呂曉瑩 林振欣 田麗蓉
1電子專用化學品的分類及市場
電子化學品是電子材料與精細化工相結合的高新技術產品,是電子信息產業的基礎與先導?!?015年我國電子化學品的市場規模達到500億元,全球市場規模達到5,000億元;到2020年,我國市場規模將達到700億元,全球將超過6,500億元[數據來源:中國國際化工展(ICIF China)]。包括以下七類,其中前4類是行業重點:
a)集成電路電子化學品:如光刻膠、高純試劑、電子特種氣體、封裝材料等;
b)印刷電路板電子化學品:如基板用化學材料、加工處理用化學品、電子工程膠粘劑等;
c)平板顯示產業電子化學品:如液晶材料、LED/OLED材料、有機電致發光材料、無機發光材料、等離子(PDP)顯示電子化學品、光學薄膜、平板顯示薄膜、TFT-LCD面板及模組構成材料、手機面板材料、投影顯示材料、濕化學品、觸摸技術材料、電子紙;
d)新能源電池電子化學品:如正極材料、負極材料、隔膜、電解液、電池添加劑、中間體、集流材料、活性炭、溶劑、溶質、電容器、晶體硅電池、薄膜涂層電池、光功能高分子材料、電子漿料、電子專用高分子材料、光學功能材料、激光材料、光電信息傳輸材料、光電存儲材料、光電轉換材料等光電材料;硅料、硅錠/硅塊、硅片、封裝玻璃、封裝薄膜、刻蝕液、清洗液、切割液、太陽能電池膜等光伏用化學品及材料等;
e)新型電子化工新材料:如電子級磷酸、含氟化合物、信息化學品、稀土材料、納米材料、光催化劑、電子陶瓷材料、智能材料、記錄介質材料、貴金屬化學品、磁性材料/電磁功能高分子材料;
f)其它電子化學品專用設備:如半導體用無機電子化學品、混合電路用化學品、稀土化合物、電器涂料、導電聚合物等。
分領域來看,平板顯示、半導體等領域受益于智能手機等新興消費電子產品的興起,行業增速較快,預計 2015-2020 年復合年增長率約為 13%和 9%;印制電路板(PCB)行業 增速較為平穩。一方面,電子產品遵循“摩爾定律”,如 IC 的集成度每 18 個月翻一番,每三年就有新一代產品問世,因此對上游電子化學品需求的更新速度快。產品和技術伴隨下游變化不斷快速演進,客戶對于上游企業的快速響應能力要求較高。另一方面,電子化學品在下游制造過程中的成本占比很低,例如集成電路(IC)制造、封 裝的過程中,所需的電子化學品總計成本約占材料成本的 20%,而平板顯示領域電子化學 品的成本占比約為 20%-25%;但另一方面,電子化學品對于電子產品性能影響較大,一旦質量出現問題,下游客戶將會產生較大損失(甚至面臨整條生產線的更換),因此其對于產品價格的敏感度較低,而更關心產品質量和供應的穩定性。
2集成電路(IC)及印刷電路(PCB)電子化學品
集成電路及印刷電路是電子化學品的主要產業,國內PCB專用化學品龍頭生產企業為廣東光華科技股份有限公司,以“高性能電子化學品”、“高品質化學試劑”和“新能源材料”為主導深耕于PCB領域;2017年營收為12.99億元,占比高達30.95%,其中PCB化學品占營收比重超過50%,為58.97%。排名第二的為強力新材,常州強力電子新材料股份有限公司產品包括印制電路板(PCB)光刻膠專用化學品(光引發劑和樹脂)、液晶顯示器(LCD)光刻膠光引發劑、半導體光刻膠光引發劑及其他用途光引發劑四大類。
集成電路及印刷電路涉及的化學品種類繁多,可根據生產過程劃分成:基板用化學品、光刻膠、抗蝕劑及油墨、電鍍用化學品、清洗保護助焊等輔助過程的化學品,總共近百種,篩選出較為關鍵的、與石化產業鏈相關性較高的化學品如下:
2.1光刻膠
光刻膠是微電子技術中微細圖形加工的關鍵材料之一。光刻膠的主要品種有聚乙烯醇肉桂酸酯(相 當于美 國的 KP R 膠)、聚肉桂叉丙二酸乙二醇酯聚酯膠和重氮蔡醒磺酞氯為感光劑主體的紫外正型光刻膠、聚甲基異丙烯基酮、氯甲基聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸縮水甘油酯-丙烯酸乙醋共聚、聚丁烯礬、聚 1,2-二氯丙烯酸等。[3] 2015年國內生產的光刻膠占國內市場的13%。[2]
