PVD 镀膜材料——靶材知识

学术   2024-07-31 10:00   中国  

1、PVD 镀膜材料概述

PVD 镀膜材料主要用以制备各种具有特定功能的薄膜材料,应用领域包括平板显示、半导体、太阳能电池、光磁记录媒体、 光学元器件、 节能玻璃、 LED、工具改性、高档装饰用品等。

(1)薄膜材料制备技术概述

薄膜材料生长于基板材料(如屏显玻璃、光学玻璃等)之上,一般由金属、非金属、合金或化合物等材料经过镀膜后形成,具有增透、吸收、截止、分光、反射、滤光、干涉、保护、防水防污、防静电、导电、导磁、绝缘、耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、装饰和复合等功能,并能够提高产品质量、环保、节能、延长产品寿命、改善原有性能等。

目前,薄膜材料制备技术主要包括:

物理气相沉积(PVD)技术 和 化学气相沉积(CVD)技术

①PVD技术

PVD 技术是制备薄膜材料的主要技术之一,指在真空条件下采用物理方法,将某种物质表面气化成气态原子、分子或部分电离成离子,并通过低压气体(或等离子体)过程,在基板材料表面沉积具有某种特殊功能的薄膜材料的技术。在PVD 技术下,用于制备薄膜材料的物质,统称为 PVD 镀膜材料。

经过多年发展,PVD 技术已成为目前主流镀膜方法,主要包括溅射镀膜 真空蒸发镀膜

A、溅射镀膜

溅射镀膜是指利用离子源产生的离子,在真空中经过加速聚集,而形成高速度的离子束流,轰击固体表面,离子和固体表面原子发生动能交换,使固体表面的原子离开固体并沉积在基板材料表面的技术。被轰击的固体是用溅射法沉积薄膜材料的原材料,称为溅射靶材。

一般来说,溅射靶材主要由靶坯、背板(或背管)等部分构成,其中,靶坯是高速离子束流轰击的目标材料,属于溅射靶材的核心部分,在溅射镀膜过程中,靶坯被离子撞击后,其表面原子被溅射飞散出来并沉积于基板上制成薄膜材料;由于溅射靶材需要安装在专用的设备内完成溅射过程,设备内部为高电压、高真空的工作环境,多数靶坯的材质较软或者高脆性,不适合直接安装在设备内使用,因此,需与背板(或背管)绑定, 背板(或背管)主要起到固定溅射靶材的作用,且具备良好的导电、导热性能。


溅射镀膜的基本原理如下:


溅射镀膜工艺可重复性好、膜厚可控制,可在大面积基板材料上获得厚度均匀的薄膜,所制备的薄膜具有纯度高、致密性好、与基板材料的结合力强等优点,已成为制备薄膜材料的主要技术之一,各种类型的溅射薄膜材料已得到广泛的应用,因此,对溅射靶材这一具有高附加值的功能材料需求逐年增加,溅射靶材亦已成为目前市场应用量最大的 PVD 镀膜材料。

溅射靶材的种类较多,即使相同材质的溅射靶材也有不同的规格。按照不同的分类方法,可将溅射靶材分为不同的类别,主要分类情况如下:



B、真空蒸发镀膜 

真空蒸发镀膜是指在真空条件下,利用膜材加热装置(称为蒸发源)的热能,通过加热蒸发某种物质使其沉积在基板材料表面的一种沉积技术。被蒸发的物质是用真空蒸发镀膜法沉积薄膜材料的原材料,称之为蒸镀材料。

真空蒸发镀膜系统一般由三个部分组成:真空室、蒸发源或蒸发加热装置、放置基板及给基板加热装置。在真空中为了蒸发待沉积的材料,需要容器来支撑或盛装蒸发物,同时需要提供蒸发热使蒸发物达到足够高的温度以产生所需的蒸汽压。


真空蒸发镀膜的基本原理如下:

真空蒸发镀膜技术具有简单便利、操作方便、成膜速度快等特点,是应用广泛的镀膜技术,主要应用于小尺寸基板材料的镀膜。


②CVD技术

CVD 技术是在高温下依靠化学反应、把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应生成薄膜材料的技术。



2、主要PVD 镀膜材料

(1)溅射靶材

溅射靶材是高速荷能粒子轰击的目标材料,具有高纯度、高密度、多组元、晶粒均匀等特点,一般由靶坯和背板(或背管)组成。按使用的原材料材质不同,溅射靶材可分为金属/非金属单质靶材、合金靶材、化合物靶材等。


具有代表性的溅射靶材产品如下:

溅射靶材应用于平板显示、光学元器件、节能玻璃、半导体、 太阳能电池等行业。代表性的溅射靶材图示如下:


合金靶材:  



(2)蒸镀材料 

采用不同的原材料、配方及工艺,迄今已研发出数百种蒸镀材料,部分主要产品说明如下: 

蒸镀材料应用领域包括光学元器件、LED、平板显示和半导体分立器等。具有代表性的蒸镀材料图示如下: 


主要产品工艺流程 

1、溅射靶材工艺流程 

其中,主要工序的具体含义如下: 

  • 粉末冶炼:对原料粉末进行前期的气氛烧结,对原料粉末中气体含量进行控制。 

  • 粉末混合:靶材有着独特的配方,需精确的控制各组分的含量,并严格限制杂质含量,在粉末冶金的过程中,需要将各元素充分混合均匀,粒度分布均匀,防止污染,并要通过特殊工艺手段制备成混合型复合粉。 

  • 压制成型:采用粉末冶金工艺制备的靶材需要对粉体材料进行预压,使之成为中等密度生坯,其密度的均匀性和内部的缺陷影响着后期高温烧结的成品率。 

  • 气氛烧结:预压成型的生坯需要再经过一次或多次的高温烧结,根据不同材料选择不同的烧结温度曲线,并选择不同的烧结环境,如烧结气氛、烧结压力等,从而制备成高密度的靶坯。 

