ITO靶材是LCD產業(ye)鏈的重要一環(huan),是基本的配套材料(liao)。近年(nian)來隨著(zhu)平面顯示(shi)器行業(ye)的蓬勃發展,對ITO靶材的需求也大大增長。
ITO靶(ba)材供應以日本為主
ITO材料(liao)(liao)是(shi)一種(zhong)n型半導(dao)體(ti)材料(liao)(liao),該(gai)種(zhong)材料(liao)(liao)包括ITO粉末、靶材、 導(dao)電(dian)(dian)漿料(liao)(liao)及(ji)ITO透明導(dao)電(dian)(dian)薄膜。其主要(yao)應用(yong)分(fen)為:平(ping)(ping)板顯(xian)(xian)示(shi)(shi)器(qi)(FPD)產業,如(ru)液晶顯(xian)(xian)示(shi)(shi)器(qi)(LCD)、薄膜晶體(ti)管顯(xian)(xian)示(shi)(shi)器(qi)(TFT-LCD)、電(dian)(dian)激發光(guang)顯(xian)(xian)示(shi)(shi) 器(qi)(EL)、場發射顯(xian)(xian)示(shi)(shi)器(qi)(FED)、電(dian)(dian)致有(you)機發光(guang)平(ping)(ping)面顯(xian)(xian)示(shi)(shi)器(qi)(OELD)、等離(li)子顯(xian)(xian)示(shi)(shi)器(qi)(PDP)等;光(guang)伏產業,如(ru)薄膜太陽能(neng)電(dian)(dian)池;功能(neng)性玻璃,如(ru)紅(hong)外(wai) 線反射玻璃、抗紫(zi)外(wai)線玻璃如(ru)幕(mu)墻玻璃、飛機、汽車(che)上的(de)防霧擋風玻璃、光(guang)罩和玻璃型磁(ci)盤等三大領(ling)域。
2008年全球ITO靶材年需求量(liang)1500噸左(zuo)右(you),價格(ge)1000美元(yuan)/公斤左(zuo)右(you),市(shi)場總量(liang)15億美元(yuan)左(zuo)右(you)。
目前國(guo)(guo)(guo)內ITO靶材(cai)需求量約(yue)150噸。隨著中(zhong)國(guo)(guo)(guo)經濟(ji)的(de)發(fa)展(zhan)和全球產業(ye)(ye)分工的(de)深化,日本、我國(guo)(guo)(guo)臺灣地(di)區(qu)、韓國(guo)(guo)(guo)的(de)許多平(ping)板(ban)顯示(shi)器制(zhi)(zhi)造企(qi)業(ye)(ye)都將(jiang)他(ta)們的(de)制(zhi)(zhi)造基地(di)移到中(zhong)國(guo)(guo)(guo)大(da)(da)陸(lu),未來中(zhong)國(guo)(guo)(guo)大(da)(da)陸(lu)將(jiang)成為全球最大(da)(da)的(de)液(ye)晶顯示(shi)器制(zhi)(zhi)造中(zhong)心。預計2010國(guo)(guo)(guo)內ITO靶材(cai)需求量將(jiang)超過500噸。
ITO靶材(cai)的供應,主要的供應商以日(ri)本為主,其中日(ri)本能(neng)源、日(ri)本三井礦業公司、日(ri)本東(dong)曹3家(jia)廠商囊括了80%以上的ITO市場。
國(guo)內主要生(sheng)產(chan)廠家有(you)山東威(wei)海藍狐特種材料開(kai)發有(you)限公司、株洲冶煉集(ji)團、柳(liu)州華(hua)錫集(ji)團有(you)限責任公司、中(zhong)色(寧(ning)夏(xia))東方(fang)集(ji)團公司等。國(guo)內由于ITO靶材生(sheng)產(chan)工藝(yi)的局限性,靶材產(chan)品尺(chi)寸小,品質不(bu)高(gao),產(chan)品大多只(zhi)能用(yong)于中(zhong)、低端市場(chang),國(guo)內高(gao)端顯示器用(yong)靶材全部依賴進口。
