一部手机有多少“含瓷量”

作者:东莞市诺一精密陶瓷科技有限公司 日期:2023-03-15 阅读量:

5G时代的带来,对智能手机通信技术要求也愈发的高,同时,其机身材质也有着更高的要求。陶瓷材料凸显出过硬的优势,精细陶瓷材料由于具有硬度高、耐磨性好、手感细腻致密、对无线信号无屏障、散热性好等优点已成为新一代智能手机的选择。

耐磨强者——氧化锆陶瓷

手机背板材料主要为塑料、金属、玻璃和陶瓷,主要性能对比如下:

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常用手机背板材料的性能比较
氧化锆是手机背板中应用最为广泛的陶瓷材料,也是让手机背板成为“颜值担当”的头号种子选手。提到陶瓷背板不得不提起小米,旗舰机小米5尊享版就大胆使用氧化锆陶瓷背板,引发万千关注。

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氧化锆陶瓷除了具有高强度、高硬度、耐酸碱耐腐蚀及高化学稳定性等优点,同时具有抗刮耐磨、无信号屏蔽、散热性能优良、外观效果好等特点,使其成为了呼声最高的手机机身材质,更重要的是氧化锆韧性大,耐摔,除了耐摔,其质感温润如玉,手感细腻亲肤,受到大众喜爱。
2019年2月,陶瓷手机小米MIX35G的发布,打消了业内对5G时代手机是否能用陶瓷后盖的质疑,就此5G陶瓷时代正式开启。


指纹识别也有氧化锆的身影,随着2013年,苹果iPhone5S引入指纹技术以后,手机的开机模式由数字密码、图形解锁演变成了现在的指纹识别。目前为止,几乎大部分手机都已搭载指纹识别功能,小到解锁,大到支付等,可以说,指纹识别已经是手机的必不可少的功能。

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指纹解锁的速度取决于指纹识别盖板的材料,介电常数越高,信号越好,穿透能力越强,识别也就越灵敏。显而易见具备这些特点的氧化锆材料实力出群,OPPO R9使用锆宝石作为指纹按键材质,具备具备8.5莫氏硬度,拥有高于蓝宝石的介电常数,这让它的指纹识别更灵敏,在黑屏或者亮屏状态下指纹解锁仅需0.2s——这约等于人类的眨眼速度,快到感受不到指纹识别的过程。

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由于氧化锆陶瓷在手机市场的潜力巨大,不少头部企业也纷纷加入战场。拿大名鼎鼎的圣戈班来讲,早在2018年圣戈班西普推出陶瓷手机壳及装饰陶瓷注塑成型的氧化锆喂料产品——ZIRPOUND。此外,日本东曹还研制出33种彩色氧化锆粉体,以满足市场需求。到国内市场,手机背板已被国瓷材料作为氧化锆材料未来的主要发展领域,并与蓝思科技、顺络电子维持良好的合作关系;恒博已经建设一条完整的氧化锆陶瓷手机背板/外壳毛坯生产线。

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屏幕忍者——玻璃陶瓷

华为Mate50系列使用的是“昆仑玻璃”,Mate50昆仑版整机耐摔抗跌落能力相比普通玻璃提升10倍,某些性能甚至高于康宁超瓷晶,同时昆仑玻璃也获得了业界首个瑞士SGS五星抗跌耐摔认证。


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纳米微晶玻璃拥有亿亿颗纳米晶体,结构非常稳定,在手机跌落时,普通的手机屏幕会受地面撞击形成微裂纹,而用了纳米微晶体的手机屏幕会阻隔裂纹的扩散,真正实现跌落无损。
纳米微晶玻璃的主要特点是:高强度、高硬度、耐磨;优良的电学性,介电损耗低,强介电性透明;更加稳定的化学性能,耐腐蚀;更高的机械性能;良好的热学性能,热膨胀系数低;光学性能好。


