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中国PCB专用材料企业的现状与发展调查——磷铜阳极

发布时间:2013-08-12      来源:CPCA颜永洪      被浏览次数: 2115


中国印制电路行业协会信息部


        伴随30多年的改革开放,中国PCB产业经历了高速的发展,一跃而成为产业中的世界第一大国(产量、产值双第一)。作为配套产业链,覆铜板、磷铜阳极、钻头、化学品、环保洁净等相关行业也获得了良好的发展势头。而作为采购价值排到PCB行业第三位的磷铜阳极,此前却一直没有得到业界的重视,相关数据较少。然而,磷铜阳极不单采购金额大,而且是PCB制程中电镀工序上的重要物料,磷铜阳极品质的好坏对镀板的品质、合格率和成本起着密切的影响。


一、铜阳极的发展史
1、磷铜阳极产品发展简况
        在1954年以前,硫酸盐镀铜采用的是电解铜或无氧铜做阳极。但存在一系列问题:铜粉和阳极泥多, 阳极利用率低、镀层容易产生毛刺和粗糙,二价铜离子浓度逐渐升高,镀液不稳定,光亮剂消耗快。
        1954年美国Nevers等人对铜阳极的研究发现在铜阳极中渗入少量的磷,经过一定时间的电解处理后, 铜阳极的表面生成一层黑色的“磷膜”它的主要成份是磷化铜(Cu3P)。这一成果为硫酸盐光亮镀铜工艺的发展做出了重大贡献。早期,由于设备差、技术水平不高,搅拌难以充分,不能保证磷分布均匀,只好采取加大磷含量的措施,通常将磷含量控制在0.1%~0.3%。到70、80年代,国外采用电解铜(或无氧铜) 和磷铜合金为原料,用中频电炉熔炼。于原料纯度高,磷含量容易控制,慢慢形成了含磷量为0.035%~0.070%的国际标准。
        90年代,出现了无氧连铸及再结晶生产工艺,磷铜阳极的晶粒更细小,磷分布更易于均匀,这时候就出现了低磷含量(0.02%~0.05%)的产品。在电镀的生产过程中,我们需要的是形成镀层的“铜”,“磷”的加入有两个功能:一是为了抑制Cu+的产生;二是阻止Cu+进入溶液,促使它进一步被氧化成Cu2+。理论上也是杂质的“磷”,只要它在满足以上两个功能的基础上,添加得越小越好。据广工陈教授的研究,磷含量低一点的磷铜阳极电化学性能更好,所以磷含量控制范围低一点,对电镀品质更有利。
        以下为国际上现有的一些磷铜阳极的磷含量标准:美国安美特公司酸性光亮镀铜工艺指明阳极含磷量为0.03%~0.06%;励乐COPPER GLEANPCM 酸性镀铜工艺指明阳极含磷量为0.02%~0.06%;ST-901酸性镀铜工艺指明阳极含磷量为0.04%~0.08%;美国冶金公司阳极磷铜产品为二个品种:一种含磷量为0.02%~0.04%,另一种为0.04%~0.06%;东莞美宁化工原料有限公司MF210 酸铜工艺阳极含磷量为0.02%~0.03%
2、中国磷铜阳极发展情况
        90年代前,中国只有几家土设备的磷铜阳极小作坊,产品根本达不到PCB电镀的要求,PCB企业基本使用进口磷铜阳极。1990年,周腾芳先生考察了美国的WESTERN RESERVGEMFG.CO,并于1993年创立中国第一家生产电子电镀专用磷铜阳极工厂——广东省西江电子铜材有限公司(现更名为佛山市承安铜业有限公司),制造出磷含量在0.04%~0.065%,质量符合美国联邦铜发展局GDA812、122标准的磷铜阳极。

        进入90年代,随着中国PCB行业起步,磷铜阳极需求量不断增加,进口磷铜阳极渐渐被西江产的“WESTERN”牌磷铜阳极所代替。此后国内先后出现了两家电子级磷铜阳极生产厂南昌新远铜业有限公司及南方特种铜材有限公司。21世纪,中国PCB行业飞速发展,此时部分原生产低端的五金电镀用磷铜阳极(磷含量0.1%~0.3%)的工厂(番禺顺兴磷铜厂、通盛铜业、多正化工、致卓精密)等也纷纷转型生产电子级磷铜。到2005年后,电工电线行业的竞争开始恶化,部分国有及民营的生产电工电线企业(铜陵有色股份线材、广州穗港兴铜缆制品、金奕达铜业股份等)也先后瞄准了磷铜阳极这一行业,纷纷转型上马。此外,这段时间一些中国大陆以外的磷铜阳极生产企业(美国优耐、台湾东又悦),也看好中国PCB行业发展,在中国投资设厂。到2010年后,中国生产电子级磷铜阳极的大大小小企业已发展到十多家,中国现在已经是全世界磷铜阳极的最大生产国。