  • 塑性加工:金属坯锭需经过大幅度的塑性变形,以获得足够的长宽厚度尺寸,并使得内部晶粒进行足够的拉伸变形,从而在内部产生足够多的位错。 热处理:金属坯锭在经过大幅度的塑形变形后,根据不同的材料的特性选择热处理工艺,从而使金属材料发生重结晶,去除材料内应力。 

  • 超声探伤:靶坯加工完后需要采用超声波进行检查材料内部是否有缺陷,靶坯与背板绑定完成后,需要采用水浸式超声波扫描仪进行粘结层的检测,检验粘结面积是否达标。 

  • 机械加工:靶坯需要进行精密的机械成型加工,用于与靶坯复合使用的背板,由于承担与镀膜设备精确配合、承受高压水冷等作用,需要具备极高的尺寸精度与机械强度,加工难度较高,尤其是带内循环水路的背板,由于材质的特殊性,水路的密闭焊接非常困难,需要用到特种焊接工艺。 

  • 金属化:靶坯与背板在绑定之前,为增强靶材和靶材与焊料的金属润湿性能,需要进行焊合面的预处理,使之表面镀上一层过渡层。 

  • 绑定:大部分靶材由于材料的物理或者化学性能受限,不可直接装机镀膜使用,需要采用金属焊料将靶坯与背板相互焊合连接,并且表面有效粘结率需要达到大于 95%的大面积焊合,整个过程需要在高温和高压下进行。 

2、蒸镀材料工艺流程 

其中,主要工序的具体含义如下: 

  • 混料:指配制好的原料经过机械混合达到均匀分散的加工工艺过程,是材料加工中最重要的生产工艺之一。 

  • 原料预处理:指将混和好的原料进行常温或高温处理,提高材料的纯度,细化颗粒的粒度,激发材料的反应活性,降低材料烧结温度。 

  • 成型:指将材料经过机械方式达到所需规格的加工工艺工程,是材料加工中最重要的生产工艺之一。 

  • 烧结:指材料在高温下,陶瓷生坯固体颗粒的相互键联,晶粒长大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为具有某种显微结构的致密多晶烧结体的过程,是材料加工中最重要的生产工艺之一。烧结方式主要有常压高温烧结、真空烧结、热压烧结、气氛烧结等。 

  • 镀膜检测:是在蒸镀材料生产完后,采用蒸发镀膜设备对材料的性能进行检测,检查产品性能指标是否合格,是材料性能检测中重要的检测手段。 


PVD 镀膜材料行业上下游产业链 

PVD 镀膜材料产业链上下游关系如下:

2016 年全球高纯溅射靶材市场规模约为 113.6 亿美元,其中平板显示(含触控屏)用靶材为 38.1 亿美元、半导体用靶材 11.9 亿美元、太阳能电池用靶材23.4 亿美元、记录媒体靶材 33.5 亿美元。到 2019 年,全球高纯溅射靶材市场规模将超过 163 亿美元,年复合增长率达 13%。

PVD 镀膜材料下游应用行业概况  

1、平板显示行业 

(1)PVD 镀膜材料在平板显示行业的应用 平板显示器主要包括液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)、有机发光二极管显示器(OLED)等,以及在 LCD 基础上发展起来的触控(TP)显示产品。 

镀膜是现代平板显示产业的基础环节,为保证大面积膜层的均匀性,提高生产率和降低成本,几乎所有类型的平板显示器件都会使用大量的镀膜材料来形成各类功能薄膜,其所使用的 PVD 镀膜材料主要为溅射靶材,平板显示器的很多性能如分辨率、透光率等都与溅射薄膜的性能密切相关。平板显示镀膜用溅射靶材主要品种有:钼靶、铝靶、铝合金靶、铬靶、铜靶、铜合金靶、硅靶、钛靶、铌靶和氧化铟锡(ITO)靶材等。


平板显示行业镀膜工艺示意图如下: 

平板显示行业主要在显示面板和触控屏面板两个产品生产环节使用 PVD 镀膜材料。其中,平板显示面板的生产工艺中,玻璃基板要经过多次溅射镀膜形成ITO 玻璃,然后再经过镀膜,加工组装用于生产 LCD 面板、PDP 面板及 OLED面板等。触控屏的生产,则还需将 ITO 玻璃进行加工处理、经过镀膜形成电极,再与防护屏等部件组装加工而成。此外,为了实现平板显示产品的抗反射、消影等功能,还可以在镀膜环节中增加相应膜层的镀膜。 

平板显示器具有厚度薄、重量轻、低能耗、低辐射、无闪烁、寿命长等特点,符合人们对轻巧便携和节能环保的要求,已成为显示屏行业的主流。特别是液晶显示器中的薄膜场效应晶体液晶显示器(TFT-LCD)因具有画质优、对比度高、响应速度快等特点,被广泛应用于平板电视、手机、平板电脑、笔记本电脑等消费类电子产品,是目前主流平板显示产品。TFT-LCD 生产过程中,溅射靶材主要用于薄膜晶体管(TFT)和彩色滤光片(CF)的制备。 

(2)平板显示市场概述 

近年来,随着消费者对大尺寸 LCD 电视的需求扩大、5 寸以上智能手机需求的快速成长、车载显示需求扩大以及平板电脑屏幕尺寸放大,推动了平板显示行业整体需求面积的增长。以下重点对 LCD 面板市场和触控屏市场进行阐述: 

