DOPO改性環(huán)氧樹脂專題匯報

DOPO改性環(huán)氧樹脂專題匯報

人類社會正在進入以數(shù)字化生產(chǎn)力為主要標志的發(fā)展新階段，軟件在數(shù)字化進程中發(fā)揮著重要的基礎支撐作用，加速向網(wǎng)絡化、平臺化、智能化方向發(fā)展，驅(qū)動云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、5G、區(qū)塊鏈、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、量子計算等新一代信息技術迭代創(chuàng)新、群體突破，加快數(shù)字產(chǎn)業(yè)化步伐。軟件對融合發(fā)展的有效賦能、賦值、賦智，全面推動經(jīng)濟社會數(shù)字化、網(wǎng)絡化、智能化轉(zhuǎn)型升級，持續(xù)激發(fā)數(shù)據(jù)要素創(chuàng)新活力，夯實設備、網(wǎng)絡、控制、數(shù)據(jù)、應用等安全保障，加快產(chǎn)業(yè)數(shù)字化進程，為數(shù)字經(jīng)濟開辟廣闊的發(fā)展空間，促進我國發(fā)展的質(zhì)量變革、效率變革、動力變革。軟件定義是新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的新特征和新標志，已成為驅(qū)動未來發(fā)展的重要力量。軟件定義擴展了產(chǎn)品的功能，變革了產(chǎn)品的價值創(chuàng)造模式，催生了平臺化設計、個性化定制、網(wǎng)絡化協(xié)同、智能化生產(chǎn)、服務化延伸、數(shù)字化管理等新型制造模式，推動了平臺經(jīng)濟、共享經(jīng)濟蓬勃興起。軟件定義賦予了企業(yè)新型能力，航空航天、汽車、重大裝備、鋼鐵、石化等行業(yè)企業(yè)紛紛加快軟件化轉(zhuǎn)型，軟件能力已成為工業(yè)企業(yè)的核心競爭力。軟件定義賦予基礎設施新的能力和靈活性，成為生產(chǎn)方式升級、生產(chǎn)關系變革、新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要引擎。電子樹脂配方體系的發(fā)展從普通FR-4向高頻高速覆銅板演進，電子樹脂配方體系亦隨之發(fā)展：早期普通FR-4覆銅板使用的主要是低溴環(huán)氧樹脂和傳統(tǒng)固化劑雙氰胺的搭配，滿足基材絕緣、阻燃、支撐的基礎功能，具有配方簡單、成本低廉的優(yōu)勢。隨著環(huán)保意識的加強，PCB行業(yè)的無鉛制程要求覆銅板基材實現(xiàn)較高的耐熱性。為提升耐熱性，業(yè)內(nèi)普遍以線性酚醛樹脂替換雙氰胺作為固化劑，但該體系存在脆性較差、銅箔粘結力不足等問題；于是，業(yè)內(nèi)開始使用具有各項特性的多種電子樹脂配合的體系解決方案），由于在提升某一性能同時可能抑制其他性能（如過高的阻燃性將降低耐熱性），覆銅板企業(yè)需要在各項性能和成本之間實現(xiàn)有效平衡。后來，電子產(chǎn)品的環(huán)保性對PCB行業(yè)使用無鹵素環(huán)保材料提出了硬性要求，意味著電子樹脂配方需啟用新的阻燃劑以替代含鹵阻燃劑。不再出現(xiàn)低溴或高溴環(huán)氧樹脂，而是以DOPO這類含磷單體改性而成的環(huán)氧樹脂或固化劑，搭配其他電子樹脂作為無鹵覆銅板的解決方案，同時亦能滿足PCB無鉛制程的要求。隨著移動通信技術的發(fā)展，PCB行業(yè)對覆銅板的介電性能有著持續(xù)提升的要求。由于環(huán)氧樹脂自身的分子構型和固化后含較多極性基團，對覆銅板的介電性能和信號損耗產(chǎn)生不利影響，因此，基于環(huán)氧樹脂的覆銅板材料逐漸難以滿足高頻高速應用需求。經(jīng)特殊設計，具有規(guī)整分子構型和固化后較少極性基團產(chǎn)生的苯并噁嗪樹脂、馬來酰亞胺樹脂、官能化聚苯醚樹脂等新型電子樹脂應運而生，形成具備優(yōu)異介電性能和PCB加工可靠性的材料體系。