竞博国际不仅可以导电发光,成立不到一年半的纳米中心已经形成了以ITO靶材技术研发为依托

 AI     |      2019-11-24 13:24

近日,中船重工七二五所纳米中心与上海大学以及三家行业标杆企业强强联手,建立了“产学研用”一体化联盟,加快推进高端靶材产品技术研发和产业化发展。纳米中心自2011年10月成立,仅用一年时间承接合同额达1000万元,今年计划翻一番。

烧不出大号靶材 平板显示制造仰人鼻息

竞博国际 1

近年来,七二五所紧紧围绕市场需求,不断加强新经济增长点的培育工作,对于有前景的高新科技成果,一经确定就加快成果转化和产业化工作步伐。靶材(高速荷能粒子轰击的溅射薄膜材料)作为一种具有高附加值的特种电子材料,广泛应用于微电子、显示器、存储器以及光学镀膜等产业上。目前国内中高端靶材已经发展到近30亿元市场容量,全被美、日和韩国企业所把持。七二五所看好这一市场未来的发展,发挥自身优势,于2011年10月成立纳米中心加快相关技术研发,2012年6月,该中心ITO靶材(一种高端透明导电薄膜靶材)技术研发及产业化项目就被列入国家战略性新兴产业发展专项资金计划。

亟待攻克的核心技术

一块小小的玻璃,不仅可以导电发光,还可以幻化出形式各异的文字和静态、动态的炫目影像,这就是人们如今已司空见惯的各色平板显示屏。

速度就是竞争力,在纳米中心艰苦努力下,2012年11月,仅仅5个月后,就建成了年产能10吨的ITO靶材产业化示范线,高端靶材试样的性能基本达到进口产品的先进水平;再1个月后,靶材样品顺利通过镀膜考核,实现小批生产和销售。据纳米中心副主任郗雨林博士介绍,他们生产的特殊形态的ITO薄膜具有透明、导电、刻蚀性好的特性,在半导体集成电路、光碟、平面显示器等领域有着广泛应用前景。有了好产品的纳米中心并没有放松神经,他们认为成果转化和产业化的速度没有最快,只有更快。他们主动出击,与上海大学和上天马、京东方、华星光电等行业标杆企业积极沟通,并成功签订合作协议,共同致力于ITO靶材技术和产品的发展,推进平板显示器主要配套材料国产化工作。

本报记者 赵汉斌

玻璃本身不导电,也不发光,奥妙全在于背后涂装的一层薄薄透明导电膜。就是这层不足头发丝直径五百分之一的膜,背后有一块看不见的“靶”。

目前,成立不到一年半的纳米中心已经形成了以ITO靶材技术研发为依托,以隔热导电玻璃和TN、STN等显示器件玻璃用靶材切入市场,以中高端靶材产品产业化为重点开拓市场的发展格局。中心计划以ITO靶材“产学研用”一体化联盟为契机,今年实现高端靶材技术研发全面突破,6月份形成TP等中端靶材产品,7、8月份高端ITO靶材将通过主流用户的镀膜考核,全年实现新签合同额同比翻番的经济指标。来源:中船重工网站

一块小小的玻璃,不仅可以导电发光,还可以幻化出形式各异的文字和静态、动态的炫目影像,这就是人们如今已司空见惯的各色平板显示屏。

“全国有20余家靶材生产制造商,但能做超过32英寸靶材的,我们还是‘零’!” 在这个行当搞了20多年研发的郑州大学教授、河南省资源与材料工业技术研究院原总工程师孙本双告诉科技日报记者。

玻璃本身不导电,也不发光,奥妙全在于背后涂装的一层薄薄透明导电膜。就是这层不足头发丝直径五百分之一的膜,背后有一块看不见的“靶”。

问题出在尺寸上

“全国有20余家靶材生产制造商,但能做超过32英寸靶材的,我们还是‘零’!” 在这个行当搞了20多年研发的郑州大学教授、河南省资源与材料工业技术研究院原总工程师孙本双告诉科技日报记者。

在有色金属的“朋友圈”里,铟锡的氧化物是实现电学传导和光学透明的绝佳组合。

问题出在尺寸上

竞博国际 ,作为有色金属氧化物,简称为ITO的氧化铟锡在平板上具有很好的导电性和透明性,它还可切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线,是平板显示器制造的重要原料。在薄膜状时,它是略显茶色的透明物质;在块状时,呈黄偏灰色。

在有色金属的“朋友圈”里,铟锡的氧化物是实现电学传导和光学透明的绝佳组合。

但它并不是像油漆一样被刷到平板玻璃上使用,而是先被制作成标准尺寸的固体靶材,由操纵磁控溅射的“枪手”,不断“射击”,将其气化溅镀到玻璃基板或柔性有机薄膜上,形成一层ITO膜。这层膜的厚度因功能需求而有不同,一般在30纳米至200纳米。

