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Steigende Rohstoffpreise

Die Auswirkungen auf Leiterplatten

11. Januar 2021, 14:46 Uhr   |  Heinz Arnold

Die Auswirkungen auf Leiterplatten
© Data4PCB

Entwicklung des Frachtpreises für 40-Fuß-Container von Asien nach Europa.

Wie sich die gestiegenen Rohstoffpreise und Frachtkosten auf die Leiterplatten auswirken werden, erklärt Leiterplattenexperte Michael Gasch im Interview mit Markt&Technik.

Markt&Technik: Der Kupfer-Preis hat über das vergangene halbe Jahr kräftig zugelegt. Woran liegt es und mit welchem Preisniveau ist für nächstes Jahr zu rechnen?

Michael Gasch, Geschäftsführer von Data4PCB: In China brummt die Wirtschaft seit einem halben Jahr wieder und der Bedarf an Kupfer wächst. Der Preis ist bis kurz vor Weihnachten 2020 auf fast 8.000 Dollar pro Tonne geklettert, wie etwa auf der Website von Westmetall (https://www.westmetall.com/de/markdaten.php), einem Handelsunternehmen für Nichteisen-Metalle, zu sehen ist. Den höchsten Preis für die Tonne Kupfer mussten die Anwender am 14. Januar 2011 bezahlen: 10.148 Dollar. Zwischen 2014 und 2019 bewegten sich die Maximalpreise ungefähr zwischen 6.500 und 7.300 Dollar. Jetzt befinden wir uns schnell auf dem Weg in Richtung 10.000 Dollar und darüber. Es würde mich nicht wundern, wenn 2021 die historischen Höchstpreise erreicht werden oder sogar darüber liegen.

Was zusätzlich noch zu beachten ist: Der Preis von Westmetall gibt nur den Preis im Lager an. Wird das Kupfer aus dem Lager geholt – meist ordern die Unternehmen, die es zu Folien, Blechen und Kugeln weiterverarbeiten, einen kompletten Quartalsbedarf – fallen noch zusätzliche Gebühren in nicht unbeträchtlicher Höhe an – im Dezember 2020 waren es 20 Prozent auf den Rohstoffpreis. Dann muß das Kupfer aus den Lagern an seinen Bestimmungsort transportiert werden, die Kosten dafür haben sich über das letzte halbe Jahr verdoppelt.

Was bedeutet das für die Elektronikindustrie und speziell für Leiterplatten?

Im Elektronikbereich wächst der Bedarf an Kupfer weiter. Die treibenden Kräfte sind 5G, erneuerbare Energien und die Elektromobilität. Der Bedarf für erneuerbare Energien wird von 900.000 t im Jahr 2020 auf 1,9 Mio. t 2030 und für Elektrofahrzeuge von 170.000 t in diesem Jahr auf 1,7 Mio. t 2030 steigen. Weil die Rohstoffpreise und die Transportkosten so stark in die Höhe gehen, müssen diese Steigerungen an die Kunden weitergegeben werden. Weil Leiterplatten Kupferfolien benötigen, werden sie also teurer. Zudem wandert ein erheblicher und schnell wachsender Anteil der Kupferfolien in Batterien für Elektrofahrzeuge. Das ist eine nicht unerhebliche Konkurrenz für die Leiterplattenindustrie. Erstens werden in der Batteriewelt bessere Preise bezahlt als in der Leiterplattenindustrie und zweitens sind die Qualitätsanforderungen dort weniger hoch.

Worin unterscheiden sich die Qualitätsanforderungen?

Zur Leiterplattenherstellung sind Kupferfolien erforderlich, die noch nicht einmal stecknadelgroße Fehlstellen aufweisen dürfen. An diesen Stellen würden die Leiterbahnen den Strom unterbrechen, die Elektronik würde nicht funktionieren. Die Folien müssen also eine sehr hohe Oberflächengüte aufweisen.

Wie dick sind die Kupferfolien normalerweise?

Die Standarddicken liegen bei 18 und bei 35 µm. Für Module auf Basis von Leistungshalbleitern, die etwa in Autos Einsatz finden, sind Dicken von 400 µm erforderlich.

Michael Gasch, Geschäftsführer von Data4PCB: »Die Frage ist nicht: Preiserhöhung zu akzeptieren oder nicht, sondern Vormaterial zu bekommen oder nicht – und lieferfähig zu bleiben.«
© Data4PCB

Michael Gasch, Geschäftsführer von Data4PCB: »Die Preise für Kupfer, Glasgewebe und Harz ziehen seit einem halben Jahr kräftig an. Laminate – also das Basismaterial für Leiterplatten – werden deshalb nicht nur teurer, es ist auch mit Engpässen und Kontingentierung zu rechnen.«

In weiten Bereichen der Elektronik schrumpfen die Strukturgrößen, der Integrationsgrad steigt. Macht das dünnere Folien erforderlich?

Ja, der Trend geht zu noch dünneren Kupferfolien. In 5G-Geräten etwa kommen jetzt Stärken von 4 bis 5 µm zum Einsatz.

Also ist weniger von dem teuren Material erforderlich?

Die Folien müssen für den Einsatz in 5G nicht nur sehr dünn sein, sondern zusätzlich besondere Eigenschaften aufweisen. Deshalb sind die Prozesse für die Fertigung so dünner Folien viel aufwändiger, was den Einspareffekt über weniger Material mehr als kompensiert.

Wie hoch ist der wertmäßige Anteil der Kupferfolie an den Laminaten bzw. den Leiterplatten?

Eine Faustregel besagt, dass die Kupferfolie rund 30 Prozent der Laminatkosten und diese wiederum etwa 40-50 Prozent des Wertes einer Leiterplatte ausmachen. Diese Prozentsätze können aber je nach Leiterplattentechnologie erheblich schwanken.

Für die Hersteller der Kupferfolien ist es also weniger aufwändig und attraktiver, sie an andere Industrien zu verkaufen als an die anspruchsvollen Leiterplattenhersteller, wo zudem die Preise relativ niedrig liegen…

…was durchaus ein Problem werden könnte. Bisher fahren die Hersteller Mischkalkulationen und subventionieren die Folien für Leiterplatten teilweise über die Folien für andere Industrien.  

Welchen Wertanteil an der Leiterplatte nehmen die übrigen Materialien ein?

Nach der Faustregel steuern 25 Prozent das Glasgewebe und ein weiteres Viertel das Harz bei.

Auch hier sind die Hersteller von Leiterplatten nicht die vorrangige Zielgruppe?

Für Glasgewebe gibt es ebenfalls viel größere Märkte, die – ähnlich wie für Kupferfolien – geringere Ansprüche an die Qualität stellen. Dazu zählen glasfaserverstärkte Kunststoffe, wie z.B. Flügel für Windräder, Bootskörper und Surfboards, um nur einige wenige zu nennen. Deshalb gibt es auch unter den Glasgewebeherstellern nicht so viele Unternehmen, die es sich antun, die besonderen Ansprüche der Leiterplattenhersteller zu erfüllen. Das gleiche gilt für Harze.

Es ist also auch im Sektor der Glasgewebe mit weiter steigenden Preisen zu rechnen?

Für Glasgewebe ist der Preis im zweiten Halbjahr 2020 um 20 Prozent gestiegen, denn das Angebot reduzierte sich, weil turnusmäßige Wartungsarbeiten anstehen. Der Preis für Harz sprang von November bis Dezember 2020 um 60 Prozent in die Höhe, unter anderem, weil zwei wichtige Hersteller durch Brände ausgefallen sind. Weitere Steigerungen sind angekündigt.

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