2024年中国功能型湿电子化学品镀层材料市场报告

一、产业概述 （一）功能型湿电子化学品镀层材料的定义与作用 1.定义 功能型湿电子化学品是为了满足电子产品制造中特殊工艺需求，通过复配形成的电子化学品，广泛应用于半导体先进封装、封装基板及PCB等电子封装领域。功能型湿电子化学品相对于通用化学品更加注重产品的功能性，技术门槛更高，难度更大，产品附加值和单位利润更高。 根据其组成成分和应用工艺不同，分为清洗、光刻、显影、蚀刻、去膜、以及镀层材料等。根据其是否停留在最终产品上，又可分为直接、间接材料。其中清洗、光刻、显影、蚀刻、去膜、光刻胶是间接材料，靶材、镀层金属层、有机或无机的钝化层（也称绝缘层）等为直接材料。 功能型湿电子化学品镀层材料是指在电子行业湿法制程中采用电镀、化学镀等方法对基材进行处理的镀层材料及配套试剂。 2.主要用途 电镀，是一种利用电解原理在金属表面镀上一层金属或合金的过程，它在电子行业中发挥着至关重要的作用。电镀不仅能增强基底金属的抗腐蚀性，提高硬度、防止磨耗、提升导电性、光滑性、耐热性，还能改善产品的外观。电镀层可以是单一金属或合金，常见的电子电镀金属包括铜、镍、金、银、锡等，它们各自具有不同的特性和应用场景。例如，电镀铜层因其良好的导电性能而被广泛应用于印刷线路板和电子器件中；电镀镍层则因其良好的耐蚀性和稳定性而被用作防护和阻挡层；电镀金层则因其极好的化学稳定性和延展性而被应用于电子工业和微电子技术中。电镀技术在电子行业的应用非常广泛，从芯片的铜互连技术、封装中的电极凸点电镀技术、引线框架的电镀表面处理，到印制线路板、接插件的各种功能电镀，电镀技术贯穿了高端电子制造的全部流程。随着技术的发展，电镀工艺也在不断进步，以满足电子行业对高精度和高性能的需求。 化镀，也称为化学镀或无电解镀，一种无电解沉积过程，通过化学氧化还原机制在基体表面沉积金属，常用于印刷电路板、半导体制造等领域。这种技术利用金属的催化作用，通过可控制的氧化还原反应产生金属的沉积，具有镀层均匀、针孔小、不需外加电源、能在非导体上沉积和具有某些特殊性能等特点。化镀技术的核心是镀液的组成及性能，它通常包括金属盐、还原剂、络合剂、pH缓冲剂、稳定剂、润湿剂和光亮剂等。在化镀过程中，镀件进入化学镀溶液时，由于镀层金属的催化作用，镀层本身对氧化还原反应的催化作用保证了金属离子的还原沉积得以在镀件上进行。 （二）主要分类和产品应用 1.电镀液的分类及应用 电镀技术在半导体制造中的应用非常广泛，从晶圆制造到封装测试，再到微纳器件的制造，都是提升产品性能和可靠性的关键工艺步骤。电镀液中包含的主盐、导电盐、阳极活性剂、缓冲剂以及多种添加剂（如整平剂、光亮剂、抗针孔剂等）均对电镀功能有重要影响，这些添加剂可以改善镀层的性能和电镀质量。每种电镀材料都有其特定的应用和优势，选择合适的电镀材料对于提高半导体器件的性能至关重要。 电镀液的分类方式常见的有以下两种： （1）按金属离子分类：电镀液可以根据其所含金属离子的种类进行分类，如铜电镀液、镍电镀液、锡电镀液、金电镀液等。这些电镀液分别用于沉积相应的金属层，以满足不同的导电性、耐磨性、抗腐蚀性等性能要求。 （2）按应用工艺分类：电镀液还可以根据其在半导体制造中的特定应用工艺进行分类，按所属的产业链环节，可分为用于晶圆制造的电镀液、用于封装环节的电镀液（包括传统封装和先进封装）；按照工艺来分，可分为用于实现芯片表面金属化的制程，例如RDL、UBM等电镀液，以及用于实现芯片内部以及与载板、转接板之间的互连工艺制程，例如TSV、Bumping等电镀液。 在半导体制造中，电镀技术发挥着至关重要的作用。作为晶圆、封装基板、PCB之间互连的关键功能性材料，对保障终端产品的电气性能、机械性能、物理散热、可靠性以及使用寿命等起到至关重要的作用，决定着各类先进制程中I/O 密度和传输效率这两大核心目标。 在传统封装中，电镀液主要为引线框架电镀锡。