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隨著電子產(chǎn)品不斷向小型化方向發(fā)展，為之配套的元器件也隨之向小型化方向發(fā)展。石英晶體元件小型化趨勢(shì)包含兩方面內(nèi)容：一方面指石英晶體元件由帶引線的產(chǎn)品向不含引線的表面貼裝元件(SMD)方向發(fā)展；另一方面指的是SMD產(chǎn)品向小尺寸方向發(fā)展這兩方面的發(fā)展對(duì)石英晶體材料行業(yè)帶來(lái)了巨大的挑戰(zhàn)。如何評(píng)價(jià)和應(yīng)對(duì)石英晶體元件小型化趨勢(shì)對(duì)石英晶體材料行業(yè)的影響應(yīng)該是業(yè)內(nèi)人士共同研討的問(wèn)題。 石英晶體元件 呈小型化發(fā)展趨勢(shì) 1.石英晶體元件小型化是電子產(chǎn)品更新?lián)Q代的要求。 隨著技術(shù)的進(jìn)步與科學(xué)的發(fā)展，電子產(chǎn)品不斷地更新?lián)Q代：數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)不斷取代傳統(tǒng)的光學(xué)相機(jī)、攝像機(jī)，DVD取代VCD，平板電視逐漸取代顯像管電視，筆記本電腦越來(lái)越多地取代臺(tái)式電腦，集GPS、藍(lán)牙、相機(jī)、MP3于一身的多功能3G手機(jī)將取代2G手機(jī)，汽車(chē)電子產(chǎn)品不斷改善汽車(chē)的性能。所有這些電子產(chǎn)品的換代幾乎都需要體積更小、性能更好的石英晶體元件為之配套。 2.石英晶體元件小型化比例不斷提高。 日本石英晶體元件SMD比率由1995年的18.8%增加到2004年的60.7%，我國(guó)內(nèi)地企業(yè)石英晶體SMD比率由2000年的0.1%增加到2005年的近10%，我國(guó)臺(tái)灣企業(yè)幾乎全部生產(chǎn)SMD產(chǎn)品。 SMD石英晶體元件小型化趨勢(shì)在加快：在日本，2000年的SMD產(chǎn)品還是以8045、7050、6035為主，2005年已經(jīng)以5032、3225為主了，2520產(chǎn)品已經(jīng)量產(chǎn)，2016產(chǎn)品已經(jīng)進(jìn)入市場(chǎng)。在日本，小型化趨勢(shì)是全面的，產(chǎn)業(yè)用、民用、汽車(chē)用諧振器、振蕩器及音叉晶體和SAW均迅速SMD化。 小型化對(duì)石英晶體材料 要求少而精 石英晶體元件小型化對(duì)石英晶體材料的影響可以從數(shù)量、質(zhì)量、品種、加工用幾個(gè)方面來(lái)分析。 石英晶體元件小型化對(duì)石英晶體材料(水晶)的需求量的影響。 我們可以比較一下不同型號(hào)石英晶體元件所用頻率片的面積，用每千克石英晶體棒(板)可加工頻率片的數(shù)量來(lái)測(cè)算小型化對(duì)石英晶體材料數(shù)量的影響(假設(shè)毛坯切割均為多刀切割機(jī))，結(jié)果見(jiàn)下表。 可見(jiàn)小型化導(dǎo)致石英晶體材料的用量急劇減少。 線切割機(jī)的使用對(duì)材料利用率的影響。 線切割機(jī)切片具有晶片的平行度好，晶片兩面角度差小及晶片的表面粗糙度好，不用粗磨等優(yōu)點(diǎn)，因此在SMD頻率片生產(chǎn)中廣泛采用。除此之外，它還有出材料率高和角度一致性好的優(yōu)點(diǎn)。