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真空镀膜行业技术水平及技术壁垒分析

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。

1、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。发行人产品主要为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,且长期致力于柔性卷绕镀膜设备和连续镀膜生产线的研发和销售,用以满足客户定制化的镀膜需求。三类真空镀膜技术介绍及图示如下:

图表:三类真空镀膜技术对比

2、行业技术壁垒
真空镀膜设备行业的技术壁垒主要体现在产品应用的技术壁垒,具体说明如下:
(1)传统行业进入壁垒
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。
(2)消费电子行业进入壁垒
①技术壁垒
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。真空镀膜设备厂商进入该领域需要有一定的技术开发能力和技术储备,存在技术进入壁垒。
②客户壁垒
该领域主要参与企业通常为该行业龙头企业,如Apple、富士康、比亚迪等,其通常具有较高的供应商检验认证标准。以发行人客户之一苹果公司为例,苹果公司作为全球著名的消费电子行业领先品牌,建立了严格的供应商认证体系,对供应商资质认证时间较长,认证标准严格,要求供应商具备较强的技术能力、质量控制能力、服务能力等。
③经验壁垒
目前发展有一定规模的消费电子行业真空镀膜设备厂商,通常具有丰富的工艺开发经验和设备设计经验。这些经验是经过长期的生产实践、与客户不断的交流反馈、对下游行业的深刻理解中总结而来,后进入者很难获取一手的生产经验,难以迅速占领市场并实现规模经济效应。
(3)集成电路、高端光学
真空镀膜设备进入集成电路、高端光学产业相较消费电子行业,具有更高的技术壁垒,具体体现如下:
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,因此真空镀膜设备供应商进入集成电路行业通常具有较高的技术壁垒。
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。光学镀膜对镀膜设备精密度要求更高,对设备的研发人员有一定的光学基础知识的要求,作为一种精密学科,其进入技术门槛高,技术难度大,行业进入壁垒较高。
综上,真空镀膜设备制造行业除个别传统应用领域外,其他下游应用领域如消费电子行业、集成电路、高端光学等均具有较高进入门槛,同时由于真空镀膜工艺下游应用广泛,且不同生产环节及应用领域适用的真空镀膜设备及其工艺的技术路线、生产工艺、研发方向、膜层特性、下游客户等均具有一定差异。
想了解更多中国真空镀膜产业相关内容及未来发展趋势,可关注中研网《2024-2029年中国真空镀膜产业发展前景展望分析报告》

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