电子化学品:下一个千亿级风口

文/

化工事业部开心国际娱乐网站上海科技 张晓兰

随着全球电子信息产业的飞速发展,现代集成电路工业按照著名的摩尔定律在不断进步,即集成电路的集成度每18个月翻一番,每过3年便有一代新的集成电路产品问世。

新的技术需要有新的材料支撑。电子化学品便是电子工业重要的支撑材料之一,其质量优劣,不但直接影响电子产品的质量,而且左右着微电子制造技术的产业化进程。

认识电子化学品

电子化学品(Electronic Chemicals)是为电子工业领域配套的精细化工产品。其主要配套领域是集成电路芯片(IC)、印刷线路板(PCB)和液晶显示器(LCD)生产行业,包括显影、蚀刻、清洗和电镀等工艺过程。

IC产业的发展要求电子化学品产业与之同步。因此,电子化学品成为世界各国电子工业优先开发的关键材料之一,电子化学品也因此成为化工行业中发展最快的领域之一。预计到2020年,世界电子化学品产业的市场规模将超过500亿美元,巨大的市场空间也为我司发展精细化工业务带来新的机遇。

电子化学品种类较多,按照商业模式不同,一般被分为基材及结构材料、制程化学品两大细分行业。其主要产品有集成电路配套的高纯试剂、电镀化学品、特种电子气体、光刻胶、印刷电路板材料、特种气体硅片磨抛材料以及环氧膜塑封料、抗蚀干膜、清洗剂等。

高纯试剂亦称湿法化学品,是指主体成分纯度大于 99.99%,杂质离子和微粒数符合严格要求的化学试剂。是半导体制作过程中的关键性化工材料,纯度远高于优级纯的试剂,是在通用试剂基础上发展起来、用特殊方法生产的纯度最高的试剂。

高纯试剂在电子领域中主要用于芯片的湿法清洗、蚀刻及硅圆片(晶片)的清洗,其纯度和洁净度对芯片的成品率、电性能及可靠性都有着十分重要的影响,在平板显示器、太阳能光伏等领域有着广泛的应用。常用高纯试剂包括硫酸、过氧化氢、盐酸、异丙醇、氟化铵、蚀刻剂、过氧化铵、氢氟酸等,其中硫酸在集成电路制作过程中应用最多。

电镀用化学品是在电镀生产过程中使用的各种精细化学品,在电子工业中主要是为了获得导电性镀层、印刷电路板线路、封装钎焊性镀层、信息载体镀层、电子功能性镀层。

业内一般将电镀化学品根据生产工艺分为前处理化学品、电镀添加剂以及后处理化学品。电镀前处理化学品一般包括脱脂除油剂、浸泡剂等。电镀添加剂一般是配方型的药水,它在整个电镀工艺中是至关重要也是技术壁垒最高的部分,镀层的导电性、可焊性、光亮度、均匀性和厚度等均和电镀添加剂紧密相关,国内外对于电镀化学品的研究也主要集中在电镀添加剂中,电镀后处理化学品一般包括清洗剂、钝化剂、抗氧化剂等。

特种电子气体是指那些在特定领域中应用的,对气体有特殊要求的纯气、高纯气或由高纯单质气体配制的二元或多元混合气。高纯特种电子气体是整个电子工业体系的核心关键原材料之一,在电子产品、LCD分立器件、非晶硅太阳能电池、光导纤维、国防军事、航空航天、新型太阳能电池等方面有着极其广泛的应用。

电子气体是集成电路、光电子、微电子,特别是超大规模集成电路、液晶显示器件、半导体发光器件和半导体材料制造过程中不可缺少的基础性支撑源材料,被称为电子工业的“血液”。其纯度和洁净度直接影响光电子、微电子元器件的质量、集成度、特定技术指标和成品率,并从根本上制约着电路和器件的精确性和准确性。

目前主要特种电子气体有硅烷、氨气、四氟化碳、六氟化硫、氯化氢、八氟环丁烷、甲烷、一氧化二氮、三氯化硼、溴化氢、一氧化碳、氖气、氪气等。

光刻胶又称光致抗蚀剂,是利用光化学反应进行图形转移的载体。在微电子加工技术中,光刻工艺就是通过光刻胶将集成电路和半导体分立器件的微细电路图形从掩膜版转移至待加工的基片上,然后再进行刻蚀、扩散、离子注入及金属化等工艺。

