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国内外导电银粉、银浆、导电胶市场状况

上一篇 / 下一篇  2009-01-06 09:22:16 / 个人分类:论坛精选

国内外导电银粉、银浆、导电胶市场状况

 

本文摘自中国电子胶水论坛精华帖http://www.a4ebbs.com/bbs/thread-7862-1-1.html, 由“洋梨果”版主所发表,一篇比较有概括性的文章,大家共同学习之!

银粉银浆市场状况
一.
前言
银有如下几方面特性:
最优常温导电性
最优导热性
最强的反射特性
感光成像特性
抗菌消炎特性


由于以上特性以及相对化学稳定性(高温下不氧化的最廉价金属),使其广泛应用于现代工业中,随着电子工业的发展,银的导电性和导热性使其成为电子工业不可缺少的材料。目前银在电子工业中应用已成为其使用的最主要方面。在电子工业中银也存在着自身的缺点。主要反映在三个方面即:抗焊锡浸蚀能力差、银离子迁移、硫化。因此有些情况下要加入铂、钯来改善其缺陷。银在电子工业中应用,可以分为微电子(小功率、低电压)和电气(高功率、高电压)两个方面,随着民用电气的不断发展的轻、小、薄趋势。在微电子方面的使用将成为最主要的方面。而银在微电子工业中的应用形式是薄层化,源于电子机器轻、小、薄以及成本的要求,要实现薄层化目前主要的技术包括厚膜浆料技术、电镀技术、其它物理方面(汽相沉积、溅射),其中厚膜浆料技术由于投资少、量化生产容易,适用于各种基材,成膜条件简单,使其成为实现导电膜层的最主要方式。
在电子工业中厚膜和薄膜的区别不是膜厚,而是不同的成膜方式。以印刷、烧结成膜方式为厚膜工艺。而厚膜工艺的核心就是银导体浆料。厚膜浆料(Thick film pastes)始于上世纪三十年代的美国,当时在BaTiO3单板电容器基板上如何形成电极,联想到历史上的陶瓷上釉工艺,将玻璃粉作为粘接相与银粉和载体(有机聚合物+溶剂)混合加工为具有一流变特性的“膏状物”或称油墨,通过印刷烧结方式在陶瓷上形成引导电膜,从而产生了厚膜浆料。
厚膜浆料(Thick film pastes)分为三类即导体、电阻、介质,其中最主要的,使用量最大是导体浆料,而导体浆料的主体是银导体浆料,是由银粉、粘接相、有机载体三部分组成。随着微电子工业的迅速发展厚膜浆料也不断发展,突破了原始基本概念。目前以银粉作为主体功能材料的“油墨类”材料可分为三类:
银含量      成膜方式                    应用
银导电涂料
20-60%
喷涂、浸涂              电极、电磁屏蔽
     (Silver conductive paint)
银导体材料                  银导电浆料
40-70%
印刷                           电子元器件电极
(油墨状)                 (Silver conductive paste)                                        导电线路
银导电胶
60-90%
点胶                              导电连接
                                        (Silver adhesive)
以上“ 油墨状”银导体材料统称为银导体浆料。在以上三类构成的银导体浆料之中,使用方式为印刷的银导电浆料是主体。银导电浆料又分为两类:①聚合物银导电浆料(烘干或固化成膜,以有机聚合物作为粘接相);②烧结型银导电浆料(烧结成膜,烧结温度>500℃,玻璃粉或氧化物作为粘接相)。
银粉按照粒径分类,平均粒径<0.1μm(100nm)为纳米银粉; 0.1μm< Dav(平均粒径) <10.0μm为银微粉;Dav(平均粒径)> 10.0μm为粗银粉。粉末的制备方法有很多,就银而言,可一次采用物理法(等离子、雾化法),化学法(硝酸银热分解法、液相还原)。由于银是贵金属,易被还原而回到单质状态,因此液相还原法是目前制备银粉的最主要的方法。即将银盐(硝酸银等)溶于水中,加入化学还原剂(如水合肼等),沉积出银粉,经过洗涤、烘干而得到银还原粉,平均粒径在0.1-10.0μm之间,还原剂的选择、反应条件的控制、界面活性剂的使用,可以制备不同物理化学特性的银微粉(颗粒形态、分散程度、平均粒径以及粒径分布、比表面积、松装密度、振实密度、晶粒大小、结晶性等),对还原粉进行机械加工(球磨等)可得光亮银粉(polished silver powder),片状银粉(silver flake).
