歐萊靶材——濺射靶材助力復合集流體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

4月27日，歐萊靶材受邀參加第二屆動力電池復合集流體大會，歐萊副總經(jīng)理文雅發(fā)表《濺射靶材助力復合集流體產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展》的演講。

其實復合集流體這個產(chǎn)業(yè)目前非?；鸨瑯祟}中突出了一個高質(zhì)量發(fā)展，也是希望通過資本方產(chǎn)業(yè)的共同努力，能夠把這個產(chǎn)業(yè)不僅能做大，同時要做強，要做精，要做到高質(zhì)量。

首頁的圖片其實包括 4 個大的產(chǎn)業(yè)，也是目前歐萊著力服務的幾大行業(yè)。一個是圍繞著芯片集成電路這一塊，中國芯，還有一個就是中國屏，我們目前在顯示面板這塊也貢獻了非常多的國產(chǎn)化的靶材替代。另外在清潔能源光伏這塊，我們也有非常好的一些產(chǎn)品。最后就是目前今天大家關注比較多的新能源鋰電這個產(chǎn)業(yè)。

那首先我們廣東歐萊高新材料股份有限公司成立于 2010?年，目前的注冊資本是 1. 2 億元。我們是國家專精特新小巨人企業(yè)，同時也是高新技術企業(yè)，是全球領先的高性能濺射靶材的供應商之一。我們的總部位于廣東韶關，目前在韶關新區(qū)、韶關乳源以及東莞厚街還有安徽合肥設立了研發(fā)以及生產(chǎn)基地。

歐萊新材擁有高純高致密銅靶材制備、大型銅旋轉(zhuǎn)靶端子一體超強化處理、銅制程粘附阻擋層合金靶材等專利技術，銅靶材產(chǎn)能達1萬噸/年，可高品質(zhì)、穩(wěn)定供應各種規(guī)格復合銅箔用純銅、合金靶材、蒸發(fā)膜料。

公司的主要產(chǎn)品也是聚焦于靶材，其中靶材包括的材料種類比較多，我們主要是應用在這幾大行業(yè)，一個是半導體顯示，包括 TFT OLED等，還包括半導體芯片封裝，以及光伏動力及新能源電池。當然還有傳統(tǒng)的建筑和汽車玻璃、光學光通訊、裝飾工具鍍等這些行業(yè)。材料也涵蓋了包括平面/旋轉(zhuǎn)銅、平面/旋轉(zhuǎn)鋁、旋轉(zhuǎn)鉬/鉬鈮，還有一些氧化物靶材，類似像 ITO、AZO 這樣的產(chǎn)品。公司目前的下游客戶主要集中在像半導體顯示的龍頭企業(yè)，京東方、華星光電、惠科以及半導體封側(cè)的一些產(chǎn)業(yè)，像海力士等。

這個是我們目前出貨全球供應的顯示面板的靶材。剛剛其實吳博士分享了一下這個中國靶材的整個行業(yè)的應用，也看到了在平面顯示上面，其實靶材的需求量是占到34%，是非常高的。我們現(xiàn)目前在這個顯示的領域，平面靶材與旋轉(zhuǎn)靶材我們歐萊都占有比較大的份額，顯示用旋轉(zhuǎn)靶材它的直徑可以最大到172mm的外徑，整個靶材長度可以達到三米多，所以整體都是非常巨無霸型的靶材。

另外像其他的材料包括 ITO 靶材，和一些氧化物的靶材，其實我們歐萊在氧化物靶材方面也做了非常多的產(chǎn)業(yè)化，還有包括平面的鉬，還有旋轉(zhuǎn)鉬的靶材以及鋁的靶材。

公司擁有國家級博士后科研工作站，同時是廣東省高性能的靶材工程技術研究中心，也承接了國家發(fā)改委、科技部、廣東省重大研發(fā)及技改項目。公司在今年被評定為國家知識產(chǎn)權優(yōu)勢企業(yè)，同時也是廣東省知識產(chǎn)權示范企業(yè)。目前公司擁有的專利有 120?項，已經(jīng)授權的發(fā)明專利有 22 項。這個是在平面顯示行業(yè)，本身前期的一些設備主要還是從國外進口，目前像集成電路的半導體顯示的都是用的美國應用材料的設備，它的設備相對來說比較特殊一點，需要我們的靶材在他們的設備廠商里進行一個前期的驗證，拿到授權之后，再去下游的像面板廠商逐條的生產(chǎn)線的去測試導入。所以相對來說這個門檻會非常的高。但即便如此，我們通過大概七八年的努力，才把這部分的國產(chǎn)化給突破了。

