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郑州华晶金刚石股份有限公司

手机外壳新材料带来了金属加工设备的新革命

关键词 手机外壳 , 金属加工 , 陶瓷|2016-09-07 11:20:50|来源 材料科学与工程
摘要 塑料、玻璃、金属,手机外壳在历经几代材料的变化后,终于迎来了温润如玉、无信号屏蔽的陶瓷材料的“天下”。▼采用陶瓷手机背板的手机
       塑料、玻璃、金属,手机外壳在历经几代材料的变化后,终于迎来了温润如玉、无信号屏蔽的陶瓷材料的“天下”。
       ▼采用陶瓷手机背板的手机
       ▼全球第一款销售放量的陶瓷背板手机小米5
       ▼采用陶瓷表壳/表带的手表和电子设备
       陶瓷材料在消费电子的广阔前景也给CNC等陶瓷件加工设备带来了不小的机遇和挑战。
       消费电子行业的陶瓷材料
       简介

       先进陶瓷,是相对于传统陶瓷的概念,主要指以高纯度、超精细的人工合成无机物作为原材料、具有能精确控制的化学组成、采用新型制备技术制成的具有优异特性的材料。
       传统陶瓷与先进陶瓷对比
       先进陶瓷,主要包括结构陶瓷和功能陶瓷两大类,前者更强调材料的力学性能,后者更强调材料的电、磁、热、光学性能。
       先进陶瓷产品分类及应用
       现在用于智能手机、消费电子以及可穿戴设备的陶瓷材料是属于功能陶瓷的氧化锆陶瓷。
       优势
       手机大屏化、轻薄化趋势对结构件材料提出了新的要求:更加坚硬耐磨、轻便、不屏蔽信号、散热性好、手感好。在目前主流的手机后盖材料中,只有陶瓷机壳在物理特性上完全符合这些特性。
       各类机身材质对比
       金属作为现在智能手机外壳的宠儿,也有着容易屏蔽信号的缺陷。现在业内为了解决这个问题主要有三种折衷方案,虽然问题有所缓解,但是都产生了一定的问题。
       金属+塑料三段式:三段式方案使手机机身缺乏整体感;
       金属+整体喷漆式:喷漆容易磨损或磕坏,一旦局部损坏非常影响整体美观;
       非金属遮板式:非金属遮板非常突兀,还是影响整体美感。
       目前金属机壳手机的三种主流机身方案
       而陶瓷材料没有电磁屏蔽效应的特点就很好地解决了这个问题,随着4G网络的不断普及,陶瓷材料作为手机外壳的这一优势也越来越受到市场的重视。
       金属合金和先进陶瓷材料性能对比
       应用
       氧化锆陶瓷进入手机为代表的消费电子,一共有三个细分方向。
       最主要的应用领域是后盖,其次是用于指纹识别的贴片或可穿戴设备的外壳,最后是用于锁屏和音量键等小型结构件。
       陶瓷材料市场空间
       消费电子领域

       手机后盖
       据IDC预测,到2019年全球智能手机出货量将达到19亿部。

2016-2020年全球智能手机出货量预测
       (来源:IDC)
       以16年全球15.3亿部智能手机出货量为前提假设,若手机行业采用陶瓷外观件的渗透率为3%,每块后盖均价200元,则2016年手机陶瓷后盖的出货量为4000万片,市场空间将达92亿。
2016-2020年手机用陶瓷后盖出货量预测(百万片)


2016-2020年陶瓷手机后盖市场空间预测(亿元)
       (来源:IDC)
       智能手表
       在智能手表领域,Apple Watch 出世就采用陶瓷后盖,这为其它厂商树立了典范,因此,2015 年智能手表陶瓷后盖的渗透率就达到了50%,预计到2020 年渗透率将达到85%以上。
全球智能手表用陶瓷后盖市场预测
       (来源:IDC,Gartner)
       指纹识别
       移动支付市场的快速增长,带动指纹识别的市场急剧扩张。
2015-2019年全球移动支付市场预测
       (来源:拓墣研究所)
2012-2017年中国第三方移动支付市场交易规模
       (来源:BigData-Research
       注:交易规模只统计了第三方支付企业,不包含银联、银行,以及翼支付/和包/联动优势等运营商支付企业)
       同时,越来越多的智能手机开始加入指纹识别功能。
       此前手机指纹识别贴片主要采用蓝宝石玻璃,目前氧化锆陶瓷替代蓝宝石的趋势越加明显。
氧化锆与蓝宝石材料参数对比
       (来源:中国产业信息)
       随着小米4S、小米5、OPPO R9等手机对氧化锆陶瓷指纹识别贴片的使用,相信其将快速得到应用。
       不考虑苹果iPhone,2020 年指纹识别贴片市场达16.5 亿元
       假设全部iPhone 采用陶瓷指纹贴片,2020 年指纹识别贴片市场达21.9 亿元
       封装领域
       随着MEMS的快速发展,先进封装市场给陶瓷封装也带来了机会。陶瓷封装属于气密性封装, 其封装体的可靠性最高,导热性能好,耐温性能高,同时具有优秀的电性能,可实现多层布线。
外壳/基板不同封装材料的对比
       (来源:材料人网)
       随着先进封装市场份额的扩大,陶瓷材料技术的发展,预计2019年陶瓷基底市场将从2013年的4亿美元增至7亿美元。
       传统陶瓷器件领域
       陶瓷基片主要应用于制造片式电阻器领域,因此片式电阻应用领域的需求代表了整个陶瓷基片行业的需求情况。据中国电子元器件协会预测,未来5年内全球陶瓷基片行业将保持4%左右的年增长率。
2011-2017年全球电阻式市场规模与增速预测

2011-2017年全球陶瓷基片市场销售规模与增速预测
       (来源:中国电子元件协会)
       MLCC即片式多层陶瓷电容器,在电子线路中起到振荡、耦合、旁路和滤波等作用,是用量最大、发展最快的片式电子元件品种。通过技术进步,它对其他类型电容器的替代作用也将日趋明显。预计增速将保持在5%-8%之间。
2010-2017年全球MLCC市场规模发展趋势与预测
       (来源:中国电子元件协会)
       陶瓷材料加工
       在陶瓷材料加工成本中,占比最高的是原材料,其次就到后期精加工设备。

原材料与精加工成本占比最高

电子陶瓷制造流程及产业链
       (来源:凯司姆)
       金属CNC加工与陶瓷CNC加工存在一定的相似性,只要在加工工艺上进行改进,便可实现陶瓷后端加工。目前国内后端金属切磨抛工艺较好的企业有蓝思科技、长盈精密、胜利精密、劲胜精密和春兴精工等。
以1000万片年产能为前提假设,单位加工的效率将影响采购设备的资本开支
       (来源:东方证券)
       陶瓷材料供应商
电子陶瓷的竞争格局
 

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