ITO靶材3種生產工藝各(ge)具特色(se)
ITO靶材(cai)的(de)生產(chan)工(gong)藝可(ke)以分為(wei)3種:熱等靜壓法(HIP)、熱壓法(HP)和氣氛燒結法。各種生產(chan)工(gong)藝及(ji)其特(te)點(dian)簡介(jie)如下。
熱等靜壓法
ITO靶材的熱等靜壓制作過程是將粉末或預先成形的胚體,在800℃~1400℃及1000kgf/cm2~2000kgf/cm2的壓(ya)(ya)力下(xia)等方加壓(ya)(ya)燒結。熱等靜壓(ya)(ya)工(gong)藝制造產(chan)品密度高(gao)(gao)、物(wu)理機(ji)械性能好,但設備投入高(gao)(gao),生產(chan)成本高(gao)(gao),產(chan)品的缺氧(yang)率(lv)高(gao)(gao)。
熱壓法
ITO靶材的熱壓制作過程是在石墨或氧化鋁制的模具內充填入適當粉末以后,以100kgf/cm2~1000kgf/cm2的壓力單軸(zhou)向加壓,同時以(yi)1000℃~1600℃進行燒結。
熱壓(ya)工藝制作過程所需(xu)的成型(xing)壓(ya)力較(jiao)(jiao)小,燒結溫度較(jiao)(jiao)低,燒結時(shi)間(jian)較(jiao)(jiao)短。但熱壓(ya)法生(sheng)產的ITO靶(ba)材由于缺氧率高,氧含量分(fen)布不(bu)均勻(yun),從而(er)影響了生(sheng)產ITO薄(bo)膜的均勻(yun)性(xing),且不(bu)能生(sheng)產大尺寸的靶(ba)。
燒結法
ITO靶材燒結(jie)制作法是在(zai)以銦錫(xi)(xi)氧(yang)化物(wu)共沉淀(dian)粉(fen)末或(huo)氧(yang)化銦和氧(yang)化錫(xi)(xi)混合(he)粉(fen)末為原料,加入黏結(jie)劑和分(fen)散劑混合(he)后,壓力(li)成(cheng)型,脫脂(zhi),然后于1400℃~1600℃燒結(jie)。
燒結法(fa)設備投入少,成本低,產品(pin)密(mi)度高、缺(que)氧率低,尺(chi)寸(cun)大、但(dan)制造(zao)過程(cheng)中對(dui)粉末的選擇性很強。
大尺寸高密度(du)是(shi)研發重點(dian)
國(guo)外于(yu)上(shang)世紀70年代(dai)開(kai)始(shi)研(yan)制ITO靶材,主要集(ji)中(zhong)于(yu)日本(ben)、美國(guo)和德國(guo),目前已形(xing)成規模(mo)產(chan)業,主要采用冷壓———燒結(jie)工(gong)藝成形(xing)和致密化,同時(shi)兼顧熱壓和 熱等靜(jing)壓工(gong)藝,以獲得(de)不同質量檔次(ci)的(de)靶材。日本(ben)在(zai)靶材制備(bei)技術和裝(zhuang)備(bei)技術上(shang)走在(zai)世界(jie)前列,已形(xing)成了從(cong)粉末、靶材制備(bei)、鍍膜到液晶(jing)顯示器件制造較(jiao)完整的(de)產(chan)業 鏈。國(guo)內于(yu)上(shang)世紀90年代(dai)初(chu)開(kai)始(shi)研(yan)制ITO靶材,主要集(ji)中(zhong)在(zai)大學和科研(yan)單位,主要工(gong)藝是(shi)熱壓法(fa)。
近年來(lai)(lai),隨著平板(ban)顯示(shi)器尺寸(cun)(cun)大型(xing)化的發展,對ITO靶(ba)材(cai)尺寸(cun)(cun)及密度的要求也越來(lai)(lai)越高,熱壓設備與技(ji)術(shu)已遠(yuan)遠(yuan)不能(neng)滿(man)足其要求。因此,以燒結工藝(yi)生(sheng)產大尺寸(cun)(cun)、高密度ITO靶(ba)材(cai)已成為國內(nei)各大靶(ba)材(cai)生(sheng)產廠家研發的重點。