2.2特種電子氣體及高純試劑
特氣主要有高純N2,H2,Ar,B2H6,PH3,AsH3等,除了超純的要求外,還要求超凈,即氣體中的粒子和金屬雜質有嚴格的要求。其中國內的高純硅烷、高純磷烷、高純氯以及與之配套的包裝容器、閥門、分析檢測儀器等,與國際水平尚有較大差距。
高純試劑主要用于濕法工藝過程。目前日、韓、臺灣等國外廠家占大部分市場。
2.3封裝材料
封裝材料的原料主要是鄰甲酚環氧樹脂、二苯基型環氧樹脂等環氧類塑封材料、線性酚醛樹脂、高純熔融硅微粉、聚酰亞胺類樹脂、聚醚醚酮(PEEK)等。由于封裝要求輕薄短小化、可靠性要求高,目前的封裝材料還是依賴進口。
3平板顯示電子化學品
平板顯示主要包括液晶顯示LCD,和有機發光二極管(OLED)兩種。從全球來看,液晶面板生產已趨于飽和。夏普及三星分別于2015年及2017年關閉了部分生產線。但目前國內市場僅處于增長期,國內的廠家主要有京東方、中電熊貓等。OLED在中小尺寸領域對LCD的取代趨勢已不可逆轉。2012 年,全球 OLED 產值約為 68.6 億美元,用于 OLED 面板電子化學品材料市場規模為 10.8億美元。OLED 是未來發展方向之一,預計年增長率 70%以上。未來三年將是OLED產線投產的高峰期,2023年OLED的國內市場有望達到275億元。OLED產業鏈上游材料主要為陰極、陽極、傳輸層材料、發光層材料等。
4新能源電池電子產品
4.1鋰電池材料
鋰電池五大材料:正極、負極、電解液、隔膜、鋁塑膜。
鋰電池隔膜市場產能集中在美國的 Celgard 公司和日本 的 旭 化 成(Asahi Kasei Chemicals)、東 燃(Tonen)和宇部,合計約占市場份額的76%。國內隔膜生產商有二十多家,量產的廠家有滄州明珠、金輝高科等。[1]
電解液主要為六氟磷酸鋰,我國的電解液生產企業國泰華容的產能占到全球市場的11.1%。[1]
鋁塑膜是電芯封裝的關鍵材料,占鋰電池成本的15%-20%,分成尼龍層(ON層)、膠水層、鋁箔層(AL層),以及CPP層或PP層,主要原材料為尼龍、鋁箔、聚丙烯和膠黏劑,其中鋁箔占生產成本的50%。
4.2光伏電池
太陽能電池又稱為 “光伏電池”,主要分為兩大類,即晶體硅電池和薄膜涂層電池,所需主要化學品有:超白鋼化玻璃、EVA 膜和背板膜等。太陽能電池化學 品 的 關 鍵 材 料 為EVA 膜和背板膜。
按目前全球太陽能電池規模,所用 EVA 市場產能規模為 4.0 億 m2,其中我國約為2.9 億 m2。目前太陽能電池用 EVA 主要廠家有日本的積水化學、三井化學、普利司通,德國的 etimex,中國臺灣省的陽益科技、臺塑和大陸的深圳斯維克、廣州鹿山化工、杭州福斯特、東莞永固、溫州瑞陽、浙江飛宇、浙江楓華、臨安尚美、沁陽思可達等多家企業。
4.3燃料電池
燃料電池在全球各國積極投入研發的推波助瀾下,技術進展迅速,市場強力擴張。目前全球已累計完成的燃料電池系統共計達 14 500 套。市場銷售的燃料電池中,超過 96%采用質子交換膜燃料電池技術。質子膜燃料電池中主要原材料有質子交換膜、擴散層材料和雙極板。目前應用的質子交換膜幾乎全為全氟磺酸膜。2012 年全球燃料電池領域全氟磺酸膜的產能約為 2 500 t / a。國內 2012 年燃料電池用全氟磺酸膜 的 消 費 量 不 足 50 t,主 要 為 進 口 美 國杜邦。[1] 國內目前掌握全氟磺酸離子交換樹脂系列生產技術的企業是山東東岳集團,目前主要應用于氯堿行業。全氟磺酸樹脂一般通過將帶有磺酸基的全氟乙烯基醚單體與四氟乙烯進行共聚得到。
作者簡介:呂曉瑩,1989.04.04,女,漢,福建,博士,高級職稱;
林振欣,1987.3,男,漢,福建,本科,初級;
田麗蓉,1995.12,女,苗,湖南湘西自治州,碩士研究生,初級。