[高分子化学]ITO的回收再生及新型透明导电膜材料的近况发展.pdf

[高分子化学] ITO 的回收再生及新型透明导电膜材料的近况发展 ITO 的回收再生及新型透明导电膜材料的近况发展 自 2007 年Apple 推出「iPhone 」以来，引发了触控面板的新应用商机，也打破了人们多 年来习惯以键盘和滑鼠作為与电子產品或机器设备的沟通介面，包括目前流行在手机、MP3、 Notebook、PDA、GPS 等可携式消费性电子產品，都可看到触控面板的踪影。结合未来智慧 化居住生活空间的发资讯查询系统、ATM 自动提款机、自动售票系统、多功能事务影印机、 公共显示、医疗设备等工商业的应用等，时时都将发现更人性化的触控面板围绕在我们身边。 而平面显示器及触控面板的上游关键性材料透明导电膜ITO 随著每年用量的不断增加，造成 稀有金属銦(In)价格的攀升波动，也连带影响到厂商的获利空间，也因此 ITO 的回收再生或 开发新型的透明导电材料成為热门的研究议题。 透明导电氧化物薄膜材料的近况发展 1. ITO 透明导电膜及銦金属的回收再利用 作為显示器与触控面板透明导电膜应用所需具备的基本特性包括(1)在可见光领域的光透过 率与导电率必须高；(2)薄膜表面型态必须平坦，同时耐电浆製程环境；(3)容易蚀刻、图样 化(patterning)，(4)可大面积均匀化，(5)低生產成本，(6)无毒及可回收再生的材料。ITO 是由 氧化銦(In2O3)加入3-10 wt ％氧化锡(SnO2)所组成，ITO 薄膜比电阻為~10-4Ωcm，可见光透 光率在80~90%之间，因满足上述条件而稳坐透明导电膜的主角。然而 ITO 原料中的銦属於 稀有金属，早期主要来自精炼铅、锌、铜、锡等金属时的副產物(銦含量超过500 ppm)，而 来自矿石的銦含量仅约50 ppm 左右，所以较无开採的经济价值；近几年的来源还包含回收 再生的銦锭。以金属銦的价格来看，2002~2003 年每公斤稳定维持在200 美元以下，如图一 所示。但后来因矿山关闭加上需求增加，急速上升至2005 年的平均价900 美元/公斤，随后 开始採用銦的回收再生技术，将90%的銦再生，也使价格降回到约750 美元/公斤。 图一、金属銦(In)的供需及平均价格随时间的起伏变化 銦金属的主要的消耗量 70 ％来自平面显示器的ITO 靶材，而溅镀製程中约不到 30 ％的ITO 沉积在玻璃基板上，有超过70 ％损失在设备的腔壁、披覆板(shielding)及挡板(shutter)上。目 前从ITO 靶材回收再生銦的回收率约為60-65 ％。由於回收技术的不断进步，回收的cycle time 已由早期的2 个月到目前30 天以内，预计2008 年底回收的cycle time 将可进一步缩短至15 天内，能进一步增加銦的回收再生量。图二為自2005 起金属銦的来源与每年和歷年累计的 供需数量。銦的来源分為一次銦锭 (Virgin，来自於锌、铅、铜、锡矿產製造的副產物)与回 收再生(Reclaim)銦锭两种，自 2006 年起回收再生的銦锭量已高於一次銦锭。用量上以 FPD 為大宗，每年持续成长，其它还包括在CIGS 太阳能电池上等的应用。以供需来看，自2007 年起当年度銦的生產量已不敷当年度銦的消耗量，若将歷年剩餘的銦计算下来，2009 年就 有可能有缺銦的压力，届时是否又会造成新一波的价格飆涨，值得关注。 图二、金属銦的来源与每年和歷年累计供需数量随时间的变化量 以日本而言，2006 年銦的回收再生供给量已佔日本需求量的约 50%，尤其在ITO 靶材领域 的约70%来自废金属的回收再生，这裡的废金属几乎都来自工厂在製造过程中產生的工程废 弃物(溅镀材)。至於来到市场上的平面显示器產品的回收再生，不到全体的10%，量少的原 因是从產品中回收需要较常的时间和较高的成本，包括从分解到回收的时间长、蒐集废弃產 品须广大的空间、回收后的残渣处理需要成本，以及產品中銦的含有率低等。平面显示器使 用ITO 溅镀在玻璃基板上，而15 吋液晶面板的銦含量合计只有1g 左右，而且经过技术开发 与提昇，銦在显示器的单位面积使用量有减少的倾向。 Sharp 发表於2006 年 1 月开始从废弃產品中回收銦，其中三重工厂回收手机的小型液晶面 板的銦；龟山工厂回收大型液晶面板的銦。其他公司如同和矿业於 2005 年投资秋田 Rare Metal 2~3 亿日圆增设热溶解炉、电分解设备，并於11 月完成，12 月开始营运，再生銦锭