LCD經過長時間的(de)發(fa)展后,產品質量不斷(duan)提升,成本(ben)也不斷(duan)下降,對ITO靶材的(de)要求也隨之(zhi)提高,因此,配合(he)LCD的(de)發(fa)展,未來ITO靶材發(fa)展大致(zhi)有以下的(de)趨(qu)勢:
1.降低電阻(zu)率(lv)。隨著LCD愈(yu)來愈(yu)精(jing)細化(hua)發展的(de)趨向,以及它的(de)驅動程序(xu)不同(tong),需要(yao)更(geng)小電阻(zu)率(lv)的(de)透明(ming)導電膜。
2.高(gao)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)(du)化(hua)。靶(ba)(ba)材(cai)(cai)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)(du)的改善(shan)直接帶來的益處(chu)主要表現在減(jian)少(shao)黑(hei)化(hua)和降低電阻(zu)率方面(mian)(mian)。靶(ba)(ba)材(cai)(cai)若為低密(mi)(mi)度(du)(du)(du)(du)時,有效濺射(she)表面(mian)(mian)積會減(jian)少(shao),濺射(she)速度(du)(du)(du)(du)也會降低,靶(ba)(ba)材(cai)(cai)表 面(mian)(mian)黑(hei)化(hua)趨勢加劇。高(gao)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)(du)靶(ba)(ba)的表面(mian)(mian)變化(hua)少(shao),可以得到(dao)低電阻(zu)膜。靶(ba)(ba)材(cai)(cai)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)(du)與壽命(ming)也有關,高(gao)密(mi)(mi)度(du)(du)(du)(du)的靶(ba)(ba)材(cai)(cai)壽命(ming)較(jiao)長,意味著可降低靶(ba)(ba)材(cai)(cai)成本。
3.尺寸大(da)型化(hua)(hua)。隨著(zhu)液(ye)晶(jing)模塊產品輕薄(bo)化(hua)(hua)和低價(jia)化(hua)(hua)趨勢的(de)不斷發展,相應的(de)ITO玻璃基(ji)板(ban)也出現了明顯的(de)大(da)型化(hua)(hua)的(de)趨勢,因此ITO靶材單(dan)片尺寸大(da)型化(hua)(hua)不可避免。
4.靶(ba)材(cai)(cai)本體(ti)一體(ti)化。如前所(suo)述(shu),靶(ba)材(cai)(cai)將(jiang)朝大(da)面(mian)積(ji)發展,以往技術(shu)能力(li)不足時,必須使(shi)用多片靶(ba)材(cai)(cai)拼(pin)焊成大(da)面(mian)積(ji),但由于接(jie)合處會造成鍍膜(mo)質(zhi)量下降,因(yin)此目(mu)前大(da)多以一體(ti)成形為主,以提升鍍膜(mo)質(zhi)量與使(shi)用率(lv)。未來新世(shi)代(dai)LCD玻璃基(ji)板尺(chi)寸(cun)的加大(da),對靶(ba)材(cai)(cai)生產廠家(jia)是一項(xiang)嚴苛(ke)的挑(tiao)戰(zhan)。
5.使用(yong)(yong)高(gao)(gao)效(xiao)率(lv)化。靶(ba)材使用(yong)(yong)率(lv)的提升,一直(zhi)是(shi)設備商、使用(yong)(yong)者及(ji)靶(ba)材制造商共同(tong)努(nu)力(li)的方向。目前靶(ba)材利用(yong)(yong)率(lv)可達40%,隨著液晶顯示器(qi)行業對材料成(cheng)本(ben)要求的提高(gao)(gao),提高(gao)(gao)ITO靶(ba)材的利用(yong)(yong)率(lv)也將是(shi)未來靶(ba)材研發的方向之(zhi)一。