气体传感器与陶瓷基板的故事

斯利通陶瓷电路板2018-01-19 11:07

空气污染近年来成为困扰人们生活的一大重要问题。空气质量的好坏严重影响着生活质量和工作效率,由此催生人们对于空气质量检测的需求持续高涨。另外,根据今年发布的中国制造2025产业规划,中国的传统工业在未来几年内将面临着一场信息化与自动化的产业大升级,而气体传感器在这一过程中无疑将扮演更加重要的角色。随着MEMS技术的进步,气体传感器也在向微型化、集成化、智能化的方向发展转化,伴随智慧家庭和智能穿戴等潜力市场的成长,必然不断会有新的气体传感器市场出现。可以说,气体传感器在工业和消费两大市场都已经做好了腾飞的准备。

根据市场研究机构Grandview Research的数据,全球气体传感器市场规模在2013年为17.8亿美元,该机构预测从2014到2020年气体传感器市场将以5.1%的复合增长率扩张。

二氧化碳传感器在全球气体传感器的总产值中占有大概25%的比例。二氧化碳传感器的一大市场推动力源自于对食物腐败的早期检测(食物腐败会释放二氧化碳);全球对于节能减排和清洁能源的呼吁对二氧化碳传感器市场将带来两方面的影响,一方面,严格的排放检测会推动CO2传感器市场的增长;另一方面,清洁能源逐步替代矿石能源,又将使得其工业市场表现可能会不如预期。

预计氮氧化物传感器将成为增长速度最快的气体传感器,2014-2020的复合增长率将达到6.2%。氮氧化物传感器之所以能实现高速增长,主要归功于汽车废气检测的巨大需求。类似的,氧气传感器也可以用于汽车废气检测,测量废气中氧气含量从而评估发动机性能,氧气传感器产值约占总市场的10%。

气体传感器的应用领域可以划分为医疗,楼宇自动化,家庭,环境监测,石油,汽车以及工业制造领域。其中工业领域一直都是气体传感器最大的应用市场,如生产过程中的气体控制,管线气体泄漏检测等,其份额约占20%但预计增长速度将不及医疗领域应用。气体传感器主要的医疗应用是呼吸机和培养箱中氧气浓度的监测,以及环境中挥发性有机物(VOC)的监测,其2014-2020年的平均增长速度预计为5.2%。

亚太地区预计2014-2020年的市场增长率将达6%,截止到2020年亚太地区将成为气体传感器最大的市场。气体传感器主要的增长动力来自汽车,智能家居以及手持设备,亚太地区的巨大人口保障了气体传感器市场的增长空间。

气体传感器生产企业主要集中在日本,欧洲和美国。气体传感器相关企业有英国城市技术公司(母公司为Honeywell)、日本Figaro、英国Alphasense、 Dynament炜盛科技等。

Honeywell子公司英国城市技术公司2012年传感器销售额达4.5亿元,其以电化学起家,同时涉足红外和催化类气体传感器,其产品既包括O2、CO2、NO、NO2等较为常见气体传感器,也包括氰化氢,氯气,联氨等工业用气的传感器。城市技术每年生产超过一百五十万个传感器,产品类别超过200种,生产的传感器能够检测20种不同气体。

2012年Figaro气体传感器销售额达2.4亿元,位居第二。其产品技术主要有半导体型(MOS),电化学以及催化燃烧型气体传感器,广泛用于工业,汽车,室内空气检测以及科学测量等领域。除传统技术外,Figaro还推出了结合了MEMS技术的金属氧化物类型的室内空气质量传感器TGS8100。该传感器是目前业界最小面积最低功耗的室内空气传感器,可用于空调,空气净化机以及排气扇等设备。

Alphasense是位于英国的气体传感器公司,主要产品是氧气、有毒气体和易燃气体传感器。该公司的传感器技术涵盖了电化学,催化,光学和半导体四大种类。

国内方面,主要的气体传感器企业有炜盛科技、天津费加罗(中日合资)、718所、重庆煤科院和山西腾星等。其中,炜盛科技是目前国内唯一能生产半导体类、催化燃烧类、电化学类和红外光学类等四大类气体传感器的企业。公司2013年销售额近6000万元,为国内气体传感器绝对龙头,占据60-70%销售量。检测气体种类覆盖绝大多数可燃气体(甲烷、丙烷、氢气等)和多数毒性气体(一氧化碳、硫化氢、苯等),广泛应用于工业、矿业、航空航天、民用、商业等领域。

国内在高端传感器领域的涉足尚浅,主要原因是硬件设施方面的差异化带来的,例如陶瓷基板的运用。MEMS传感器的制造是跟陶瓷基板脱不开关系的,而国内的陶瓷基板产业链并不够完善,直接导致国内MEMS传感器的难题难以解决,如果从国外进口的话,成本上根本无法把控,就算量产高端传感器,我们在成本上不占据任何优势。

现在国内的MEMS传感器开始大规模布局,与国内陶瓷基板的崛起有很大的关系,炜盛科技之所以能够大规模生产MEMS传感器,其中离不开陶瓷基板的支持。

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