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印制PCB线路板行业全景解析
来源: | 作者:胜方电子 | 发布时间: 950天前 | 1210 次浏览 | 分享到:
PCB线路板作为电子产品的关键元器件几乎应用于所有的电子产品,是现代电子信息产品中不可或缺的电子元器件,被誉为“电子产品之母”。印制电路板(PrintedCircuitBoard,简称“PCB”),是承载电子元器件并连接电路的桥梁,指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板,其主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起传输作用。

PCB线路板作为电子产品的关键元器件几乎应用于所有的电子产品,是现代电子信息产品中不可或缺的电子元器件,被誉为“电子产品之母”。印制电路板(PrintedCircuitBoard,简称“PCB”),是承载电子元器件并连接电路的桥梁,指在通用基材上按预定设计形成点间连接及印制元件的印制板,其主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起传输作用。
  一、PCB产品分类
  PCB线路板的产品种类众多,可以按照产品的导电层数、弯曲韧性、组装方式、基材、特殊功能等多种方式分类,但在实际中,往往根据PCB各细分行业的产值大小混合分类为:单面板、双面板、多层板、HDI板、封装载板、挠性板、刚挠结合板和特殊板。
  PCB线路板封装基板分类可分为:存储芯片封装基板(eMMC)、微机电系统封装基板(MEMS)、射频模块封装基板(RF)、处理器芯片封装基板及高速通信封装基板。封装基板是Substrate(简称SUB)。基板可为芯片提供电连接、保护、支撑、散热、组装等功效,以实现多引脚化,缩小封装产品体积、改善电性能及散热性、超高密度或多芯片模块化的目的。
  按基材柔软性划分,PCB线路板可分为刚性印制电路板、挠性(柔性)印制电路板(FPC)和刚挠结合印制电路板。FPC以软性铜箔基材(FCCL)为原材料制成,具有配线密度高、轻薄、可弯曲、可立体组装的优点,适用于小型化、轻量化和移动要求的电子产品。
  印刷电路板主要由金属导体箔、胶粘剂和绝缘基板三种材料组合而成,不同的PCB线路板,其绝缘基板表面的导体涂层数可能不同。根据导电涂层数,可分为单面板、双面板、多层板。其中,多层板又可分为中低层板和高层板。常见的多层板一般为4层板或6层板,复杂的多层板可达几十层。
  二、PCB行业产业链
  中国的电子产业链日趋完善、规模大、配套能力强,而PCB线路板产业在整个电子产业链中起到承上启下的关键作用。PCB线路板是每个电子产品承载的系统合集,核心的基材是覆铜板,上游原材料主要包括铜箔、玻璃纤维及合成树脂。
  从成本来看,覆铜板占整个PCB线路板制造的30%-40%左右,铜箔是制造覆铜板的最主要原材料,成本占覆铜板的30%(薄板)和50%(厚板)。下游应用比较广泛,其中通信、汽车电子和消费电子三大领域占比合计60%,5G基站的建设加速将拉动PCB线路板产业链的快速发展。
  三、覆铜板是核心基材
  覆铜板(CCL)的制造过程是将增强材料浸以有机树脂,经干燥加工形成半固化片。将数张半固化片叠合在一起的坯料,一面或两面覆以铜箔,经热压而成的一种板状材料。从成本来看,覆铜板占整个PCB线路板制造的30%左右,覆铜板的主要原材料为玻璃纤维布、木浆纸、铜箔、环氧树脂等材料,其中铜箔作为制造覆铜板的最主要原材料,占80%的物料比重包括30%(薄板)和50%(厚板)。
  各个品种的覆铜板之所以在性能上的不同,主要是表现在它所使用的纤维增强材料和树脂上的差异。生产PCB线路板所需的主要原材料包括覆铜板、半固化片、铜箔、氰化金钾、铜球和油墨等,覆铜板是最为主要的原材料。
  四、PCB主要应用领域
  PCB线路板板的应用覆盖范围十分广泛,下游应用比较广泛,其中通信、汽车电子和消费电子三大领域占比合计60%,5G基站的建设加速将拉动PCB线路板产业链的快速发展。
  1、汽车电子:汽车用PCB线路板要求工作温度必须符合-40°C~85°C,PCB线路板一般选用FR-4(耐燃材料等级,主要为玻璃布基板),厚度在1.0~1.6mm。根据中国产业发展研究网的数据,目前中高档轿车中汽车电子成本占比达到28%,混合动力车为47%,纯电动车高达65%。
