中国聚酰亚胺专利申请量分布情况
来源:势银(TrendBank)
从上图我们可以看出,在中国聚酰亚胺专利申请量分布中,薄膜专利的申请量最大,占总量的60%以上。其次是纤维和复合材料产品,占总量的24%左右;泡沫、工程塑料和光敏材料申请量较小。由此可见,聚酰亚胺薄膜产品在整个聚酰亚胺领域占有突出的地位,也一直是研究的热点。
就中国PI膜专利申请各技术构成来看,应用于折叠显示盖板基膜和AMOLED显示基材等的PI膜申请量较为突出,另外还有各类FPC覆盖膜、5G FCCL基材及石墨散热膜基材等的PI膜专利申请。
由此可以看出,中国聚酰亚胺薄膜已经在柔性显示和5G等领域逐渐布局渗透。
柔性显示:柔性基板、盖板材料和COF材料
受益于OLED 的技术演进,聚酰亚胺催生了更多材料应用需求,如柔性基板、盖板材料和COF材料。
来源:国海证券
柔性基板
伴随着 OLED 取代 LCD 正沿着曲面→可折叠→可卷曲的方向前进,有机发光材料和薄膜是 OLED 实现柔性的关键点,具有优良的耐高温特性、力学性能及耐化学稳定性的聚酰亚胺 PI 基板,是当前柔性基板材料的最佳选择。
受益于 OLED 产能的持续增长,PI 基板材料具有旺盛的市场需求,且未来还有很大的成长空间。国内目前如在挠性印制线路基材方面的应用的高端 PI 薄膜约85%需要依赖进口产品,替代进口的市场空间很大。
盖板材料
在新型显示领域,从曲面/全面屏,到可折叠屏、可卷曲,高性能 PI 膜材料应用增多,CPI 膜及 CPI 硬化膜为可折叠显示产业化关键材料,三星Galaxy Fold和华为Mate X就是采用CPI材料作为盖板材质。
来源:PI尖端素材
因CPI盖板材料从树脂的配方到工艺以及拉膜设备的要求和限制,目前全球主要由住友化学和KOLON进行批量化供应,国内还在初始研发和中试阶段。
基于聚酰亚胺未来的巨大市场,KOLON、SKI和三星等公司近几年同样也不断进行专利布局。
2020年11月23日消息,PI尖端素材(原SKCKOLONPI)拟定投入700亿韩元(折合人民币约4.17亿元)对八号生产线进行设备投资,生产新一代高端聚酰亚胺薄膜材料。
来源:PI尖端素材投资公告
该产线预计2022年下半年实现批量生产,投产后可实现600吨年生产能力。
COF材料
COF 方案主要采用聚酰亚胺(PI 膜)混合物材料,厚度仅为 50-100um,线宽线距在 20um以下。COF 封装则是采用自动化的卷对卷设备生产,生产过程中会被持续加热至 400 摄氏度。由于 COF 卷对卷生产过程中需要加热,而 PI 膜的热膨胀系数为 16um/m/C,相比芯片的 2.49 um/m/C 而言,热稳定性较差,所以对设备精度和工艺要求很高。
目前,COF用FCCL材料主要掌握住友化学、东丽先进材料和KCFT3大日韩公司手中。
5G 手机:MPI 天线和石墨散热原膜
5G时代的到来为科技产业带来全面性的变革,过去市场多着墨在 5G 零组件方面的分析,但 5G 不光只影响零组件的变化,应用领域都有所改变,随之而来的就是相应的材料迎来发展机遇。
改性PI(MPI)也进入了大家的视线,PI改性主要包括主链共聚、功能化侧基改眭、引入扭曲和非共平面结构、共混和复合改性等方法。
虽然MPI在传输损耗、尺寸稳定性和可弯折性等方面并不如LCP,但其通过改良氟化物配方,其效能也可得到提升,而且其成本只有LCP的70%。
目前涉足于MPI膜的厂家有杜邦、达迈、Kaneka、SKC Konlon、瑞华泰和台虹等。
其中,台虹在高频软板与高频材料领域,主要生产改性PI(MPI),以及 LCP(液晶材料),其中MPI已完成量产前准备,但目前尚待通过美国客户端认证。
