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进入二十一世纪以来,随着国民经济建设飞速发展,我国玻璃纤维行业更是以前所未有的高速发展,
在十年左右的时间内以持续20%以上的年增长率,并成为全球玻璃纤维第一生产大国。
在多重因素的强劲推动下,已经成为全球印制电路板、覆铜板及电子玻纤最大的生产与销售中心。
我国玻璃纤维工业从二十世纪五十年代末期诞生至今,在经历了五十多年的坎坷发展历程后,已经成为一门崭新的独立工业体系,逐步渗透到我国国民经济的各个工业部门,如电子电气、化工冶金、交通运输、建筑设施、环境保护、海洋开发、遗传工程、航空航天及军事尖端等各个高新技术领域,成为工业发展及科技进步不可缺少的新型工程材料与结构材料。
自上个世纪九十年代初以来,通过引进国外先进的池窑拉丝技术,加上国家的大量投入,消化吸收国外的先进技术,我国的玻璃纤维行业有了较大的发展。在产品产量、规格、品种以及工艺技术和企业规模都上了一个新台阶。九十年代后期及进入二十一世纪以来,随着国民经济建设飞速发展,我国玻璃纤维行业更是以前所未有的高速发展,在十年左右的时间内以持续20%以上的年增长率,完成了大跨度的升级换代,并成为全球玻璃纤维第一生产大国,令全球同行刮目相看!
在玻璃纤维琳琅满目的品种中有一支后起之秀,它就是在池窑拉丝工艺中孕育成长并迅速发展壮大的电子纱与电子布。电子布是覆铜箔板生产中必不可少的材料,也是电子信息产业的基础材料。近几年来由于我国电子信息产业的迅速崛起,大大促进了电子布市场的繁荣。自上个世纪九十年代初期起,电子布像一匹腾飞的骏马,连年驰骋向前,强劲推动着我国玻璃纤维工业蓬勃发展。
生产实践雄辩证实,池窑拉丝是玻纤工业发展的强大动力,而电子玻纤又是在池窑拉丝“母体“中孕育成长,并发展壮大的,成为玻纤工业的技术核心。
一、我国电子布生产技术发展历程
我国电子布从二十世纪七十年代初期试制始,至今已有三十多年历史,前后经历了四个发展阶段。
1.1 试制起步阶段(1974~ 1989年)
我国玻璃纤维行业,最早涉足生产电子产品基础材料的厂家之一是原四川省玻璃纤维厂(现四川省玻纤集团有限公司)。该厂于1970年7月建成投产后,便大量生产各种规格的电绝缘用无碱玻璃纤维层压基布。其生产的电绝缘用无碱纱及无碱布,在全国玻纤行业产品质量大评比中,多次获得优质产品称号。
1974年底,该厂率先与国营704厂携手合作,试制成功FR-4型覆铜板用玻璃纤维基布,即后来被称为仿7628的电子布。
1978年,我国覆铜板产量首次突破年产千吨的规模,达到1500吨。继而到1984年,跃升到5000~ 5500吨,提高了2.3~2.6倍,总共耗用各种规格的玻璃纤维基布3000~ 3400吨,其中除1500吨为进口的正宗电子布外,其余的1500~1900吨全部为国产的仿电子布。
当时,我国电子工业发展较为缓慢,印制电路板的制造水平低,对覆铜板的技术要求也不高,故国产仿7628电子布完全能满足当时覆铜板的质量要求。
1.2 国外引进阶段(1990~ 1994年)
上个世纪八十年代,我国实行改革开放政策,大大加快了电子工业发展速度。随着1985~1987年我国几家大型覆铜板厂家,对国外覆铜板设备及技术引进工程的相继完成,尤其是FR-4型环氧玻璃纤维布基覆铜板的扩大生产,对电子玻纤布的需求量越来越大,质量要求也越来越高。国产的仿电子布无论是产品品质上还是产品规格上,都难以满足从国外引进的覆铜板设备不断提出的新需求。
值此关键时刻,原珠海经济特区玻璃纤维企业有限公司,在全国玻纤行业中,首次从国外全套引进技术软件及专业生产设备的电子布生产线,于1990年6月建成投产。此后数年内,国家科委、原国家建材局及中国玻璃纤维工业协会等领导部门,多次在珠海召开现场会、行业年会及科技情报网会议,组织全行业及有关科研设计、机械设备及仪器仪表等单位来珠海观摩学习,科技攻关并消化吸收,使该生产线发挥了良好的示范作用,并对全行业的技术进步起到了一定的推动作用。
值得提出的是,众多的坩埚拉丝厂家在参观了池窑拉丝生产线后,一致认为池窑拉丝工艺先进、设备精良、产品质量上乘、生产能力很大,是我国玻璃纤维工业发展的强大动力,也是我国电子玻璃纤维发展的必由之路。为此,为我国电子玻纤下一步的扩大生产奠定了稳固的思想基础。
1.3 扩大生产阶段(1995~ 2004年)
二十世纪九十年代初,我国有一大批年产100万张以上的覆铜板生产厂家相继建成投产。到1994年时,全国FR-4型环氧玻璃纤维布基覆铜板的年产量己达约480万m2,比1984年产量提高了近10倍。1995年起,又有日本及我国台湾、香港投资的大型玻璃纤维布基覆铜板生产厂家在我国广东及华东地区建成投产。正由于覆铜板行业的飞跃发展,才促使电子玻纤行业也不断扩大生产。