電子樹脂行業(yè)面臨的機遇與挑戰(zhàn)（一）電子樹脂行業(yè)面臨的機遇1、政策鼓勵與支持為電子樹脂行業(yè)帶來良好的政策環(huán)境電子樹脂主要應用于覆銅板以及印制電路板的生產(chǎn)，是電子信息產(chǎn)業(yè)技術革新中不可或缺的基材之一，其技術水平的高低決定了一個國家電子信息產(chǎn)業(yè)的配套水平。近年來，我國政府出臺了一系列鼓勵電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策，作為國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點之一的電子信息產(chǎn)業(yè)，正迎來重大發(fā)展機遇，而電子樹脂是我國電子信息產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展的重要材料之一，也將得到國家政策的政策扶持。2、下游產(chǎn)電子樹脂行業(yè)業(yè)的持續(xù)快速增長隨著5G通信、消費電子以及汽車電子等電子信息產(chǎn)業(yè)終端市場技術和應用的持續(xù)升級與需求推動，全球PCB產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值呈穩(wěn)步上升趨勢。電子樹脂作為PCB原材料覆銅板的核心基材之一，將有良好的需求基礎。根據(jù)Prismark2022年發(fā)布的研報，2021年全球PCB基板市場產(chǎn)值為809．20億美元，預計2026年將提升至1，015．60億美元，快速發(fā)展的電子信息產(chǎn)業(yè)終端市場為電子樹脂行業(yè)提供了廣闊的市場空間。3、PCB產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移有助于我國電子樹脂行業(yè)良性發(fā)展受益于全球PCB產(chǎn)業(yè)向我國轉(zhuǎn)移，我國的覆銅板行業(yè)近年來發(fā)展迅速，目前我國已成為全球最大的覆銅板生產(chǎn)國。電子樹脂作為覆銅板重要基材之一，其需求直接受PCB產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響。目前，高端PCB市場主要由外資及中國臺灣地區(qū)企業(yè)主導，但隨著中國大陸地區(qū)企業(yè)在PCB產(chǎn)業(yè)技術上的不斷突破，在PCB上游配套產(chǎn)業(yè)也將隨之發(fā)展，從而進一步促進電子樹脂行業(yè)的良性發(fā)展。（二）電子樹脂行業(yè)面臨的挑戰(zhàn)1、電子樹脂行業(yè)原材料價格波動電子樹脂行業(yè)生產(chǎn)所用的原材料主要為基礎液態(tài)環(huán)氧樹脂、功能性助劑及溶劑等化學品，其價格變化受到經(jīng)濟發(fā)展狀況、國際地緣環(huán)境、氣候狀況、美元匯率多方面因素影響。近年來隨著新冠疫情以及電子產(chǎn)品終端升級導致的供需大幅變化，行業(yè)電子樹脂的主要原材料價格也隨之變化，對于行業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的成本控制、管理能力提出了較高的要求。2、電子樹脂行業(yè)國際化市場競爭壓力盡管我國已成為全球最大PCB生產(chǎn)國，但我國用于無鉛無鹵及高頻高速覆銅板的電子樹脂仍高度依賴進口，主要市場長期以來由外資和中國臺灣地區(qū)企業(yè)占有，在產(chǎn)品技術及先發(fā)優(yōu)勢上較為顯著。由于我國大陸生產(chǎn)企業(yè)起步較晚，產(chǎn)能主要以基礎液態(tài)環(huán)氧樹脂為主。面對激烈的國際化市場競爭，只有通過不斷提升自身的綜合實力，才能在激烈的市場競爭中取得一席之地。強化安全服務保障開展軟件數(shù)據(jù)安全、內(nèi)容安全評估審查，加強軟件源代碼檢測和安全漏洞管理能力，提升開源代碼、第三方代碼使用的安全風險防控能力。鼓勵第三方服務機構，積極提升軟件安全咨詢、培訓、測試、認證、審計、運維等服務能力。