在先进封装中，电镀液主要应用于以下制程： （1）RDL重布线技术（2D）：电镀铜、电镀金。 （2）UBM凸块下金属化技术（2D）：电镀铜/镍/金、化学镀/镍/金、化学镀镍/钯/金。 （3）Bumping技术（2.5D）：电镀铜/镍/锡银、电镀金凸块。 （4）TSV通孔填孔技术（3D）：电镀铜，对于硅通孔（TSV）这样的三维互联技术，电镀液用于精确填充这些微小的垂直通道，建立高速通信路径。 电镀液作为半导体制造过程中的核心材料之一，其性能直接影响到最终产品的质量。随着半导体技术的不断发展，对电镀液的性能要求也在不断提高，促使相关企业不断创新和改进电镀液的配方和技术。目前国内先进封装领域电镀镀液几乎被外资企业垄断，根据镀液产品不同，国内外电镀液市场的竞争格局也呈现出梯队化特点，国内半导体企业在该领域起步晚，加上这一段供应链的认证周期极长，产品种类多，技术门槛高，在该产业链仍以国外企业为主。近年来，随着产业链自主化的需求驱动，上海新阳在高纯电镀铜母液及大马士革电镀铜，创智芯联在晶圆级化镀镍钯金、TSV电镀铜、无氰电镀金，安集在先进封装电镀铜产品等镀层材料领域实现了零的突破，国产替代加速进行。 2.化镀液的分类及应用 在微电子产品封装领域，化镀镍金（ENIG）和化镀镍钯金（ENEPIG）主要用于晶圆级封装的凸块下金属化UBM（UnderBumpingMetallization）制程以及封装基板和PCB的最终表面处理。利用化学镍金或化学镍钯金工艺技术，在金属铝或铜基上，沉积一层具有可焊性的镍金或镍钯金层，然后再进行键合或焊接工艺。相比于电镀工艺，化学镍金/镍钯金工艺的生产效率更高，受到设备的限制更小，易于进行大规模生产，品质及成本的优势明显，应用范围的深度和广度也会进一步加大。 除了化学镍金/镍钯金工艺，化学镀锡、化学镀银等主要应用于PCB最终表面处理，在半导体晶圆级封装及封装基板级封装中尚未大规模应用，相对应用范围较窄。化学铜应用于过程电镀，主要为PTH实现导通效果，功能要求相对单 一。 半导体制造中的化学镀液根据镀层材料的不同，主要可以分为以下几种类型，并具有各自的应用场景： （1）化学镍金 主要应用于晶圆先进封装、功率芯片、基板的表面处理，可以作为基材铜、铝的保护层。其中镍层作为阻挡层，可以防止焊料、金线、铝线和基材的原子扩散导致连接失效，金层为焊接层，可以满足焊料的焊接、打线等功能。 （2）化学镍钯金 主要应用于晶圆先进封装、功率芯片、基板等更高可靠性领域，可以作为基材铜、铝的保护层。在原来镍金工艺的基础上，在镍金之间增加了钯层，钯层既具有阻挡层效果，又具有焊接和绑定功能，使产品的功能性和可靠性大幅提高。 （3）化学锡 化学锡主要应用于PCB，部分载板领域，化学锡镀层具有良好的可焊性，也适用于高频线路板。但因为镀层不耐摩擦，且耐候性差，应用领域有限。 （4）化学银 化学银和化学锡类似，主要应用于PCB，部分载板领域，镀层具有良好的可焊性，也适用于高频线路板。但因为镀层不耐摩擦，镀层易发黑，应用领域较小。 （5）化学铜 化学铜不作为最终表面处理，一般在PTH工艺前，其功能单一，为电镀铜提供导电能力，使电镀铜可以覆盖在孔内，实现多层线路互连。 （6）化学镍 这种镀液通过化学反应在半导体表面形成均匀的镍层，常用于形成良好的电接触和机械支撑层，例如在倒装芯片封装中作为凸点底部金属层。 （7）化学钯 作为中间层使用，比如在化学镀镍钯金（ENEPIG）工艺中，钯层可以改善镍层与金层之间的结合力，并防止黑盘（BlackPad）现象。 （8）化学金 用于提供优良的抗腐蚀性、抗氧化性和焊接性，广泛应用于电子互联和封装领域，如BGA焊盘、连接器触点等。 这些化学镀液在半导体制造中的应用非常关键，它们满足了电子行业的高要 求，如成分、稳定剂含量、pH值等。随着全球半导体产业的快速发展，尤其是先进封装、芯片制造等领域对高性能化学镀液的需求不断增长。 （三）行业发展影响因素 功能型湿化学镀层材料的关键指标参数包括纯度、洁净度、精度等。例如，溶液中的颗粒和分子离子粘附在晶圆表面，可能影响器件性能，一般要求控制杂质颗粒粒径低于0.5µm，金属杂质含量低于ppm级。 镀液的关键指标参数是确保工艺质量和效率的重要因素。以下是一些主要的关键指标参数： 1.镀液成分与含量：电镀液中的主盐（如硫酸镍、硫酸铜等）、配位剂、添加剂（如光亮剂、整平剂、湿润剂等）、化镀液中的镍盐、还原剂、络合剂、缓冲剂和稳定剂及其他辅助成分的含量，这些成分决定了镀层的金属离子浓度、导电性和沉积速度。 2.pH值：影响放电电位、络合物的组成以及添加剂的吸附程度，进而影响镀层质量，pH值对镀液的稳定性和镀层质量及镀层厚度都有直接影响。不同金属的镀液对pH值的要求不同，通常需要在合适的酸碱度范围内进行电镀或化镀。 3.镀液稳定性：涉及镀液的物理化学性能和阳极性能，影响电镀过程的稳定性和镀层的质量。例如，在电沉积Zn-Fe-SiO2复合镀层工艺中，Fe2+的氧化速度受pH值影响，需要严格控制以维持镀液成分的稳定。同时，镀层沉积速率的稳定性受镀液成分、电流密度、pH值等多种因素影响，稳定的镀液有助于控制镀层厚度和提高生产效率 4.溶液污染度：包括金属杂质、不溶性悬浮物、有机杂质等的测定，防止杂质过多影响镀层质量和稳定性。 5.镀液工作温度：温度对电镀或化学镀过程的速度和镀层质量有重要影响，其决定电镀活化镀的速度和镀层的均匀性：电流密度不当可能导致镀层不均匀或产生缺陷。液体温度越高，电镀速度或化学反应速率通常越快，但过高的温度可能导致电/化镀液的挥发和分解。适宜的温度控制可以平衡沉积速率和晶粒细化程度，从而提升镀层硬度。 电镀或化镀过程还需要考虑多个因素，包括电流密度、电场分布（阳极材料、阴阳极面积比）、循环方式、镀液老化及补充等，这些因素共同影响着镀层的质 量和性能。因此，需要对镀液性能进行相关测试，如镀速、分散能力、深镀能力等。通过定期和科学的镀液检测，可以有效监控电/化镀过程，延长镀液使用寿命，保证镀层产品的质量和生产效率。 （四）行业进入壁垒 功能型湿化学镀层材料的制备技术难点主要包括纯化技术、分析测试与标准化技术、包装和运输。纯化技术是生产的关键，需要将工业级化工原料提纯为超净高纯化学试剂。分析测试技术需要做到ppb甚至ppt级别，以满足高纯度的要求。此外，包装和运输也是保证产品质量的重要环节，需要使用耐腐蚀、不会产生颗粒及金属杂质的材料。在铜电镀技术中，量产难点包括设备产能和稳定性、合适油墨材料的开发、铜栅线的脱栅和氧化问题、良率问题以及环保问题。化镀过程需要严格控制溶液的pH值、温度和搅拌速度，以确保沉积的均匀性和质量。 在功能型湿化学镀层材料行业中，技术、认证及原材料供应链管理的难点主要包括以下几个方面： 1.技术难点：功能型湿化学镀层材料的生产工艺包括纯化工艺和混配工艺，这些工艺对生产设备、环境控制、包装技术都有非常高的要求。特别是提纯技术和分析检测技术，它们是保证产品质量的关键技术，需要企业具备先进的技术和丰富的经验积累。例如，纯化工艺的核心是提纯技术和分析检测技术，不同的提纯技术适用于不同产品的提纯工艺，而检测分析技术则是超净高纯试剂质量控制的关键。 2.认证难点：功能型湿化学镀层材料的质量直接影响到下游产品的质量，因此客户对供应商的选择有严格的审核流程。这包括送样检验、技术研讨、信息回馈、技术改进、小批试做、大批量供货、售后服务评价等严格的筛选流程。在大尺寸面板、半导体集成电路等高端领域要求更加严格，形成了较高的客户粘性。下游应用客户以及终端客户双重认证。 3.原材料供应链管理难点：功能型湿化学镀层材料对于生产资质有着较高要求，需要在化工园区集中布局，对于生产、运输、储存要求高。行业具有一定的区域性，为了保证稳定供应高品质湿电子化学品，生产企业往往围绕下游制造业布局，以减少运输距离。此外，湿电子化学品对包装材料性能也有很高的要求，需要使用特殊的