自1995年起,我国采用坩埚拉丝工艺的仿7628电子布也得了很大的发展。据不完全统计,截至2004年,我国大陆仿7628电子布的年产量已达到4500~5100万m,其中四川省玻璃纤维有限责任公司达到3000~3500万m,江西长江化工厂(即原国营5727工厂)为900~ 1000万m,四川威玻新材料集团有限公司为500万m,上海耀华无碱玻璃纤维有限公司为100万m。
自1995年以来,我国大陆采用池窑拉丝工艺的电子玻纤得到了更大的发展,尤其是2000~2400年步伐更快。如2000年全国正宗电子布的年产量为1.49亿m,到2004年提高到了4.8亿m,高达3.2倍。
自2000年到2004年,我国大陆有9家电子级玻璃纤维生产厂家,共建了10座池窑,总产能为16.30万吨,其中全电子型的有5座,产能为6.20万吨,混合型的有5座,产能为2.60万吨,合计电子纱产能为8.80 万吨。
自1995~2004年的扩大生产阶段,我国大陆共有8家采用池窑拉丝工艺,生产正宗电子布的生产厂家,其中产能最高的是香港建滔化工集团所属的深圳凯荣德玻璃纤维有限公司,其年产能高达1.4亿m,第二是台湾宏仁企业集团所属的上海宏和电子材料有限公司,其年产能为1亿m,第三是珠海功控集团所属的珠海功控玻璃纤维有限公司,其年产能为7000万m。这8家电子布生产厂家的年产能合计为5.49亿m。 1.4 蓬勃发展阶段(2005年至今)
2004年,我国(大陆)电子布市场热销,大大激发了我国电子布生产厂家的生产积极性,纷纷于2004年2季度起采用技术改造或扩建新生产线的方法,以达到扩大生产的目的。
2005年1季度开门红,先后有两家全电子型池窑点火投产,产能为3.6万吨。其中广州忠信世纪玻纤有限公司生产1.6万吨全电子型池窑,于2005年1月26日点火投产,泰山玻璃纤维邹城有限公司年产2万吨全电子型池窑,于2005年3月 16日点火投产。接着,2005年下半年又有两座混合型池窑点火投产,其年产能为1.6万吨。
统计资料表明,截至2005年9月底,我国(大陆)共有39座池窑在生产运行,其中增强型池窑共24座,年产能为41.1万吨;全电子型8座,年产能12.5万吨;混合型7座,年产能14.65万吨。总计68.25万吨。
在这众多的电子布生产厂家中,值得特别提出的有香港建滔化工集团所属的广州忠信世纪玻璃纤维有限公司(以下简称广州忠信)及重庆国际复合材料有限公司(以下简称重庆国际)。
香港建滔化工集团是全球最大的覆铜板生产商,主营覆铜板、印制电路板、化工及房地产四大业务。2010年集团营业额超过300亿港元。该集团在广州忠信有三座电子型池窑,以生产G-75及E-225电子纱为主,在广东清远有一座年产3.5万吨的电子型池窑,以生产E-225及以下的电子细纱为主,在广东深圳及连州有二座电子布厂,共有1600台喷气织机,电子布年产能超过3亿m 。
广州忠信在2001年筹建时就打了三座池窑的混凝土基础,第一座年产1.2万吨的全电子型池窑于2002年6月点火投产后 ,紧接着第二座窑于2003年6月、第三座窑于2005年1月相继点火投产,全部生产多规格电子细纱。
重庆国际现已拥有11条大型玻纤生产线,年生产能力突破50万吨,生产规模居全国第二、全球第四。截止2010年底,公司总资产为75.61亿元,净资产32.46亿。
早在1999年,重庆国际仅有无捻粗纱一个大类的产品,产品结构较为单一。2002年2月,在大渡口工业区投产的一座年产2万吨的混合窑中,就有5000吨是电子纱,于2003年9月投产的年产3万吨的混合窑中,又有1万吨是电子纱。重庆国际将突破口选在了电子细纱上,在全国同行业中较早的大规模进军这一领域。紧接着,在长寿工业区新建了一条年产3.5万吨混合型池窑生产线,于2006年2月点火投产,其中电子纱年产量达2.0万吨。其电子纱的规格多,填补了我国电子纱系列产品的空白。据悉,直径为9μm的电子纱有3个规格:其中G-75及G-37电子纱合计年产能为1.2万吨,G-150电子纱年产能3000吨;直径为7μm的电子纱有E-225,其年产能为2500吨,直径为5μm的电子纱有D-450,其年产能为600吨。