①LCD 面板市场 

近年来,全球平板显示行业保持持续增长态势,国际研究机构 IHS Markit

《显示器供需与设备跟踪》数据显示,大尺寸平板显示器需求在 2016-2018 年间预计会每年增长 5%-6%。 

2011 年以来,随着国内外平板显示厂商纷纷在中国大陆建立生产基地,以及政府政策导向和产业扶植下,我国平板显示产业迅速发展,全球平板显示产业重心逐渐向中国大陆转移,我国成为全球主要 LCD 面板生产大国,并相继形了以京东方、华星光电、深天马等为代表的市场影响力较大的 LCD 面板本土品牌。我国显示产业在“十二五”期间快速发展,生产线从 7 条增长到 22 条,面板出货面积近 4,500 万平方米,全球出货量市场占有率从 3.9%提升到 22%,居全球第三。2根据群智咨询统计数据,2015 年中国大陆面板厂产能不断扩张,出货同比增长 51.3%,市场占有率快速提升,其中京东方出货量比 2014 年增长 141.1%,市场占有率达到 13.1%,提升 7.3 个百分点,排名跃居全球第四;华星光电市场占有率则达到 9.5%,排名全球第六。随着京东方及其他中国显示面板厂商在全球面板供应市场份额上升,IHS 预计,到 2018 年中国将成为全球最大的平板显示器件供应国,全球市场占有率将达到 35%LCD 面板市场最大的需求来自电视,LCD 电视已经发展成为市场的主流产品。目前,LCD 电视正向高清化、大屏化、网络化方面发展,甚至一些互联网厂商跨界进入 LCD 电视市场。前些年全球 LCD 电视消费量快速提高,近年来增速有所放缓,但总体保持平稳。作为全球最大的 LCD 电视生产国之一,我国 LCD电视出货量变化趋势与全球基本同步。根据工信部运行监测协调局数据,2014年我国 LCD 电视出货量为 13,865.9 万台,同比增长 13.3%,占当年出货量的92.9%,已成为我国市场主导,PDP 电视占比为 1.47%,CRT 电视基本退出,OLED等新型显示技术的电视产品逐渐受到消费者的关注。2015 年、2016 年,我国 LCD电视产量分别为 14,391.9 万台、15,714 万台,分别比上年增长 3.8%、9.2%。国内平板显示面板行业的快速增长,为 PVD 镀膜材料厂商提供了广阔成长空间。目前,我国平板显示产业链上游的材料仍有 70%左右依赖进口,很多材料仍不能满足下游的需求3。基于产品价格、采购国产化等因素的考虑,我国面板厂商开始有选择地与本土优秀 PVD 镀膜材料厂商合作,并期望建立长期合作伙伴关系,这为我国 PVD 镀膜材料产品的快速发展提供了有利的市场条件,预计未来几年 PVD 镀膜材料市场将保持快速增长态势。 

②触控屏市场

触控显示产品是平板显示行业应用领域的重要组成部分,而触控屏是触控显示产品的重要部件。触控屏是一种特殊传感器,是一个不使用键盘和鼠标作为输入设备与显示设备的人机交互界面,触控屏的出现,统一了触觉和视觉,使得人机交互更加直观和便捷。触控屏最大市场需求主要来自智能手机和平板电脑,同时,车载显示和智能穿戴设备市场也呈快速增长态势。近年来,随着智能手机、平板电脑、车载显示、智能穿戴及商业化信息查询系统等智能终端产品的普及推广,全球触控显示产品和技术发展进步较快,产业规模不断提升。 

触控屏的结构大致可分为两部分,分别是防护屏和触控模组。其中,触控模组镀膜所用的溅射靶材主要为 ITO、硅、钼、铝等,采用硅靶材反应溅射形成的二氧化硅膜则主要起增加玻璃与 ITO 膜的附着力和平整性、表面钝化和保护等作用;镀 MoAlMo(钼铝钼)膜后蚀刻主要起金属引线搭桥的作用。防护屏主要用于保护触控模组和显示屏免受损伤,其具有防刮耐磨、耐腐蚀、透光率高、反射率低、防油污及美观等功能,实现这些功能需要使用不同镀膜材料,主要为溅射靶材。 

目前,以智能手机和平板电脑为代表的智能终端产品基本迈入成熟期,但未来几年智能终端市场仍将在替换性需求的拉动下保持增长的态势。而智能穿戴设备则处于成长期,IDC 研究报告显示,2016 年智能穿戴设备出货量将达 1.1 亿台,比 2015 年增长 38.2%,预计 2020 年出货量将增至 2.37 亿台。 

智能终端产品的普及带动触控屏产业规模快速增长,2014 年全球触控屏出货量近 18 亿片,同比增长约 20%。预计至 2017 年,全球触控屏产品出货量有望达到 35-40 亿片/年。 

我国是全球智能手机最主要的生产国和消费国之一,受生产技术水平、市场消费习惯等多因素影响,近年来我国智能手机产量增长较快。根据工信部运行监测协调局数据,2014 年我国全年生产手机 16.3 亿部,同比增长 6.8%。2015 年,我国手机产量为 18.1 亿部,同比增长 11.04%,其中智能手机产量 13.99 亿部。2016 年,国内手机产量 21 亿部,同比增长 13.6%,其中智能手机 15 亿部,增长9.9%,占全部手机产量比重为 74.7%。 

2014 年,我国触控屏产量约 10 亿片,同比增长 25%,占全球总产量比例超过 50%。按照当前的发展速度,预计至 2017 年我国触控屏行业年工业产值将达到 70 亿美元左右。

2、光学元器件行业 

(1)光学元器件行业概况 

光学元器件行业属于光学产业链的中游,与其密切相关的行业为光学材料生产行业及光电整机行业,其中光学材料生产行业处于光学元器件行业的上游,光电整机行业处于光学元器件行业的下游。 