二、世界及中国磷铜阳极行业的规模及现状
1、PCB行业的规模
        要了解磷铜阳极行业的规模,我们可以从对PCB行业的发展分析中得到了解。全球PCB产值约600亿美元,产量约300Mm²,减去不需镀铜的纸板约66Mm²,约有230Mm²板需镀铜。按镀铜工艺了解,图电用铜约为30KG/100m²,板电用铜约为20KG/100m²,电镀工序共用铜约50KG/100m²,由此可计算出全球磷铜阳极需求量约为11.5万吨/年。中国PCB产量约为190Mm²,减去不需镀铜的纸板约49Mm²,约有140Mm²板需镀铜。中国磷铜阳极需求量约为70000吨/年。

2、磷铜阳极行业的规模及分布

        全球磷铜阳极产量约为12万吨/年,主要厂家大致如下:

工厂

承安(西江)

东又悦

三凌

铜陵有色

IMC

LUVATA

大昌

年销售量(吨)

35000~40000

12000~18000

10000~15000

12000~16000

7000~12000

6000~10000

5000~8000



        中国磷铜阳极产量约为7万吨/年,主要厂家大致如下:

工厂

承安(西江)

(国内销售)

铜陵有色

东又悦

(国内销售)

南方

金奕达

穗港兴

其他

年销售量(吨)

25000~30000

12000~16000

3600~6000

3600~6000

4000~7000

3000~4000

5000~10000


        由于磷铜阳极行业没有专业协会,难以找到精确的数据,以上为从CPCA统计的年产值数据、工商管理部门查找数据及2012年平均铜价换算而来,并综合从市场调查的信息及数据得出,与实际情况可能略有偏差,但仍然可以作为行业规模及分布的参考。
        中国(含台湾)磷铜阳极的总销售及产量接近全球的70%,已逐渐从20年前基本依赖进口,发展为国内产品一统天下,不但是内资的国营企业、民营PCB企业,港资、台资及日资、美资等在华外资PCB企业也90%以上使用国产磷铜阳极,这在整个中国PCB行业中也是极其少有的现象。其中佛山市承安铜业有限公司在中国国内市场占有率约为40%,在全球市场占有率约为34%,与覆铜板的生益科技、钻头的金洲一道成为了中国PCB专用材料行业树立于世界PCB行业的各个领域中的又一面旗帜。
        中国的磷铜阳极行业,为何能取得如此长足的发展,究其原因,主要三个方面:一是,该行业起步高:现在的佛山市承安铜业有限公司以全套引进美国当年最先进的中频感应电炉及水平连铸技术开始起步,产品一出来就达到了美国联邦铜发展局CDA812、122 标准,并且产品质量稳定,短期内就解决了客户对国内产品质量的疑虑,并渐渐在行业中赢得了口碑;二是,紧跟世界行业发展的步伐:承安铜业及南方特铜率先更新为更节能、控制更稳定、质量更好的上引无氧连铸技术,生产出中国自己的第二代磷铜阳极——无氧磷铜阳极;三是,研发不断投入,不断进行技术改造:以佛山市承安铜业为例,先后与北科大合作开发出中国的铜球揉制技术,与广东工业大学合作成立产学研项目,与上海交大的教授及中科院的院士共同合作,研发出第三代磷铜阳极——微晶磷铜。正是以上这些研发项目的不断投入,使得中国制造的磷铜阳极始终走在世界的最前端。


三、磷铜阳极行业面临的问题及出路
        据了解,目前中国大大小小的磷铜阳极生产厂十多家,总的实际产能已远远超出了全球12万吨的总需求,由此可知,行业内的竞争有高度白热化。以2012年资料为例,6万元/吨的铜,从采购、产出到资金回收,约需90天,共需投入近20万元/吨,由于价格的恶性竞争,每吨铜的利润只在300~500元,有些工厂的订单还在零利润经营,总利润率比银行利率还低。据悉,去年十多家生产工厂中,有利润的企业不多于3家。恶性的无序竞争必然为整个行业发展带给恶果---利润率的低下,会削弱企业对研发的投入,低利润更会使部份企业在材料中打主意,使用或渗入回收铜废料,最终影响产品的品质及稳定,这为行业能否良性发展发出了警号。在三五年内,磷铜阳极行业能否进行大的整合,将会是该行业能否良性发展的讯号之一。此外,PCB行业正向高端、多阶的方向发展,这也为磷铜行业能否转型或多方向发展提供了机遇,例如,高端VCP线镀铜使用的氧化铜粉及未来灌孔工艺用的纳米级铜粉等,也是行业发展的路向。


四、行业发展预测及寄望
        2013年,世界电子电路理事会WECC预测,中国PCB 将增长8%,全球PCB增长5%。PCB行业的发展是乐观的,PCB配套产业发展也具有较大的空间。希望磷铜阳极行业能在管理上积极改善,充分利用资本市场的力量,进行产品调整和部署市场战略,保持稳健的发展,为协助中国PCB行业走向更强大而做出应有的贡献。

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