重庆国际于2008年1月,年产3.5万吨池窑及2008年4月,年产8万吨池窑相继投产后,2010年11月,又一座8万吨池窑投产,至此,重庆国际电子纱年产能已大大超过5万吨,品种也从最初仅有的G系列发展到兼有G、D及DE等系列,电子用纱和工业用纱,普通细纱和超细纱等多层次的丰富品种结构,成为我国最主要的电子纱生产厂家之一。特别是在2007年,以重庆国际为主体申报的国家科技支撑计划项目——“超细电子级玻璃纤维及织物关键技术开发及产业化”项目已获得国家科学技术部的正式批准。借助这一平台,重庆国际加大了超细电子级细纱、工业用细纱和玻纤细纱织物的科技攻关和新产品开发,拟把重庆国际建成中国优质电子纱及其织物的生产基地之一。经过三年的苦心钻研,重庆国际的超细玻璃纤维技术已取得突破,电子纱系列产品已达到国际先进水平,成功打破了美国、日本在该领域的技术垄断。
二、对电子布生产与应用的几点认识
2.1我国生产仿电子布的厂家,绝大多数开始是采用坩埚拉丝工艺,经合股加捻,再采用分条或一次整经工艺不浆纱并轴,最初都是在1511型有梭织机上织造,现己逐步改用宽幅箭杆织机上织造,最后再经过简易的热—化学处理制成仿电子布。
坩埚拉丝工艺相对于池窑拉丝工艺来说,是一种落后的生产工艺。因为坩埚拉丝工艺在二次熔化玻璃球时,会使玻璃液产生大量的再生及原生微小气泡,又因为坩埚本身容量小,故整体玻璃液的温度均匀性及化学均匀性都较差,这可以说是工艺本身的先天不足,无法弥补。这些为数众多的微小气泡如果在纤维成型前来不及排出玻璃液,就会被包含在单丝内部,而这对用其加工制成的印制电路板来说,就是一个隐患,因为它将降低板材的绝缘等级甚至会造成短路。
另外,经、纬纱合股加捻,会使仿电子布在制作覆铜板浸胶时,布面的树脂浸透性差;采用分条或一次整经工艺,会使布面张力不匀,导致印制电路板板面翘曲度偏高;不采用浆纱技术,经纱上没有一层薄薄的保护膜,很容易在织造过程中被机械磨擦起毛,使布面产生毛羽,导致板材剥离性差。
池窑拉丝的电子布生产线,则拥有正宗电子布生产工艺所必须的单元式池窑拉丝,能熔制出最佳质量的玻璃液,采用积极式退介,单股低捻,分批整经、浆纱并轴、喷气织布,最后再进行严格的热—化学处理。
采用这种先进工艺制成的电子布,由于经、纬纱都是单向单股低捻,捻度只有28捻/米,经纱定长不接头,且纱质均匀度很高,覆铜板厂家浸渍树脂时很容易浸透,所以板材层间粘结很牢固,不会产生分层现象,可确保板材在剪切加工时不开裂。另外,因为在整经工序中采用先进的分批整经工艺,全部经纱均匀地分批卷绕到经轴上,然后并轴,再浸渍浆料,织出来的布表面平整挺括,无毛羽,可保证覆铜板生产厂家在布面上胶时,不产生微小胶粒等外观疵点,从而使印制电路板不产生翘曲现象。尤为可贵的是,因为池窑熔化面积大,玻璃液的温度均匀性及化学均匀性都达到了最佳水平,所以单丝的内不匀率为0.4482%,确保电子布的单位面积偏差率可达到±1.80%,超过日本JIS工业标准,达到美国IPC标准二类205±49/㎡质量水平,即国际先进水平。 因此,我国电子玻纤工业从坩埚拉丝工艺迈入池窑拉丝工艺,不是一个单纯的量变,而是实现了质变。正是因为这个第一轮的质变,又导致了第二轮的量变。所以,我国电子玻纤工业就是在不断的“量变到质变”及“质变促量变”中蓬勃发展,突飞猛进。
2. 2 谈谈电子布在覆铜板中的应用问题。在刚性覆铜板大类中,有一类使用电子玻纤布作增强材料,浸以许多由不同树脂组成的胶粘剂而制成的覆铜板,通称玻璃布基覆铜板,最大量使用的有环氧(树脂)玻璃布覆铜板,美国IPC标准的型号为FR-4,此外还有酚醛-环氧、聚四氟乙烯、聚苯醚、氰酸脂、BT(双马酰亚胺氰酸脂)、聚酰亚胺等等树脂与玻璃布制成覆铜板。除了家电、儿童电子玩具外,绝大部分电子整机、部件都使用这类覆铜板。(家电、儿童玩具中也有少量使用)
还有一类行业中称为复合基覆铜板,其绝缘基材是由两种增强材料组成,比如芯部用玻璃毡(覆铜板行业有时称电子玻纤纸)表面用电子玻纤布,美国IPC标准的型号为CEM-3,还有芯部用木浆纸,表面用电子玻纤布的,IPC标准的型号为CEM-1。
挠性覆铜板的绝缘基体原来都用有机薄膜,近年随着超薄或极薄玻纤布的成功开发,在其上覆一层铜箔,也被称为挠性覆铜板。
玻纤布除了大量用在玻璃布基、复合基覆铜板外,现在也大量直接用在印制电路板中。这就是覆铜板制造厂将玻璃布浸渍胶粘剂后形成的半固化片,不是用来制造覆铜板,而是直接出售给印制电路板厂,作为多层印制电路板层间粘接和绝缘之用。所以又叫作多层电路板用粘结片、商品半固化片等,还有些俗称PP、胶片等等。
毫不夸张,电子布是电子工业、尤其是处于高度信息化时代的电子工业极其重要的基础材料。
2. 3 目前覆铜板生产厂家大部分都在使用开纤布,开纤布对提高树脂的浸透性,改善绝缘层间的耐离子迁移性,改善覆铜板的尺寸稳定性,改善印制电路板的钻孔加工性等方面都有积极作用。但是,不少覆铜板厂家反映,目前国内供应的开纤布,一是数量有限,二是各家开纤的程度不同,覆铜板厂家很难用相同的生产工艺去适应各种不同开纤特性的电子布。