构成银导体浆料(简称银浆)的三类别需要不同类别的银粉或组合作为导电填料,甚至每一类别中的不同配方需要不同的银粉作为导电功能材料,其目的在于在确定的配方或成膜工艺下,用最少的银粉实现银导电性和导热性的最大利用,关系到膜层性能的优化以及成本。根据银粉在银导体浆料中的使用。现将电子工业用银粉粉为七类:
①高温烧结银导电浆料用高烧结活性银粉
②高温烧结银导电浆料用高分散银粉
③高导电还原银粉
电子工业用银粉
④光亮银粉
⑤片状银粉
⑥纳米银粉
⑦粗银粉
①②③类统称为银微粉(或还原粉),⑥类银粉在银导体浆料中应用正在探索过程中,⑦类粗银粉主要用于银合金等电气方面。
一.
国内银粉银浆市场情况
1.国内银粉,银浆市场概况
    从“六五”攻关到“八五”攻关,国家均将银粉银浆列为重点新材料领域,投入较多的科研经费和力量,加上上世纪八十年代始于电子元器件引进线相关的市场推动力。国内电子工业用银粉的开发和生产取得一定的进步。一段时间以来,电子制造业向中国转移,而形成银粉、银浆巨大的市场。
目前国内微电子工业用银粉的总产量以2007年为例,总产量约为90-100吨,总需求量1000-1200吨。
1、国内银浆生产状况
生产企业包括东莞杜邦电子电子材料有限公司(美国独资),上海住矿电子浆料有限公司(中日合资),上海大洲电子材料有限公司(韩资),无锡新光电子材料有限公司(日资),上海京都ELEX电子材料有限公司(日资),上海致嘉科技股份有限公司(台资),上海宝银电子材料有限公司,宁夏东方特种材料有限公司,贵研铂业股份有限公司,西安宏星电子浆料公司,广东风华高科电子集团公司,云南西智电子材料公司,昆明诺曼电子材料有限公司,贵州振华亚太高新电子材料有限公司,深圳圣龙特电子材料有限公司,东莞良邦电子材料有限公司,昆明自邦电子材料有限公司,深圳银辉电子材料有限公司。
国内生产企业目前中低端浆料(分立元件电极浆料、线路板导线、片式元件用部分浆料),而且以导体浆料为主,外资或国外公司生产中高端浆料(如LTCC,多层元件内电极,太阳能电池,PDP用浆料,导电胶等),除了导体之外,还有电阻和介质浆料。
2.国内银浆使用状况
      目前使用最大的几种银浆包括:①PET为基材的薄膜开关和柔性电路板用低温银浆,主要使用单位为深圳嘉冠华、江西安达、东莞淳安、东莞(苏州)科德、苏州盛方、嘉亿电子等,总用量达到120吨-150吨/年。②单板陶瓷电容器用浆料,主要使用企业包括东莞宏明电子股份公司,昆明万峰电子股份公司,四川宏科电子有限公司,陕西华星电子公司,台湾惠侨电子公司,风华集团,山东同佶电子等,总量年80-100吨。
③压敏电阻和热敏电阻用银浆,主要使用厂家包括联顺电子(广东惠阳),舜全电子(东莞虎门),西安795厂,西安无线电二厂,东莞龙基电子,广州纶麒电子,成都铁达电子,东莞嵩隆电子,江苏武进兴勤电子,广西北海新锐电子,汕头鸿志电子,佛山科光电子等,年用量80-120吨。④压电陶瓷用银浆主要使用厂家有东莞思成特电子,深圳声辉电子,广州大通电子,番禺奥迪威电子,广州杰赛科技股份,振华电子集团等,总需要量30-40吨/年。
⑤碳膜电位器用银电极浆料,主要的使用厂家有:台湾宝德华精密电子,成都宏明电子集团,东莞新圣电子,东莞华应电子,东莞致太电子,东莞台湾福跃电子等,年用量在10-20吨。
    以上均是以国内生产的浆料为主,实为技术水平在中低端的浆料,基本上实现80%以上国产化。
另一类银浆是片式元件(片式电感、片式电容、片式电阻)用的内外电极银浆,主要用户北京村田、上海京瓷、天津松下、天津安施电子、风华高科、振华科技、深圳顺络、深圳南玻,北海银河、苏州国巨等,银浆年用量80-100吨,80%以上需进口。
还有用于其它方面的银浆如:厚膜集成电路导体银浆,太行能电池电极银浆、汽车后挡玻璃化霜用银浆,导电粘接用的银导电胶、电磁屏蔽用银导电涂料,主要用户包括单晶硅、多晶硅太阳能电池厂家,如:无锡尚德、云南半导体厂、上海绿色能源有限公司等数十个厂家。汽车玻璃生产厂家如深圳南玻、福建跃华、武汉皮尔金顿等。涂料使用厂家如TCL、富士康,以上特殊方面银浆用量100-120吨,90%以上依赖进口。
二.国外银粉、银浆市场概况