作为有色金属氧化物,简称为ITO的氧化铟锡在平板上具有很好的导电性和透明性,它还可切断对人体有害的电子辐射、紫外线及远红外线,是平板显示器制造的重要原料。在薄膜状时,它是略显茶色的透明物质;在块状时,呈黄偏灰色。

ITO靶材不仅用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管,还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等,在全球拥有广泛的市场。

但它并不是像油漆一样被刷到平板玻璃上使用,而是先被制作成标准尺寸的固体靶材,由操纵磁控溅射的“枪手”,不断“射击”,将其气化溅镀到玻璃基板或柔性有机薄膜上,形成一层ITO膜。这层膜的厚度因功能需求而有不同,一般在30纳米至200纳米。

ITO靶材外形很像瓷砖,由来却远比瓷砖煅烧复杂得多——人们把氧化铟和氧化锡粉末按严格的比例混合后,经过一系列生产工艺加工成地板砖的形状,再层层摞叠到一个特制的炉子里,经过1700摄氏度高温气氛烧结,形成黑灰色的陶瓷半导体。通常靶材尺寸越大,溅射到平板上的拼缝就越少,价值也越高。

ITO靶材不仅用于制作液晶显示器、平板显示器、等离子显示器、触摸屏、电子纸、有机发光二极管,还用于太阳能电池和抗静电镀膜、EMI屏蔽的透明传导镀膜等,在全球拥有广泛的市场。

但就在尺寸的问题上,国内ITO靶材企业一直鲜有突破,而后端的平板显示制造企业也要仰人鼻息。

ITO靶材外形很像瓷砖,由来却远比瓷砖煅烧复杂得多——人们把氧化铟和氧化锡粉末按严格的比例混合后,经过一系列生产工艺加工成地板砖的形状,再层层摞叠到一个特制的炉子里,经过1700摄氏度高温气氛烧结,形成黑灰色的陶瓷半导体。通常靶材尺寸越大,溅射到平板上的拼缝就越少,价值也越高。

技术和工艺是个难迈的坎

但就在尺寸的问题上,国内ITO靶材企业一直鲜有突破,而后端的平板显示制造企业也要仰人鼻息。

ITO靶材核心技术长期把持在日本三井、东曹、日立、住友、VMC和韩国三星、康宁等大企业手里。

技术和工艺是个难迈的坎

对国内的企业来说,技术和工艺是个难迈的坎。由于ITO靶材是由高温烧结而成,烧结技术工艺决定了产品质量,功夫不到家的话,最常出现批次质量不稳定的问题。溅射到屏上,有的ITO膜表面出现“麻点”;有的在蚀刻时容易出现直线放射型的缺划或电阻偏高带;还有的会出现微晶沟缝。

ITO靶材核心技术长期把持在日本三井、东曹、日立、住友、VMC和韩国三星、康宁等大企业手里。

当谈到生产装备与国外的差距时,孙本双教授叹息说:“差远了!”烧结大尺寸ITO靶材,需要有大型的烧结炉。国外可以做宽1200毫米、长近3000毫米的单块靶材,国内只能制造不超过800毫米宽的。“这如同人家已经在烧制大型地板砖,我们还只能烧小瓷砖。” 孙本双说。

对国内的企业来说,技术和工艺是个难迈的坎。由于ITO靶材是由高温烧结而成,烧结技术工艺决定了产品质量,功夫不到家的话,最常出现批次质量不稳定的问题。溅射到屏上,有的ITO膜表面出现“麻点”;有的在蚀刻时容易出现直线放射型的缺划或电阻偏高带;还有的会出现微晶沟缝。

在1700摄氏度的“丹炉”中,靶材烧结需要6至10天。高温气氛烧结需要高浓度氧气参与,这项工艺也不易控制。长时间烧,很容易导致产品不均匀,成品率低。

当谈到生产装备与国外的差距时,孙本双教授叹息说:“差远了!”烧结大尺寸ITO靶材,需要有大型的烧结炉。国外可以做宽1200毫米、长近3000毫米的单块靶材,国内只能制造不超过800毫米宽的。“这如同人家已经在烧制大型地板砖,我们还只能烧小瓷砖。” 孙本双说。