另外,日本旗胜针对传输速度和距离等各类要求,研发了改性聚酰亚胺(MPI)、液晶聚合物(LCP)、厚膜LCP等产品,来达到高速传输的需求。
FPC基本构造(来源:日本旗胜)
公司表示,他们的目标是在2020年之后,实现FPC在5G智能手机和车载设备等终端以及基站等基础设施方面的全面普及。
来源:势银膜链
权威调研机构IHS最新指出,AMOLED显示屏已量产多年,但业界翘首盼望的可折叠屏幕却始终没有出现,重要瓶颈之一就是盖板材料。
而透明聚酰亚胺(PI)材料应用在可折叠OLED屏幕上被寄予厚望,业界普遍认同透明PI+硬涂层的方案最具潜力。
三星和LG显示器都在积极开发此种方案,并布局相应的供应链。
PI膜由均苯四甲酸二酐(PMDA)和二胺基二苯醚(ODA)在溶剂中经缩聚并流延成膜再经亚胺化而成,作为世界上性能最好的微电子封装材料,具备高强度高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀等特殊性能,已经成为电子电机两大领域上游重要原料之一。
大陆PI膜企
我国是世界上开发 PI 薄膜最早的国家之一,单从数量上看,国内PI膜行业已形成一定规模。
目前大陆的PI膜企业已有50余家,以下是部分膜企:
但,PI膜按照用途,分为一般绝缘和耐热为目的的电工级以及附有挠性等要求的电子级两大类。
电工级PI膜因要求较低国内已能大规模生产,但电子级PI膜与国外相差较大,仍需大量进口。
作为国内微电子柔性互连与封装业的龙头企业,丹邦科技在2013年年初将6亿元投入“微电子级高性能聚酰亚胺(PI)研发与产业化”项目,该项目完全达产后,预计年产 PI 膜 300 吨,其中9um和12.5um产品各占一半。
2017年4月5日,丹邦科技宣布,开始对“微电子级高性能聚酰亚胺研发与产业化项目”批量生产,同时6微米厚的特种聚酰亚胺薄膜也开始量产。
目前PI薄膜产业以杜邦(Dupont)、日本宇部兴产(Ube)、钟渊化学(Kaneka)、日本三菱瓦斯MGC、韩国SKCK-OLONPI和台湾地区达迈为主要生产商。
| 台湾PI膜企
达迈科技于2000年成立于新竹县新埔镇,2011年1月上市,2015年11月获科技部核准成为先端PI材料研发中心。
达迈董事长兼总经理吴声昌表示,达迈在未来五到十年的方展方向很明确,携手日本大厂积极开发新配方、新应用,目标在全球市场竞争中质量并重,以创新功能取胜,积极成为全球聚酰亚胺(PI)薄膜材料品牌一哥。
而达胜科技以差异化为优势,技术实力从薄型到厚型均可制造生产,以特殊高功能产品进入高利润市场。
至2016年,达胜科技已经发展出LED散热型PI膜、太阳能PI膜模组以及LOW CTE高刚性PI膜等。
海外PI膜企
提到PI膜,绕不开杜邦的 Kapton薄膜。在超过45年的时间里,杜邦Kapton聚酰亚胺薄膜因其优异的电器性能,耐热,耐化学性以及高机械强度的巧妙组合,使其具备高性能、可靠性和耐久性,能够耐受极端温度、振动和其它要求严格的环境,从而成为行业标准。
2012年,东丽杜邦量产了厚度仅为5m 的 Kapton20EN 薄膜,它是目前世界上厚度最小的商业化 PI 薄膜。今年4月,有报道称,东丽杜邦将着手重组PI膜事业部。
而早在上世纪80年代,日本宇部兴产(Ube)开发了一种高性能的PI膜U-pilex S,与Kapton相比,它具有高的耐热性、较好的尺寸稳定性和低的吸湿性。U-pilex 有较佳的耐化学性,在 TAB 中有较多应用,因为TAB需要较好的尺寸稳定性和耐热性能,且其尺寸较小,不需要高的弯曲性能。