這個是我們國家專精小巨人企業(yè)的榮譽稱號，同時也有信息顯示在 2018 年的時候，我們就被中國電子材料行業(yè)協(xié)會以及中國光學光電子行業(yè)協(xié)會授予了行業(yè)的突出貢獻獎，給予我們在上游關鍵原材的國產(chǎn)化替代工作做了一個認可。

針對新能源電池，大家關注度比較高的原因，主要是集中在這幾個方面，一個是安全性；另外在能量密度、成本以及使用壽命都會存在一系列的問題，基于這些問題也應運而生了一種新的技術，就是現(xiàn)在比較火的復合集流體的技術，現(xiàn)在也正在大步的走向國內(nèi)的鋰電產(chǎn)業(yè)鏈的舞臺中央。其實我們展示了鋰電池的一個充放電的過程，鋰電池本身它由正極，一般是鋰相關的化合物，負極是以碳材料相關的，這本身整一個充放電的過程，也就是鋰離子在正極和負極之間嵌入和拖嵌的一個過程。本身復合集流體具有高度的安全性，能夠通過在穿刺的過程中避免出現(xiàn)短路的現(xiàn)象，避免熱失控。目前運用于電芯的銅箔的厚度主要是在 6- 8 微米，現(xiàn)在銅箔主要采用電解銅箔。

這個是針對于傳統(tǒng)銅箔和復合銅箔的一個對比，傳統(tǒng)銅箔主要是電解銅溶銅之后生成原箔，然后生成基膜。它的特點是單位面積比較重，耗銅量大，同時導熱性好。復合銅箔工藝主要是有兩種，目前已經(jīng)量產(chǎn)的企業(yè)中，趨向于兩步法，也就是通過第一步真空的濺鍍加上水電鍍增厚這樣的一個方式組合，來進行目前初期的產(chǎn)業(yè)化。同時通過大家智慧的交流，我們也看到了未來的另一個趨勢——一步法，也就是真空濺鍍加上真空蒸鍍增厚鍍膜的方式。

復合銅箔的結(jié)構(gòu)是一個三明治結(jié)構(gòu)，上下表面是銅層，中間是高分子基膜，可以是 PET 、 PP 或者PI，復合集流體的復合銅箔的特點就是高安全性、高能量密度、低成本以及輕量化。

眾所周知，復合銅箔相對于這個銅材而言，價格敏感度比較低，因為本身中間的復合材料可以趨于幾千塊錢一噸，但是銅可能要 6 到7萬塊錢一噸，所以整體價格差異非常大。通過這種復合材料的引入，能夠大大的減少對銅的需求，據(jù)統(tǒng)計銅用量可以較原先的電解銅箔降低 2/ 3。所以右邊我放了一張銅價的歷史的波動圖，從 2020?年的4月到今年的4月，整個三年的銅價格趨勢圖，基本上可以看到最低位的時候是 2020?年的3.6萬多一噸，到今年的4月 14 號電解銅的價格漲到了7萬多一噸，所以整個相對來說銅是上漲趨勢。

針對于技術路線，就是先做磁控濺射，再做水電鍍增厚，或者是再做蒸鍍，就是所謂的兩步法和一步法，目前主要還是兩步法。關于磁控濺射和真空蒸鍍，磁控濺射主要是制備復合銅箔種子層的主要技術之一，是磁場和電場控制氬離子加速轟擊靶材，使靶材表面原子獲得能量，并濺射到基膜形成種薄膜的工藝。真空蒸鍍其實就是通過蒸發(fā)加熱蒸發(fā)材料，使之氣化并且均勻的飛到基膜表面，凝結(jié)成膜的一種工藝。針對復合銅箔用的靶材，這個是一個實景的靶材，我們的靶材目前的性能參數(shù)，純度是99.99%，內(nèi)徑的尺寸可以從80mm 到 125mm，外徑是 100mm 到172mm，長度目前針對于借用其他行業(yè)的，我們可以做到旋轉(zhuǎn)靶材到 3300mm長，但是這個行業(yè)目前在供的主要還是在1700mm左右的長度，然后平均晶粒度是在 100?微米以內(nèi)。

