Profundidad de la industria de PCB

Visión general de la industria

1, el concepto

PCB (placa de circuito impreso), el nombre de la placa de circuito impreso, también conocida como placa de circuito impreso, es el cuerpo de soporte de los componentes electrónicos. PCB es un componente electrónico importante, conocido como 'portaaviones electrónico', aplicaciones posteriores , incluidos electrónica de consumo, comunicaciones, computadoras, electrónica automotriz, control industrial, dispositivos médicos, industria de defensa, aeroespacial y otros campos.

Como componente clave de la interconexión electrónica, la PCB es un puente que transporta componentes electrónicos y conecta circuitos, ampliamente utilizado en casi todos los productos electrónicos, es la piedra angular de la industria electrónica.

2、Clasificación de PCB

Los productos de PCB de la clasificación técnica se pueden dividir en dos tipos de clasificación según la clasificación de la capa del circuito y clasificación según la estructura del producto.

(1) PCB según la clasificación de la capa del circuito

Los PCB se pueden clasificar en placas de una cara, de doble cara y multicapa según la capa del diagrama del circuito.La placa de una cara es la PCB más básica y se utiliza en electrodomésticos comunes, controles remotos electrónicos y otros productos electrónicos básicos;Tablero de doble cara debido a ambos lados del cableado, como electrónica de consumo, computadoras, electrónica automotriz, control industrial.Los tableros multicapa se pueden dividir en tableros de mitad inferior y tableros de alto nivel, que se pueden clasificar principalmente en 4-6 capas, 8-16 capas, 18 capas y más, y se pueden usar para circuitos más complejos, de los cuales los de alta -Los tableros de nivel se utilizan principalmente en equipos de comunicación, servidores de alta gama, militares y otros campos.

(2) PCB por clasificación de estructura de producto

Según la estructura del producto, los PCB se pueden clasificar en tableros rígidos (tableros duros), tableros flexibles (tableros blandos), combinación de tableros rígido-flexibles, tableros semiflexibles, tableros HDI y sustratos de embalaje.La placa rígida se fabrica para sustratos rígidos y puede proporcionar soporte mecánico para componentes electrónicos en una amplia gama de aplicaciones.Placa flexible para placas de circuito impreso flexibles, fabricada con materiales flexibles, puede ahorrar el espacio necesario, por lo que se utiliza más en diversos tipos de equipos electrónicos de consumo.Las placas HDI adoptan tecnología de interconexión de alta densidad, mejoran la densidad del cableado de la placa y admiten el uso de aplicaciones de tecnología de embalaje avanzada.Sustrato de embalaje, es decir, placa de carga de paquetes de circuitos integrados, que se utiliza directamente para transportar el chip y proporcionar conexión eléctrica, protección, soporte, disipación de calor, ensamblaje y otras funciones.

3, historial de desarrollo de PCB

Los PCB tienen una larga historia, los primeros se remontan a hace más de cien años y continúan evolucionando hasta el día de hoy.1903, el inventor alemán Albert Hanson inició la investigación sobre el Breadboarding, la invención del predecesor del PCB.Albert Hanson propuso el uso de conceptos de estructuras de orificios pasantes conductivos de doble cara, similares a la moderna tecnología de placas de orificios pasantes.También fue innovador en la construcción de prototipos de circuitos que cubrían cables en placas aisladas, y este trabajo proporcionó el marco básico para el desarrollo posterior de la tecnología de PCB.

En 1927, el inventor francés Charles Ducas solicitó una patente para una variante de placa de circuito.Empleó una técnica de impresión de esténcil que utilizaba un esténcil y tinta conductora para imprimir cables sobre una superficie aislada, creando circuitos de manera efectiva.Esta técnica de cableado impreso fue una versión temprana de la evolución del proceso actual de revestimiento de placas de circuito.

El ingeniero austriaco Paul Eisler dio un paso importante en el desarrollo de los PCB cuando creó el primer PCB funcional en 1941. La innovación de Eisler fue la aplicación de una capa de lámina de cobre adherida a un sustrato aislante para proporcionar una ruta conductora para los componentes electrónicos.En 1943, introdujo una radio con una PCB en su interior, un diseño que jugó un papel clave en las operaciones militares posteriores de la Segunda Guerra Mundial.

En la última parte del siglo XX, el proceso de fabricación de PCB experimentó avances en las técnicas de grabado y soldadura, y los PCB avanzaron hacia la complejidad y la miniaturización.La carrera armamentista espacial entre las principales potencias impulsó la tecnología de PCB debido a la búsqueda de peso ligero y eficiencia energética.Posteriormente, la llegada de la era digital provocó una explosión de dispositivos electrónicos como consolas de juegos, vídeos, ordenadores y reproductores de CD.A medida que el tamaño de los productos electrónicos se redujo, se hizo cada vez más difícil fabricar PCB a mano, lo que provocó un aumento en la demanda de fabricación industrializada de PCB.Al mismo tiempo, el diseño de PCB se vuelve cada vez más crítico a medida que los componentes se vuelven más pequeños y el cableado se vuelve más complejo.