自从上世纪 90 年代末数字化带动光电应用产品快速发展后,光学元器件应用行业越来越广,从光学传感、照明、通信技术、能量检测、信息存储、传输、处理和显示,到现代的如生命科学、汽车、航空航天等行业的生产和应用,它存在于现代人每天生活和经济活动的大部分领域,常规的应用产品包括智能手机、车载镜头、安防监控设备、数码相机、光碟机、投影机等,高端的应用产品包括航空航天监测镜头、生物识别设备、生命科学中 DNA 测序等研究设备、医疗检查仪器镜头、半导体检测设备以及大视场投影镜头(如 IMAX)、3D 打印机等仪器设备所需的光学元器件及光学镜头。随着科技的进步和制造工艺的提升,智能手机、数码相机等电子产品逐渐成为居民重要的消费产品,其更新换代的加快、产品周期的缩短带动了光学元器件行业的稳步发展。近些年来安防监控设备、车载镜头、航天航空领域的快速发展也对光学元器件行业的增长起到了推动作用。


①智能手机应用市场 

近年来,“华为、OPPO、VIVO、小米”等国产品牌凭借性价比、产品更新周期短等特点抢占了智能手机部分市场份额,打破苹果、三星的垄断地位。根据IDC 发布的报告显示,2016 年全球智能手机出货量比 2015 年增长 2.3%,达到14.7 亿部。

近年来,国内品牌手机实现大幅增长,带动了产业链上游的发展。随着智能手机的普及,摄像头已成为手机标配,而手机厂商在推出手机新品时也会考虑在摄像头像素上更新升级,以迎合市场需求,摄像头高清化成为手机厂商必争之地。与此同时,智能手机、平板电脑配备摄像头和双摄像头的比例也在快速提升。 

智能手机的更新换代带动了光学元器件的不断发展,未来随着 3D 手势控制和眼球追踪等功能的不断研发,智能手机厂商将在新的机型中配置更多摄像头以实现对上述功能的支持,对光学元器件的需求将进一步提升。 

②安防监控应用市场 

近年来随着人们安全意识的提高,全球安防监控设备市场发展迅速,呈现出高景气状态,据 IHS 公司旗下 IMS Research 预测,2016 年全球视频监控设备收入将从 2010 年的 96 亿美元上升到 205 亿美元,增长 114%。 

近年来我国出台多项政策逐步推进平安城市概念,高清化摄像头作为交管监控、侦查线索被广泛应用,视频监控市场逐步从一线城市扩大到二三线城市。以2015 年为例,2015 年 5 月国家发改委等 9 部委联合推出的《关于加强公共安全视频监控建设联网应用工作的若干意见》明确要求,到 2020 年,重点公共区域视频监控联网率达到 100%。据中国安全防范产品行业协会统计,我国 2013、2014年视频监控市场规模分别为 490、620 亿元,预测 2016 年市场将达到 867 亿元,较 2013 将增长 76.94%。 

随着公共与个人安全越来越受到重视,视频监控市场的高速发展持续推动精密光学镜片需求的增长,在未来几年将继续维持高景气。 

③车载镜头行业分析 

随着全球汽车销量的增长以及行车安全愈来愈受到人们的重视,车载摄像头市场进入快速增长期。车载摄像头具有广泛的应用空间,按照应用领域可分为行车辅助(行车记录仪、ADAS(高级驾驶辅助系统)与主动安全系统)、驻车辅助(全车环视)与车内人员监控,贯穿行驶到泊车的全过程,目前运用最多的是前视以及后视摄像头,随着 ADAS 系统渗透率提高以及人脸识别等技术运用于汽车电子领域,车内以及侧视摄像头将会得到进一步应用。IHS Automotive 发布的报告显示,2014 年车载摄像头全球出货量为 2,800 万枚, 2020 年将增至 8,270万枚,6 年复合增长率达 19.8%,而我国车载摄像头 2015 至 2020 年的年复合增速将超 30%。

④航天航空领域 

随着人们出行、旅游、拍摄等方面需求的不断增长,近年来军民融合概念的逐步深化,航天航空业得到较快发展,民用与军用无人机、雷达、空中交通工具均实现较大程度的增长,带动了航天航空用光学元器件的发展。《中国制造 2025》提出,要大力推动航空航天装备等重点领域突破发展。未来随着无人机等广泛应用于影视广告航拍航摄、农林业植保、电力巡检、国家应急救援、物流物资运输、交通监察、环境监测等,航天航空用光学元器件有望迎来下一波快速发展。 

(2)镀膜材料在光学元器件行业的应用 

由于现代精密光学元件向功能集成化和高精度方向发展,光学元器件的分光光谱特性等需依靠光学镀膜实现,光学镀膜技术已成为光学元器件行业的关键技术之一,使用的 PVD 镀膜材料包括溅射靶材和蒸镀材料。 

光学元器件镀膜是指在光学元器件上或独立的基板材料上镀上一层或多层,甚至数百层的介电质膜、金属膜、介电质膜与金属膜组成的膜系,来改变光波传导的特性,包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。精密光学镀膜的偏振分光、减反射、光谱波长准确定位(通常在纳米级)等特性是目前其他技术难以替代的,所以光学镀膜技术是光学元器件加工的关键技术,其具有较高的技术门槛,目前高效、高品质、低成本的批量化生产技术仍然只有少数光学加工企业掌握。 

近年来,溅射镀膜等镀膜技术开始应用于光学镀膜,提升效率和良品率、降低成本效果明显,成为实现大批量生产精密光学元器件的重要技术。 

未来受益于全球及中国光学元器件行业与技术的发展,将对 PVD 镀膜材料的需求有着直接的拉动作用。 

3、其他下游应用领域 

(1)半导体行业 

半导体产业主要由集成电路、半导体分立器件、光电器件和传感器等产品构成,其中集成电路是半导体产业最大的组成部分,亦是溅射靶材重要应用领域。信息技术的飞速发展,要求集成电路的集成度越来越高,电路中单元器件尺寸不断缩小,元件尺寸由毫米级到微米级,再到纳米级。每个单元器件内部由衬底、绝缘层、介质层、导体层及保护层等组成,其中,介质层、导体层甚至保护层都要用到溅射镀膜工艺,溅射靶材是制备集成电路的核心材料之一。 