銅靶材產(chǎn)能歐萊目前可以達到10000噸一年，我們下游的客戶目前是屬于早期的一些試生產(chǎn)，但是未來一定是趨于產(chǎn)業(yè)化、規(guī)?；姆绞?。所以歐萊這邊已經(jīng)完全做好了這樣的產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化的量產(chǎn)，現(xiàn)在我們的銅的出貨量已經(jīng)達到2000噸、3000?噸一年這么一個出貨量的水準了，所以我們整體的產(chǎn)能還是非常富足的，完全能夠滿足未來。

除了銅之外，我們還有一些其他的產(chǎn)品供應到復合集流體，比如旋轉(zhuǎn)銅合金靶、旋轉(zhuǎn)鎳鉻合金靶，包括重磅推出的旋轉(zhuǎn)MX合金靶，還有針對于蒸鍍，會有蒸發(fā)鋁絲及顆粒，蒸發(fā)銅絲及顆粒。這次展會我們也帶來了我們的一些鋁絲和銅絲的樣品。

我們的產(chǎn)品亮點有哪些？我們可以做哪些技術支持？那我總結(jié)了一下，針對于現(xiàn)有的銅靶，總共有四大亮點，分別是純、強、精和新。針對于純度這一塊，因為本身我們歐萊在半導體顯示這個行業(yè)也積累了非常多的高純銅的制備技術，尤其是大靶材的制備技術。所以在這一塊我們是有技術保障的。針對于大型旋轉(zhuǎn)靶端頭強化技術，因為目前用的靶材都是相對來說小直徑的靶材，單支靶材重量比較輕，未來產(chǎn)業(yè)化也會趨于大外徑的靶材，如果說長度超過2000mm ，內(nèi)徑125mm，外徑151mm 以上的這種靶材，我們就建議進行這種特殊的端頭強化處理。那現(xiàn)在這種應用其實是非常成熟的，歐萊也有這樣的強化技術，也歡迎跟相關的設備廠商進行一些交流。

為保障我們終端客戶在使用靶材過程中不能出現(xiàn)漏水，漏氣或者靶材爆裂的情況。另外就是配合這樣的一個端頭強化，我們其實是擁有這種高精度無縫的焊接技術的，那這個技術其實也是基于端頭強化這么應運而生的。要強化，那就必須有好的焊接的技術，要確保我們的材料焊接是無縫的。同時每根靶材都是經(jīng)過氦氣檢漏測量它的密封性，確保它是可靠。關于新，剛剛提到了一個 MX 的靶材，其實在創(chuàng)新型的這種界面修飾層的靶材上，我們有一個新的配方。

接下來我重點講一下這個 MX 的靶材。其實現(xiàn)在復合集流體銅箔現(xiàn)在遇到的一個問題，因為本身復合集流體是銅層金屬層在高分子層上做的復合，那復合就會存在一個界面，本身金屬材料與高分子材料的界面結(jié)合一直以來就是整個復合材料制備加工的一個難點。鋰電池在長期服役過程中，由于負極材料的膨脹-收縮循環(huán)極有可能導致銅箔與PET或PP在界面處脫離，使電池失效。右邊的圖是我們自己做的一個圖片，我們一開始的時候沒有引入任何粘附層，在復合這個高分子材料上直接鍍上純銅。那可以看到經(jīng)過后期的水電鍍增厚之后做出來的界面結(jié)合性比較差的，通過引入 MX 系列的輔助材料之后，再進行水電鍍工藝，會發(fā)現(xiàn)它的界面結(jié)合力是非常好的，沒有脫落的現(xiàn)象。

