印制電路板(PrintedCircuitBoard,簡稱“PCB”),是承載電子元器件并連接電路的橋梁,指在通用基材上按預定設計形成點間連接及印制元件的印制板,其主要功能是使各種電子零組件形成預定電路的連接,起傳輸作用。
PCB作為電子產品的關鍵元器件幾乎應用于所有的電子產品,是現代電子信息產品中不可或缺的電子元器件,被譽為“電子產品之母”。
本文摘錄自行行查《2020年中國PCB行業研究報告》
PCB的產品種類眾多,可以按照產品的導電層數、彎曲韌性、組裝方式、基材、特殊功能等多種方式分類,但在實際中,往往根據PCB各細分行業的產值大小混合分類為:單面板、雙面板、多層板、HDI板、封裝載板、撓性板、剛撓結合板和特殊板。
PCB封裝基板分類可分為:存儲芯片封裝基板(eMMC)、微機電系統封裝基板(MEMS)、射頻模塊封裝基板(RF)、處理器芯片封裝基板及高速通信封裝基板。
封裝基板是Substrate(簡稱SUB)。基板可為芯片提供電連接、保護、支撐、散熱、組裝等功效,以實現多引腳化,縮小封裝產品體積、改善電性能及散熱性、超高密度或多芯片模塊化的目的。
按基材柔軟性劃分,PCB可分為剛性印制電路板、撓性(柔性)印制電路板(FPC)和剛撓結合印制電路板。
FPC以軟性銅箔基材(FCCL)為原材料制成,具有配線密度高、輕薄、可彎曲、可立體組裝的優點,適用于小型化、輕量化和移動要求的電子產品。
印刷電路板主要由金屬導體箔、膠粘劑和絕緣基板三種材料組合而成,不同的PCB,其絕緣基板表面的導體涂層數可能不同。
根據導電涂層數,可分為單面板、雙面板、多層板。其中,多層板又可分為中低層板和高層板。常見的多層板一般為4層板或6層板,復雜的多層板可達幾十層。
中國的電子產業鏈日趨完善、規模大、配套能力強,而PCB產業在整個電子產業鏈中起到承上啟下的關鍵作用。
PCB是每個電子產品承載的系統合集,核心的基材是覆銅板,上游原材料主要包括銅箔、玻璃纖維及合成樹脂。
從成本來看,覆銅板占整個PCB制造的30%-40%左右,銅箔是制造覆銅板的最主要原材料,成本占覆銅板的30%(薄板)和50%(厚板)。
下游應用比較廣泛,其中通信、汽車電子和消費電子三大領域占比合計60%,5G基站的建設加速將拉動PCB產業鏈的快速發展。
覆銅板是核心基材
覆銅板(CCL)的制造過程是將增強材料浸以有機樹脂,經干燥加工形成半固化片。將數張半固化片疊合在一起的坯料,一面或兩面覆以銅箔,經熱壓而成的一種板狀材料。
從成本來看,覆銅板占整個PCB制造的30%左右,覆銅板的主要原材料為玻璃纖維布、木漿紙、銅箔、環氧樹脂等材料,其中銅箔作為制造覆銅板的最主要原材料,占80%的物料比重包括30%(薄板)和50%(厚板)。
各個品種的覆銅板之所以在性能上的不同,主要是表現在它所使用的纖維增強材料和樹脂上的差異。生產PCB所需的主要原材料包括覆銅板、半固化片、銅箔、氰化金鉀、銅球和油墨等,覆銅板是最為主要的原材料。
PCB廣泛的運用途徑將有力支撐未來電子紗需求。2019年全球PCB產值約為650億美元,中國PCB市場較為穩定,2019年中國PCB市場產值近350億美元,中國地區是全球增長最快的區域,占全球產值的一半之多,未來將持續增長。
全球PCB產值地區分布,美洲、歐洲、日本PCB產值在全球的占比不斷下降,亞洲其他地區(除日本)的PCB產業產值規模則迅速提高,其中中國大陸的占比提升迅速,是全球PCB產業轉移的中心。
全球PCB市場較為分散,集中度不高。
2019年全球PCB市場中鵬鼎(中國)、旗勝(日本)、迅達(美國)以6%、5%、4%市占率位居前三。
主板要求在有限的空間上承載更多的元器件,進一步縮小線寬線距,普通多層板和HDI已經難以滿足需求,必須由更小的高階HDI并聯起來分散主板功能,使結構設計更加緊湊。
PCB板的應用覆蓋范圍十分廣泛,下游應用比較廣泛,其中通信、汽車電子和消費電子三大領域占比合計60%,5G基站的建設加速將拉動PCB產業鏈的快速發展。
汽車電子
汽車用PCB要求工作溫度必須符合-40°C~85°C,PCB一般選用FR-4(耐燃材料等級,主要為玻璃布基板),厚度在1.0~1.6mm。
