Profundidade da indústria de PCB

Visão geral da indústria

1, o conceito

PCB (Placa de Circuito Impresso), o nome da placa de circuito impresso, também conhecida como placa de circuito impresso, é o corpo de suporte de componentes eletrônicos. PCB é um importante componente eletrônico, conhecido como 'porta-aviões eletrônico', aplicações downstream , incluindo eletrônicos de consumo, comunicações, computadores, eletrônicos automotivos, controle industrial, dispositivos médicos, indústria de defesa, aeroespacial e outros campos.

Como componente-chave da interconexão eletrônica, o PCB é uma ponte que transporta componentes eletrônicos e conecta circuitos, amplamente utilizada em quase todos os produtos eletrônicos, é a pedra angular da indústria eletrônica.

2、Classificação de PCB

Os produtos PCB da classificação técnica podem ser divididos em dois tipos de classificação de acordo com a classificação da camada de circuito e classificação de acordo com a estrutura do produto.

(1) PCB de acordo com a classificação da camada de circuito

O PCB pode ser categorizado em placas de face única, dupla face e multicamadas de acordo com a camada do diagrama de circuito.A placa unilateral é a PCB mais básica, usada em eletrodomésticos comuns, controle remoto eletrônico e outros produtos eletrônicos básicos;placa dupla-face devido a ambos os lados da fiação, como eletrônicos de consumo, computadores, eletrônicos automotivos, controle industrial.As placas multicamadas podem ser divididas em placas de nível médio e placas de alto nível, que podem ser categorizadas principalmente em 4-6 camadas, 8-16 camadas, 18 camadas e superiores, e podem ser usadas para circuitos mais complexos, dos quais altos placas de nível são usadas principalmente em equipamentos de comunicação, servidores de última geração, militares e outros campos.

(2) PCB por classificação de estrutura de produto

O PCB de acordo com a estrutura do produto pode ser categorizado em placas rígidas (placas duras), placas flexíveis (placas macias), combinação de placas rígidas-flexíveis, placas semiflexíveis, placas HDI, substratos de embalagem.A placa rígida é fabricada para substratos rígidos e pode fornecer suporte mecânico para componentes eletrônicos, em uma ampla gama de aplicações.Placa flexível para placas de circuito impresso flexíveis, feitas de materiais dobráveis, podem economizar o espaço necessário, sendo mais utilizadas em diversos tipos de equipamentos eletrônicos de consumo.As placas HDI utilizam tecnologia de interconexão de alta densidade, melhoram a densidade da fiação da placa e suportam o uso de aplicações de tecnologia de empacotamento avançada.Substrato de embalagem, ou seja, placa de carregamento de pacote IC, usada diretamente para transportar o chip e fornecer conexão elétrica, proteção, suporte, dissipação de calor, montagem e outras funções.

3, histórico de desenvolvimento de PCB

O PCB tem uma longa história, a mais antiga remonta a mais de cem anos atrás e continua a evoluir até os dias atuais.1903, o inventor alemão Albert Hanson para as primeiras pesquisas sobre breadboard, a invenção do antecessor do PCB.Albert Hanson propôs o uso de conceitos de estrutura de furo passante condutor de dupla face, semelhante à moderna tecnologia de placa passante.Ele também foi inovador na construção de protótipos de circuitos que cobriam fios em placas isoladas, e este trabalho forneceu a estrutura básica para o desenvolvimento subsequente da tecnologia de PCB.

Em 1927, o inventor francês Charles Ducas solicitou a patente de uma variante de placa de circuito.Ele empregou uma técnica de impressão em estêncil que usava estêncil e tinta condutora para imprimir fios em uma superfície isolada, criando circuitos de maneira eficaz.Essa técnica de fiação impressa foi uma versão inicial da evolução do processo atual de revestimento de placas de circuito.

O engenheiro austríaco Paul Eisler deu um passo importante no desenvolvimento de PCBs quando criou o primeiro PCB funcional em 1941. A inovação de Eisler foi a aplicação de uma camada de folha de cobre aderida a um substrato isolante para fornecer um caminho condutor para componentes eletrônicos.Em 1943, ele introduziu ainda um rádio com um PCB interno, um projeto que desempenhou um papel fundamental nas operações militares que se seguiram na Segunda Guerra Mundial.