集成电路中所使用的薄膜产品包括电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光刻薄膜、电容器电极膜、电阻薄膜等,使用的溅射靶材主要包括铝靶、钛靶、铜靶、钽靶、钨钛靶等。 

(2)太阳能电池行业 

太阳能光伏行业中,PVD 镀膜材料主要应用于太阳能电池。按太阳能电池的结构划分,可分为结晶硅和薄膜太阳能电池二大族群。目前,PVD 镀膜工艺主要在薄膜太阳能电池中使用,主要镀膜材料为溅射靶材。其中,较为常用的溅射靶材包括铝靶、铜靶、钼靶、铬靶以及 ITO 靶、AZO 靶( Aluminum Zinc Oxide,氧化铝锌)等,纯度要求一般在 99.99%以上,其中,铝靶、铜靶用于导电层薄膜,钼靶、铬靶用于阻挡层薄膜,ITO 靶、AZO 靶用于透明导电层薄膜。 

结晶硅技术长期在太阳能电池产业中占据主流地位,由于其成本较高,业内一直通过提升电池转换效率、降低硅片切割厚度等技术来降低成本;与此同时,薄膜太阳能电池因其生产成本低、弱光性好(即在阴天发电能力强)、容易集成等优势,逐渐受到行业关注并增长迅速,未来薄膜太阳能电池市场占有率将逐步提高。 

(3)磁记录媒体行业 

光磁记录媒体主要包括光记录媒体与磁记录媒体两种,采用溅射镀膜工艺进行镀膜。其中,光记录媒体依照盘片的类别和功能不同,镀膜的要求也不同,重复读写型盘片工艺最复杂,需要镀三层膜,分别为反射层、介电层和记录层;其余盘片则只需镀反射层或半反射层。光记录媒体要求溅射靶材具有良好的薄膜特性、溅镀效率、清净度、晶像均匀性和回收系统等特性。磁记录媒体要求溅射靶材具有高纯度、低气体含量、细晶微结构、均匀的金相、高磁穿透和使用率、优异的电性与机械特性等。 

(4)节能玻璃行业 

目前,PVD 镀膜材料在节能玻璃行业主要应用于建筑节能玻璃及汽车镀膜玻璃这两个领域中,镀膜材料主要为溅射靶材。 

溅射靶材在建筑节能领域主要用于低辐射镀膜玻璃(Low-E 玻璃),Low-E玻璃是在玻璃表面镀上多层金属或其他化合物组成的膜系产品,该产品对可见光有较高的透射率,对红外线(尤其是中远红外)有较高的反射率,具有良好的隔热性能,能达到控制阳光、节约能源、热量控制调节及改善环境的作用,是目前全球主要的建筑节能玻璃。 

在汽车镀膜玻璃中,溅射靶材目前主要用于汽车前风窗玻璃上,汽车镀膜玻璃是采用溅射镀膜技术,在玻璃内表层镀上多层纳米级的金属膜,使太阳光的红外线有效的被反射,阻隔热能进入车体内,降低空调负荷,同时维持良好的透光性,保持视野的清晰,较好的解决了贴膜玻璃存在的缺陷。在欧美等发达国家,镀膜玻璃已作为中高档轿车的标准配置,随着我国人民生活水平的提高,汽车镀膜玻璃已得到越来越多汽车制造商和消费者的青睐。 


行业内主要企业 

1、主要跨国企业 

(1)世泰科 

世泰科集团(H.C.Starck)1920 年于德国柏林成立,是一家国际跨国集团,总部位于德国慕尼黑,世泰科致力于客户化的高性能金属与陶瓷粉末以及金属制品的研发与生产,其钽粉、钨粉、钽质溅射靶材以及镍铌制品全球市场占有率排名前列,是具有全球领先技术的金属循环利用商。 

世泰科特种材料(太仓)有限公司是世泰科在中国设立的从事新材料的子公司,成立于 2006 年 5 月 8 日,注册资本 1,392 万美元,经营范围:生产有色金属复合材料、新型合金材料、陶瓷材料、表面处理材料和电子助剂,销售公司自产产品并提供相关技术咨询和售后服务;从事本公司生产的同类产品的批发、进出口及佣金代理业务(拍卖除外)。 

(2)贺利氏 

贺利氏集团(Heraeus)成立于 1851 年,总部位于德国哈瑙市,是国际著名的集贵金属化工产品研发、生产及销售服务的高科技跨国集团公司,主要从事贵金属材料与技术、齿科材料、石英玻璃、工业传感器和特种光源等高新技术领域,产品广泛服务于半导体行业,其中高纯石英和溅射靶材、蒸发材料应用于芯片制造、导电胶和键合丝应用于集成电路、分立器件和光电器件的封装。 

上海贺利氏工业技术材料有限公司是贺利氏在中国设立的从事新材料的子公司,成立于 1994 年 9 月 19 日,注册资本 810 万美元,经营范围:回收利用、加工、生产铱粒,催化网,铂族(铂、铑、钯、钌、铱、锇)化合物,电子浆料,陶瓷颜料,铂金漏板,硬质合金轴承珠和微型刀具,铂铑热电偶丝和配件,实验室用铂金器皿,模压塑料/金属组体,用钛、铌、锆和钽制成的电极和耐腐管子管材,真空靶材,母合金颗粒,电路、零部件材料及钯、铑、铱、钌、锇、硅树脂、锗、铬、铟和锡材料,金属和陶瓷类义齿材料,销售自产产品。 

