硅微粉行业市场规模增长率分析、应用市场需求前景预测及重点企业发展战略研究
(1)硅微粉市场基本概述:覆铜板属于对PCB性能影响极大的关键原材料,在覆铜板上蚀刻电路、添加电子元器件后,集成电路的电流/电信号就以覆铜板作为基体传输运行。因此覆铜板直接影响集成电路的运行性能,对覆铜板相关的原材料均有较高的电性能要求。覆铜板上游原材料包括铜箔、玻璃纤维布、树脂以及无机功能材料等。
其中无机功能材料作为在覆铜板内填充比例较高的材料,材料性能对于覆铜板性能具有重要影响。根据公开资料、发行人了解和市场信息,覆铜板相较于环氧塑封料、建材、涂料等其他同类无机粉体材料应用的下游,属于对材料技术要求最高的领域。
覆铜板用无机功能材料包括硅微粉、氮化硼、氧化铝以及二氧化钛等种类,其中硅微粉是应用最为广泛的一类粉体材料。一般来说覆铜板对于硅微粉的性能要求主要分为两类,具体如下:
常规覆铜板在传统环氧树脂等有机高分子材料中一般选用添加较初级的硅类微粉材料。随着覆铜板行业逐步向高频高速和轻薄小型化方向发展,传统覆铜板各类材料存在固有限制,介电常数和介质损耗较高,无法满足高频、高速信号的传输需求,因此更换相关材料的迭代升级成为覆铜板技术发展的主流方向。一般而言,对介电性、介质损耗有一定指标要求的覆铜板会选用粒度、纯度和粒径范围符合要求且经表面改性的硅微粉。业内通常使用熔融方式将普通硅微粉变为小颗粒,纯度和表面性则根据各厂商分级技术、表面改性技术的不同有差异明显的性能划分,业内统称为熔融石英或熔融硅微粉。
进入高频高速和高阶HDI基板等高端特殊覆铜板领域,树脂基材一般使用聚四氟乙烯(PTFE)、碳氢树脂(CH)、聚苯醚树脂(PPE/PPO)、热固性氰酸酯树脂(CE)和聚酰亚胺树脂(PI)等有机体系,不同覆铜板按照性能侧重点选择有机树脂体系并调整配方,经不同客户调整后的各类有机树脂体系在与硅微粉复合应用时的表面结合能力也有较大区别。
结合界面的有机-无机层缝隙会显著降低覆铜板的电性能,同时无机粉体在有机树脂中会出现团聚现象,使整体覆铜板面各处呈现的电性能不均匀,导致整张覆铜板无法分割并应用于PCB制造时的蚀刻电路,因此直接解决有机-无机层缝隙问题的表面改性是覆铜板用硅微粉技术等级显著有别于其他领域用硅微粉的重要特点。除最核心的表面改性外,较高等级的覆铜板还会对硅微粉的粒径大小(多层加工要求硅微粉不能出现大颗粒,否则影响板材厚度)、形貌(球形的比表面积最小,能够减小与树脂的接触面积)和粒径分布(填充更加致密)提出要求。
目前,基于表面改性、粒径、纯度和粉体形貌优势等优势,高频高速、HDI基板等较高技术等级的覆铜板一般都采用经改性后的高性能球形硅微粉(通常为中位粒径3μm以下,经表面改性后的粉体)。随着近年来下游终端设备的性能升级,覆铜板对于各类无机功能材料的需求快速上升。其中,高性能球形硅微粉所占的比例逐年扩大,到2021年,应用于覆铜板领域的各类硅微粉中,高性能球形硅微粉的占比超过44%。
在实际应用中,由于制备原理路径的不同,球形硅微粉的基础性能也有较大差异。目前市场中能够达到量产条件的球形硅微粉主要有三种技术路径,即火焰熔融球形硅微粉,直燃/VMC法球形硅微粉和化学合成球形硅微粉,性能(如粒径、球化率等)和单价依次上升。日系领先企业长期以来占据球形硅微粉市场的技术主导地位,根据公开资料和发行人了解,近年来日厂商逐渐调整产品重心,收缩火焰熔融法球形硅产能和研发投入,将产能和研发重心聚焦于VMC法等球形硅上,目前火焰法球形硅微粉市场主要由国内厂商占据。一般来说,覆铜板领域内,各类角形硅微粉、不同制备原理的球形硅微粉的迭代适配关系如下:
以前述高速覆铜板的分级为例,由于制备工艺导致的比表面积等指标限制,火焰熔融法球形硅无法完全满足M6级以上高速覆铜板的性能需求,一般还会选择添加直燃法/VMC原理或化学合成法制备的球形硅。类载板SLP和IC载板等领域,由于技术指标要求更高,一般会选用纯度、球形度接近100%的化学合成法球形硅。2022年,松下电工发布了最新Megtron8级高速覆铜板,其性能指标基本超出直燃/VMC法球形硅能够稳定保证的范围。化学合成法球形硅由于既有合成路径及后端加工技术水平的限制,业内仅有少数厂商能够在较高水平下稳定保证颗粒分散度、球化率和表面光滑程度等技术指标。公司解决了化学合成球形硅纯度、球形度和后端分散的问题,依托该技术成果荣获2021年中国非金属矿工业协会科学技术进步一等奖。
除硅微粉外,部分特殊覆铜板由于对稳定性、导热性、密度等性能指标的需求,还使用了其他种类的无机功能材料作为其重要性能来源,如广泛应用于汽车大灯、通信基站部分高发热模组等场景下导热覆铜板的氮化硼粉体,高频高稳定性需求的部分雷达模组覆铜板的钛白粉等。公司相关产品同样应用于该类覆铜板代表性厂商,如腾辉电子(TWSE:6672)和华正新材(603186.SH)等。根据中金企信统计数据,2016年以来,覆铜板用各类无机功能填料市场规模快速增长,年均增长率超过14%。
2016-2027年全球功能填料市场规模现状及预测
数据整理:中金企信国际咨询
中金企信国际咨询公布的《2023版硅微粉行业市场监测及投资环境评估预测报告》
(2)硅微粉应用前景分析:硅微粉材料由于各类优势性能,除覆铜板领域外、还能广泛应用于环氧塑封料、电工绝缘材料、胶黏剂、陶瓷、涂料、精细化工、高级建材等领域。环氧塑封料是电子产品中用来封装芯片的关键材料,行业发展与集成电路保持良好的一致性。由于纯的环氧树脂具有高的交联结构,存在质脆、耐热性不够好、抗冲击韧性差等缺点,因此需要添加具有耐热和强固化效果的填充料,硅微粉就是常用的填充料之一。目前常见的环氧塑封料的主要组成为填充料(主要用硅微粉,占比60%~90%)、环氧树脂(18%以下)、固化剂(9%以下)、添加剂(3%左右)。
汽车尾气净化用蜂窝陶瓷载体和柴油发动机尾气净化用堇青石材料的汽车尾气过滤器DPF,以氧化铝、硅微粉等多种材料经混合、挤出成型、干燥、烧结等加工制得。球形硅微粉可以提高蜂窝陶瓷制品成型率、稳定性。
风电叶片及类似大型复合材料结构件的粘接用胶、建筑结构胶等胶黏剂同样应用硅微粉作为重要原材料,使得胶黏剂具有适当的粘度、优异的触变性和抗流挂性,粘接强度高、抗疲劳等特点。
其他应用方面,由于亚微米球形硅微粉非常适合降低各种树脂和油漆的粘度,以及改善流动性,减少毛边等,广泛适用于半导体封装用各种树脂的流动性助长以及毛边减少的功能添加剂、炭粉外添剂、硅橡胶填充料、烧结材料和助剂等用途。
综上,硅微粉由于其优异的特性,应用范围广泛,特别是高性能硅微粉,在各类下游领域中均有作用。根据联瑞新材(688300.SH)招股说明书公开数据预测,到2025年,各类硅微粉应用市场空间将达到210亿元。
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