No final do século 20, o processo de fabricação de PCBs viu avanços nas técnicas de gravação e soldagem, e os PCBs avançaram em direção à complexidade e à miniaturização.A corrida armamentista espacial entre as principais potências impulsionou a tecnologia PCB devido à busca por leveza e eficiência energética.Mais tarde, o advento da era digital desencadeou uma explosão de dispositivos electrónicos, como consolas de jogos, videogravadores, computadores e leitores de CD.À medida que o tamanho dos produtos eletrônicos diminuiu, tornou-se cada vez mais difícil fabricar PCBs manualmente, levando a um aumento na demanda pela fabricação industrializada de PCBs.Ao mesmo tempo, o design da PCB está se tornando cada vez mais crítico à medida que os componentes ficam menores e a fiação se torna mais complexa.

Hoje em dia, os PCBs estão se tornando cada vez mais complexos, impulsionados por tecnologias como 5G, IOT, AI, etc. Os PCBs evoluíram das placas passantes mais básicas para placas altamente multicamadas, placas rígidas-flexíveis, placas flexíveis, placas HDI usando Tecnologia de substrato IC e assim por diante.

Status e previsão da indústria

1, a indústria de fabricação de PCB foi gradualmente transferida para a China continental

A indústria de PCB está amplamente distribuída em todo o mundo, sendo os primeiros Estados Unidos, Europa, Japão e países desenvolvidos dominantes.Há 2.000 anos, os Estados Unidos, a Europa e o Japão representavam mais de 70% do valor global da produção de PCB.No entanto, nas últimas duas décadas, a Ásia, especialmente a China, devido às vantagens do trabalho, das matérias-primas, da política e do cluster industrial, atraiu a transferência global da indústria de fabricação de eletrônicos.China continental, China, Taiwan, Coreia do Sul e outros lugares tornam-se gradualmente o novo centro de produção.Desde 2006, a China continental ultrapassou o Japão para se tornar a maior base de produção de PCB do mundo, marcando uma mudança no cenário competitivo da indústria.O valor da produção de PCB da China Continental, responsável pela proporção do valor da produção bruta global de PCB, aumentou de 8,1% em 2000 para 54,6% em 2021.

Em 2023, a receita doméstica das dez principais empresas listadas em PCB totalizou 140,46 bilhões de yuans.Entre eles, Dongshan Precision tem o maior volume de receita, com receita de 33,651 bilhões de yuans em 2023. A segunda maior empresa é a Peng Ding Holdings, com receita de 32,066 bilhões de yuans em 2023.

2, o mercado entrará em um novo ciclo de crescimento, a indústria de PCB da China continua a se desenvolver de forma saudável

Devido à pressão de redução de estoques e ao aumento das taxas de juros para conter a inflação, o tamanho do mercado global de PCB encolheu em 2023. De acordo com dados da Prismark, o valor da produção global de PCB em 2023 caiu 15% ano a ano, para US$ 69,517 bilhões.No entanto, à medida que o ajustamento do inventário do mercado, a fraca procura de produtos electrónicos de consumo e outras questões entram na fase de encerramento, bem como a evolução acelerada das aplicações de IA, o PCB entrará num novo ciclo de crescimento, deverá crescer cerca de 5% em relação ao ano anterior. -ano em 2024, e espera-se que os fabricantes de PCB recuperem a taxa de colheita.A médio e longo prazo, a indústria global de PCB dará início a um renascimento, espera-se que o valor da produção global de PCB atinja 90,413 mil milhões de dólares americanos em 2028, com uma taxa de crescimento composta de 5,4% de 2023 a 2028. A indústria de PCB da China continua a se desenvolver de forma saudável, em 2023 o valor de produção de PCB do continente chinês foi de 37,794 bilhões de dólares americanos, representando mais de 50% da participação no mercado global.

3, de acordo com a estrutura do produto, as placas multicamadas representaram o mainstream

Do ponto de vista da estrutura do produto, em 2022 os produtos Top3 do mercado global de PCB eram placas multicamadas, substratos de embalagem, versão flexível, representando 36,5%, 21,3% e 16,9% respectivamente.O mercado da China é dominado por placas multicamadas, representando 49%, mas principalmente 8 camadas de produtos de baixo custo, produtos de alto valor, como placas multicamadas de alto nível, placas HDI de alto nível, substratos de embalagens e outros produtos representaram uma proporção relativamente baixa .Nos últimos anos, a fábrica nacional desenvolveu ativamente áreas de alta qualidade, os produtos relevantes desembarcaram gradualmente e a capacidade de produção para obter maior expansão, espera-se que a proporção futura de produtos de alta qualidade aumente.

