā)沒有太多的科研機構(gòu)和大專院校作為技術(shù)支撐，缺乏一支基礎(chǔ)研究的隊伍，由于市場競爭的因素，各單位各自為政，缺乏學(xué)術(shù)交流，很多小企業(yè)不具研發(fā)能力。從生產(chǎn)技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模上看，和國際上的一些知名公司如EPCOS、Murata、Fujistu、SANYO等相比還存在著很大差距，包括封裝技術(shù)、自動化程度、工藝水平、生產(chǎn)規(guī)模等。

　　隨著市場競爭加劇，目前整個聲表產(chǎn)業(yè)的贏利普遍不高，最大市場手機RF濾波器已經(jīng)在維持水平上生產(chǎn)，失去了投資機會。要想未來在行業(yè)里有一定生存地位，必須通過自己的技術(shù)進步，不斷提高產(chǎn)品成品率、降低生產(chǎn)成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量，增強規(guī)�；�生產(chǎn)能力。我們認為，我國聲表面波行業(yè)在未來發(fā)展上，可以做以下幾方面工作：第一，加強行業(yè)內(nèi)相互合作和資源整合。第二，擴大國際技術(shù)合作。第三，積極探索新的應(yīng)用領(lǐng)域。聲表面波技術(shù)除了目前的常規(guī)應(yīng)用外，還有在傳感器、射頻設(shè)別（RFID）等方面的一些特殊用途。