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Engpass Kupferfolie: Wohin driftet die Leiterplattenindustrie?

| Autor / Redakteur: Michael Gasch / Johann Wiesböck

Elektromobilität verstärkt den Engpass von Kupferfolie
Elektromobilität verstärkt den Engpass von Kupferfolie (Bild: ELEKTRONIKPRAXIS)

Der Preis für Rohkupfer hielt sich 2016 in engen Grenzen, denn die Weltwirtschaft verzeichnete geringes Wachstum. Die Situation änderte sich nun gravierend – ein Engpass bei Kupferfolien zeichnet sich ab.

Zum Jahresende 2016 machte sich eine Entwicklung bemerkbar, deren Auswirkungen immer deutlicher zutage treten, deren Konsequenzen gravierend, aber bei weitem noch nicht absehbar sind. Ab Oktober zeichnete sich verstärkt die Verknappung von Kupferfolie ab, die jedoch zunächst als beherrschbar erschien. Die Versorgung mit Kupfererz wird allgemein als „unkritisch“ angesehen, denn trotz einer Jahresproduktion von knapp 20 Mio. Tonnen (2016) sind noch große Reservemengen – überwiegend in Amerika – bekannt. Wir kommen täglich mit diesem Metall in Berührung, doch ist es in seiner Bedeutung fast unbekannt.

Die meisten Anwendungen finden sich mit 39% des Weltverbrauchs in der Elektrik und Elektronik. Dort sind es die thermische und elektrische Leitfähigkeit, die das Metall unverzichtbar machen. Fast die Hälfte der Weltproduktion wird in China verbraucht und erst mit wesentlichem Abstand folgen die EU (18%) und Amerika (13%).

Die Preisentwicklung für Rohkupfer hielt sich – in USD gerechnet – 2016 in relativ engen Grenzen, denn die Weltwirtschaft verzeichnete nur geringes Wachstum und es gab zunächst kaum durchschlagende, neue Anwendungen. Das änderte sich erst in den letzten beiden Monaten: nach den Wahlen in den USA gab es – durch die angekündigten Investitionsprogramme – Preissprünge.

Über diese Vorhaben sind bislang zu wenige Details bekannt und nach allgemeiner Einschätzung könnte es sich auch nur um ein kurzfristiges Strohfeuer handeln, denn die Finanzierung ist ebenfalls noch unbekannt. Aber schon die Versprechungen führten zu wesentlichen Kurssprüngen – sowohl beim Kupferpreis als auch beim Wechselkurs des USD. Ein zweiter Faktor für den Preisschub kommt aus China, dort soll das Stromversorgungsnetz modernisiert werden. Beides führte zu Preissteigerungen an den Metallbörsen von über 20%.

Einfluss von Umweltschutz und Klimawandel

Zuletzt machten sich jedoch unerwartet gänzlich andere Themen bemerkbar: Umweltschutz und Klimaveränderung. Obwohl beide schon viele Jahre in der öffentlichen Diskussion sind, waren die politischen Anstrengungen bestenfalls halbherzig. Trotzdem wurden immer wieder kleine Schritte in diese Richtung unternommen: dazu gehören u. a. die erneuerbaren Energien, die durch Fukushima (März 2011) deutlichen Auftrieb erhielten. Allerdings verursachen regenerative Energieerzeugungen zusätzlichen Rohstoffbedarf.

Konventionell erzeugte Energie benötigt pro Megawatt eine Tonne Kupfer, regenerative Energieerzeugung dagegen vier bis fünf Mal mehr (für Solarthermie: 4 bis 4,5 t/MW, für Photovoltaik: ca. 5 t/MW und für Windkraft etwa 2,5 t pro Anlage). Aber auch dieser zusätzliche Bedarf hatte zunächst wenig Auswirkung auf die Kupfernotierung, da sich die übrige Nachfrage aus konjunkturellen Gründen etwas abschwächte.

Der Erfolg Chinas als „Werkbank der Welt“ wurde zu großen Teilen durch die Missachtung der Umwelt erkauft. Die schlechte Luftqualität in chinesischen Großstädten verursachte zunehmenden Druck durch die Bevölkerung und die Regierung musste darauf reagieren.

Zunächst wurden ab 2006 Elektro-Scooter in nennenswerten Stückzahlen verkauft und inzwischen sind in vielen chinesischen Großstädten Motorräder mit Verbrennungsmotor nicht mehr zugelassen. Hybridautos waren der nächste logische Schritt, reine Elektrofahrzeuge folgten später.

Die Zulassung von Autos wird durch ein Lotteriesystem begrenzt, doch Elektrofahrzeuge sind davon ausgenommen. So ist es wenig verwunderlich, wenn die Zahl dieser Fahrzeuge deutlich steigt. 2015 vervierfachte sich die Zahl der Neuzulassungen in China und es werden wegen der Vorgabe der chinesischen Regierung von (zunächst) eine Million Elektroautos weiterhin deutliche Steigerungen erwartet.

Aber der Schritt zur Elektromobilität wurde außerhalb Chinas über Jahre hinaus nicht mit dem nötigen Nachdruck verfolgt. Die Politik in Europa versuchte zwar, den Umstieg auf Elektrofahrzeuge zu fördern, doch waren die Ansätze wenig erfolgreich, denn wegen hoher Fahrzeugpreise, geringer Reichweiten, fehlender Ladestationen und langer Ladezeiten ist das Interesse der Verbraucher weiterhin begrenzt.