4, a indústria para melhorar a precisão do produto, densidade e confiabilidade de desenvolvimento

A indústria global de PCB está comprometida em melhorar a precisão, densidade e confiabilidade do produto para atender à demanda por placas PCB de alto desempenho nas indústrias downstream.Olhando para os próximos cinco anos, espera-se que a demanda do mercado de substratos de embalagem, 18 camadas e acima, placas multicamadas e placas de interconexão de alta densidade (HDI) cresça significativamente, e prevê-se que 2023 a 2028 o CAGR atingirá 8,8%/7,8%/ 6,2%, respectivamente, a taxa de crescimento supera o nível médio de crescimento da indústria.Espera-se que placas rígidas de PCB tradicionais, como placas simples e dupla face, placas de 4 a 6 camadas e placas de 8 a 16 camadas, tenham um CAGR de 3,1%/3,4%/5,5% de 2023 a 2028, respectivamente, com baixo crescimento cotações.

Análise política

Beneficiando-se do crescente desenvolvimento de aplicações de uso final e da transferência de capacidade da cadeia global da indústria de semicondutores para a China, o espaço do mercado doméstico de PCB continua a crescer, enquanto a introdução de uma série de políticas nacionais importantes para apoiar o desenvolvimento da indústria de PCB, incluindo políticas fiscais e tributárias, subsídios a talentos, apoio a projetos de P&D, etc., para promover a indústria de PCB a alcançar autonomia e controle, para garantir seu desenvolvimento sustentável.

Processo de preparação de PCB

Os principais processos de produção de PCB estão divididos em três categorias, nomeadamente, subtrativo, semi-aditivo e aditivo, que são aplicáveis ​​a diferentes tipos de produtos.Ao mesmo tempo, na produção do mesmo substrato também pode basear-se na demanda pelo uso dos três tipos de processo de mistura de tecnologia acima.Atualmente, os métodos subtrativos e semi-aditivos são os principais processos de produção de PCB:

Método subtrativo (subtrativo): o método subtrativo ocorre no substrato revestido de cobre da matéria-prima, por meio de perfuração, metalização de furos, transferência gráfica, chapeamento, ataque químico ou gravação e outros processos, remoção seletiva de parte da folha de cobre, formação de gráficos condutores .A desvantagem é que isso fará com que a camada de folha de cobre exposta no processo de gravação possa produzir a linha ao lado do problema de gravação, resultando na produção de menos de 50 μm largura de linha / rendimento de espaçamento entre linhas é muito baixo, mas o processo é aplicado a PCB comum, FPC e HDI e outros produtos de placa de circuito é mais que suficiente;

Processo Semi-Aditivo (SAP): No substrato pré-tratado (revestimento de cobre), as áreas que não necessitam de proteção de chapeamento, depois chapeamento e revestimento de revestimentos resistentes à corrosão e, finalmente, através do flash-etching para remover o excesso de produto químico camada de cobre, se o substrato tiver uma base de cobre, o processo é um processo semi-aditivo modificado (mSAP).Como a camada química de cobre gravada pelo processo de gravação flash é muito fina, o tempo de gravação é curto e não é propenso a problemas de corrosão no lado da linha.O método semi-aditivo é adequado para a produção de 10μm ~ 50μm entre o espaçamento entre linhas de largura de linha fina e a espessura da linha é fácil de controlar, o ABF atual e outras placas transportadoras de linha fina são os métodos de fabricação mais convencionais;

Processo Aditivo (AP): Depois de imprimir o circuito no substrato isolado contendo catalisador fotossensível sem folha de cobre, o padrão da linha de cobre é revestido no substrato pelo método de revestimento químico de cobre para formar uma placa de circuito impresso com uma camada de revestimento químico de cobre como linha, o processo é mais adequado para a produção de linhas finas com passo de 10 μm ou menos, mas devido aos seus requisitos especiais para o substrato, a deposição química de cobre, a combinação do revestimento de cobre e do substrato também é muito rigorosa, a combinação de requisitos.Portanto, com o processo tradicional de fabricação de PCB há uma grande diferença, o custo é alto e o processo não está maduro, a produção atual não é grande.

Análise da Cadeia da Indústria

A indústria de fabricação de PCB está localizada no meio da cadeia da indústria, a montante da folha semicurada, laminado revestido de cobre CCL, folha de cobre, bola de cobre, solução de gravação, solução de revestimento de cobre, etc. , incluindo equipamentos de comunicação, equipamentos de rede, eletrônicos de consumo, servidores, controle industrial médico, eletrônica automotiva, aeroespacial ferroviário de alta velocidade, etc. A indústria de fabricação de PCB está localizada no meio da cadeia da indústria, pelas flutuações dos custos de matérias-primas a montante e mudanças na demanda da indústria a jusante.A indústria de fabricação de PCB está localizada no meio do caminho, afetada pela flutuação dos custos das matérias-primas a montante e pelas mudanças na demanda da indústria a jusante.

