技术与市场:真空镀膜设备
真空镀膜是一项在高度洁净环境(真空)下,通过物理或化学手段对材料表面直接沉积膜层的技术,和传统镀膜方法(如电镀、化学镀膜)相比,真空镀膜技术使用的镀膜材料种类更丰富、膜层厚度更易控制、附着力更强、适用范围更广,在操作过程中更加节能、安全、环保。真空镀膜技术是表面处理技术的一项重要分支,应用领域从基础的五金装饰到消费电子,从工模具到航空航天等都有广泛应用,已成为生产制造行业中重要的环节之一。

真空镀膜设备应用领域广泛,目前已应用于智能手机、屏幕显示、光学镜头等消费电子领域,以家居建材和生活用品为主的其他消费品领域,航空、半导体、核工业、工模具与耐磨件、柔性薄膜等工业品领域,以及高校、科研院所等领域。下游产品应用具体包括智能手机、摄像头、屏幕显示、汽车配件、航空玻璃、磁性材料、半导体电子传感器、光刻掩膜版等。

真空镀膜设备
设备通常由真空腔体、镀膜系统、温控系统、真空测量系统、真空获得系统、电源系统、供气系统、外部机械手、电气控制系统和工件装载系统等模块组成。


行业竞争格局
在国际市场上,高端真空镀膜设备市场主要被应用材料(AppliedMaterialsInc.)、爱发科(ULVAC)、德国莱宝(Leybold)等资金实力雄厚、技术水平领先、产业经验丰富的跨国公司所占领。我国的真空镀膜设备制造业起步于20世纪60年代,主要应用领域局限于军工和小件装饰镀膜,此后真空镀膜设备产品线的广度与深度一直在增加。
目前,我国真空镀膜设备制造业经过了几十年发展,形成了门类齐全、布局合理、品种丰富、真空镀膜技术水平与镀膜工业发展基本适应的体系。真空镀膜设备制造行业的上下游相关行业持续不断的发展壮大,更多企业将进入本行业参与竞争,行业竞争将日益激烈。
行业技术水平及特点
真空镀膜是表面处理技术的一项分支,是指为了减少杂质的干扰,在高度真空环境下,通过物理或化学手段,将金属、非金属或化合物材料(膜材)转换成气态或等离子态,并沉积于玻璃、金属、陶瓷、塑料或有机材料等固体材质(简称基材、基板或基片)表面形成薄膜的过程。
利用真空镀膜技术镀制薄膜后,可使材料表面获得新的复合性能并实现新型的工程应用,赋予材料表面新的机械功能、装饰功能和声、电、光、磁及其转换等特殊功能(例如防辐射、增减透光、导电或绝缘、导磁、抗氧化、耐磨损耐高温耐腐蚀等),从而改善产品原有性能、提高产品质量、延长产品寿命等。
和传统镀膜方法(如电镀、化学镀膜)相比,真空镀膜使用的镀膜材料种类更丰富、膜层厚度更易控制、附着力更强、适用范围更广,在操作过程中更加节能、安全、环保。
真空镀膜技术与传统的电镀、热浸镀技术相比较,主要有三大优势:一是不影响被镀材料的质量,在加热镀膜材料时,不需要过高温度,因此不会出现被镀材料在几何尺寸上发生变形或降低材质性能等现象;二是可以较大范围内自由选择镀膜材料,更容易在组成和构造上对膜材进行控制;三是镀膜过程与电镀、热浸镀技术相比,对周围环境影响更小。
PVD真空镀膜设备,涵盖了真空蒸发镀膜、真空磁控溅射镀膜和真空离子镀膜三种主流技术,可实现上述一种或多种技术组合。