我們可以得到這樣的結(jié)論，引入MX系列靶材沉積的界面修飾層可以有效提高銅薄膜的長期附著力、優(yōu)異的抗水氧的能力和抗腐蝕性能，從而能夠增強復合銅箔的穩(wěn)定性和耐用性。那其實下游的電芯企業(yè)是非常關注這塊的，那從原理上來講，我們也做了這樣一個單面鍍膜的實驗，第一個我們在高分子基膜上直接鍍銅種子層，可以看到這個膜它會卷曲，那說明它有內(nèi)應力，長期來看會存在脫模的風險。第二個通過增加鎳鉻打底層，再鍍銅種子層的方式，薄膜還是卷曲的，那說明還是有內(nèi)應力存在。第三個通過引入 MX 的修飾層，就是用MX合金靶材作打底層，然后再進行銅種子層的鍍膜，就會發(fā)現(xiàn)，薄膜鍍完之后平整的，就是說應力基本上得到的釋放和中和。

同時我們還做了一些其他的 XRD 物相的測試，可以看到MX是屬于準非晶物相，它能夠阻斷原子沿晶界擴散的路徑，不對銅籽晶生長取向產(chǎn)生誘導作用，從而能提高銅箔膜的生長的質(zhì)量。另外我們也做了一個雙 85 的穩(wěn)定性測試，就是經(jīng)300?小時的溫度 85 攝氏度、濕度 85%的環(huán)境下的老化測試，可以看到 MX 的反射率和色度值變化小于?0.36%，抗水氧侵蝕效果非常顯著。同時我們還做了百格刀的粘附測試，可以看到 MX 一共做了 7 種材料，我們選擇了其中的四種來看，這些附著力是非常好的，通過百格膠帶的測試都可以達到 5B 級別。

我們的薄膜研究院會針對不同膜的基材配套不同的 MX 的，這也是我們在圍繞著銅相關已經(jīng)獲得的一些發(fā)明專利，包括一種高純銅旋轉(zhuǎn)靶的制備，和高純銅旋轉(zhuǎn)靶的焊接方法，還包括高純銅旋轉(zhuǎn)靶焊接端頭的半自動校直法、長管旋轉(zhuǎn)靶綁定的靶材整管內(nèi)壁預處理刷鍍方法以及一種銅合金管件的制造方法。

那在此機會也介紹一下我們的材料研究院，我們依托于國家級博士后科研工作站，以及省博士后科研工作站這兩大平臺，下設了 6 大技術中心，分別圍繞著靶材，一個是高性能靶材中心，還有一個是圍繞著靶材的下游也就是薄膜技術中心。另外圍繞著靶材的上游是納米的粉體和粉末冶金，包括高純材料我們都有設不同的研發(fā)團隊，那同時圍繞著材料本身，我們有分析檢測中心，相對來說配套是非常完善的。

這個是材料研究院內(nèi)部的一些圖片，第二張圖上面的是小型的靶材的濺射鍍膜機，其實這個小也不小，相對來說還是可以做很多工作。這個鍍膜機是我司自己設計開發(fā)的，內(nèi)部做靶材認證，外部為客戶做新的膜層開發(fā)。

我們還有布魯克臺階儀，和氧氮氫分析儀，包括因為還會涉及到一些下游做顯示，做芯片集成電路的，所以我們還可以給客戶做光刻和顯影。還有我們有四探針儀，測薄膜的電性參數(shù)，還有 XRD 的一些測試儀。因為復合銅箔目前還是屬于這個小批量的市場階段，但是我們看到越來越多的這個產(chǎn)業(yè)界朋友已經(jīng)加入到這個大家庭中，非常好。所以本身我們希望未來整個產(chǎn)業(yè)，一方面就是一個高效、高良率、低成本、規(guī)?；?，另一方面要高質(zhì)量發(fā)展。

靶材未來的趨向，會向著大尺寸、長壽命、高品質(zhì)的方向發(fā)展。產(chǎn)業(yè)化規(guī)?；欢ㄊ且龃蟪叽绲陌胁?，這樣能夠降低設備的停機時間，從而增長靶材的使用率，增強機器的稼動率。另外就是靶材的壽命，我們覺得可以做到外徑更大，這樣能夠提高它的壽命。同時還有一個就是高品質(zhì)，我們能確保品質(zhì)是可重復的、可在線的，因為這對于量產(chǎn)化的生產(chǎn)至關重要。

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