  2、消费电子:随着智能手机、平板电脑、VR/AR以及可穿戴设备等频频成为消费电子行业热点,创新型消费电子产品层出不穷,并将渗透消费者生活的方方面面。这也为消费电子PCB线路板的发展带来了契机。2019年手机及消费电子占PCB线路板下游应用的比例分别为37%。移动终端的PCB线路板需求则主要集中于HDI、挠性板和封装基板。据统计,移动终端的PCB线路板需求主要以HDI及挠性板为主,其中HDI板占比约为50.68%,并有26.36%的封装基板需求。
  3、服务器:服务器平台升级将带动整个服务器行业进入上行周期,而PCB线路板以及其关键原材料CCL作为承载服务器内各种走线的关键基材,除了服务器周期带来的量增逻辑,同时还存在服务器平台升级带来的价增逻辑。可以说,在服务器面临升级、市场即将扩容的情况下,PCB线路板和CCL将因为服务器升级迎来量价齐升的增长机会。2019年全球个人电脑的PCB线路板需求主要集中于挠性板和封装基板,合计占比达48.17%;服务/存储的PCB线路板需求以6-16层板和封装基板为主。PCB线路板在高端服务器中的应用主要包括背板、高层数线卡、HDI卡、GF卡等,其特点主要体现在高层数、高纵横比、高密度及高传输速率。高端服务器市场的发展也将推动PCB市场特别是高端PCB市场的发展。
  4、通信领域PCB:在通信领域,根据不同的PCB线路板特性,可以应用于不同功能的通信设备上。对于大尺寸多层、高频材料可以应用于无线网及传输网中。相比而言,多层板、刚挠结合的PCB线路板元件可用于数据通信网及固网宽带等环节。根据券商的相关测算,单个5G基站对PCB线路板的使用量约为3.21㎡,是4G基站用量的1.76倍,同时由于5G通信的频率更高,对于PCB线路板的性能需求更大,因此5G基站用PCB线路板的单价要高于4G基站用PCB线路板,由于5G的频谱更高,带来基站的覆盖范围更小,根据测算国内5G基站将是4G基站的1.2-1.5倍,同时还要配套更多的小基站,因此5G所带来的基站总数量将要比4G多出不少。此外,5G基站功能增多,PCB线路板上元件的集成密度明显提升,电路板的设计难度也随之提高。高频高速材料的使用和制造难度的提升将显著提升PCB线路板单价。
  五、PCB发展趋势
  PCB线路板的高频多层化:为了扩大通讯通道,以适应数字时代对信息量与速度传播需求的提升,电子通讯设备的使用频率逐步向高频领域转移。
  这就要求PCB线路板基板材料应具有低介电常数与低介电损耗角正切值,只有这样才能获得高传播信号速度,并减少信号传播过程中的损失。除此之外,PCB线路板工艺也随着电子信息技术的发展而向多层化、微线宽、微间距多盲孔等方向发展。
  高层化PCB线路板将显著缩小密集复杂的线路连接空间,达到集成化的效果。多层板在电子产品设计上得到普遍的认可并得到深入的技术研发。常见的多层板以四层PCB线路板为主,现在六、八、十层板也逐渐得到普及。
  六、PCB品质的提升推动上游CCL、FR-4基板的产业升级
  随着PCB线路板工业规模的扩大核心技术的创新,行业的竞争也不断加剧,厂家开始更为重视PCB线路板产品的品质,因此对PCB线路板品质的管控也愈加严格。
  为了适应PCB线路板向精细线路、高频多层方向发展,其上游的CCL材料由单一型过渡到系列化,覆铜板的新材料、新工艺、新技术的运用与研发成为必然趋势。
  与此相对应,FR-4型产品的性能也逐渐提升,FR-4型覆铜板的某些性能已不能完全满足PCB线路板的制作要求,FR-4逐步走向高耐燃性、高尺寸稳定性、低介电常数和环保性。
  中国PCB线路板企业依靠成本优势、产能扩张和下游本土品牌的崛起,拉动PCB线路板国产化进程。随着行业的发展,中国PCB线路板内资企业通过自身发展或合资建厂,逐渐积累自身资本、人才和技术资源,构建自身产业护城河,不断发展壮大。在技术上,不断加大研发投入,积累中高端PCB线路板技术;在产能上,不断投资建厂,形成规模优势;在产业链上,逐步完善上游原材料渠道和应用市场,形成完备的上下游产业链体系。中国正式实现PCB线路板贸易从逆差到顺差的转变,标志着中国PCB线路板正进行结构性转变,生产技术不断发展,初步实现进口替代的目标。