2.4 覆铜板为了满足电路板越来越多、越来越高的性能要求,必须不断地对改进或研制新的树脂浸渍液。玻纤作为一种界面光滑的无机物质,对浸渍液的黏附性,全靠玻纤布的后处理剂保证。如果后处理剂不与各种新的树脂浸渍液同步配合,很难想象一种不变的偶联剂,总是可以满足千差万别的各种树脂。国外已发展到在后处理剂中添加氧化钛微粉、荧光增白剂及紫外线聚合引发剂等新组分。这种新型后处理剂电子布不仅能屏蔽99%以上的紫外线,而且制得的板材呈透明状,有利于印制电路版实现精密化、微型化、超薄化,尤其适用于薄型超大规模集成电路用的印制电路板。
2.5 目前在高频微波领域用的覆铜板市场在不断增长,这类覆铜板要求在1—10GHz或更高更宽的频带范围,保持很低(或很高)而且稳定的介电常数和小于10-3数量级的介质损耗。虽然,聚四氟乙烯树脂玻璃布基板在这方面有很大优势,但也有其不足,业界在寻求新的树脂体系,以开发更多品种微波领域用的覆铜板。而覆铜板作为一种由增强材料和树脂制成的复合型电子材料,只要增强材料的介电常数不降低,其介电常数的降低则是很有限的。所以国外研制出低介电常数玻纤布,用E玻纤和低介电常数的有机纤维混纺的低介电常数布等。普通覆铜板对介电常数的技术表征是小于某个数值,而微波用覆铜板要求介电常数等于某个值。这对复合材料而言,是个极难保证的要求,但为了保证微波器件信号传输的质量,保证电路特性电抗的高精度控制,这一要求是必须的。国内在这方面的研发虽然已大有进展,但对低介电常数的稳定性尚不够,必须进一步努力。
三、电子布市场前景展望
我国玻璃纤维行业近几年的快速发展,动力来自国内和国外两个市场的拉动。国际市场的扩大,既有总需求增长的因素,也有来自国际企业前期因利润率较低退出行业后,给国内企业在国际市场留下的发展空间;而国内市场的增长,则是来自下游行业的快速发展,如 电子玻纤的迅猛增长,则得力于印制电路与覆铜板工业的强劲拉动。
据有关报道,近几年来,我国电子信息产业以数字技术和网络技术为代表的电子信息技术连年持续飞跃发展,从而推动了与国民经济发展和人民生活提高密切相关的电子信息产品大量升级换代(如数字电视的普遍推广应用等),导致新的市场需求不断涌现。我国在内部需求不断增长及国外相关产业持续向我国转移的强劲推动下,已经成为全球印制电路板、覆铜板及电子玻纤最大的生产与销售中心。
在电子布-覆铜板-印制电路板这条产业链中,覆铜板发挥了重要的承上启下的支撑作用。它是电子布的最大的直接用户。
历年来的市场运行雄辩证实,只要印制电路板与覆铜板生产与市场兴旺,电子布生产与市场肯定繁荣,反之则相互萧条不景气。所以,我们可以从印制电路与覆铜板产业的发展来预测电子玻纤的市场前景。
我国印制电路产业早已居于世界首位,目前占世界比重近40%, 预计2010-2015年的年平均增长率将达到10.8%,逐步达到世界近50%的规模。
我国覆铜板产业从二十世纪九十年代进入快速发展期,到二十一世纪,在电子信息产业的高速发展推动下,2003年全国刚性板总产量首次突破1亿m2,达到1.059亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布4.576亿m,2005年又突破2亿m2, 达到2.05亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布9.020亿m,2009年再突破3亿m2,达到3.316亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布16.740亿m。2010年进一步提高到近4亿m2水平,达到3.992亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布20.960亿m。由此可见,我国覆铜板行业耗用电子布,年年走上新台阶,数年就踏上一个大台阶。据全球权威机构统计,我国2010年刚性覆铜板总产量已达全球总产量的70%以上, 早已成为名副其实的全球覆铜板制造大国。
最近,据我国覆铜板行业协会发布的“十二·五”覆铜板行业发展建议书称,我国覆铜板在“十二·五”期间,将步入新一轮的增长周期,年平均递增率将达到10%左右。此规划预测,2012年全国覆铜板总产量将达到4.7亿m2, 2013年5.17亿m2,2014年5.68亿m2, 2015年达到6.25亿m2,创历史最高记录。
综上所述,我国电子玻纤市场在“十二·五”期 间将持续发展,前景看好!