日本钟渊在1980年开始实验室研究PI薄膜,1984年在日本志贺建立量产Apical商标的PI薄膜生产线,产品主要应用于FPCs。1988年开发出具有优越尺寸稳定性的Apical NPI型号,1995年Apical AH型号产出175 m、200 m、225 m厚度规格的产品。
韩国SKCKOLONPI(SKC)于2001年启动PI薄膜的研发,2005 年完成 IN、IF 型号的开发(12.5~25.0μm),并建立了1#批量生产线,2006年完成LS型号的开发并于2007年6月应用于三星/LG手机,2009年10月开始供应给世界一号FPCB公司使用。
虽然PI膜满足足够薄、可弯折、耐高温等条件,但普通的PI呈现淡黄色,作为盖板肯定是不行的,因此,无色透明PI就成了发展的关键。但是做透明PI的不多,开发无色透明、性质稳定的PI成为了一项极具挑战的工作。
2016年,科隆工业公司(Kolon Industries)率先研发出透明聚酰亚胺,可望加速进化可挠式屏幕手机。韩国KOLON成立于1954年,是韩国第一个生产尼龙的企业,目前三星、LG等显示屏制造商公司都是其客户。
外界预期,此次研发出的透明PI,将有望可以取代现在用于显示器的核心材料玻璃。并为韩国取得超过1兆韩元的进口替代效果。
*内容摘自百家号巴厘岛
聚酰亚胺(PI)薄膜是最早的聚酰亚胺商品之一,最初是用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。经过近50年的发展已经成为电工电子领域的重要原材料之一。PI膜除能符合各类产品的基本物性要求,更具备高强度高韧性、耐磨耗、耐高温、防腐蚀等特殊性能,可符合轻"薄"短"小之设计要求,是一种具有竞争优势的耐高温的绝缘材料,已经成为电子电机两大领域上游重要原料之一,广泛应用于航空、航天、电气电子、半导体工程、微电子及集成电路、纳米材料、液晶显示器、LED 封装、分离膜、激光、机车、汽车、精密机械和自动办公机械等领域。
PI膜行业供需情况
供应方面,2016年,全球PI膜年产量为14万吨。
不过,由于PI膜也是技术壁垒较高的行业,因此产能主要由国际几大厂家所垄断,分别是美国杜邦、日本宇部兴产、日本钟渊化学和韩国SKC等,合计占据全球高达90%的市场份额。
国内也有部分厂家布局PI膜,并具有一定规模,但多数是用于低端市场,高端市场仍多数为国外企业垄断。
2012-2016中国PI薄膜市场需求量分析——
数据来源:新思界产业研究中心
需求层面,业内数据显示,2012-2016年我国PI薄膜市场需求量在不断增长,2016年,国内市场需求量为4072吨,同比增长8.61%,大约有850吨的高端产品需要依赖进口。
未来,伴随国产OLED 兴起,对PI膜的需求将继续增加,同时也存在较大的国产替代空间。
按照厚度划分,PI薄膜一般分为超薄膜、常规薄膜、常见膜、厚膜以及超厚膜等,微电子行业需要的PI薄膜多数在12.5um及以下,即多要求超薄膜。
目前PI薄膜生产商开发了多种商品化的高性能PI膜,由于研发层次及难度很高,目前PI薄膜产业以杜邦(Dupont)、日本宇部兴产(Ube)、钟渊化学(Kaneka)、日本三菱瓦斯MGC、韩国SKCK-OLONPI和台湾地区达迈为主要生产商。
国外PI薄膜主要生产厂家
美国杜邦(Dupont):从1950年起美国杜邦公司开始了耐高温聚合物的研究,1962年芳香族聚酰亚胺开始在布法罗试生产,取名为“H”型薄膜。1965年在俄亥俄州的塞克尔维尼建厂开始大规模生产,并登记商品名为Kapton”,“Kapton”薄膜有3种类型:H型、F型、V型,到1980年,生产有3种型号20多种规格(7.5~125μm),幅宽1500mm。通过技术改进,杜邦公司又于1984年推出3种改良型Kapton薄膜,分别为HN型、FN型、VN型,改良型聚酰亚胺薄膜在目前的生产中已占整个亚胺薄膜产量的85%。