如果用線切割機(jī)切0.16mm厚的晶體(相當(dāng)于9B磨到0.16mm)，每支棒可切380片，相當(dāng)于多刀切割機(jī)的1.8倍，其±1片率可達(dá)97%以上。從出片率和±1片比率兩方面比較，線切割機(jī)用于SMD晶片的加工又可將石英晶體材料節(jié)省一半。 高頻化對(duì)石英晶體材料的影響。 由于SMD晶體尺寸越小，電極面積隨之減少，晶體電阻增大。為避免電阻增大，晶體元件向高基頻方向設(shè)計(jì)，5032產(chǎn)品很少能到8M以下，3225產(chǎn)品很少能到12M以下。相反，基頻40M以上產(chǎn)品增加，高基頻要求石英晶體材料的腐蝕隧道密度及包裹體密度要小。 光刻工藝的采用對(duì)石英晶體材料的影響。 當(dāng)石英晶體元件向2520以下(2016，1612)發(fā)展的時(shí)候，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方式將很難實(shí)現(xiàn)，聲表面波(SAW)元件和音叉晶體用的光刻工藝將加以采用。光刻工藝同樣會(huì)提高材料利用率并且對(duì)石英材料的腐蝕隧道密度、包裹體及Q值提出更高的要求。 石英晶體材料對(duì)小型化電子元件成本的影響。 盡管用于小型化元件的石英材料由于質(zhì)量要求的不同，單價(jià)上升了，但占小型化元件的成本比例卻下降了，而且選用優(yōu)質(zhì)石英材料，對(duì)于提高元件的合格率和可靠性是合適的。 石英晶體材料的市場(chǎng)需求總量分析。 為了能估計(jì)出目前全球?qū)弘娛⒕w和光學(xué)石英晶體材料總需求，我們特別做出以下推測(cè)。 1.全球2006年石英元件總產(chǎn)量為129億只(以2003年全球產(chǎn)量為105億只，年增長(zhǎng)率為7%推算)。 其中音叉晶體占30%，約39億只(以日本音叉晶體占其總量40%推算)。 在余下的90億只晶體元件中，SMD元件占60%(以日本SMD元件占其總量70%左右推算)，約54億只。在各種尺寸的SMD元件中，我們以中間5032產(chǎn)品為其代表。 2.在余下的36億只石英元器件中，49S產(chǎn)品占3/4，約27億只，49U產(chǎn)品占1/4，約9億只。 3.全球光學(xué)低通濾波器的產(chǎn)量日本占90%以上，2004年日本生產(chǎn)了1.11億只，估計(jì)全球約1.23億只。假設(shè)近兩年的增幅均為10%，預(yù)計(jì)2006年全球產(chǎn)量為1.49億只。 我們以三片式光學(xué)低通濾波器(2片石英片/件)為其代表，約用2.98億片光學(xué)石英晶片，平均每千克光學(xué)原晶可制造600片光學(xué)晶片，全球共需光學(xué)石英晶體原晶500噸。 4.全球石英原晶總量(不含種籽用原晶)估計(jì)2006年全球共需壓電石英晶體原晶1735噸、光學(xué)原晶500噸，合計(jì)2235噸。考慮到各晶片生產(chǎn)廠頻率片合格率水平不一致因素，估計(jì)壓電原晶的需求量會(huì)在2000噸水平上。 壓電石英晶體行業(yè)對(duì)石英晶體原晶的需求量(只有2500噸/年)，比2000年(約5000噸/年)減少近1/2。該數(shù)字比人們想象的要小很多，其原因有兩點(diǎn)：第一，沒(méi)有將產(chǎn)能與產(chǎn)量區(qū)別開(kāi)來(lái)，產(chǎn)能是指高壓釜長(zhǎng)晶的能力，它取決于高壓釜的容積、使用溫度和使用壓力，它是不變的；而產(chǎn)量是由產(chǎn)品的規(guī)格和性能決定的，同樣一臺(tái)Φ400高壓釜，生長(zhǎng)Y棒一年可產(chǎn)3.5噸，生長(zhǎng)Z向尺寸45mm，α3585≤0.050的Z板產(chǎn)品，一年可長(zhǎng)1.8噸，如果生長(zhǎng)Z=30mm的光學(xué)原晶只能長(zhǎng)900千克。