根據中國產業發展研究網的數據,目前中高檔轎車中汽車電子成本占比達到28%,混合動力車為47%,純電動車高達65%。
消費電子
隨著智能手機、平板電腦、VR/AR以及可穿戴設備等頻頻成為消費電子行業熱點,創新型消費電子產品層出不窮,并將滲透消費者生活的方方面面。這也為消費電子PCB的發展帶來了契機。
2019年手機及消費電子占PCB下游應用的比例分別為37%。移動終端的PCB需求則主要集中于HDI、撓性板和封裝基板。
據Prismark統計,移動終端的PCB需求主要以HDI及撓性板為主,其中HDI板占比約為50.68%,并有26.36%的封裝基板需求。
服務器
服務器平臺升級將帶動整個服務器行業進入上行周期,而PCB以及其關鍵原材料CCL作為承載服務器內各種走線的關鍵基材,除了服務器周期帶來的量增邏輯,同時還存在服務器平臺升級帶來的價增邏輯。
可以說,在服務器面臨升級、市場即將擴容的情況下,PCB和CCL將因為服務器升級迎來量價齊升的增長機會。
2019年全球個人電腦的PCB需求主要集中于撓性板和封裝基板,合計占比達48.17%;服務/存儲的PCB需求以6-16層板和封裝基板為主。
PCB在高端服務器中的應用主要包括背板、高層數線卡、HDI卡、GF卡等,其特點主要體現在高層數、高縱橫比、高密度及高傳輸速率。高端服務器市場的發展也將推動PCB市場特別是高端PCB市場的發展。
通信領域PCB
在通信領域,根據不同的PCB特性,可以應用于不同功能的通信設備上。對于大尺寸多層、高頻材料可以應用于無線網及傳輸網中。相比而言,多層板、剛撓結合的PCB元件可用于數據通信網及固網寬帶等環節。
根據券商的相關測算,單個5G基站對PCB的使用量約為3.21㎡,是4G基站用量的1.76倍,同時由于5G通信的頻率更高,對于PCB的性能需求更大,因此5G基站用PCB的單價要高于4G基站用PCB,由于5G的頻譜更高,帶來基站的覆蓋范圍更小,根據測算國內5G基站將是4G基站的1.2-1.5倍,同時還要配套更多的小基站,因此5G所帶來的基站總數量將要比4G多出不少。
此外,5G基站功能增多,PCB上元件的集成密度明顯提升,電路板的設計難度也隨之提高。高頻高速材料的使用和制造難度的提升將顯著提升PCB單價。
PCB的高頻多層化:為了擴大通訊通道,以適應數字時代對信息量與速度傳播需求的提升,電子通訊設備的使用頻率逐步向高頻領域轉移。
這就要求PCB基板材料應具有低介電常數與低介電損耗角正切值,只有這樣才能獲得高傳播信號速度,并減少信號傳播過程中的損失。除此之外,PCB工藝也隨著電子信息技術的發展而向多層化、微線寬、微間距多盲孔等方向發展。
高層化PCB將顯著縮小密集復雜的線路連接空間,達到集成化的效果。多層板在電子產品設計上得到普遍的認可并得到深入的技術研發。常見的多層板以四層PCB為主,現在六、八、十層板也逐漸得到普及。
PCB品質的提升推動上游CCL、FR-4基板的產業升級
隨著PCB工業規模的擴大核心技術的創新,行業的競爭也不斷加劇,廠家開始更為重視PCB產品的品質,因此對PCB品質的管控也愈加嚴格。
為了適應PCB向精細線路、高頻多層方向發展,其上游的CCL材料由單一型過渡到系列化,覆銅板的新材料、新工藝、新技術的運用與研發成為必然趨勢。
與此相對應,FR-4型產品的性能也逐漸提升,FR-4型覆銅板的某些性能已不能完全滿足PCB的制作要求,FR-4逐步走向高耐燃性、高尺寸穩定性、低介電常數和環保性。
PCB國產化進程加速
中國PCB企業依靠成本優勢、產能擴張和下游本土品牌的崛起,拉動PCB國產化進程。隨著行業的發展,中國PCB內資企業通過自身發展或合資建廠,逐漸積累自身資本、人才和技術資源,構建自身產業護城河,不斷發展壯大。
在技術上,不斷加大研發投入,積累中高端PCB技術;在產能上,不斷投資建廠,形成規模優勢;在產業鏈上,逐步完善上游原材料渠道和應用市場,形成完備的上下游產業鏈體系。
中國正式實現PCB貿易從逆差到順差的轉變,標志著中國PCB正進行結構性轉變,生產技術不斷發展,初步實現進口替代的目標。