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投资逻辑
从整体行业来看,电容器作为三大被动元件之一,是最常用的电子元器件之一,下游应用十分广泛,属于稳定增长的成熟行业。
从国内市场来看,中国电容器市场规模增速持续跑赢全球市场增速,展望未来,军民用需求有望保持高景气度:军用领域受益于国防预算稳定增长、向装备领域倾斜、装备信息化水平提高以及国产化替代等多重因素叠加,使得军工电容器领域的高景气度有望保持;民用领域,消费电子、新能源车等领域产品新旧迭代、单产品用量不断提升等因素推动电容器的需求增长。
一、电容器:三大被动元件之一,广泛应用于各类电路中
电容器是电子线路中必不可少的基础元件,与电阻、电感并称三大被动元件。根据工作特点,电子元器件可以分为主动器件和被动元件:主动器件(又称有源器件、半导体器件)指在工作时内部有电源存在的电子元器件;被动元件(又称无源器件)指工作时内部没有任何形式电源的电子元器件,具备自身不消耗电能、或把电能转变为不同形式的能量、只需输入信号无需外加电源就能工作等特性。电容器是一种用于储存电量和电能的被动元件,与电阻、电感并称三大被动元件,是最常用的电子元件之一。
电容器的基本结构是由两块导体极板和中间的电介质(绝缘体)组成,以静电的形式储存和释放电能,工作原理是当电荷受电场作用力移动时,电容器中的电介质会阻碍电荷继续移动,进而造成正负电荷在电容器两极板累积。电容器具有“通交流、阻直流”的特性,广泛应用于各种高低频电路和电源电路中,主要作用是电荷储存、平滑电压、耦合、去耦、滤波、旁路、分频等。
二、电容器分类方式多样,主流是按介质分类
电容器分类方式有多种,生产厂商一般按照介质进行分类进行生产经营。电容器根据结构可以分为固定电容、可变电容和微调电容;根据是否有极性可分为有极性电容和无极性电容;按照应用领域可以分为军用电容、民用工业类电容和民用消费类电容;按用途可分为旁路电容、调谐电容、耦合电容和滤波电容;根据介质不同,电容器可分为陶瓷电容、铝电解电容、钽电容和薄膜电容等四大类,电容器生产厂商一般按照介质材料分类进行生产经营。
陶瓷电容器可以分为多层陶瓷电容器(MLCC)和单层陶瓷电容器(SLCC),其中MLCC占据90%以上的份额。SLCC即在陶瓷基片两面印涂银层,然后经低温烧成银质薄膜作极板后制作而成,其外形以圆片形居多。MLCC则采用多层堆叠的工艺,将若干对金属电极嵌入陶瓷介质中,然后再经高温共烧而形成,其又可以分为引线式多层陶瓷介电容器和片式多层陶瓷电容器。单层陶瓷电容器由于只有单层结构,两个电极相对面积小,电容量不大,但高频特性好、耐压高,适用于高频电路和高压电路。批量化生产的MLCC电容量一般在1pF至10μF之间,同时具有频率特性好、工作电压和工作温度范围宽、体积小、无极性等特点,在成本和性能上都占据优势,下游应用较为广泛,其市场规模占整个陶瓷电容器的90%以上,占电容器市场规模接近50%。
铝电解电容按引出方式不同可以分为引线式、焊针式、焊片式、螺栓式和贴片式;根据电解质形态可以分为液态铝电解电容和固态铝电解电容。液态铝电解电容和固态铝电解电容最大区别在于阴极所使用的介电材料。固态电容使用高分子导电材料作为介电材料,具备高稳定性、长寿命等优良特性,但目前价格较高;液态铝电解电容使用电解液作为介电材料,将阳极箔,电解纸,阴极箔和端子(内外部端子)卷绕在一起含浸电解液后装入铝壳,再用橡胶密封而成。目前,液态铝电解电容由于其成本优势,应用相比固态电容更为广泛。由于铝电解电容高频特性不佳,目前主要应用于低频电路。
钽电容按照介质形态可以分为固体阴极钽电解电容和液体阴极钽电解电容,按照制作工艺可分为烧结型固体、箔型卷绕固体和烧结型液体三种。固体钽电解电容是年由美国贝尔实验室首先研制成功的,其性能优异,是电容器中体积小而又能达到较大电容量的产品。相比液体钽电容,固体钽电容不存在漏液问题,可有效避免线路之间发生短路,大幅提高安全性,因而目前使用的钽电容几乎都是固体钽电容(烧结型固体钽电容占95%以上)。钽电容稳定性好、容量大,但由于造价昂贵,主要用于高端大容量场景。