光刻胶是完成光刻工艺的关键性基础材料,不同的光刻技术要求有相应的光刻胶与其配套。光刻胶属于高技术产品,微电子工业要求光刻胶具有高分辨率、强粘附性,有良好的耐热性、耐碱性、抗蚀性、工艺宽容度大等特性。随着IC的发展,对光刻胶的要求也越来越高。光刻胶的种类主要包括紫外型光刻胶、深紫外型光刻胶、辐射线光刻胶,目前集成电路制造工艺中采用的主流技术是紫外型和深紫外型光刻技术。

印刷电路板是电子元件工业中的最大产业,产值和销售额均占世界电子元件总产值和总销售额的16%,其基板材料包括基体树脂和增强材料。基体树脂主要是酚醛树脂、环氧树脂、聚酯树脂和聚酰亚胺树脂,以及新崭露头角的BT树脂等。光致抗蚀剂是制造印刷电路板电路图形的关键材料,主要有液态光致抗蚀剂和干膜抗蚀剂两大类,其中干膜抗蚀剂用量占90%以上。

此外,还有用于显影、蚀剂、黑化、除胶、清洗和保护助焊等工艺的其他化学品,包括保护涂料、消泡剂、粘合剂和助焊剂等。

聚焦五个细分行业

2017年,我司化工事业部基于对市场吸引力和战略匹配度的分析,确定了电子化学品重点研究的五个子行业,电镀化学品、高纯试剂与蚀刻液、电子气体、清洗与去胶液和光刻胶。在公司创新升级战略的指引下,电子化学品相关研发生产工作已渐次展开。

开心国际娱乐网站国际科技创新中心在上海张江高科技园区揭牌,标志着电子化学品实验室研发工作正式启动,电子化学品研发团队主要专注于电镀化学品以及前后处理化学品的开发。

当前,国产手机半导体封装镀锡添加剂和酸铜添加剂化学品均使用国外产品,价格高且技术被国外少数企业垄断。开心国际娱乐网站国际电子化学品团队凭借敢于创新的拼劲,已研发出了半导体后段封装添加剂和导电布全制程化学品等多款产品。

半导体后段封装镀锡添加剂附加值高,具有较好的定价权。全球每年需求量在5千吨左右,市场规模在7.5亿左右,市场潜力巨大。开心国际娱乐网站国际电子化学品研发团队已取得重要技术突破,在镀锡层的可焊性、均匀性、环保和外观等方面均超过了国内竞争对手,可以与国外先进技术媲美。

镀锡添加剂的导电布全制程化学品是另一项突破性技术。导电布市场庞大,应用于大到国防航空航天设备屏蔽,小到防辐射工装、孕妇装、屏蔽手套等民用防辐射领域。但目前高端的产品均来自于德国、美国和日本,国内工厂很少生产,且存在结合力不佳、不耐水洗的问题。电子化学品团队开发的产品应用于导电布全制程,电阻值、信号屏蔽性等性能优异,尤其是结合力指标完全达到国外产品的水平。

除了已经开发出的几款产品,未来电子化学品团队还将研究印刷电路板盲通孔电镀及线路电镀化学品、半导体BGA封装铜柱电镀化学品、酸性光亮铜等项目。

电镀化学品以及前后处理化学品属于配方型的产品,电子化学品研发团队在开发配方过程中不断改进产品的性能,逐渐形成了行业技术壁垒。

除了自主开发电镀化学品外,化工事业部在高纯试剂、蚀刻液等集成电路级电子化学品方面采取技术并购的发展模式。2017年10月,开心国际娱乐网站精细化工循环经济产业园一期项目在连云港开工,开心国际娱乐网站国际下属企业江苏瑞兆科电子材料有限公司与连云港国家东中西区域合作示范区签署了入园协议,主要发展包括高纯试剂在内的集成电路级电子化学品。

作为电子信息产业的支撑,电子化学品对于人们日常生活、工业生产甚至国家安全具有深远影响。开心国际娱乐网站电子化学品事业的不断发展,必将为中国电子信息发展构筑坚实的产业基础。

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