在十年左右的时间内以持续20%以上的年增长率,并成为全球玻璃纤维第一生产大国。
在多重因素的强劲推动下,已经成为全球印制电路板、覆铜板及电子玻纤最大的生产与销售中心。
我国玻璃纤维工业从二十世纪五十年代末期诞生至今,在经历了五十多年的坎坷发展历程后,已经成为一门崭新的独立工业体系,逐步渗透到我国国民经济的各个工业部门,如电子电气、化工冶金、交通运输、建筑设施、环境保护、海洋开发、遗传工程、航空航天及军事尖端等各个高新技术领域,成为工业发展及科技进步不可缺少的新型工程材料与结构材料。
自上个世纪九十年代初以来,通过引进国外先进的池窑拉丝技术,加上国家的大量投入,消化吸收国外的先进技术,我国的玻璃纤维行业有了较大的发展。在产品产量、规格、品种以及工艺技术和企业规模都上了一个新台阶。九十年代后期及进入二十一世纪以来,随着国民经济建设飞速发展,我国玻璃纤维行业更是以前所未有的高速发展,在十年左右的时间内以持续20%以上的年增长率,完成了大跨度的升级换代,并成为全球玻璃纤维第一生产大国,令全球同行刮目相看!
在玻璃纤维琳琅满目的品种中有一支后起之秀,它就是在池窑拉丝工艺中孕育成长并迅速发展壮大的电子纱与电子布。电子布是覆铜箔板生产中必不可少的材料,也是电子信息产业的基础材料。近几年来由于我国电子信息产业的迅速崛起,大大促进了电子布市场的繁荣。自上个世纪九十年代初期起,电子布像一匹腾飞的骏马,连年驰骋向前,强劲推动着我国玻璃纤维工业蓬勃发展。
生产实践雄辩证实,池窑拉丝是玻纤工业发展的强大动力,而电子玻纤又是在池窑拉丝“母体“中孕育成长,并发展壮大的,成为玻纤工业的技术核心。
一、我国电子布生产技术发展历程
我国电子布从二十世纪七十年代初期试制始,至今已有三十多年历史,前后经历了四个发展阶段。
1.1 试制起步阶段(1974~ 1989年)
我国玻璃纤维行业,最早涉足生产电子产品基础材料的厂家之一是原四川省玻璃纤维厂(现四川省玻纤集团有限公司)。该厂于1970年7月建成投产后,便大量生产各种规格的电绝缘用无碱玻璃纤维层压基布。其生产的电绝缘用无碱纱及无碱布,在全国玻纤行业产品质量大评比中,多次获得优质产品称号。
1974年底,该厂率先与国营704厂携手合作,试制成功FR-4型覆铜板用玻璃纤维基布,即后来被称为仿7628的电子布。
1978年,我国覆铜板产量首次突破年产千吨的规模,达到1500吨。继而到1984年,跃升到5000~ 5500吨,提高了2.3~2.6倍,总共耗用各种规格的玻璃纤维基布3000~ 3400吨,其中除1500吨为进口的正宗电子布外,其余的1500~1900吨全部为国产的仿电子布。
当时,我国电子工业发展较为缓慢,印制电路板的制造水平低,对覆铜板的技术要求也不高,故国产仿7628电子布完全能满足当时覆铜板的质量要求。
1.2 国外引进阶段(1990~ 1994年)
上个世纪八十年代,我国实行改革开放政策,大大加快了电子工业发展速度。随着1985~1987年我国几家大型覆铜板厂家,对国外覆铜板设备及技术引进工程的相继完成,尤其是FR-4型环氧玻璃纤维布基覆铜板的扩大生产,对电子玻纤布的需求量越来越大,质量要求也越来越高。国产的仿电子布无论是产品品质上还是产品规格上,都难以满足从国外引进的覆铜板设备不断提出的新需求。
值此关键时刻,原珠海经济特区玻璃纤维企业有限公司,在全国玻纤行业中,首次从国外全套引进技术软件及专业生产设备的电子布生产线,于1990年6月建成投产。此后数年内,国家科委、原国家建材局及中国玻璃纤维工业协会等领导部门,多次在珠海召开现场会、行业年会及科技情报网会议,组织全行业及有关科研设计、机械设备及仪器仪表等单位来珠海观摩学习,科技攻关并消化吸收,使该生产线发挥了良好的示范作用,并对全行业的技术进步起到了一定的推动作用。
值得提出的是,众多的坩埚拉丝厂家在参观了池窑拉丝生产线后,一致认为池窑拉丝工艺先进、设备精良、产品质量上乘、生产能力很大,是我国玻璃纤维工业发展的强大动力,也是我国电子玻璃纤维发展的必由之路。为此,为我国电子玻纤下一步的扩大生产奠定了稳固的思想基础。
1.3 扩大生产阶段(1995~ 2004年)
二十世纪九十年代初,我国有一大批年产100万张以上的覆铜板生产厂家相继建成投产。到1994年时,全国FR-4型环氧玻璃纤维布基覆铜板的年产量己达约480万m2,比1984年产量提高了近10倍。1995年起,又有日本及我国台湾、香港投资的大型玻璃纤维布基覆铜板生产厂家在我国广东及华东地区建成投产。正由于覆铜板行业的飞跃发展,才促使电子玻纤行业也不断扩大生产。