薄膜电容器是以金属箔或金属化膜作为电极,以有机塑料薄膜作为介质,通过卷绕方式制作成的电容器。按照电容器内部电极的形成方法分类,可分为箔电极型和蒸镀电极型;按照加工方法分类,可分为积层型和卷绕型;另外一种是按照薄膜介质的材料分类。常见的有机塑料薄膜材料有:聚乙酯、聚丙烯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等。薄膜电容器具有无极性、绝缘阻抗高、频率特性优异、频率响应宽广,介质损失小等优良特性,被大量使用在模拟电路上,尤其是在信号交连的部分必须使用频率特性良好、介质损失极低的电容器,才能保证信号在传送时没有太大的失真情况发生。
三、电容器产业链上游主要是电极材料和电介质材料,下游广泛应用于各大领域
电容器产业链上游主要是电极材料和电介质材料等行业,电极材料和电介质材料对电容器产品的性能均有较为重要的影响。对于电极材料而言,部分电容器使用银、钯等稀有贵金属,价格昂贵且波动剧烈,目前已有厂商开始采用贱金属如镍、铜替代金属钯等贵金属作为电极材料以降低生产成本。对于电介质材料,普通型材料国内供给基本满足市场需求,但部分高性能介质材料如带有特殊功能的陶瓷粉末、高性能钽粉等仍需进口。
下游应用领域可分为军用和民用两大类。军用领域包括航空、航天、舰船、兵器和电子对抗等,民用领域包括了消费电子、工业控制、电力设备及新能源、通讯设备、轨道交通、医疗电子设备及汽车电子等。作为电子线路中必不可少的基础电子元器件,电容器产品在军民领域的应用广泛。
不同介质电容器差别主要体现在上游电介质原材料以及制造工艺上,下游应用则根据其特性应用于不同领域:陶瓷电容下游应用较为广泛,铝电解电容主要应用于高压、大电容量场景,钽电容在航空航天、武器装备以及高档消费电子等军民领域拥有稳定市场,薄膜电容在新能源汽车市场拥有良好前景。
(一)陶瓷电容:陶瓷粉末为主要原材料,下游覆盖领域最为广阔
陶瓷电容上游原材料主要为陶瓷粉末、电极材料、电容器芯片等,陶瓷粉末及电极材料对产品性能影响较大。陶瓷粉末是构成MLCC成本的主要环节,在低容量MLCC中占比达20%-25%,在高容量MLCC中甚至达到35%-45%。目前,国内主流厂商所用陶瓷粉末以外购为主,供应商主要来自于美国及日本。对于电极材料而言,陶瓷电容器产品的内外电极一般采用金属银-钯材料,价格相对昂贵且波动较为剧烈,随着MLCC叠层的增多导致金属钯的用量也大幅增加,陶瓷电容器厂商已开始采用镍、铜等贱金属取代金属钯作为内电极材料,降低生产成本。此外,部分国内厂商原材料还包括电容器芯片。电容器芯片即为片式MLCC,其作为原材料用于生产引线式MLCC、多芯组陶瓷电容时称为电容器芯片。根据火炬电子及鸿远电子招股书,电容器芯片为其自产业务直接材料的主要成分,占其直接材料的比重达65%-90%。
MLCC制造工艺主要有三种:干式流延工艺、湿式印刷工艺和瓷胶移膜工艺。
干式流延工艺:将陶瓷粉料与粘合剂、增塑剂、溶剂及分散剂混磨成悬浮性好的浆料,经真空脱泡后在刮刀的作用下在基带上流延出连续、厚度均匀的浆料层。在表面张力的作用下浆料层形成光滑的自然表面,干燥后形成柔软如皮革状的膜带,再经印刷电极、层压、冲片、排粘、烧结后形成电容器芯片。
湿式印刷工艺:将陶瓷介质浆料通过丝网印刷制成陶瓷薄膜作为多层陶瓷电容器的介质,金属电极和上下保护片都采用丝网印刷形成,即按“下保护片-电极-介质-电极-介质-上保护片”顺序印刷,以达到设计的层数。完成上述工序再进行烘干,之后按片式电容器的尺寸要求切割成芯片。
瓷胶移膜工艺:以卷式胶膜为载体,通过特殊浆料挤出设备,将陶瓷浆料均匀挤在载体上,以获得陶瓷介质层连续性卷材,膜厚精准,可做到2μm以下,实现了介质层的超薄制作。制作电容器时,以陶瓷介质卷材为基础,在上面印刷金属电极后再套印瓷浆层。
目前国内厂商普通采用干式流延工艺,其优点在于投资少、生产效率高,适合大批量生产,但产品在性能及质量上存在缺陷,较难在高端市场推广应用。随着市场对产品的要求越来越高以及高端多层陶瓷电容器的需求不断增长,湿式印刷工艺和瓷胶转移膜工艺因其制造工艺的先进性而备受