1、Matérias-primas para PCB

(1) Laminado revestido de cobre

O laminado revestido de cobre (CCL) é o material mais comum na fabricação de PCB, é feito de tecido de fibra de vidro ou papel de polpa de madeira e outros substratos como material de reforço com uma solução de cola de resina infiltrada e coberta com folha de cobre e, finalmente, prensada a quente no material da placa, quando usado para placas multicamadas também são chamadas de placa central (núcleo).De acordo com o China Business Industrial Research Institute, o custo do PCB é composto principalmente de matérias-primas diretas, como placas revestidas de cobre, representando quase 50%, das quais a placa revestida de cobre ocupa 30%, devido a pequenas alterações no custo de custos de mão de obra e de fabricação, portanto o principal determinante do custo do PCB é o preço das matérias-primas, principalmente chapas revestidas de cobre;O custo da placa revestida de cobre consiste principalmente em folhas de cobre, resina e tecidos de fibra de vidro, representando 42,1%, 26,1%, 26,1%, 19,1%, um total de 87,2%, 19,1%, totalizando 87,3%.

Folha de cobre: ​​a folha de cobre é o portador de circuitos condutores, conectando a transmissão do sinal entre componentes eletrônicos.As empresas de folha de cobre geralmente adotam o modelo de preços de 'preço do cobre + taxa de processamento', de modo que a flutuação do preço do cobre tem um impacto maior na lucratividade das empresas de revestimento de cobre.Na cadeia da indústria de PCB, a concentração relativa do mercado de placas revestidas de cobre é alta, enquanto a concentração de mercado das empresas de PCB é relativamente baixa, de modo que as empresas de placas revestidas de cobre podem passar parte da pressão de preços trazida pelo aumento do cobre preços para os fabricantes de PCB intermediários.No entanto, o poder de negociação da indústria electrónica a jusante é geralmente mais forte, pelo que quando os preços do cobre sobem, as placas de revestimento de cobre e as empresas de PCB podem ser afectadas pela margem bruta.

Substrato: O substrato é geralmente um material isolante, proporcionando isolamento elétrico, suporte mecânico, condução de calor e outras funções para laminados revestidos de cobre.Os substratos comuns incluem: substrato de tecido de fibra de vidro (FR-4, FR-5), substrato de papel (FR-1, FR-2, FR-3), substrato composto (CEM-1, CEM-3), substrato especial (metal, cerâmica), bem como filme de poliéster, filme de poliimida (PI) e assim por diante.Entre eles, o laminado revestido de cobre à base de tecido de fibra de vidro FR-4 é a principal demanda da indústria atualmente.Os tecidos de vidro são geralmente divididos em vidro E (padrão), vidro NE (dielétrico baixo), vidro P (baixa perda) e outros tipos, dos quais o vidro P é adequado para transmissão de sinal de alta frequência e alta velocidade.

Resina: A resina possui propriedades adesivas, que podem unir as diferentes camadas do laminado para formar uma estrutura estável.Placa de revestimento de cobre com resina fenólica, epóxi, poliéster, poliimida, éter de polifenileno, PTFE, etc., dos quais a maior quantidade de resina fenólica e resina epóxi: resina fenólica é fenol e aldeídos em meio ácido ou meio alcalino polimerização de uma classe de resinas, incluindo fenol e formaldeído, a polimerização de resinas em meio alcalino é a principal matéria-prima para folhas de laminação à base de papel;a resina epóxi é a principal matéria-prima para placas de laminação à base de tecido de fibra de vidro, com excelentes propriedades adesivas e elétricas e físicas;a resina de éter polifenileno possui baixo desempenho de ligação e propriedades elétricas e físicas;a resina de éter polifenileno tem baixo desempenho de ligação, baixo desempenho de ligação e propriedades elétricas e físicas.A resina epóxi é a principal matéria-prima para laminados revestidos de cobre à base de tecido de fibra de vidro, com excelentes propriedades de ligação e propriedades elétricas e físicas;a resina de éter de polifenileno tem baixa constante dielétrica e fator de perda, adequada para transmissão de sinal de alta frequência e alta velocidade.