1.因为厚膜浆料是集粉末冶金、化工、电子、材料几位一体的高新技术领域,世界上仅有少数发达国家从该领域的研究、开发和生产,主要集中在日本和美国,就日本而言,从事银粉和银浆开发和生产的公司,从上世纪六十年代几家扩展到现在的几十家,研究内容不断细化,都有自己的特点和专攻内容,美国也有从事银浆和银粉方面研究开发生产的公司十几家。市场竞争相当激烈,银浆也由传统的电子元器件电极和线路板导电线路形成用扩展到医疗、装饰、能源等新领域。据2006年美国研究人员调查报告数据,2006年全球银粉和银浆市场总量为:银粉2500吨-3000吨,银浆5000-6000吨。
2.国外银粉银浆料生产厂家
     银粉、银浆料生产厂家主要集中在日本和美国。日本有住友金属、材田制作所,田中贵金属、福田金属、日本昭荣化学、东芝化学、德力化学、日本制铁、同和矿业、藤仓化学、富士化研、京都ELEX、新日本化金、ニホンハニダ株式会社、ナシクス株式会社、美国Ferro、美国Acheson、英国Esl、美国杜邦、美国Goldsmith、英国Johnson metthey、美国metech等,其中以美国杜邦、日本住矿、美国Ferro技术开发能力最强,现有产品种类和产量最高,就银粉而言,美国Ferro公司和Goldsmith公司均有60种以上的不同种类(物理化学特性不同)的银粉,美国杜邦导体浆料品种至少有50种以上,不同的基材、成膜条件、膜层性能、可靠性的要求需要不同的银导体浆料,而不同的银导体浆料需要不同的银粉,目前基本上没有国际标准、国家标准和行业标准,只有企业标准(针对单项产品)。
三.影响银粉、银浆行业发展的因素分析
1.电子、电气行业发展状况
    上世纪五十年代以来,电子工业迅速发展改变了世界、改变了人们的生活,使世界向信息化迈进一大步,并将成为21世纪发展前景最好的一个方面,在银的工业用途中,在上世纪50年代后,照相工艺始终是银使用量最大的一个方面,但是由于电子技术的不断发展(数字技术的应用),从本世纪开始照相工业用银量不断减少,但工业用银量却在不断增加,主要原因是电子、电气领域的使用量大幅增加,抵消了银在照相工业中用量的减少。智能化、信息化、轻、小、薄是电子工业的发展趋势,并将不断改变军工、工业、民用等任何方面,而它的基础是电子元器件,而电子元器件发展的核心动力是新材料,和材料科学的进步,所以银在电子电气中的使用量将不断增加,银粉和银浆将成为银使用的一个主要方式之一。
2.成本问题
    银价从2001年的4-6美元/盎司到2007年3月的最高21美元/盎司,银价和其它有色金属一样经历了价格暴涨的一段期间。而这段时间内,作为终端产品的电子机器价格却不断下降,自然给电子元器件厂家施加了两头压力。在这种情况下如何减少和替代银的使用成为急需解决的问题,因此材料厂家和研究机构也投入了不少力量,现有银粉银浆产品在满足用户性能要求的前提下,不断减少银含量降低成本,用Cu、Ni、Al完全替代银等多种尝试。虽然在要求不高的电磁屏蔽涂料方面,镀银铜粉取得一定的进展,但银的导电性、导热性和化学安定性是其它金属很难替代的。加上银供需关系以及价格的回调,在未来一段时间内,电子工业用的导体浆料仍然会是银导体浆料为主,银粉和银浆的使用量还会不断增加。
3.中国电子及在华投资电子工业的发展情况
    从上世纪八十年代以来,中国靠引进生产线和技术实现了一般电子元器件的规模化生产,并随着消化和吸收,在电子元器件行业虽然高端产品仍在国外生产,但主流常规元器件的生产在中国,国外主要元器件厂家也都在中国设立了生产基地,随着中国经济和市场的发展,这种趋势不断扩大,中国的银粉银浆市场也将不断扩大。
4.产品国内外市场竞争状况
    在国家“六五”到“八五”计划中,银粉银浆一直都作为新材料领域的重点攻关内容,加上上世纪八十年代以来,电子元器件生产线大量引进,产生的市场推动力,国内银粉银浆技术和市场均有了较大发展,中低端产品已大部分实现国产化。但是银粉、银浆相关到粉末冶金、化工、电子等多个领域,技术上有一定难度,加上国内该方面的研究、开发和应用没有系统化积累、人才缺乏、投入的资金不够,所以质量管理水平和创新能力不及日本、美国等发达国家。
从银粉而言,国内也可以实现电子工业用主要类别银粉的生产,质量水平也可达到与国外一致,主要差异反映在银粉的针对应用性差,量化生产过程中的一致性差,研究成果与量化生产的过渡问题。在硬件方面,装备水平、自动化程度、质量评价系统不完善,软件方面人员素质、质量管理水平差。