杜邦聚酰亚胺标准产品介绍:
产品型号
特点
用途
Kapton® CR
耐电晕PI膜
绝缘系统
Kapton® FCR
防止局部放电和过热
大型工业汽车、牵引电机、发电机
Kapton® B
黑色,均匀不透明,
加热器,天线,LED电路,需要精密激光烧蚀的应用
Kapton® FN
在通用Kapton® HN单面/双面涂覆FEP全氟乙丙烯氟聚合物的PI膜
油管、加热器电路、耐热可密封的塑料袋、 汽车横隔膜和阀组、电绝缘材料
Kapton® HN
使用温度可以从-269到400℃之间
通用型,在要求较宽范围内保持性能温度的场所均可应用。
Kapton® HPP-ST
优异的吸附性和尺寸稳定性
电子零件、PCB模板、丝网印刷、隔热油管
Kapton® PST
优越的抗拉强度,良好的伸长
MD和TD属性之间的差异最小,卓越的介电
专为压敏胶带行业而设计
Kapton® MT+
优异的热导性,电气性能和机械性能的结合体
应用于电子和汽车领域,比如:绝缘垫、加热器电路、电力供应,陶瓷板替代
来源Dupont官网
东丽-杜邦(Dupont-Toray): 1983年杜邦与日本东丽对半合资建立东洋产品公司,由杜邦提供技术和原料,专门生产Kapton”PI薄膜,1985年9月投产,薄膜宽度为1500mm。杜邦公司在1999年4月宣布投资中国台湾,1996年建成第一座聚酰亚胺(PI)厂太巨公司,并成为该公司的主要股东,使太巨成为杜邦公司在台生产PI膜和柔性复合材料为主的公司。
日本宇部兴产(ube):日本宇部兴产工业公司在上世纪80年代初研制成功一种新型线性聚酰亚胺,包括UpilexR、UpilexS和UpilexC型系列薄膜。宇部兴产独立开发型号为UpilexR、产能100万平方米/年(合80吨/年)的PI薄膜于1983年投产,1985年增加了一个型号UpilexS。Upilex最大宽度1016mm,共有三个型号:R型、S型、C型,厚度规格25~125μm(其中R型和C型各有7种规格)。与Kapton相比,UpilexS具有高耐热性、较好的尺寸稳定性和低吸湿性。
日本宇部兴产PI产品介绍:
产品类型
编号
用途
PI 膜
UPILEX®-S(base grade)
电路板基膜、盖膜、加强板,柔性显示器,柔性太阳能电池基膜,电子器件薄膜,固固化系统载体膜,热压隔离膜,粘接膜基材
UPILEX®-RN(molding grade)
压花产品,屏蔽材料,反射器,绝缘产品等
UPILEX®-VT(surface thermal adhesion grade)
耐热绝缘膜,金属模具保护涂层,电路板基材,多层基板层间绝缘膜
PI 粉末
UIP-R,UIP-S
聚酰亚胺成品原材料,氟碳树脂改性,钻石磨刀石粘接剂
PI涂料
UPIA®
耐高温涂料,防锈漆,二次电池,电极粘接剂,涂层材料,柔性器件基材,触控面板基材,TFT base。
PI基覆铜薄层压板
Upisel®-N
FPC, TCP, MCM-L, COF, rigid-flex boards多层板、金属板、高频板、隔热板、IC卡、汽车板和电磁波屏蔽材料。
PI基材树脂
PETI-330,
PETI-340M
高温喷气发动机组件
飞机的结构部件和启动车辆
其他耐高温部件和结构
来源日本宇部兴产官网