開展工業(yè)信息安全防護能力貫標，持續(xù)完善國家工業(yè)控制系統(tǒng)信息安全態(tài)勢感知網(wǎng)絡，鼓勵產(chǎn)業(yè)鏈開展典型工業(yè)控制系統(tǒng)的聯(lián)合攻關和集成應用，提升工業(yè)控制系統(tǒng)本質(zhì)安全水平。健全組織實施機制健全組織協(xié)調(diào)機制，在政策、市場、監(jiān)管、保障等方面加強部門聯(lián)動，完善產(chǎn)業(yè)運行監(jiān)測體系，推動重大政策、重點工程落地。加強央地協(xié)同，定期評估規(guī)劃落實情況，引導地方結合實際，制定相關政策，確保規(guī)劃各項任務落實到位。統(tǒng)籌市場關系，推動資源配置市場化，進一步激發(fā)市場活力，推動有效市場和有更好地結合。構建政產(chǎn)學研用協(xié)作機制，匯聚各方資源，加快產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展。電子樹脂行業(yè)技術發(fā)展趨勢（一）電子樹脂行業(yè)基于環(huán)保要求的無鉛化、無鹵化趨勢自2006年7月1日起，歐盟兩個指令WEEE和ROHS正式實施，要求對電子產(chǎn)品的重金屬和阻燃劑加強管理，以及投放于市場的新電子和電器設備不能超標含有鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚等物質(zhì)或元素，標志著電子行業(yè)進入無鉛無鹵時代。世界各國陸續(xù)響應，我國《電子信息產(chǎn)品污染控制管理辦法》等法律法規(guī)也相繼出臺，限制了鉛、多溴聯(lián)苯（溴為鹵族元素）等物質(zhì)使用。無鉛制程意味著在制造覆銅板的焊錫工藝中不能使用熔點較低的錫鉛材料，而作為替代材料的無鉛錫膏熔點更高，覆銅板基板需要承受更高的溫度、更大的熱沖擊和熱應力，對電子樹脂的芳雜環(huán)密度和交聯(lián)密度提出更高要求。無鹵化也意味著電子樹脂需啟用鹵素以外的新型阻燃劑（如磷系阻燃劑），電子樹脂生產(chǎn)企業(yè)需平衡其阻燃性能、成本、對耐熱性能等其他性能的影響。因此，具備無鉛制程專用、無鹵素等特性的環(huán)保型電子樹脂成為主要研發(fā)和制造方向之一。（二）電子樹脂行業(yè)電路集成度促進輕薄化趨勢隨著智能手機、可穿戴設備等電子產(chǎn)品日趨體積小、質(zhì)量輕、功能復雜和智能化方向發(fā)展，以導通孔微小化、導線精細化和介質(zhì)層薄型化為技術特征的高密度互連印刷線路板（HDI）產(chǎn)品迅速興起。HDI就是高密度、細線條、小孔徑和超薄型印制電路板，能提供更高密度的電路互聯(lián)、能容納更多的電子元器件組件，有利于先進封裝技術的使用，可使信號輸出品質(zhì)有較大提升，使電子電器產(chǎn)品在進一步走向小型化的同時，在功能和性能上亦有大幅度的改善。根據(jù)Prismark統(tǒng)計及預測，2021年HDI產(chǎn)值增長至118．11億美元，占印刷電路板銷售額比例提升至14．60%，展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭，預計到2026年全球HDI產(chǎn)值將提升到150．12億美元。在HDI技術升級過程中，階數(shù)與層數(shù)增加使得壓合次數(shù)增加，促進了電子樹脂的技術升級。由于電子樹脂的熱穩(wěn)定性直接影響覆銅板壓合工藝精度，因此，要求電子樹脂的特性能夠?qū)崿F(xiàn)覆銅板在熱尺寸穩(wěn)定性、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度等方面的更好表現(xiàn)。（三）電子樹脂行業(yè)通訊技術發(fā)展推動高頻高速趨勢隨著5G通信技術、汽車智能化的迅速發(fā)展以及數(shù)據(jù)中心、云計算的需求快速增長，數(shù)據(jù)傳輸帶寬及容量呈幾何級數(shù)增加，其對各類電子產(chǎn)品的信號傳輸速率和傳輸損耗的要求都顯著提高。