自1995年起,我国采用坩埚拉丝工艺的仿7628电子布也得了很大的发展。据不完全统计,截至2004年,我国大陆仿7628电子布的年产量已达到4500~5100万m,其中四川省玻璃纤维有限责任公司达到3000~3500万m,江西长江化工厂(即原国营5727工厂)为900~ 1000万m,四川威玻新材料集团有限公司为500万m,上海耀华无碱玻璃纤维有限公司为100万m。
自1995年以来,我国大陆采用池窑拉丝工艺的电子玻纤得到了更大的发展,尤其是2000~2400年步伐更快。如2000年全国正宗电子布的年产量为1.49亿m,到2004年提高到了4.8亿m,高达3.2倍。
自2000年到2004年,我国大陆有9家电子级玻璃纤维生产厂家,共建了10座池窑,总产能为16.30万吨,其中全电子型的有5座,产能为6.20万吨,混合型的有5座,产能为2.60万吨,合计电子纱产能为8.80 万吨。
自1995~2004年的扩大生产阶段,我国大陆共有8家采用池窑拉丝工艺,生产正宗电子布的生产厂家,其中产能最高的是香港建滔化工集团所属的深圳凯荣德玻璃纤维有限公司,其年产能高达1.4亿m,第二是台湾宏仁企业集团所属的上海宏和电子材料有限公司,其年产能为1亿m,第三是珠海功控集团所属的珠海功控玻璃纤维有限公司,其年产能为7000万m。这8家电子布生产厂家的年产能合计为5.49亿m。 1.4 蓬勃发展阶段(2005年至今)
2004年,我国(大陆)电子布市场热销,大大激发了我国电子布生产厂家的生产积极性,纷纷于2004年2季度起采用技术改造或扩建新生产线的方法,以达到扩大生产的目的。
2005年1季度开门红,先后有两家全电子型池窑点火投产,产能为3.6万吨。其中广州忠信世纪玻纤有限公司生产1.6万吨全电子型池窑,于2005年1月26日点火投产,泰山玻璃纤维邹城有限公司年产2万吨全电子型池窑,于2005年3月 16日点火投产。接着,2005年下半年又有两座混合型池窑点火投产,其年产能为1.6万吨。
统计资料表明,截至2005年9月底,我国(大陆)共有39座池窑在生产运行,其中增强型池窑共24座,年产能为41.1万吨;全电子型8座,年产能12.5万吨;混合型7座,年产能14.65万吨。总计68.25万吨。
在这众多的电子布生产厂家中,值得特别提出的有香港建滔化工集团所属的广州忠信世纪玻璃纤维有限公司(以下简称广州忠信)及重庆国际复合材料有限公司(以下简称重庆国际)。
香港建滔化工集团是全球最大的覆铜板生产商,主营覆铜板、印制电路板、化工及房地产四大业务。2010年集团营业额超过300亿港元。该集团在广州忠信有三座电子型池窑,以生产G-75及E-225电子纱为主,在广东清远有一座年产3.5万吨的电子型池窑,以生产E-225及以下的电子细纱为主,在广东深圳及连州有二座电子布厂,共有1600台喷气织机,电子布年产能超过3亿m 。
广州忠信在2001年筹建时就打了三座池窑的混凝土基础,第一座年产1.2万吨的全电子型池窑于2002年6月点火投产后 ,紧接着第二座窑于2003年6月、第三座窑于2005年1月相继点火投产,全部生产多规格电子细纱。
重庆国际现已拥有11条大型玻纤生产线,年生产能力突破50万吨,生产规模居全国第二、全球第四。截止2010年底,公司总资产为75.61亿元,净资产32.46亿。
早在1999年,重庆国际仅有无捻粗纱一个大类的产品,产品结构较为单一。2002年2月,在大渡口工业区投产的一座年产2万吨的混合窑中,就有5000吨是电子纱,于2003年9月投产的年产3万吨的混合窑中,又有1万吨是电子纱。重庆国际将突破口选在了电子细纱上,在全国同行业中较早的大规模进军这一领域。紧接着,在长寿工业区新建了一条年产3.5万吨混合型池窑生产线,于2006年2月点火投产,其中电子纱年产量达2.0万吨。其电子纱的规格多,填补了我国电子纱系列产品的空白。据悉,直径为9μm的电子纱有3个规格:其中G-75及G-37电子纱合计年产能为1.2万吨,G-150电子纱年产能3000吨;直径为7μm的电子纱有E-225,其年产能为2500吨,直径为5μm的电子纱有D-450,其年产能为600吨。
