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元器件的關鍵在於Know-How,日本企業深得精髓
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元器件需要好材料好工藝,關鍵在於Know-How的積累電容、電阻、電感等元器件產品在原理上並不難,難的是製造過程中的精益求精,需要長時間的Know-How積累才能製造出品質優良的產品。總體上來看,這樣的Know-How積累體現在材料、設備、工藝三個環節中。好材料才有好產品。“好的電子產品需要好的元器件支援,而好的元器件則需要好的材料來支援”,這是日本村田幾十年的堅持。材料是製造性能良好的產品的基礎,材料的微細度、均勻度、結團特點都會影響到產品的尺寸和性能,所以只有好材料才能生產出好的產品。
以MLCC為例,陶瓷“配方粉”由鈦酸鋇基礎粉和改性添加劑混合而成。首先,鈦酸鋇基礎粉對MLCC的性能十分重要,其製造需要滿足極高的微細度和均勻度的要求。在各類製備方法中,水熱法在材料顆粒性質控制及其穩定性、市場競爭力等方面較其他製備方式具備優勢,具體表現在:化學組成均勻、顆粒形貌規整、顆粒粒徑從幾十納米到幾微米可調、大小均一、產品性質穩定,是目前公認的符合MLCC發展要求的鈦酸鋇粉製備方法。目前只有日本的村田、堺化學等可以大規模使用水熱法生產MLCC鈦酸鋇粉體,其中村田自用,堺化學用於外銷。水熱法中的Know-How在於:1)水熱體系中影響鈦酸鋇性質的因素較多,對於鈦酸鋇物相結構和顆粒性質的調控極其複雜,通常是鈦酸鋇的一種性質受多個因素和工藝參數的影響,而且一個因素或參數又同時影響多種性質,它們互相關聯、甚至互為矛盾,使鈦酸鋇顆粒性質的控制十分複雜和困難;2)水溶液、尤其鹼性溶液在高溫高壓下腐蝕性強,同時鈦酸鋇顆粒性質對反應溫度均勻性和溶液狀態非常敏感,水熱反應設備不但要滿足反應溶液溫度和狀態均勻的要求,還要耐腐蝕和磨損。

其次,改性添加劑對MLCC性能同樣重要,改性添加劑主要是包括稀土類元素,例如釔、鈥、鏑等,以保證配方粉的絕緣性;另一部分添加劑,例如鎂、錳、釩、鉻、鉬、鎢等,主要用以保證配方粉的溫度穩定性和可靠性。這些添加劑必須與鈦酸鋇粉形成均勻的分佈,以控制電介質陶瓷材料在燒結過程中的微觀結構及電氣特徵。設備需要企業自身的定制化改造。由於各個廠商對於材料、工藝的理解不盡相同,但設備廠商的設備確實標準化的產品,這就需要各個元器件廠商對設備進行適合自己的改造。以MLCC為例,MLCC生產流程中的最關鍵設備是流延機。流延成型的具體工藝過程是將陶瓷粉體與各種添加劑(粘結劑、增塑劑、分散劑等)在溶劑中混合,形成均勾穩定的裝料。成型時眾料從料槽流至基帶之上,通過刮刀與基帶的相對運動形成濕帶,厚度由刮刀與基帶的距離控制。將濕膜片連同基帶一起送入供幹室,在溶劑蒸發過程中,具有一定強度和柔韌性的素片通過粘結劑的成膜作用將陶瓷顆粒粘結在一起而形成,乾燥的素片連同基帶一起或從基帶上脫離卷軸待用,然後可按所需形狀打孔、沖片或切割,最後經過燒結得到成品。MLCC廠商一般會根據自己掌握的Know-How,來對流延機進行改造,以得到更好的效果。在擠壓機部分,廠商會自行改造裝置,以便更為精確地調節擠壓機的壓力,得到更薄的介質;在刮刀環節,使用氣刀替代機械刀具,可以達到更好的均勻度,但氣刀的位置、風速和真空度也需要得到精確的控制,風量過小會使厚度太大,角度不正確會使薄膜表面產生氣泡;在流延輥上發生的冷卻環節會影響薄膜的均勻度,所以會把流延輥、冷卻輥設計為夾模式,冷卻水的交叉流動減少了輥筒表面溫差,保證了塑膠薄膜冷卻均勻。