因此驅(qū)動覆銅板行業(yè)向高頻高速演進，其中高頻覆銅板主要應用于基站、衛(wèi)星通訊的天線射頻部分，以及汽車輔助駕駛的毫米波雷達，高速覆銅板則應用于服務器、交換機和路由器等網(wǎng)絡設備的電路中。在高頻高速環(huán)境下，信號本身的衰減很嚴重，此外，信號在介質(zhì)中的傳輸會受到覆銅板本身特性的影響和限制，從而造成信號失真甚至喪失。通訊技術對信號傳輸?shù)囊笾饕谟诘蛡鬏敁p耗、低傳輸延遲。其中，信號傳輸損耗主要包括導體損耗與介質(zhì)損耗，其中介質(zhì)損耗與介質(zhì)材料的介電常數(shù)（Dk）、介電損耗（Df）呈正比，信號傳輸延遲與介質(zhì)材料的介電常數(shù)（Dk）呈正比，為了降低信號傳輸損耗和延遲，高頻高速覆銅板對其基材提出了降低介質(zhì)材料的Dk與Df值的要求。一般而言，降低覆銅板介質(zhì)材料的Dk和Df主要通過樹脂種類選擇、玻璃纖維布種類選擇及基板樹脂含量調(diào)整來實現(xiàn)。覆銅板行業(yè)內(nèi)主要根據(jù)Df將覆銅板分為四個等級，傳輸速率越高對應需要的Df值越低。以5G通信為例，其理論傳輸速度10-56Gbps，對應覆銅板的介質(zhì)損耗性能至少需達到低損耗等級，基于環(huán)氧樹脂的覆銅板材料逐漸難以滿足高頻高速應用需求，具有規(guī)整分子構型和固化后較少極性基團產(chǎn)生的苯并噁嗪樹脂、馬來酰亞胺樹脂、官能化聚苯醚樹脂等新型電子樹脂的設計與開發(fā)成為最新技術趨勢。目前，高頻高速覆銅板是覆銅板產(chǎn)業(yè)增長最快的領域。以高速覆銅板為例，據(jù)Prismark統(tǒng)計，2021年全球高速覆銅板銷售額達到28．72億美元，較之2020年增長了21．54%，近年來均保持了較高增速。電子樹脂行業(yè)進入壁壘（一）電子樹脂行業(yè)技術與工藝壁壘電子樹脂行業(yè)屬于技術密集型行業(yè)，涉及材料、物理、化學、機械、電子、自動控制等多個學科的交叉綜合應用，同時隨著電子行業(yè)新技術、新工藝不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)品和工藝更新迭代加快，這就要求行業(yè)企業(yè)必須不斷提升技術創(chuàng)新能力、工藝水平及精益生產(chǎn)水平，因此本行業(yè)具有較為明顯的技術與工藝壁壘。具體情況：①產(chǎn)品設計壁壘：由于電子樹脂對覆銅板性能影響至關重要，因此在進行新主要應用損耗分類信號速率覆銅板電性能等級產(chǎn)品設計時需要深刻理解終端應用場景與電子樹脂特性間的關聯(lián)，明晰行業(yè)發(fā)展方向及技術路線。此外，新產(chǎn)品特性一定要匹配覆銅板的工藝特性和操作窗口，比如考慮在覆銅板生產(chǎn)的浸膠環(huán)節(jié)和壓合環(huán)節(jié)樹脂的反應性和流變特性。②研發(fā)實現(xiàn)壁壘：在硬件方面，要求配置全套合成實驗及分析測試設備，對新產(chǎn)品在純度、分子量等方面的化學特性進行表征分析；還需要擁有覆銅板應用實驗及測試設備，以評估新產(chǎn)品在樹脂配方體系以及其制成的覆銅板樣板中的各項性能。在軟件方面，要求必須吸納多年電子行業(yè)從業(yè)經(jīng)驗、高分子材料學背景的綜合性高端人才。③量產(chǎn)實現(xiàn)壁壘：在中試階段，樹脂類別的迭代伴隨工藝流程和生產(chǎn)設備的全新設計，試產(chǎn)后反復修改產(chǎn)線設備、優(yōu)化工藝流程，直到達到品質(zhì)穩(wěn)定、目標收率后方能進行批量生產(chǎn)的產(chǎn)線設計。整個量產(chǎn)實現(xiàn)的過程需要較長時間持續(xù)優(yōu)化。（二）電子樹脂行業(yè)客戶認證壁壘客戶認證嚴苛、認證周期較長：作為覆銅板行業(yè)的重要基材，電子樹脂的配方微調(diào)都可能會對覆銅板性能產(chǎn)生重大影響，因此下游客戶對電子樹脂供應商的認證非常嚴格，覆銅板客戶的認證周期通常需要3-6個月，涉及到終端設備商認證的材料通常需要1-2年。