En la década de 1980, con el desarrollo de la industria electrónica de mi país y las necesidades de productos civiles, la demanda de filtros cerámicos y resonadores cerámicos en los electrodomésticos aumentó rápidamente. Jiangxi Jingdezhen 999 Factory y Shanghai No. 1. Fábrica de radio Al mismo tiempo, se introdujo la línea de producción de componentes de frecuencia cerámica piezoeléctrica japonesa Murata, que inició la producción en masa de productos cerámicos piezoeléctricos de mi país, desde productos militares hasta productos civiles. Al explorar y digerir materiales y procesos avanzados importados de Japón, muchos fabricantes nacionales de cerámica piezoeléctrica pequeños y medianos se han desarrollado rápidamente, como Zhejiang Jiakang Electronics (anteriormente Jiaxing Electric Ceramics Factory), Jiangsu Jiangjia Electronics, Wuxi Baotong Electronics, Suzhou Jiejia Electronics. , etc. El producto estrella de Jiakang Electronics en ese momento eran los zumbadores cerámicos piezoeléctricos, con una producción mensual de decenas de millones. Gracias a la introducción, digestión, absorción y mejora de líneas de proceso avanzadas, pronto se convirtió en el producto de alta frecuencia más grande y completo. variedades en China fabricante de dispositivos, en 2007 el número de dispositivos cerámicos piezoeléctricos había alcanzado los 715 millones. Jiangsu Jiangjia Electronics comenzó a producir pequeñas cantidades de filtros cerámicos de múltiples chips y ahora se ha convertido en el mayor fabricante de filtros cerámicos de frecuencia media en China. En 2007, su producción anual había alcanzado los 467 millones de piezas.
Los materiales cerámicos han logrado grandes avances
Mirando retrospectivamente el desarrollo de la industria cerámica piezoeléctrica de mi país, hace 20 años solo había unas pocas universidades como la Universidad de Shandong, la Universidad de Tsinghua, el Instituto de Tecnología del Sur de China, la Universidad de Tianjin, la Universidad de Sichuan y Universidad de Ciencia y Tecnología de Shanghai.La escuela tiene especialización en materiales y aplicaciones piezoeléctricos. El Instituto de Investigación Cerámica de Shanghai, el 7º Instituto de Investigación y el 26º Instituto de Investigación del Grupo de Tecnología Electrónica de China tienen materiales cerámicos piezoeléctricos y laboratorios de investigación de aplicaciones. El único fabricante es Zibo Radio Ceramics, Shandong. Fábrica, la mayoría de sus principales proyectos están relacionados con productos militares. Los únicos productos relacionados con el uso civil son los zumbadores y encendedores cerámicos piezoeléctricos producidos en masa, una pequeña cantidad de filtros cerámicos multichip utilizados en comunicaciones postales y de telecomunicaciones, filtros mecánicos y transductores cerámicos piezoeléctricos utilizados para acústica y ultrasonidos submarinos.
Para adaptarse a los diferentes requisitos de las propiedades de los materiales de diversos dispositivos piezoeléctricos, los investigadores de materiales han llevado a cabo una extensa investigación sobre aditivos modificados y han desarrollado una gran cantidad de materiales cerámicos piezoeléctricos de alto rendimiento.
Cerámica de titanato de plomo (PT)
A finales de la década de 1990, para satisfacer las necesidades de fabricación de filtros cerámicos de alta frecuencia y resonadores cerámicos por encima de 10MHz, los investigadores de materiales reemplazaron el material cerámico de titanato de plomo con una pequeña cantidad de óxido de lantano y agregaron una cantidad adecuada Utilizando iones de manganeso, niobio y cerio, se obtuvo un material cerámico de titanato de plomo modificado con buena respuesta de alta frecuencia y excelente estabilidad de temperatura. Sus propiedades eléctricas son equivalentes a materiales similares del Murata de Japón en el mismo período. Al mismo tiempo, los materiales cerámicos piezoeléctricos de titanato de plomo adecuados para su uso en transductores ultrasónicos de alta temperatura se han utilizado con éxito en la detección de pozos petroleros profundos y en medidores de flujo en entornos de alta temperatura.