(3)优美科 

优美科集团(Umicore)是一家全球材料科技集团,总部位于比利时。优美科拥有四大业务集团:催化、能源材料、高性能材料和回收。每个业务集团又划分为以市场为导向的不同业务单位,这些业务单位提供走在技术发展前沿并且是日常生活所必需的材料和解决方案。优美科在全球各大洲开展运营,客户群遍及全球。优美科2014-2016年度的销售额分别是88.28亿欧元、104.42 亿欧元、110.86亿欧元。 

优美科先导薄膜技术有限公司是优美科在中国设立的从事溅射靶材的子公司,于 2014 年 9 月 11 日在广东省清远市成立,注册资本为 14,000 万元,经营范围:在中国领域内开发、生产、绑定、营销和销售平板及旋转氧化铟锡(“ITO”)溅射靶材(“ITO”靶材);为生产 ITO 靶材或蒸镀级 ITO,在中国领域内开发、生产、营销和销售以下中间品:氧化铟、氢氧化铟、ITO 粉末和 ITO 丸;在中国领域内回收 ITO 废靶、ITO 生产废料和使用 ITO 靶材产生的副产品;为金属套期保值和库存管理的目的销售铟。 

北京优美科巨玻薄膜产品有限公司是优美科在中国设立的从事光学镀膜材料生产的子公司,成立于 1991 年 11 月 21 日,注册资本 54 万元,经营范围:生产光学镀膜材料和制品及其它薄膜镀膜材料和制品;销售自产产品等。 

(4)普莱克斯 

普莱克斯公司(Praxair)总部位于美国,是世界最大的气体供应商之一,该公司最初创建于 1907 年,主要产品包括大气气体产品、生产气体产品以及表面技术产品。普莱克斯公司主要服务于航空航天、化工、医疗保健、金属生产、石油天然气、能源、电子等行业,其中其电子行业的主要产品包括电子设备、大气气体输送系统、溅射靶材等,其溅射靶材主要应用于电子及半导体行业。

2014-2016 年度,普莱克斯销售额分别为 122.73 亿美元、107.76 亿美元、105.34亿美元,其中溅射靶材所属的表面技术产品销售额分别为 6.79 亿美元、6.09 亿美元、5.96 亿美元。 

(5)霍尼韦尔 

霍尼韦尔国际公司(Honeywell International Inc.)成立于 1885 年,总部位于美国,拥有航空航天集团、自动化控制系统集团以及特殊材料和技术集团三大业务部门。其中特殊材料和技术集团下属特性材料业务部门,主要产品之一电子原材料包括热界面材料、电子化学品、电子聚合物、贵金属热电偶、靶材、线圈组和金属材料等。霍尼韦尔的主要靶材包括钛铝靶、钛靶、铝靶、钽靶、铜靶等。

2014-2016 年度霍尼韦尔销售额分别为 403.06 亿美元,385.81 亿美元、393.02 亿美元,其中靶材所属的新材料销售额分别为 39.04 亿美元、35.10 亿美元、33.27亿美元。 

(6)住友化学 

住友化学株式会社(Sumitomo Chemical Company, Limited)成立于 1913 年,总部位于日本,主要服务于石油化学、能源-功能材料、情报电子化学、健康-农业相关事业和医药五大领域。其中情报电子化学向 ICT 相关产业提供液晶显示器中使用的光学薄膜和彩色光阻剂,半导体制造过程中使用的光刻胶和高纯度药品,电子零部件和电动汽车所使用的超级工程塑料,以及锂离子二次电池用构件等各类产品。2014-2016 财年(上年 4 月 1 日至当年 3 月 31 日),住友化学销售额分别为 2.24 万亿日元,2.38 万亿日元、2.10 万亿元,其中溅射靶材所属的情报电子化学领域销售额分别为 3,623 亿日元、4,051 亿日元、4,091 亿日元。住友化学在国内设立的子公司中从事新材料相关业务的有住化电子材料科技(无锡)有限公司、住化电子材料科技(上海)有限公司、住化华北电子材料科技(北京)有限公司三家公司。 

住化电子材料科技(无锡)有限公司成立于 2004 年 7 月 26 日,注册资本16,222.22 万美元,经营范围:开发、生产半导体、元器件专用材料、电子用高科技化学品、工程塑料、塑料板;并提供售后服务、技术服务;自有厂房租赁;从事上述产品的批发、零售、佣金代理及进出口业务,设备租赁。 

住化电子材料科技(上海)有限公司成立于 2001 年 9 月 14 日,注册资本 

777.78 万美元,经营范围:区内光学用多功能薄膜的生产加工及光学用多功能薄膜加工设备、器械(斜角剪切机、压力贴合机、半裁机、万能剪切机、重绕机)的制造,金属镓的精制、加工;应用于液晶面板及半导体前制程的溅射靶材与靶材衬底的贴合加工,以及其他有关液晶显示器用零部件的制造;销售自产产品等。

 

住化华北电子材料科技(北京)有限公司成立于 2009 年 11 月 16 日,注册资本 4,366.67 万美元。经营范围:生产 TFT-LCD 平板显示屏材料;TFT-LCD 平板显示屏材料的开发;技术咨询、技术服务;销售自产产品;TFT-LCD 平板显示屏材料、电子材料的批发、佣金代理(拍卖除外)、进出口业务。 

(7)东曹 

东曹株式会社(Tosoh Corporation)成立于 1935 年,总部位于日本,其功能产品部门由有机化学产品、高机能材料产品、生命科学三部分组成,其中高机能材料产品主要包括电池材料、石英玻璃、分子筛、溅射靶材等。其溅射靶材通过在美国、日本、韩国和中国的生产基地生产,主要用于半导体、太阳能发电、平板显示器、磁记录媒体等领域。2014-2016 财年(上年 4 月 1 日至当年 3 月 31日)东曹销售额分别为 7,722.72 亿日元、8,096.84 亿日元、7,537.36 亿日元。 