重庆国际于2008年1月,年产3.5万吨池窑及2008年4月,年产8万吨池窑相继投产后,2010年11月,又一座8万吨池窑投产,至此,重庆国际电子纱年产能已大大超过5万吨,品种也从最初仅有的G系列发展到兼有G、D及DE等系列,电子用纱和工业用纱,普通细纱和超细纱等多层次的丰富品种结构,成为我国最主要的电子纱生产厂家之一。特别是在2007年,以重庆国际为主体申报的国家科技支撑计划项目——“超细电子级玻璃纤维及织物关键技术开发及产业化”项目已获得国家科学技术部的正式批准。借助这一平台,重庆国际加大了超细电子级细纱、工业用细纱和玻纤细纱织物的科技攻关和新产品开发,拟把重庆国际建成中国优质电子纱及其织物的生产基地之一。经过三年的苦心钻研,重庆国际的超细玻璃纤维技术已取得突破,电子纱系列产品已达到国际先进水平,成功打破了美国、日本在该领域的技术垄断。
二、对电子布生产与应用的几点认识
2.1我国生产仿电子布的厂家,绝大多数开始是采用坩埚拉丝工艺,经合股加捻,再采用分条或一次整经工艺不浆纱并轴,最初都是在1511型有梭织机上织造,现己逐步改用宽幅箭杆织机上织造,最后再经过简易的热—化学处理制成仿电子布。
坩埚拉丝工艺相对于池窑拉丝工艺来说,是一种落后的生产工艺。因为坩埚拉丝工艺在二次熔化玻璃球时,会使玻璃液产生大量的再生及原生微小气泡,又因为坩埚本身容量小,故整体玻璃液的温度均匀性及化学均匀性都较差,这可以说是工艺本身的先天不足,无法弥补。这些为数众多的微小气泡如果在纤维成型前来不及排出玻璃液,就会被包含在单丝内部,而这对用其加工制成的印制电路板来说,就是一个隐患,因为它将降低板材的绝缘等级甚至会造成短路。
另外,经、纬纱合股加捻,会使仿电子布在制作覆铜板浸胶时,布面的树脂浸透性差;采用分条或一次整经工艺,会使布面张力不匀,导致印制电路板板面翘曲度偏高;不采用浆纱技术,经纱上没有一层薄薄的保护膜,很容易在织造过程中被机械磨擦起毛,使布面产生毛羽,导致板材剥离性差。
池窑拉丝的电子布生产线,则拥有正宗电子布生产工艺所必须的单元式池窑拉丝,能熔制出最佳质量的玻璃液,采用积极式退介,单股低捻,分批整经、浆纱并轴、喷气织布,最后再进行严格的热—化学处理。
采用这种先进工艺制成的电子布,由于经、纬纱都是单向单股低捻,捻度只有28捻/米,经纱定长不接头,且纱质均匀度很高,覆铜板厂家浸渍树脂时很容易浸透,所以板材层间粘结很牢固,不会产生分层现象,可确保板材在剪切加工时不开裂。另外,因为在整经工序中采用先进的分批整经工艺,全部经纱均匀地分批卷绕到经轴上,然后并轴,再浸渍浆料,织出来的布表面平整挺括,无毛羽,可保证覆铜板生产厂家在布面上胶时,不产生微小胶粒等外观疵点,从而使印制电路板不产生翘曲现象。尤为可贵的是,因为池窑熔化面积大,玻璃液的温度均匀性及化学均匀性都达到了最佳水平,所以单丝的内不匀率为0.4482%,确保电子布的单位面积偏差率可达到±1.80%,超过日本JIS工业标准,达到美国IPC标准二类205±49/㎡质量水平,即国际先进水平。 因此,我国电子玻纤工业从坩埚拉丝工艺迈入池窑拉丝工艺,不是一个单纯的量变,而是实现了质变。正是因为这个第一轮的质变,又导致了第二轮的量变。所以,我国电子玻纤工业就是在不断的“量变到质变”及“质变促量变”中蓬勃发展,突飞猛进。
2. 2 谈谈电子布在覆铜板中的应用问题。在刚性覆铜板大类中,有一类使用电子玻纤布作增强材料,浸以许多由不同树脂组成的胶粘剂而制成的覆铜板,通称玻璃布基覆铜板,最大量使用的有环氧(树脂)玻璃布覆铜板,美国IPC标准的型号为FR-4,此外还有酚醛-环氧、聚四氟乙烯、聚苯醚、氰酸脂、BT(双马酰亚胺氰酸脂)、聚酰亚胺等等树脂与玻璃布制成覆铜板。除了家电、儿童电子玩具外,绝大部分电子整机、部件都使用这类覆铜板。(家电、儿童玩具中也有少量使用)
还有一类行业中称为复合基覆铜板,其绝缘基材是由两种增强材料组成,比如芯部用玻璃毡(覆铜板行业有时称电子玻纤纸)表面用电子玻纤布,美国IPC标准的型号为CEM-3,还有芯部用木浆纸,表面用电子玻纤布的,IPC标准的型号为CEM-1。
挠性覆铜板的绝缘基体原来都用有机薄膜,近年随着超薄或极薄玻纤布的成功开发,在其上覆一层铜箔,也被称为挠性覆铜板。
玻纤布除了大量用在玻璃布基、复合基覆铜板外,现在也大量直接用在印制电路板中。这就是覆铜板制造厂将玻璃布浸渍胶粘剂后形成的半固化片,不是用来制造覆铜板,而是直接出售给印制电路板厂,作为多层印制电路板层间粘接和绝缘之用。所以又叫作多层电路板用粘结片、商品半固化片等,还有些俗称PP、胶片等等。
毫不夸张,电子布是电子工业、尤其是处于高度信息化时代的电子工业极其重要的基础材料。
2. 3 目前覆铜板生产厂家大部分都在使用开纤布,开纤布对提高树脂的浸透性,改善绝缘层间的耐离子迁移性,改善覆铜板的尺寸稳定性,改善印制电路板的钻孔加工性等方面都有积极作用。但是,不少覆铜板厂家反映,目前国内供应的开纤布,一是数量有限,二是各家开纤的程度不同,覆铜板厂家很难用相同的生产工艺去适应各种不同开纤特性的电子布。