在通過認證后，客戶通常還要通過小批量試產(chǎn)對供應商產(chǎn)品的穩(wěn)定性與服務能力進行審慎評價，部分客戶通過至少1-2年小批量驗證后才會大批量使用?？蛻舨惠p易更換供應商：出于對產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性、轉(zhuǎn)換成本等方面的綜合考慮，下游客戶一般不會輕易更換供應商。因此客戶認證，特別是大客戶認證對新進入的企業(yè)設置了較高的準入門檻。（三）電子樹脂行業(yè)資質(zhì)壁壘生產(chǎn)方面，覆銅板用環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂及苯并噁嗪樹脂等樹脂產(chǎn)品因自身通常含有溶劑屬于危險化學品，根據(jù)法律法規(guī)要求，相關生產(chǎn)企業(yè)必須取得危險化學品登記證、安全生產(chǎn)許可證等諸多資質(zhì)許可，而取得以上資質(zhì)的難度較大、時間較長。研發(fā)方面，企業(yè)需要具備高規(guī)格的研發(fā)中心、匹配全套覆銅板應用評估測試能力等硬件條件以及配備高素質(zhì)合成和應用開發(fā)人才等軟件條件。電子樹脂行業(yè)概況對于應用于覆銅板生產(chǎn)的電子樹脂，從基團類型和化學結構來說，主要包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和苯并噁嗪樹脂等；從膠液配方組成來說，可以分為樹脂和固化劑，二者交聯(lián)形成的網(wǎng)狀立體結構體現(xiàn)出耐熱、耐濕等性能。PCB行業(yè)的無鉛無鹵化、線路高密度、薄型化、高速高頻等發(fā)展趨勢，對制作覆銅板基體樹脂的耐熱、尺寸穩(wěn)定等性能有了更加嚴格的要求。一直以來，國內(nèi)外企業(yè)著力于電子樹脂的升級研究，特種電子樹脂應運而生。特種電子樹脂指的是基于差異化性能需求專門設計的具有特殊的骨架結構和官能團的一系列新型熱固性樹脂，包括特種骨架結構的環(huán)氧樹脂、含阻燃特性的酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、馬來酰亞胺類樹脂、聚苯醚樹脂等。由特種電子樹脂組合制成的覆銅板，其剛性、耐熱性、吸水性、線性膨脹系數(shù)、尺寸穩(wěn)定性以及介電性能等指標得以相應改善。以MDI改性環(huán)氧樹脂為例，通過用MDI（二苯基甲烷二異氰酸酯）對基礎液態(tài)環(huán)氧樹脂進行改性，在結構中引入特殊的噁唑烷酮雜環(huán)結構，有效提升材料與銅箔之間的黏結力，同時固化后玻璃化轉(zhuǎn)變溫度明顯提高，改善材料耐熱性，從而滿足高性能覆銅板對基體樹脂的使用要求，在計算機、消費電子、汽車等領域得到廣泛應用。電子樹脂應用于調(diào)膠流程，該流程系覆銅板生產(chǎn)的核心工藝環(huán)節(jié)；由于覆銅板的理化性能、介電性能及環(huán)境性能主要由膠液配方?jīng)Q定，因此覆銅板生產(chǎn)廠商通過研制不同的膠液配方，以適配PCB生產(chǎn)企業(yè)及終端客戶的多樣化、差異化需求。覆銅板膠液配方的主要組成包括主體樹脂、固化劑、添加劑、填料、有機溶劑等；其中，主體樹脂和固化劑是耗用量最大的兩個組成部分，膠液配方主要由主體樹脂和固化劑搭配發(fā)揮作用。膠液配方并非僅包含單一種類電子樹脂，而是由多種不同品類、不同特性的電子樹脂按一定比例組合而成；由于配方中涉及的化合物繁多，因特性各異，混合后各組分間存在各種交叉反應，各種性能之間既可能相互促進，又可能相互抑制，因此組分的種類及比例的微小調(diào)整，均可能影響配方的性能表達。覆銅板生產(chǎn)廠商需要尋找最佳反應配比，以實現(xiàn)產(chǎn)品的最佳綜合表現(xiàn)，同時還需考慮成本和性價比等因素以滿足量產(chǎn)需求。電子樹脂的極性基團結構、固化方式影響覆銅板的銅箔剝離強度以及層間粘結力；電子樹脂的高苯環(huán)密度以及高交聯(lián)密度，有助于提升覆銅板的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度、增強覆銅板尺寸穩(wěn)定性