东曹达(上海)电子材料有限公司是东曹株式会社在中国设立的涉及溅射靶材业务的子公司,成立于 2011 年 7 月 6 日,注册资本 100 万美元,经营范围:研发、生产、加工机电、电子、半导体、光能设备、相关材料产品(溅射靶材、石英)及以上相关产品零部件,销售公司自产产品,并提供仓储;同类商品(特定商品除外)的批发、进出口、佣金代理(拍卖除外)及相关产品售后技术、咨询等配套服务;电子材料科技领域内的技术开发、技术咨询、技术服务及技术转让业务。 

(8)JX 金属  

JX 金属株式会社(JX Nippon Mining & Metals Corporation)成立于 1992 年,为 JX 控股子公司。JX 控股总部位于日本,主要有能源业务、石油天然气探测和生产业务、金属业务三大业务,其中金属业务为 JX 金属运营,JX 金属以铜为中心,致力开展从上游的资源开发、中游的金属冶炼至下游的电子材料加工、环保资源再生业务,主要产品包括铜箔、复合半导体、金属粉末、溅射靶材等,其中溅射靶材主要用于大规模集成电路、平板显示、相变光盘等。2014-2016 财年(上年 4 月 1 日至当年 3 月 31 日)JX 控股与金属业务相关的销售额分别为 10,391亿日元、11,560 亿日元和 10,497 亿日元。 

(9)爱发科 

日本爱发科真空技术株式会社(ULVAC,Inc.)成立于 1952 年,总部位于日本,设有真空设备部门和真空应用部门,主要产品分为真空设备、真空组件和原材料三大类,其中原材料包括高性能材料和溅射靶材,其溅射靶材主要应用于平板显示、半导体、太阳能电池等领域,此外爱发科还可以生产 ITO 靶材。2014-2016财年(上年 7 月 1 日至当年 6 月 30 日),爱发科的销售额分别 1,738.78 亿日元、1,791.74 亿日元、1,924.37 亿日元,其中 2014、2015 财年溅射靶材所属的真空应用部门的销售额分别为 360.68 亿日元、315.33 亿日元、320.00 亿日元。 

爱发科真空技术(苏州)有限公司是爱发科中国设立的涉及溅射靶材业务的子公司,成立于 2003 年 7 月 8 日,注册资本为 3,450 万美元,经营范围主要是:液晶、半导体生产用装置,真空炉,真空相关装置、零部件的研究开发、生产、加工,销售其产品并提供售后服务。自有多余厂房出租(出租对象仅限于与本公司生产经营直接关联的或集团内部企业);本公司生产产品的同类商品及原材料的批发、进出口、佣金代理(拍卖除外)及相关业务。 

(10)三井矿业 

三井矿业冶炼有限公司(Mitsui Mining & Smelting Co.,Ltd.)成立于 1950 年,主营业务包括工程材料、电子材料制造和销售,非铁金属加工、资源开发、贵金属回收、原材料相关事业,汽车配件制造和销售等。2014-2016 年度的销售额分别为 4,410.46 亿日元、4,732.74 亿日元、4,506.53 亿日元。其中 PVD 镀膜材料所属部门 2014、2015 年度的销售额分别为 1,366 亿日元、1,532 亿日元、1,440 亿日元。 

(11)攀时 

奥地利攀时集团(Plansee)成立于 1921 年,是专注于生产、加工与销售难熔金属钼与钨的供应商,攀时集团旗下包括三个业务群与一个控股公司:攀时高性能材料制造难熔金属部件、森拉天时制造硬质合金刀具、GTP 为集团供应钨精矿、Molymet 为集团供应钼精矿。 

攀时使用铝、钛、锆、铬等金属与陶瓷材料生产溅射靶材与电弧阴极。攀时溅射靶材与电弧阴极的性能特别之处:优异的材料纯度;极高的材料密度;极其精细的晶粒以及微观结构。2015 年度、2016 年度,攀时的销售额分别为 11.82亿欧元、21.68 亿欧元。 

(12)佳能 

佳能公司(Canon Inc.)1937 年创立,总部位于日本东京,与美洲、欧洲、亚洲和大洋洲的各区域总部紧密联系,构筑了全球化与本土化有机结合的经营体制。目前,佳能事业以光学技术为核心,涵盖了影像系统产品、办公产品以及产业设备等广泛领域。其中,产业设备及其他事业领域主要包括:数码印刷系统、生产型照片输出系统、业务用高速连续纸打印机、彩色标签/卡片打印机、眼科设备、安防监控摄像机、工业相机、半导体曝光设备、FPD(平板显示器)曝光设备、液晶显示屏制造设备、混合现实系统、3D 机器视觉系统、手持终端、元件、固晶体、真空镀膜设备等。2014-2016 年度佳能销售额分别是 37,272.52 亿日元、38,002.71 亿日元、34,014.87 亿日元。 

(13)默克 

德国默克集团(Merck)成立于 1668 年,默克包括医药健康、生命科学、高性能材料等事业部,其中高性能材料事业部包括多种特殊化学制品,如液晶显示屏、用于涂料和化妆品的效果颜料,或是电子行业的高新技术材料。2014-2016年度,默克销售额分别为 422.37 亿美元、394.98 亿美元和 398.07 亿美元。

 

2、国内主要 PVD 镀膜材料厂商 

目前中国涌现了一批 PVD 镀膜材料行业的参与者,其中以有研亿金、江丰电子和阿石创具有代表性;同时,隆华节能通过收购其他 PVD 镀膜材料厂商的股权介入 PVD 镀膜材料行业。有研亿金、江丰电子与隆华节能简介如下: 

(1)有研亿金 

有研亿金新材料有限公司为有研新材料股份有限公司(600206.SH)之全资子公司,成立于 2000 年 10 月,总部位于北京,注册资本 20,000 万元,有研亿