2.4 覆铜板为了满足电路板越来越多、越来越高的性能要求,必须不断地对改进或研制新的树脂浸渍液。玻纤作为一种界面光滑的无机物质,对浸渍液的黏附性,全靠玻纤布的后处理剂保证。如果后处理剂不与各种新的树脂浸渍液同步配合,很难想象一种不变的偶联剂,总是可以满足千差万别的各种树脂。国外已发展到在后处理剂中添加氧化钛微粉、荧光增白剂及紫外线聚合引发剂等新组分。这种新型后处理剂电子布不仅能屏蔽99%以上的紫外线,而且制得的板材呈透明状,有利于印制电路版实现精密化、微型化、超薄化,尤其适用于薄型超大规模集成电路用的印制电路板。
2.5 目前在高频微波领域用的覆铜板市场在不断增长,这类覆铜板要求在1—10GHz或更高更宽的频带范围,保持很低(或很高)而且稳定的介电常数和小于10-3数量级的介质损耗。虽然,聚四氟乙烯树脂玻璃布基板在这方面有很大优势,但也有其不足,业界在寻求新的树脂体系,以开发更多品种微波领域用的覆铜板。而覆铜板作为一种由增强材料和树脂制成的复合型电子材料,只要增强材料的介电常数不降低,其介电常数的降低则是很有限的。所以国外研制出低介电常数玻纤布,用E玻纤和低介电常数的有机纤维混纺的低介电常数布等。普通覆铜板对介电常数的技术表征是小于某个数值,而微波用覆铜板要求介电常数等于某个值。这对复合材料而言,是个极难保证的要求,但为了保证微波器件信号传输的质量,保证电路特性电抗的高精度控制,这一要求是必须的。国内在这方面的研发虽然已大有进展,但对低介电常数的稳定性尚不够,必须进一步努力。
三、电子布市场前景展望
我国玻璃纤维行业近几年的快速发展,动力来自国内和国外两个市场的拉动。国际市场的扩大,既有总需求增长的因素,也有来自国际企业前期因利润率较低退出行业后,给国内企业在国际市场留下的发展空间;而国内市场的增长,则是来自下游行业的快速发展,如 电子玻纤的迅猛增长,则得力于印制电路与覆铜板工业的强劲拉动。
据有关报道,近几年来,我国电子信息产业以数字技术和网络技术为代表的电子信息技术连年持续飞跃发展,从而推动了与国民经济发展和人民生活提高密切相关的电子信息产品大量升级换代(如数字电视的普遍推广应用等),导致新的市场需求不断涌现。我国在内部需求不断增长及国外相关产业持续向我国转移的强劲推动下,已经成为全球印制电路板、覆铜板及电子玻纤最大的生产与销售中心。
在电子布-覆铜板-印制电路板这条产业链中,覆铜板发挥了重要的承上启下的支撑作用。它是电子布的最大的直接用户。
历年来的市场运行雄辩证实,只要印制电路板与覆铜板生产与市场兴旺,电子布生产与市场肯定繁荣,反之则相互萧条不景气。所以,我们可以从印制电路与覆铜板产业的发展来预测电子玻纤的市场前景。
我国印制电路产业早已居于世界首位,目前占世界比重近40%, 预计2010-2015年的年平均增长率将达到10.8%,逐步达到世界近50%的规模。
我国覆铜板产业从二十世纪九十年代进入快速发展期,到二十一世纪,在电子信息产业的高速发展推动下,2003年全国刚性板总产量首次突破1亿m2,达到1.059亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布4.576亿m,2005年又突破2亿m2, 达到2.05亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布9.020亿m,2009年再突破3亿m2,达到3.316亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布16.740亿m。2010年进一步提高到近4亿m2水平,达到3.992亿m2,其中玻纤布基板耗用电子布20.960亿m。由此可见,我国覆铜板行业耗用电子布,年年走上新台阶,数年就踏上一个大台阶。据全球权威机构统计,我国2010年刚性覆铜板总产量已达全球总产量的70%以上, 早已成为名副其实的全球覆铜板制造大国。
最近,据我国覆铜板行业协会发布的“十二·五”覆铜板行业发展建议书称,我国覆铜板在“十二·五”期间,将步入新一轮的增长周期,年平均递增率将达到10%左右。此规划预测,2012年全国覆铜板总产量将达到4.7亿m2, 2013年5.17亿m2,2014年5.68亿m2, 2015年达到6.25亿m2,创历史最高记录。
综上所述,我国电子玻纤市场在“十二·五”期 间将持续发展,前景看好!