Cerámica de titanato de circonato de plomo (PZT)
En la década de 1980, Jiangxi Jingdezhen 999 Factory y Shanghai Radio Factory 1 introdujeron simultáneamente la línea de producción de componentes de frecuencia cerámica piezoeléctrica japonesa Murata. Las principales materias primas fueron proporcionadas por Japón, lo que causó problemas en la producción en masa nacional y. Reducción de costos. Superando grandes dificultades, para romper el bloqueo extranjero, a través de la investigación, el desarrollo y la mejora de los materiales PZT, se logró rápidamente la localización de la fórmula del material. Los indicadores de rendimiento eléctrico de los materiales cerámicos piezoeléctricos PZT desarrollados de forma independiente cumplieron plenamente con los requisitos. requisitos. Luego se desarrolló una variedad de materiales cerámicos piezoeléctricos PZT adecuados para diferentes anchos de banda.
Cerámica Ternaria
En los últimos 20 años, mi país ha realizado una gran cantidad de trabajos de investigación continua sobre la modificación de materiales cerámicos piezoeléctricos ternarios, ha probado la combinación de sustitución y adición de varios elementos y ha desarrollado muchas modificaciones. sistema,Materiales cuaternarios y multielementos, como: PCM-PZT, PMS-PZT, PNZ-PNS-PZT, PMS-PNZ-PNS-PZT, etc. Estos materiales tienen diferentes propiedades y pueden satisfacer diversas necesidades, lo que hace que la cerámica piezoeléctrica La aplicación su alcance se ha ampliado rápidamente.
Cerámica piezoeléctrica sin plomo
Las cerámicas piezoeléctricas mencionadas anteriormente contienen una gran cantidad de plomo y el proceso de fabricación provocará contaminación ambiental. Para reducir la contaminación, investigadores nacionales y extranjeros han llevado a cabo investigaciones sobre cerámicas piezoeléctricas sin plomo. , que son diferentes de las cerámicas piezoeléctricas que contienen plomo. En comparación con los materiales cerámicos, el rendimiento de las cerámicas piezoeléctricas sin plomo es obviamente diferente al de las cerámicas piezoeléctricas que contienen plomo. Por ejemplo, el punto de Curie de las cerámicas piezoeléctricas sin plomo es aproximadamente. 200 ℃ ~ 300 ℃ más alto y la constante dieléctrica es solo 140 ~ 150. El factor de calidad mecánica es tan alto como 4000 ~ 7000. Sin embargo, el coeficiente de acoplamiento electromecánico y otras propiedades de las cerámicas piezoeléctricas sin plomo son muy inferiores a las de las cerámicas piezoeléctricas. Cerámicas que contienen plomo y el proceso de fabricación es difícil de controlar. Por lo tanto, las cerámicas piezoeléctricas sin plomo solo se utilizan en algunos campos específicos y su trabajo de investigación aún está en progreso.
Rápida penetración de la aplicación
Después de 20 años de desarrollo, hoy en día, los productos cerámicos piezoeléctricos tienen una gama completa, que no solo se usa ampliamente en los campos militar e industrial, sino que también penetra en todos los rincones de la vida diaria de las personas. Sus campos de aplicación involucran principalmente los siguientes cinco aspectos:
Primero, dispositivo de control de frecuencia. En los últimos años se han desarrollado rápidamente resonadores cerámicos, filtros cerámicos, así como filtros de diapasón sintonizados, filtros mecánicos, discriminadores de frecuencia cerámicos, muescas y líneas de retardo. Entre ellos, la producción de resonadores cerámicos y filtros cerámicos ha representado más del 65% de los productos cerámicos piezoeléctricos de mi país, lo cual es bastante llamativo. En particular, los resonadores cerámicos tienen las características de alta estabilidad, no requieren ajuste, tamaño pequeño y bajo costo. Las aplicaciones típicas incluyen: televisores, videocámaras, computadoras, unidades de CD-ROM, electrodomésticos, VCD, teléfonos, fotocopiadoras, sintetizadores de voz, controles remotos y juguetes, etc.