工藝的精益求精來自Know-How的積累。在使用了好材料和定制化設備之後,還需要在具體的工藝的不斷嘗試和積累,才能得到更好的工藝。以MLCC為例,在多層共燒環節,是將排膠後的產品放入高溫燒結爐內,設定曲線進行更高溫度的燒結,使生坯燒結成瓷,形成具有一定強度及硬度的瓷體。在這個過程中,不可避免地要解決不同收縮率的陶瓷介質和內電極金屬如何在高溫燒成後不會分層、開裂,即陶瓷粉料和金屬電極共燒問題。共燒技術就是解決這一難題的關鍵技術,掌握好的共燒技術可以生產出更薄介質(2μm以下)、更高層數(1000層以上)的MLCC。當前日本公司在MLCC燒結專用設備技術方面領先於其它各國,不僅有各式氮氣氛窯爐(鐘罩爐和隧道爐),而且在設備自動化、精度方面有明顯的優勢。日本企業的精益求精,很好地契合了元器件行業所需的關鍵能力日本人天生性格追求極致完美、嚴謹、執著、精益求精,這種工匠精神在日本社會得到推崇。日本企業的這種工匠精神保證它們的產品具備強勁的競爭力,從而具備很長的企業壽命。根據日本東京商工研究機構統計資料,截止2016年,全日本超過100年歷史的老店鋪和企業達到33069家,千年以上的企業有7家,世界上最長壽的企業是木造建築行業的“金剛組”,距今已有1439年的歷史。壽命超過200年的企業,日本有3146家,為全球最多,此外德國有837家,荷蘭有222家,法國有196家。我們前面已經分析過,元器件行業的難點在於材料、設備、工藝三個環節的,想突破這三個環節需要長時間的Know-How積累。日本企業具備的工匠精神正好與這個特點相契合。

在材料環節,材料的生產工藝、配方、性能都難以事先確定,必須在實際的生產環節不斷嘗試、不斷改進,這個過程需要很長的時間積累,也需要精益求精的心態不斷改進,從而使得材料的性能不斷進步。在設備環節,由於標準化設備不滿足企業的個性化需求,所以需要企業根據自己對材料和工藝的理解去改造設備。設備改造的方案也不是可以事先確定好的,需要工人在嘗試的過程不斷改進,這需要很長的時間和精益求精的心態。在工藝環節,大量製造方法和精度控制等都不是可以通過理論提前規劃得到的,只能是在實際運用過程中不斷嘗試不斷改進,通過漸進式的進步來達到更好的效果。總體來說,在材料、設備、工藝這三個最關鍵的環節,都是需要大量嘗試和改進的,需要不斷摸索的,這樣的特點正好符合日本企業普遍具有的精益求精的匠人精神。◆村田:專注於核心技術零部件多元化的元器件,製造頂級之小村田主要進行以機能陶瓷為基礎的電子元器件的研究開發、生產和銷售,產品線可分為元器件業務包括電容器、壓電器件和其他元器件,模組業務包括通信模組和電池及其他模組等五類。從材料研發到加工工藝,村田始終堅持精益求精的工匠精神,不斷將前段工藝技術、產品設計技術、分析技術等技術流程中的每一項做得更好,這也是村田可以成功的基因。2018財年,村村田的營業收入達到13718.4億日元,同比增長20.81%,營業利潤為1621.5億日元,淨利潤為1460.9億日元,關鍵增長點是汽車電子化、智慧手機升級換代拉動需求,以及公司並購二次鋰電池業務。田的元器件業務的營收占比達67.6%,其中,電容器占總營收的32.9%,是公司的關鍵優勢產品。

◆京瓷:電子陶瓷之王,打造陶瓷產品之國京瓷以陶瓷技術為核心,不斷向半導體、電子、太陽能等領域發散,成為如今的“電子陶瓷之王”。目前京瓷已經形成了汽車等工業零部件、半導體零部件、電子設備、資訊通信、辦公文檔解決方案、生活與環保共六個子業務。京瓷在“經營之聖”稻盛和夫的帶領下,踐行阿米巴經營的原則,堅持技術創新和市場創新,逐步建立起一個陶瓷產品之國。從產品結構來看,京瓷的零部件(包括汽車等工業零部件、半導體零部件和電子元器件)營收占比53.9%,營業利潤占比達到71%,是主要的利潤貢獻來源。具體到元器件業務,京瓷的相關產品主要有電容器、SAW元件、水晶元件、功率器件、連接器等。2018財年京瓷的元器件業務收入為3051.45億日元(約合185億人民幣),同比增長26.7%,營業利潤為472.85億日元(約合29億人民幣),同比增長54.7%,是公司增長最快的業務。◆TDK:全球領先的磁性技術電子元件製造商TDK 是日本專注於磁性材料的企業,產品群主要涵蓋被動元件、感測器應用產品、磁性應用產品以及薄膜應用產品四大類。在長期的發展過程中,TDK 逐步建立起了材料技術、加工技術、評價&類比技術、產品設計技術、生產技術等五大技術核心,通過這些技術核心建立起涵蓋15大業務的龐大的佈局,成為全球領先的磁性技術電子元件製造商。
2018財年,TDK的營業收入為1.27萬億日元,同比增長7.93%,淨利潤635億日元。從產品結構來看被動元件的營收占比為34.4%,比重最大,重點關注車用和工控領域的電容器產品;薄膜應用產品占比次之,約為29.2%,並且業務增長較快,同比增長49.8%;磁性應用產品占26.2%,在工業設備需求增長的帶動下,磁體和電源產品表現良好;感測器應用產品營收占比最小但增長最快,占比僅為6.1%,營收同比增長80.9%,主要得益於並購InvenSense公司,未來TDK將積極開發IoT等新領域的客戶。

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