20世紀(jì)60年代后,半導(dǎo)體與電子工業(yè)的崛起,為鉭板開(kāi)辟了新的應(yīng)用賽道。隨著集成電路技術(shù)發(fā)展,半導(dǎo)體芯片制造需要高純度、低雜質(zhì)的金屬材料作為濺射靶材與電極基材,鉭板憑借優(yōu)異的導(dǎo)電性與耐腐蝕性,成為理想選擇。這一時(shí)期,鉭板提純技術(shù)取得重大突破,通過(guò)電子束熔煉與區(qū)域熔煉工藝,鉭純度提升至99.99%(4N級(jí)),雜質(zhì)含量控制在10ppm以下,滿足半導(dǎo)體行業(yè)對(duì)材料純度的嚴(yán)苛要求。同時(shí),冷軋工藝升級(jí),實(shí)現(xiàn)了厚度0.1-1mm超薄鉭板的量產(chǎn),表面粗糙度Ra控制在0.8μm以下,適配芯片制造的精密需求。此外,鉭電解電容器的快速發(fā)展,推動(dòng)薄鉭板作為電極基材的應(yīng)用,全球鉭板需求從轉(zhuǎn)向民用,1980年全球鉭板年產(chǎn)量突破200噸,其中電子領(lǐng)域占比超過(guò)60%,標(biāo)志著鉭板進(jìn)入民用化、規(guī)模化發(fā)展階段。擁有的耐腐蝕性,能抵抗多種強(qiáng)酸強(qiáng)堿,在 180℃以下,除氫氟酸外,無(wú)懼王水、硝酸等侵蝕。珠海鉭板

保證晶圓的潔凈度和加工質(zhì)量。在電容器領(lǐng)域,鉭電解電容器具有體積小、容量大、可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)、筆記本電腦、汽車電子等設(shè)備中,而鉭電解電容器的陽(yáng)極部件就是由鉭粉壓制燒結(jié)而成,但在一些高壓、大功率的特殊電容器中,也會(huì)使用薄鉭板作為電極材料。用于電容器電極的鉭板,需要具備良好的導(dǎo)電性和表面平整度,通過(guò)精密軋制工藝制成厚度為 0.1mm-0.5mm 的薄鉭板,再經(jīng)過(guò)蝕刻工藝在表面形成細(xì)密的溝槽,增大表面積,從而提升電容器的容量。在電子封裝領(lǐng)域,隨著電子設(shè)備向小型化、高集成化發(fā)展,芯片的散熱問(wèn)題日益突出,鉭板由于其優(yōu)異的導(dǎo)熱性(導(dǎo)熱系數(shù)為 54W/(m?K)),被用于制作芯片的散熱基板。鉭散熱基板能夠快速將芯片工作時(shí)產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)出去,避免芯片因過(guò)熱導(dǎo)致性能下降或損壞;同時(shí),鉭板的熱膨脹系數(shù)與硅芯片較為接近(鉭的熱膨脹系數(shù)為 6.5×10??/℃,硅為 3.2×10??/℃),可減少因熱膨脹系數(shù)不匹配導(dǎo)致的封裝應(yīng)力,提升封裝結(jié)構(gòu)的可靠性和使用壽命。珠海鉭板產(chǎn)品執(zhí)行 ASTM B 521、ASTM B 365 等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn),質(zhì)量有嚴(yán)格保障,符合各類應(yīng)用需求。

純鉭資源稀缺、成本高昂,限制其大規(guī)模應(yīng)用。通過(guò)添加低成本合金元素(如鈮、鈦),研發(fā)出高性能低成本鉭合金板。例如,鉭-30%鈮合金板,鈮元素不僅降低材料成本(鈮價(jià)格約為鉭的1/5),還能提升鉭板的低溫韌性與加工性能,其耐腐蝕性接近純鉭板,常溫強(qiáng)度達(dá)550MPa,可替代純鉭板用于化工管道、電子電極等中場(chǎng)景,成本降低40%。另一種創(chuàng)新是鉭-鈦-鋯合金板,添加10%鈦與5%鋯,通過(guò)固溶強(qiáng)化提升強(qiáng)度,同時(shí)保持良好耐腐蝕性,成本較純鉭板降低35%,已應(yīng)用于海水淡化設(shè)備的耐腐蝕部件,推動(dòng)鉭材料向更多民用領(lǐng)域普及。
2015年后,半導(dǎo)體芯片向7nm及以下先進(jìn)制程發(fā)展,對(duì)鉭板純度的要求達(dá)到新高度,推動(dòng)超純鉭板技術(shù)突破。先進(jìn)制程芯片的金屬布線與電極制造,需要極低雜質(zhì)含量的鉭板作為濺射靶材基材,以避免雜質(zhì)擴(kuò)散影響芯片電學(xué)性能。這一時(shí)期,超純鉭板提純技術(shù)取得重大進(jìn)展,通過(guò)多道次電子束熔煉與區(qū)域熔煉,實(shí)現(xiàn)了99.999%(5N級(jí))、99.9999%(6N級(jí))超純鉭板的量產(chǎn),其中氧、氮、碳等氣體雜質(zhì)含量控制在1ppm以下,金屬雜質(zhì)含量控制在0.1ppm以下。同時(shí),超精密軋制工藝應(yīng)用,使超純鉭板的厚度公差控制在±0.005mm,表面粗糙度Ra≤0.05μm,滿足先進(jìn)制程濺射靶材的精密需求。2020年,全球6N級(jí)超純鉭板產(chǎn)量突破30噸,主要供應(yīng)臺(tái)積電、三星、英特爾等半導(dǎo)體巨頭,支撐7nm、5nm制程芯片量產(chǎn),超純鉭板成為鉭板產(chǎn)業(yè)技術(shù)含量比較高、附加值比較高的產(chǎn)品類別。可制作在強(qiáng)腐蝕環(huán)境下使用的特殊耐蝕結(jié)構(gòu)件,如支架、框架等。