作为基础原料的硝酸银或电解银基本质量水平与国外一致,但是其它相关化工材料质量也存在问题,还有一个主要的的因素是电子工业发展水平国内还处在较低的程度,一般对银粉的新的要求均是国外首先提出,导致先入为主,国内银粉一直还处于仿制阶段。
但是对国内银粉或银浆使用单位而言,国内产品在产品供应、技术服务的及时性以及成本等方面有优势,所以造成了目前银粉、银浆市场的现状,随着国内装备制造相关技术、人才和研究开发积累等方面不断进步,国内银粉、银浆与国外差距将不断缩小,市场份额将增加,创新能力将加强。
四.银粉、银浆行业发展的趋势
1.国内外产品与市场、技术发展趋势
     随着电子工业的发展,厚膜导体浆料也随之发生不断更新的发展,作为二十一世纪主要发展方向之一的电子工业,其发展和产品更新速度也将是最快的,新的电子元器件和生产工艺技术将需要新的银粉银浆,因此银粉银浆的品种和数量将不断增加。
从技术的角度,为适应电子机器不断轻、小、薄、多功能、低成本,银粉银浆会朝着使用工艺更简化、性能更强、可靠性更高、更低成本化发展,也就是最大程度的发挥银导电性和导热性的优势。
电子工业的快速发展,加上国内市场、劳动力等方面的优势,使大陆已成为世界电子元器件的主要制造基地之一,其银粉和银浆的用量也将不断增加。目前银粉、银浆作为一个有发展前景的产业,存在很大的发展空间。关键在于谁能网罗人才、投入更多资金,建立国际一流的生产环境、装备水平。
银几乎是为电子工业而生的,从目前银的存量和储量而言,并不存在供需方面的严重问题和资源的稀缺和紧迫性。从银的本征特性而言要以贱金属取替目前还存在很高的技术难度,还有成本问题。在未来很长时间内,电子、电气方面的应用仍是银最重要的消耗方面。
2.银粉、银浆行业进入门槛要求与产业化建议
    目前国内银粉年产量超过10吨只有四家,分别是中科铜都粉体新材料股份有限公司、宁夏东方特种材料有限公司、上虞长丰贵金属公司、长城精炼厂(成都)。银粉年产量在一吨以上,十吨以内的有十家,分别是云铜科技股份公司(昆明)、昆明诺曼电子材料有限公司、贵研铂业股份有限公司(昆明)、振华亚太高新电子材料有限公司(贵阳)、广东风华高科电子集团、西安宏星电子浆料公司、云南西智电子材料有限公司、机电部合肥43所、宁波晶鑫电子材料有限公司、深圳圣龙特电子浆料公司。
以上银粉生产单位中,中科铜都、长城精炼、东方特材、云铜科技、振华亚太均是从昆明诺曼电子材料有限公司转让了银粉生产技术,生产销售不同类别的银粉。昆明诺曼电子目前根据生产市场所需,研发和生产未形成规模的特种银粉,以研究、开发为主,其它银粉生产厂家大部分是自己生产银粉用于自产银浆。
   所有厂家均采用液相还原粉生产银粉,开放式生产环境(无净化厂房),生产和质量评价相关固定资产投入不大于150万人民币,人才缺乏,外在初级阶段,产品没有一家实现系列化,仅生产某一些类别的银粉,产品种类少。
银浆方面,年生产销售量在10吨以上的国内企业有上海宝银电子材料有限公司、贵研铂业股份公司、宁夏东方特种材料有限公司、风华高科电子集团。年生产销售量在1吨到10吨之间的有昆明诺曼电子材料有限公司、云南西智电子材料有限公司、贵州振华亚太高新电子材料有限公司、西安宏星电子浆料公司、合肥43所、深圳圣龙特电子材料公司、深圳银辉电子材料公司。
以上银浆研发生产公司生产不同类别、用途的银浆,除了西安宏星电子浆料公司,风华高科电子集团、贵研铂业股份公司之外,其它企业银浆方面固定资产投入小于500万人民币,装备水平、检测手段都较差。
从固定资产投入来看,并不存在很高的门槛,门槛反应在技术积累、人员素质等无形资产,这也是造成与国外存在较大差距的原因,由于对技术难度和市场的疑虑普遍存在,而该技术是依靠科技,目标长远的项目,所以没有企业投入建立国际化一流开发、生产平台,制约了银粉、银浆项目在国内的发展,产业化无法实现。
               该文章特别感谢诺曼公司杨荣春总经理(银粉行业协会会长),也希望国产银粉及浆料,导电胶生产企业自强不息,早日赶超国外品牌,国内企业因底子薄,所以更需要相互合作,精诚团结,才能有更优秀的高技术产品开发出来,也希望大家多切磋,共勉之,并谨以此文献给行业内的各位兄台。


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