在产出效率方面,日式装备“牛气”,月产量可达30吨至50吨,我们年产量只有30吨——而进口一台设备价格要花一千万元,这对国内小企业来说无异于天价。

在1700摄氏度的“丹炉”中,靶材烧结需要6至10天。高温气氛烧结需要高浓度氧气参与,这项工艺也不易控制。长时间烧,很容易导致产品不均匀,成品率低。

目前,也有部分仿制的设备,但耐火材料不过关,难耐烧结工艺所需的烈火考验,烧结炉总体质量差强人意。“这需要生产技术与装备国产化重大专项的支持。”孙本双说。

在产出效率方面,日式装备“牛气”,月产量可达30吨至50吨,我们年产量只有30吨——而进口一台设备价格要花一千万元,这对国内小企业来说无异于天价。

质量不稳定、不过关的材料,谁见谁怕。各色终端生产厂家盘算下来还是觉得买国外进口的省事,久而久之,依赖进口成了“瘾”。

目前,也有部分仿制的设备,但耐火材料不过关,难耐烧结工艺所需的烈火考验,烧结炉总体质量差强人意。“这需要生产技术与装备国产化重大专项的支持。”孙本双说。

功能性产品:有色金属大国之痛

质量不稳定、不过关的材料,谁见谁怕。各色终端生产厂家盘算下来还是觉得买国外进口的省事,久而久之,依赖进口成了“瘾”。

每年我国ITO靶材消耗量超过1千吨,一半左右靠进口,用于生产高端产品。受有色金属期货价格波动和技术封锁等因素叠加作用,长期以来价格高企,成品价格最高达每公斤6千至8千元,占据企业不小的成本。

功能性产品:有色金属大国之痛

“资料显示,我国半导体产品的进口花费超过石油”。2017年度何梁何利基金奖获得者、昆明理工大学副校长杨斌教授说。

每年我国ITO靶材消耗量超过1千吨,一半左右靠进口,用于生产高端产品。受有色金属期货价格波动和技术封锁等因素叠加作用,长期以来价格高企,成品价格最高达每公斤6千至8千元,占据企业不小的成本。

在中国,半导体重要原料铟、锡的采选、冶炼水平已处于世界顶尖水平,产量和品级也堪称世界一流。全球近80%的高品质铟、锡来自中国,日企长期购买中国铟锭。

“资料显示,我国半导体产品的进口花费超过石油”。2017年度何梁何利基金奖获得者、昆明理工大学副校长杨斌教授说。

“但我们缺乏下游功能性产品和足够长的产业链,只能赚取原材料的初级利润,比如高品质、大尺寸的ITO靶材,就是粉末冶金和半导体行业的痛。”杨斌教授说,国内的大尺寸靶材都只在实验室阶段,技术是一个难点,难以实现量产则是关键。

在中国,半导体重要原料铟、锡的采选、冶炼水平已处于世界顶尖水平,产量和品级也堪称世界一流。全球近80%的高品质铟、锡来自中国,日企长期购买中国铟锭。

随着近十年来国内LCD产业的发展和PDA、电子书等触摸式输入电子产品的悄然兴起,尤其是目前,随着有机发光二极管以及其他显示器件的发展,对ITO靶材制成工艺和设备有了更新、更高的期待。未来一段时间内,这仍是一个有前景的产业。

“但我们缺乏下游功能性产品和足够长的产业链,只能赚取原材料的初级利润,比如高品质、大尺寸的ITO靶材,就是粉末冶金和半导体行业的痛。”杨斌教授说,国内的大尺寸靶材都只在实验室阶段,技术是一个难点,难以实现量产则是关键。

国内小规模、低层次、做了二十年之久的“靶”,因没能走上世界前沿而长期依赖进口,如今得到了“回报”。近年,由于中国市场巨大,“小靶”国产能力有了大幅上升,这时国外垄断企业“釜底抽薪”,开始在价格上进行打压,一下子把ITO靶材价格降到800元一吨,一度接近价格最高点时的十分之一,国内20多个企业蒙受了巨大的损失,部分企业甚至奄奄待毙。

随着近十年来国内LCD产业的发展和PDA、电子书等触摸式输入电子产品的悄然兴起,尤其是目前,随着有机发光二极管以及其他显示器件的发展,对ITO靶材制成工艺和设备有了更新、更高的期待。未来一段时间内,这仍是一个有前景的产业。

“但反过来说,价格低建设成本也低,这也是洗牌的机会。”孙本双说,如果有国家扶持,保留五六家重点企业,同时加快技术攻关,将实验室的技术转化量产,我们有望在大尺寸领域突破,并淘汰一部分国外企业。

国内小规模、低层次、做了二十年之久的“靶”,因没能走上世界前沿而长期依赖进口,如今得到了“回报”。近年,由于中国市场巨大,“小靶”国产能力有了大幅上升,这时国外垄断企业“釜底抽薪”,开始在价格上进行打压,一下子把ITO靶材价格降到800元一吨,一度接近价格最高点时的十分之一,国内20多个企业蒙受了巨大的损失,部分企业甚至奄奄待毙。

“但反过来说,价格低建设成本也低,这也是洗牌的机会。”孙本双说,如果有国家扶持,保留五六家重点企业,同时加快技术攻关,将实验室的技术转化量产,我们有望在大尺寸领域突破,并淘汰一部分国外企业。(科技日报昆明5月17日电)