Segundo transductor ultrasónico piezoeléctrico. Los transductores ultrasónicos piezoeléctricos son dispositivos acústicos que emiten y reciben ondas ultrasónicas y se utilizan ampliamente en medios acuáticos y aéreos. Desempeña el papel de radar en las comunicaciones acústicas submarinas y se llama sonar. Es un sensor indispensable e importante para todo tipo de barcos. En la industria, los transductores ultrasónicos se han utilizado para limpieza ultrasónica, mecanizado de precisión ultrasónico, humidificación ultrasónica, facoemulsificación, tratamiento ultrasónico de semillas, detección ultrasónica de defectos y diagnóstico ultrasónico, etc. Otra amplia área de aplicación de los transductores ultrasónicos piezoeléctricos en la actualidad es la telemetría, los sistemas de control remoto y los sistemas de alarma.
Tercero, generador de sonido piezoeléctrico. Los productos típicos de las sirenas piezoeléctricas son los zumbadores piezoeléctricos y los transmisores piezoeléctricos, receptores, relojes, calculadoras, despertadores electrónicos, pequeñas campanas de alarma y el timbre de teléfonos y teléfonos móviles son inseparables de los zumbadores. Los zumbadores con circuitos de oscilación de transistores y fuentes de alimentación de CC pueden emitir sonidos continuos, los zumbadores con circuitos de conmutación pueden emitir sonidos intermitentes y también se pueden utilizar micrófonos y parlantes submarinos que son transductores acústicos para ahuyentar o atraer bancos de peces.
Cuarto, dispositivos piezoeléctricos para medición y control. Los dispositivos piezoeléctricos para medición y control incluyen principalmente sensores de presión, aceleración, velocidad angular, medición ultrasónica de profundidad, medición ultrasónica de espesor, medición ultrasónica de velocidad de flujo, diagnóstico ultrasónico, etc.
Quinto, encendedores piezoeléctricos y transformadores piezoeléctricos. La producción en masa de encendedores piezoeléctricos comenzó en 1965 y se ha desarrollado más rápidamente en los últimos 20 años. Actualmente, casi todas las estufas de gas, calderas de gas para baños, calentadores de gas para habitaciones, calentadores de agua a gas y encendedores de cigarrillos en mi país utilizan encendedores piezoeléctricos. Los transformadores piezoeléctricos tienen las ventajas de una estructura simple, tamaño pequeño, alto índice de transformación, alta eficiencia de conversión electromecánica, sin interferencias electromagnéticas y seguridad, por lo que se utilizan en eliminadores de humo electrostáticos, generadores de iones negativos, equipos de recubrimiento electrostático, fotocopiadoras electrostáticas y aparatos eléctricos. Terapia de campo. Instrumentos y retroiluminación LCD, etc.
Las ondas acústicas superficiales forman un sistema completo
Los dispositivos de ondas acústicas de superficie son un producto popular en el campo de la cerámica electrónica. La onda acústica de superficie (SAW) es un tipo de onda elástica que se propaga a lo largo de la superficie de un objeto. El desarrollo de la tecnología acústica de superficie en China comenzó en 1970. Después de 37 años de investigación y desarrollo, básicamente se ha formado un sistema completo a partir de ella. investigación teórica, crecimiento y procesamiento de materiales cristalinos, un sistema completo de diseño y producción de dispositivos y aplicación de sistemas.
El desarrollo de la tecnología de ondas acústicas de superficie en mi país se puede dividir aproximadamente en tres etapas: en la primera etapa, la tecnología de ondas acústicas de superficie se utiliza en el desarrollo y aplicación de campos militares. El impulso inicial para el desarrollo de la tecnología de ondas acústicas de superficie proviene de los campos militares y de defensa nacional de varios países, y nuestro país no es una excepción; el radar, las comunicaciones, la navegación y las contramedidas electrónicas utilizan una variedad de dispositivos de procesamiento de señales SAW. En la segunda etapa se aplica la tecnología de ondas acústicas superficiales al campo de la radio y la televisión. En la tercera etapa, la tecnología de ondas acústicas superficiales se aplica a las comunicaciones modernas.