必不可少——MLCC

在说到MLCC之前,先了解MLCC在手机中作用是什么?近年来,为迎合大屏和大容量需求,手机尺寸逐渐增大。此时,随着手机尺寸达到便于操作的上限,市场上出现了小型化的声音。那么,为了制造附加值更高、易用性佳的终端,需要使用超高密度贴合技术,从而在维持现有的尺寸基础上配置更多电子回路,使电子回路按照技术规格稳定运行就需要使用电子元件——MLCC,所以日常所见的MLCC尺寸很小。


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每部智能手机约使用800-1000个MLCC,终端配置的功能越多。可以说,MLCC是对终端小型化影响较大的一种元件,要在维持易操作尺寸的同时增加终端功能,MLCC小型化是不可或缺的一环。


MLCC小型化、大容量化并非易事,在制备周期上,实现MLCC小型化、大容量,与静电容量相同的MLCC比较,需要7~10年。因为除了制造工艺以外,还需着手开发原料,原料的好坏直接决定MLCC的质量。
目前MLCC市场村田、TDK为代表的日企在行业中话语权最大。2022以来,出于智能手机等电子消费端的需求下降,TDK已放弃了低端MLCC市场端,转向高端市场。


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数据来源:中国电子元件行业协会《2022年版中国MLCC市场竞争研究报告》
转眼国内,根据中国电子元件行业协会的数据,我国移动终端用MLCC需求量2021年为21,580亿只,同比增长16.7%;2022年由于手机产量下降,需求量预计为20,620亿只;虽然目前消费电子市场受到疫情反复以及宏观经济和行业周期波动影响,MLCC需求量出现短期减少,但从长期来看,消费电子应用市场持续向好,预计未来五年我国移动终端用MLCC需求量仍将保持稳定增长趋势,到2026年将达23,260亿只。


智能砖头——陶瓷滤波器

没有滤波器的智能手机就是一块砖头,与天线一样,滤波器正成为联网混频器中一个日益重要的部分。5G高端智能手机需要配备更多滤波器,甚至多达60~80个。


滤波器是基站不可或缺的核心部件,因为5G带来订单利润,滤波器也迎来爆发。而陶瓷滤波器能满足基站高集成化和小型化的要求,5G时期市场潜力巨大。
陶瓷滤波器中的电磁波谐振发生在陶瓷介质材料内部,降低了整个滤波器的体积和重量,同时陶瓷材料具有高Q介质,插损低,可覆盖的频段带宽更广,承受功率高等特点。


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陶瓷滤波器核心制造工艺主要包括粉体配方、压制成型及烧结、金属化和调试四大环节。生产技术难点在于一致性,陶瓷粉体材料的配方、生产的自动化以及调试的良率和效率都是滤波器生产的难点所在。


目前能形成批量生产陶瓷滤波器的企业有很多,如灿勤、艾福、国华、大富、凡谷、佳利、江佳、世嘉等。但是目前能批量生产的公司,成品率普遍都还很低很低。
在陶瓷滤波器中最关键的材料就是微波介质陶瓷。

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Ba2Ti9O20微波介质陶瓷具有优良的谐振频率和良好的温度系数,从而在微波介质谐振器材料领域备受青睐。

混合镧系组份为Ba—Nd—Sm—Ti的微波介质陶瓷比较流行,该种微波介质陶瓷的介电常数介于100~210之间,损耗较小,谐振频率和温度系数都较低。

复合钙钛矿系微波介质陶瓷具有中介电常数(45左右),品质因数Q×f高(40000GHz左右),谐振频率温度系数可调等优点,但其烧结温度在1500℃以上。这样使得能耗高,如果能够降低烧成温度,就可以降低烧成成本。

5G移动通信技术会为以用户为中心的信息生态系统,以及 5G智慧手机的发展提供强有力的技术支撑,进而带动 5G手机材料不断刷新人们对传统手机材料的观念。陶瓷材料势必是未来研究热点,也为手机新材料带来新转点。


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