Erst durch den Dieselskandal kam Bewegung in die Sache. Aber in China ist man mit den Überlegungen schon wieder einen Schritt weiter: Ende Oktober 2016 wurde eine Gesetzesvorlage eingebracht, nach der eine Mindestmenge an Elektrofahrzeugen gefordert wird.

Bereits ab 2018 sollen das mindestens 8% der Autoverkäufe sein, 2019 steigt der Prozentsatz auf 10% und 2020 auf 12%. Für Hybride sind die prozentualen Vorgaben doppelt so hoch. Bei Zulassungszahlen in China (2016) von 23,5 Mio. Fahrzeugen, müssen also rein rechnerisch ab 2018 mindestens zwischen zwei und drei Millionen. Elektrofahrzeuge von den jeweiligen Herstellern verkauft werden.

Es ist aus heutiger Sicht allerdings eher unwahrscheinlich, dass der geforderte knappe Zeitrahmen eingehalten werden kann, doch ist damit die Richtung vorgegeben. Außerdem fordern die neuen Gesetze, dass 70 % der Fertigung in China zu erfolgen hat. Damit wird nicht nur die Entwicklung vorangetrieben, sondern es ergibt sich ein deutlicher Wettbewerbsvorteil für chinesische Hersteller, die dann auch die Verkaufspreise vorgeben werden.

Elektromobilität verstärkt den Engpass Kupferfolie

Mit der Einführung der E-Mobilität werden weitere Konsequenzen deutlich, denn Hybrid- und E-Fahrzeuge haben zusätzlichen Kupferbedarf. Während in einem konventionellen Fahrzeug nur 20 bis 30 kg an Kupfer benötigt werden, braucht ein E-Fahrzeug zwischen 65 und 80 kg. Etwa 40% davon entfallen auf den Antrieb, ein Viertel auf die Kabelverbindungen und der Rest auf die Batterie.

Um die genannten Pläne umzusetzen, wird Elektronik erforderlich. Mit einem Volumen von über 4.000 Mrd. EUR ist dies einer der wichtigsten Wirtschaftszweige. Mit nur etwa 50 Mrd EUR macht die globale Leiterplattenindustrie zwar nur einen kleinen Teil aus, doch sind diese gedruckten Schaltungen unverzichtbar, denn sie sind das Verbindungsmedium für alle Bauteile.

Trotzdem wird ihre Bedeutung meist verkannt, sie werden sogar vielfach als „commodity“ abqualifiziert. Dabei wird übersehen, dass dieses Bauteil komplex, anwendungs- und zeichnungsspezifisch ist und nur auf auftragsbezogen gefertigt wird, weil es ein anderer Abnehmer nicht einsetzen kann. Trotzdem ist die Branche einem seit Jahren kontinuierlichen Preisverfall ausgesetzt, der schon viele Unternehmen aus dem Markt gedrängt hat.

Die Basis der Vorlieferanten ist klein und daher verwundbar. Man muss sich dabei vor Augen halten, dass die weltweit etwa 2.400 Leiterplattenhersteller nur ca. 20 ernstzunehmende Laminathersteller haben, die übrigen können die erforderlichen Qualitätsstandards meist nicht einhalten. Aber die Lieferkette wird noch enger, denn die 20 Basismaterialproduzenten stützen sich wiederum auf nur etwa 15, ausschließlich in Asien angesiedelte Folienlieferanten. Es gibt zwar noch mehr Folienproduzenten in China, doch kommen diese aus Qualitätsaspekten nicht in Frage.

Von den somit 15 zur Verfügung stehenden Unternehmen produzieren vier fast ausschließlich für den Eigenbedarf und weitere drei mit einem Anteil von 11% haben sich bereits für die Batterietechnik entschieden. Obwohl es sich 2015 bereits um bedeutende Mengen handelte, ging der Bedarf 2016 weiter in die Höhe und selbst 2017 ist immer noch kein Ende abzusehen.

Der Herstellprozess der Folien ist aufwändig: das Kupfer wird elektrolytisch auf Titan-Trommelwalzen abgeschieden. Die Walzen für die Fertigung haben eine durchschnittliche Lebensdauer von ungefähr 15 Jahren, dann müssen sie ersetzt werden. So stehen auch dieses Jahr mehrere Ersatzbeschaffungen an.

Da die Nachfrage für Leiterplatten in den letzten Jahren stagnierte, wurde nur wenig in Ersatzbeschaffung oder Kapazitätserweiterung investiert. Die derzeit vorhandene weltweite Produktionskapazität für Kupferfolien wird daher seit Jahren auf knapp 600.000 t pro Jahr geschätzt.

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Ich glaube die interessantere Frage in Bezug auf Leiterplatten ist, wo in Zukunft die Produktion...  lesen
posted am 08.08.2017 um 17:15 von Unregistriert

Demnächst wird das Kupfer sowieso durch Graphen und andere billige Kohlenstof-Derivate...  lesen
posted am 10.02.2017 um 10:08 von wurl

Kupfer lässt sich sehr gut, zu nahezu 100% recyclen, daher sehe ich das bedeutend entspannter....  lesen
posted am 09.02.2017 um 12:08 von roby111


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