La onda acústica de superficie ha experimentado más de 30 años de desarrollo en mi país y han surgido más de 30 empresas fabricantes grandes y pequeñas. Aunque hay muchos fabricantes, su nivel técnico y escala de producción son limitados. A excepción de la tercera empresa de China Electronics Technology 26. 55 Research Institute, Deqing Huaying Electronics Co., Ltd., Wuxi Haoda Electronics Co., Ltd., etc. tienen ciertas ventajas en tecnología de producción, escala y tipos de productos. Son de pequeña escala y producen principalmente resonadores y filtros de frecuencia intermedia para TV, así como productos con requisitos de proceso relativamente bajos, como filtros para walkie-talkie, y los precios son bajos.
Desde la perspectiva del empaque de productos, los filtros de ondas acústicas de superficie de frecuencia media para TV se están desarrollando desde empaques de metal hasta empaques de plástico, ya que los empaques de plástico tienen las características de tamaño pequeño y peso ligero, especialmente en los integrados. Sus ventajas pueden reflejarse en el cabezal de alta frecuencia. Muchos fabricantes nacionales han desarrollado sus propios productos de embalaje de plástico. En términos de escala, Wuxi Haoda Electronics Co., Ltd. y Zhongdian Technology Deqing Huaying Electronics Co., Ltd. ocupan una mayor proporción. Participación en el mercado de productos de embalaje de plástico.
El tamaño mínimo de los productos SMD que se pueden producir en masa en China es de 3 mm × 3 mm. Las principales unidades de producción incluyen el 55.º Instituto de Tecnología Electrónica de China, Deqing Huaying, el 26.º Instituto y Wuxi Haoda Electronics Co. ., Ltd. El embalaje actual de productos de filtros RF utiliza tecnología de soldadura de chip invertido por debajo de 2,5 mm × 2,0 mm. Por lo tanto, la producción nacional de filtros SAWRF está actualmente muy restringida debido al costo, la tecnología y otros factores, varios poderosos nacionales ni el instituto de investigación ni el. La empresa fabricante tiene planes de invertir más en envases de productos retráctiles. Nanyang Golden Crown Group ha invertido en algunos equipos de soldadura de chip invertido, pero aún no tiene capacidad de producción.
La investigación básica sobre productos de ondas acústicas de superficie en mi país, especialmente la tecnología de diseño de bajas pérdidas, la llevan a cabo actualmente tres instituciones de investigación científica: el 26º Instituto de Investigación de Tecnología Electrónica de China, la Universidad de Nanjing y el Instituto de Acústica de la Academia de Ciencias de China Además, unidades de China Electronics Technology Co., Ltd. como Tsing Huaying, 55 Institute of Science and Technology y Wuxi Haoda también tienen ciertas capacidades de desarrollo de productos.
En comparación con la de países extranjeros, existe una gran brecha entre la industria de ondas acústicas de superficie de mi país. No hay muchas instituciones de investigación científica ni colegios y universidades que brinden apoyo técnico para la investigación y el desarrollo de productos, y falta un equipo de investigación básica. Debido a la competencia del mercado, cada unidad opera de manera independiente y muchas pequeñas empresas no lo hacen. tener capacidades de I+D. En términos de tecnología de producción y escala de producción, todavía existe una gran brecha en comparación con algunas empresas internacionales conocidas como EPCOS, Murata, Fujistu, SANYO, etc., incluida la tecnología de embalaje, el nivel de automatización, el nivel de proceso, la escala de producción, etc. .
Con la intensificación de la competencia en el mercado, la rentabilidad actual de toda la industria SAW generalmente no es alta. El mercado más grande, los filtros RF para teléfonos móviles, se ha producido a un nivel de mantenimiento, perdiendo oportunidades de inversión. Si desea tener una cierta posición de supervivencia en la industria en el futuro, debe mejorar continuamente el rendimiento de los productos, reducir los costos de producción, mejorar la calidad del producto y mejorar las capacidades de producción a gran escala a través de su propio progreso tecnológico. Creemos que la industria de ondas acústicas de superficie de mi país puede lograr los siguientes aspectos para el desarrollo futuro: Primero, fortalecer la cooperación mutua y la integración de recursos dentro de la industria. En segundo lugar, ampliar la cooperación técnica internacional. En tercer lugar, explorar activamente nuevas áreas de aplicación. Además de sus aplicaciones convencionales actuales, la tecnología de ondas acústicas de superficie también tieneAlgunos usos especiales en sensores, identificación por radiofrecuencia (RFID), etc.