真空镀膜应用
下游传统行业主要包括五金、卫浴、钟表、塑胶、陶瓷、工具及硬质涂层等行业真空镀膜。
装饰镀膜的目的主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽,同时使工件更耐磨耐腐蚀延长其使用寿命,主要应用在五金行业的如门窗五金、锁具、卫浴五金等领域。由于该类产品仅在外观颜色和耐腐蚀方向有一定要求,所以其工艺单一、简单、容易实现,行业进入壁垒较低。
工具镀膜的目的主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性,降低表面的摩擦系数,提高工件的使用寿命,主要应用在各种刀剪、模具、车削刀具(如车刀、刨刀、铣刀、钻头等等)等产品中,这些工具的使用工况决定了所镀薄膜必须具有与产品基体材料较强甚至相同的结合力、高硬度、耐磨、耐高温和较低摩擦系数的要求。为了达到此要求,在镀膜工艺中一般要经过离子清洗-氮化-离子刻蚀-梯度镀膜-保温等过程,并且对镀膜设备也要求具有较高加热能力、具有偏压、离子源等特定部件,所以其工艺相对复杂,制备工艺参数多,要求高,对镀膜设备性能要求高,行业进入壁垒较高。
消费电子产业具有市场规模庞大,创新点多,技术涵盖面广等特点。真空镀膜技术在消费电子行业应用广泛,如手机中框、手机外壳、显示面板、ITO玻璃的镀膜等,从产品外观件到功能模组的加工等均有所应用。因此真空镀膜涉及到镀膜技术、膜层材料种类繁多复杂。
集成电路中晶体管路中的保护层(SiO2、Si3N4)、电极管线(多晶硅、铝、铜及其合金)等多采用真空蒸发镀膜技术和磁控溅射技术。由于集成电路精度高(纳米级别),对沉积薄膜材料纯度要求高,并且涉及到多种导体、半导体材料,所以技术难度大,门槛高,需多种不同镀膜工艺技术搭配,工艺复杂且集成度高,制备环境要求高。
高端光学仪器中的镜头表面处理依赖于真空镀膜技术,通常对镀膜技术有更高的技术要求:光学镜头上面的反射膜、增透膜、吸收膜、截止膜能对光的特定波长起反射、透过、吸收、过滤等作用,在精密光学镜头、精密光学仪器方向应用较多。
行业发展态势
真空镀膜设备除应用在消费电子、集成电路、光学光电子元器件等领域外,还可以应用于医疗器械、航空航天、太阳能、塑料、包装、纺织、机械、防伪、建筑等领域。
随着国家对环境保护的日益重视,真空镀膜的高性价比、低污染的特点将成为表面处理业内主流技术。一方面,表面处理技术发展趋势是向低耗能无污染的技术方向发展,真空镀膜技术依附其环保节能、安全可控的特性,配合国家可持续发展战略,市场覆盖率迅速扩大;另一方面,表面处理技术对于被处理对象的表面进行各种改性改造,增强了被处理对象表面的耐磨性、耐腐蚀性、光滑度等属性,使被处理对象在使用过程中大大减少了损耗和浪费,起到了节能环保作用,符合国家在产业政策和产业规划上的导向。在此背景下,掌握了低耗能无污染先进技术的国内企业,能够抢占市场先机。
消费电子行业发展状况
真空镀膜技术在消费电子行业有着广泛应用,如显示面板的生产过程中,玻璃基板要经过多次磁控溅射镀膜形成ITO玻璃,再经过镀膜覆盖,加工组装用于生产液晶显示器的显示面板。另外,消费电子产品中的金属结构件、摄像头、玻璃应用等均需要真空镀膜工艺。
集成电路产业发展状况
集成电路是半导体的最重要组成部分,集成电路产业中晶圆制造是基础核心,其与真空镀膜息息相关,集成电路薄膜材料制造广泛采用的工艺为PVD与CVD。集成电路中所使用的薄膜产品包括电极互连线膜、阻挡层薄膜、接触薄膜、光刻薄膜、电容器电极膜、电阻薄膜等都要用到溅射镀膜工艺。近年来,中国集成电路行业不断推出新政策,随着物联网、可穿戴设备、5G等下游产业的进一步兴起,集成电路行业迎来快速发展阶段。
光学光电子元器件发展状况
光学光电子元器件行业是以光电子技术为核心,与成像、传感、通信、人工智能等技术发展紧密相联。真空镀膜技术在光学镜头、光学传感器等部件的生产制造中均有广泛的应用。随着科技的进步,现代光学和光电子在技术和应用领域紧密交叉、互相融合,应用日益广泛。
目前光学光电子元器件的应用领域中,各类摄像头模组、生物识别技术产品、5G通讯技术和设备的创新是未来光学光电子元器件的主要增量市场。从产业链来看,下游及终端客户对上游光学光电子元器件的要求更加精密、轻薄,加工工艺更加高效、精准、复杂。随着下游智能手机摄像、识别模组的升级、自动驾驶技术的成熟、安防监控摄像机的智能化到无人机的普及等,直接带动光学光电子元器件的市场需求。随着移动通信技术从4G到5G的发展,生物识别技术在消费电子中的应用、芯片材料的改良改进等外部技术的进步,光学光电子元器件行业迎来了良好的发展机遇。
据Wind资讯统计,我国2022年光电子器件产量为9,332.30亿套。

新能源动力电池、复合铜箔发展状况
根据韩国市场调研机构SNEResearch数据显示,2022年全球动力电池在电动汽车上的装机量达到518GWh。在全球汽车产业电动化的浪潮下,动力电池未来仍有数倍的增长空间。
复合铜箔是新型锂电池集流体材料核心材料,对锂电池的循环寿命、能量密度、安全性等重要性能都有较大影响。相比传统压延铝箔和电解铜箔,具有低成本、高安全和高能量密度的优势。
超薄复合铜箔的制备工艺是通过磁控溅射技术做成导电层,然后水电镀工序加厚到微米级厚度,或者先磁控溅射后蒸镀的方法,直接形成微米级厚度的铜层,实现高效、精密、环保的新一代超薄复合铝箔和复合铜箔制作,为动力电池制造行业提供优良的加工设备,为动力锂电池用大面积超薄正、负电极层复合材料产业化提供新型镀膜设备和工艺。
经东吴证券研究所测算,预计复合铜箔2023年开始产业化,当年行业产量有望达到2亿平,对应17Gwh电池需求。远期来看,2030年复合铜箔的市场需求将达191.6亿平,市场空间达到771亿元。复合铜箔未来相关市场空间数据如下:

行业内主要企业