電子行業(yè)是鉭板的應(yīng)用領(lǐng)域之一,憑借其優(yōu)異的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、耐腐蝕性以及高熔點(diǎn)特性,鉭板在半導(dǎo)體制造、電容器、電子封裝等關(guān)鍵環(huán)節(jié)發(fā)揮著不可替代的作用。在半導(dǎo)體制造領(lǐng)域,鉭板主要用于制作濺射靶材和晶圓承載部件。半導(dǎo)體芯片制造過(guò)程中,需要在晶圓表面沉積金屬薄膜用于導(dǎo)線連接和電極制作,鉭由于其良好的導(dǎo)電性和與硅晶圓的相容性,常被制成鉭濺射靶材,而鉭濺射靶材的基材就是高純度鉭板(純度≥99.995%)。用于濺射靶材的鉭板,不僅要求極高的純度,還需要具備均勻的組織結(jié)構(gòu)和極低的內(nèi)部缺陷,因?yàn)榘胁牡募兌群臀⒂^結(jié)構(gòu)直接影響濺射薄膜的質(zhì)量,若存在雜質(zhì)或缺陷,會(huì)導(dǎo)致薄膜中出現(xiàn)顆粒、等問(wèn)題,影響芯片的電學(xué)性能和可靠性。此外,在半導(dǎo)體晶圓的高溫處理工序中,鉭板還被用作晶圓承載托盤,由于晶圓處理溫度通常在 800℃-1200℃,鉭板的高熔點(diǎn)和良好的高溫穩(wěn)定性能夠確保承載托盤在高溫下不變形,同時(shí)其優(yōu)異的耐腐蝕性可避免托盤與晶圓或處體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)在一些高功率電子 / 電力應(yīng)用中,可作為大電流觸點(diǎn)、電極等,但因成本和加工難度應(yīng)用較少。珠海鉭板
在磷酸生產(chǎn)設(shè)備中,如蒸發(fā)罐、結(jié)晶器,鉭板可抵抗含雜質(zhì)的工業(yè)級(jí)磷酸腐蝕。珠海鉭板
未來(lái),鉭板將與量子科技、生物工程、新能源等新興產(chǎn)業(yè)深度融合,開(kāi)發(fā)化、定制化產(chǎn)品,成為新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵支撐。在量子科技領(lǐng)域,研發(fā)超純納米鉭板,純度提升至7N級(jí)(99.99999%),雜質(zhì)含量控制在0.1ppm以下,作為量子芯片的封裝基板與超導(dǎo)量子比特的支撐材料,減少雜質(zhì)對(duì)量子態(tài)的干擾,提升量子芯片的穩(wěn)定性與相干時(shí)間。在生物工程領(lǐng)域,開(kāi)發(fā)鉭基生物芯片,利用鉭的良好生物相容性與導(dǎo)電性,在鉭板表面構(gòu)建微電極陣列,用于細(xì)胞電生理監(jiān)測(cè)、神經(jīng)信號(hào)采集,為腦科學(xué)研究、神經(jīng)疾病提供工具;同時(shí),研發(fā)鉭基組織工程支架,通過(guò)3D打印制備仿生多孔結(jié)構(gòu),模擬人體骨骼的微觀結(jié)構(gòu),實(shí)現(xiàn)骨組織的精細(xì)修復(fù)。在新能源領(lǐng)域,開(kāi)發(fā)鉭基催化劑載體,利用納米多孔鉭板的高比表面積與穩(wěn)定性,負(fù)載氫燃料電池的催化劑(如鉑),提升催化劑的分散性與耐久性,降低氫燃料電池的成本;同時(shí),研發(fā)鉭合金儲(chǔ)能電極,用于鈉離子電池、固態(tài)電池,提升電池的循環(huán)壽命與能量密度??珙I(lǐng)域融合鉭板的發(fā)展,將為新興產(chǎn)業(yè)提供材料支持,推動(dòng)科技與產(chǎn)業(yè)變革。珠海鉭板