日本钟渊化工(Kaneka):最早于1980年开始实验室内研究聚酰亚胺薄膜,并成功开发出一种新型“均苯”型PI薄膜,商品名为“Apical”,1984年在日本志贺建立第一条APICAL聚酰亚胺薄膜生产线,并于1985年开始量产,产品主要应用于FPCS。1986年建立美国Allied-Signal销售公司;1988年开发出具有优越尺寸稳定性的APICALNPI型号;1989年Kaneka/AlliedJV公司在美国建立(主要用于制造、销售);1990年在美国成立Allied-APICAL公司并开始在美国德克萨斯州开始生产聚酰亚胺薄膜;1993年APICAL聚酰亚胺薄膜获得ISO9002证书,APICALNPI型号获得近畿化学协会奖;1995年APICALAH型号生产厚度规格有175μm、200μm、225μm,1997年KanekaHigh-TechMaterials(KHM)建立,2006年7月KHM成为钟渊美国德克萨斯州公司分部。“Apical”系列PI产品主要应用于FPCS(柔性印刷电路板),电子材料,卫星,超导设施,绝缘涂层材料等方面。
日本三井化学(Mitsui Chemicals):根据自身特有的高分子设计技术、反应技术开发出高耐热和高透明的PI薄膜,其玻璃化转变温度高达260 ℃以上,光线透过率大于88.0%。产品AURUM™(热可塑性聚酰亚胺),可应用于精密机械・产业机械部品,电气,电子部品,汽车・运输机器部品,特殊电线护套,薄膜・纤维,复合材料基材方面。
日本三菱瓦斯MGC:目前全球唯一有能力真正工业化生产透明PI薄膜的厂商,满足高耐热、高透明所需电子产品的需求,产品主要应用于软性显示器相关产品及光学原件。
韩国SKCKOLONPI:由SKC与KOLON整合聚酰亚胺胶片事业,于2008年6月合资兴建的公司。韩国SKC于2001年启动聚酰亚胺薄膜的研发,2002年与KRICT(韩国研究化学技术研究所)参与政府的聚酰亚胺研发项目;2003年建立第一条PI生产线(0#试验线);2004年PI薄膜0#产线安装调试并成功量产,成为韩国史上第一个制造亚胺薄膜的企业;2005年完成IN,IF型号开发(12.5~25.0μm)建立1#批量生产线并成功销售SKC亚胺薄膜;2006年完成IS型号开发。
台湾地区PI生产厂家
达迈科技(台湾 Taimide):
聚酰亚胺薄膜产品有:(来源Taimide官网)
1. Taimide®TH,薄膜厚度在12.5μm-125μm之间;2. Taimide®TL,薄膜厚度在12.5μm-50μm之间,可应用于软性印刷电路板,保护胶片,增强版,复合板,软性铜箔基板等。
3. Taimide®TX,厚度7.5μm,可应用于薄型高温绝缘胶带,薄型感压胶带,软硬结合板。
4. Taimide®BK,黑色聚酰亚胺薄膜,厚度在10μm-75μm,可应用于不透光高温绝缘胶带,不透光增强版,复合板等。
5. Taimide®OT,无色聚酰亚胺薄膜,厚度在12.5μm-50μm,可应用于耐高温无色保护胶片,软性显示器,软性电子等。
6. Taimide®WB,白色聚酰亚胺膜,厚度在12.5μm-25μm,可应用于软性印刷电路板,耐高温白色保护胶片,补强片,LED灯条,条码印刷等。
台湾达胜科技:
主要生产高功能性、全尺寸PI薄膜,达胜科技是中国台湾地区可生产12.5~225μm全尺寸高性能PI薄膜的唯一厂家,主要应用于在半导体领域及LED等光电产业比如LED封装、LED软性灯条方面。也是为数不多的黑色PI薄膜生产厂家之一。
国内大陆PI生产厂家
国内大约50家规模大小不等的PI薄膜制造厂商,根据在不同终端电子产品的应用,PI薄膜厚度规格可分为7.5μm,12.5μm、24.0μm及厚膜,其中手机、相机等手持式电子产品使用12.5μm或更薄的PI薄膜,一般电子产品、汽车、笔记本电脑和覆盖膜使用25.0μm厚度的PI薄膜,补强板则使用较厚的PI薄膜。
国内几家典型PI薄膜制造厂商的产业概况如下:
来源:势银膜链