金主要研发、生产、销售微电子光电子用薄膜新材料、生物医用新材料、贵金属材料及制品,并开展稀有及贵金属材料信息咨询、技术服务和套期保值等业务;主要产品包括高纯金属靶材、蒸镀材料、口腔正畸器材、医疗用介入支架和贵金属合金、化合物等,其靶材产品主要包括铝及其合金靶材、钛靶、铜靶、钽靶等。

有研新材定期报告显示,2014-2016 年度,其高纯/超高纯金属材料收入分别为

4.15 亿元、5.58 亿元、8.81 亿元。(资料来源:有研新材定期报告、有研亿金公司网站、国家企业信用信息公示系统) 

(2)江丰电子 

宁波江丰电子材料股份有限公司成立于 2005 年 4 月,注册资本 21,876.00万元。江丰电子主营业务为高纯溅射靶材的研发、生产和销售,主要产品为各种

高纯溅射靶材,包括铝靶、钛靶、钽靶、钨钛靶等,主要用于制备电子薄膜材料。

目前,江丰电子产品主要应用于半导体、太阳能电池及平板显示器等领域。2014-2016 年度,江丰电子营业收入分别为 2.45 亿元、2.91 亿元、4.43 亿元。(资料来源:江丰电子招股说明书) 

(3)隆华节能 

洛阳隆华传热节能股份有限公司(300263,SZ)成立于 1995 年 7 月 5 日,于 2011 年 9 月 16 日在创业板上市,主营业务为热传节能产品、环保水处理产品及服务。隆华节能分别于 2015 年和 2016 年通过收购洛阳高新四丰电子材料有限公司和广西晶联光电材料有限责任公司介入 PVD 镀膜材料行业。四丰电子和晶联光电基本情况如下(资料来源:隆华节能定期报告及相关公告、国家企业信用信息公示系统): 

四丰电子成立于 2001 年 6 月,目前注册资本 7,000.00 万元,主要从事高纯金属及合金材料业务,产品以钼靶材为主。2015 年 1 月,隆华节能完成对四丰电子 100%的收购,并于 2016 年 2 月起将其纳入合并报表范围。 

晶联光电成立于 2007 年 9 月,目前注册资本 8,453.5747 万元,主要从事氧化铟锡(ITO)靶材的研发、生产和销售;2016 年 8 月 24 日,隆华节能发布《关于对外投资的公告》,通过股权转让及增资方式持有晶联光电 70%股权。 

2014-2016 年度,隆华节能营业收入分别为 12.45 亿元、13.71 亿元、8.12 亿元,2015-2016 年度新材料产品收入分别为 0.54 亿元、0.83 亿元。 


国内竞争与前景

靶材隶属于成膜的材料类,成膜材料又分为:蒸发材料/溅射靶材等等形式,靶材的应用:1 面板行业:就是通常所说的TFT-LCD还有OLED制程,国内的主要生厂商有BOE(京东方)/天马/华星等等;用到的靶材有:钼靶/铝靶/ITO靶/硅靶/硅铝等等 靶材生产厂家:攀时(奥地利),GFE,贺利士,梭莱(美国)等等,国内的的厂家介入较早的是隆华节能旗下的四丰电子;阿石创……

 总结:这个行业呢现在好的制程基本都是进口,因为进口的相对于国内的质量比较稳定,价格贵一点平摊下来也显不出多贵来了;

 2 半导体行业:半导体行业除了硅片的领域不用靶材以外,几乎每个制程都要用到溅射镀膜机或者说是每个制程都要用来镀膜或者是水镀或者是PVD;会使用到的靶材有:金靶/银靶/铂金靶材/等等 使用靶材的公司:长电科技,中国电子,紫光,中芯国际,华微电子,顺络电子,东晶电子,泰晶科技,富士通/士兰微电以及各式各样的研究所等等等等,总之是太多太多 靶材公司:宁波江丰/有研新材/招金励福(上市排队中)/光阳化学(台湾公司,老板已经被台湾检方带走了,炒期货赔了N亿,阿石创

 3 太阳能行业:太阳能行业仅限薄膜太阳能才能用到PVD镀膜,行业内最大的就是汉能了;但是汉能和他的全资子公司之间。。。。呵呵;所用的靶材:现在已经进展到用铜铟镓硒的技术了;靶材生产厂商:赣州研创(台湾公司)/深圳欧莱等等等等 4 Low-e楼宇玻璃镀膜行业:前几年搞大跃进,这个行业是产能过剩行业,利润最低的公司,比较大的公司有信义玻璃/南玻A/耀皮玻璃/台玻;所用靶材:银靶/镍铬靶材/AZO(陶瓷靶)/硅铝等等 靶材厂:梭莱(美国)/安泰科技/招金励福(再排队)/阿石创 等等  

4、还有就是刀具镀膜/外观镀膜/柔性镀膜等等等等 其实我们所能用的东西中很多的都是要用来镀膜的。

靶材行业不是好行业,国外发展了很多年,技术封锁了很多年,直到现在也还是在技术封锁我们,国内厂家也愿意使用国外的靶材,因为毕竟还是产品质量放在首位的,但是当大量的国内资本一窝蜂的开始生产后,国外的靶材就顶不住了,例如德国的贺利士上海有限公司靶材事业部于2016年宣布倒闭,实在是竞争不过我们(国内厂商贴近成本价销售,接受承兑,延长账期等等一系列的商业手段)。至于靶材公司挣钱不挣钱,讲真话,没啥竞争力,美国的威廉姆斯/日本的东曹/贺利士/GFE等等等等国际巨头一直走在技术的最前线,等国内的厂商赶上后,量产后,人家甩手不玩了,反正钱也挣够了;可以参考有研新材的靶材销售利润表来看,因为有研新材是国内最早做靶材的老大哥,而且涉及到一些医疗/军工等利润丰厚的订单,有得天独厚的优势。


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