全球近五年來(lái)，原晶生產(chǎn)能力沒(méi)有大的變化，但產(chǎn)品結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，產(chǎn)量也發(fā)生了巨大變化。第二，2000年以來(lái)，元件迅速小型化，光學(xué)低通濾波器的產(chǎn)業(yè)化、晶片加工技術(shù)的迅速發(fā)展對(duì)原晶數(shù)量的需求不斷減少。 石英晶體材料企業(yè) 應(yīng)降低成本提高質(zhì)量 從生產(chǎn)能力來(lái)看，全球擁有高壓釜的容積約2300m3，其中俄羅斯、中國(guó)、日本三國(guó)約有1970m3，約占全球石英晶體原晶產(chǎn)能的85%左右。從實(shí)際產(chǎn)品產(chǎn)量來(lái)看，俄羅斯產(chǎn)量約為900噸/年，日本產(chǎn)量約為550噸/年，中國(guó)產(chǎn)量約為1200噸/年，僅中、俄、日三國(guó)的原晶便能滿足全球?qū)κ⒕w材料的需求(還略有富余)。因此，全球石英晶體供大于求的局面仍將繼續(xù)。 中國(guó)的石英晶體元件產(chǎn)量(含外資企業(yè))約占全球的40%左右，由于大尺寸元件集中在中國(guó)生產(chǎn)，因此需用的石英原晶量約占全球的60%左右。中國(guó)的石英晶體材料行業(yè)由于有日益興旺的石英晶體元件行業(yè)的巨大市場(chǎng)支撐，得到了持續(xù)的發(fā)展和進(jìn)步，這一點(diǎn)是俄羅斯原晶生產(chǎn)企業(yè)所無(wú)法比擬的。但是，面對(duì)石英晶體元件小型化趨勢(shì)和原晶生產(chǎn)能力過(guò)剩壓力，我們應(yīng)該做些什么呢？ 首先，要進(jìn)行總量控制。我們應(yīng)該根據(jù)市場(chǎng)的需求來(lái)控制我們的產(chǎn)量。在供給和需求的天平上，稍一失衡就會(huì)發(fā)生價(jià)格的偏離。當(dāng)價(jià)格低于成本時(shí)，受到損害的是大家，誰(shuí)也不能幸免。隨著石英晶體元件小型化趨勢(shì)的加快，石英晶體原晶生產(chǎn)企業(yè)逐年減產(chǎn)才是明智的。 其次，應(yīng)提高質(zhì)量。由于石英晶片的質(zhì)量決定了石英元件的性能，而石英晶片在小型化元件成本中占的比例很小(1%左右)，元件企業(yè)不會(huì)也不應(yīng)該去冒犧牲產(chǎn)品合格率的風(fēng)險(xiǎn)去選擇價(jià)低質(zhì)差的石英材料。生產(chǎn)石英晶體元件的品種不同，所用材料的品種也不同。元件越小、精度越高對(duì)石英晶體原晶的要求也越高。 ******，應(yīng)降低成本。在原晶生產(chǎn)中，電費(fèi)占成本比重******，因此，高壓釜向電價(jià)便宜的地區(qū)轉(zhuǎn)移是降低成本的******措施。除此之外，規(guī)?；?jīng)營(yíng)可有效地降低人工費(fèi)用。 總之，壓電石英晶體材料行業(yè)又面臨一次新的整合，正在向規(guī)?；?、高品質(zhì)方向發(fā)展，與此同時(shí)生產(chǎn)基地也正向電價(jià)便宜的地區(qū)轉(zhuǎn)移，專業(yè)化的生產(chǎn)基地正在形成。 石英管 石英玻璃管 文章鏈接：www.fzquartz.com