Hoy en día, los PCB son cada vez más complejos, impulsados ​​por tecnologías como 5G, IOT, AI, etc. Los PCB han evolucionado desde las placas con orificios pasantes más básicas hasta placas altamente multicapa, placas rígidas-flexibles, placas flexibles y placas HDI que utilizan Tecnología de sustrato IC, etc.

Estado y pronóstico de la industria

1, la industria de fabricación de PCB se transfirió gradualmente a China continental

La industria de PCB está ampliamente distribuida en todo el mundo, siendo los primeros Estados Unidos, Europa, Japón y los países desarrollados los dominantes.Hace 2000 años, Estados Unidos, Europa y Japón representaban más del 70% del valor de producción mundial de PCB.Sin embargo, en las últimas dos décadas, Asia, especialmente China, debido a las ventajas en materia de mano de obra, materias primas, políticas y grupos industriales, atrajo la transferencia global de la industria de fabricación de productos electrónicos.China continental, China, Taiwán, Corea del Sur y otros lugares se convierten gradualmente en nuevos centros de fabricación.Desde 2006, China continental superó a Japón para convertirse en la base de producción de PCB más grande del mundo, lo que marcó un cambio en el panorama competitivo de la industria.El valor de producción de PCB de China continental representó la proporción del valor de producción bruta de PCB mundial que aumentó del 8,1% en 2000 al 54,6% en 2021.

En 2023, los ingresos nacionales de las diez principales empresas que cotizan en PCB ascendieron a 140.460 millones de yuanes.Entre ellas, Dongshan Precision tiene el mayor volumen de ingresos, con ingresos de 33.651 millones de yuanes en 2023. La segunda empresa más grande es Peng Ding Holdings, con ingresos de 32.066 millones de yuanes en 2023.

2, el mercado entrará en un nuevo ciclo de crecimiento, la industria de PCB de China continúa desarrollándose saludablemente

Debido a la presión de reducción de existencias y al aumento de las tasas de interés para frenar la inflación, el tamaño del mercado mundial de PCB se ha reducido en 2023. Según datos de Prismark, el valor de producción mundial de PCB en 2023 cayó un 15% interanual a 69.517 millones de dólares.Sin embargo, a medida que el ajuste de inventario del mercado, la débil demanda de productos electrónicos de consumo y otros problemas entren en la etapa final, así como la evolución acelerada de las aplicaciones de IA, PCB entrará en un nuevo ciclo de crecimiento y se espera que crezca alrededor del 5% interanual. -año en 2024, y se espera que los fabricantes de PCB recuperen la tasa de cosecha.A mediano y largo plazo, la industria mundial de PCB marcará el comienzo de un renacimiento; se espera que el valor de producción global de PCB alcance los 90.413 millones de dólares estadounidenses en 2028, con una tasa de crecimiento compuesta del 5,4% de 2023 a 2028. La industria de PCB de China continúa desarrollándose saludablemente; en 2023, el valor de producción de PCB de China continental fue de 37.794 millones de dólares estadounidenses, lo que representa más del 50% de la cuota de mercado mundial.

3, según la estructura del producto, los tableros multicapa representaron la corriente principal

Desde el punto de vista de la estructura del producto, en 2022, los tres productos principales del mercado mundial de PCB fueron placas multicapa, sustratos de embalaje y versión flexible, que representaron el 36,5%, 21,3% y 16,9% respectivamente.El mercado de China está dominado por tableros multicapa, que representan el 49%, pero principalmente 8 capas de productos de gama baja, productos de alto valor como tableros multicapa altos, tableros HDI de alto nivel, sustratos de embalaje y otros productos representaron una proporción relativamente baja. .En los últimos años, las fábricas nacionales han desarrollado activamente áreas de alta gama, los productos relevantes están aterrizando gradualmente y la capacidad de producción para obtener una mayor expansión, se espera que la proporción futura de productos de alta gama aumente.

4, la industria hacia la mejora de la precisión del producto, la densidad y la confiabilidad del desarrollo

La industria mundial de PCB está comprometida a mejorar la precisión, densidad y confiabilidad de los productos para satisfacer la demanda de placas de PCB de alto rendimiento en las industrias transformadoras.De cara a cinco años, se espera que la demanda del mercado de sustratos de embalaje, 18 capas o más, tableros multicapa y tableros de interconexión de alta densidad (HDI) crezca significativamente, y se prevé que entre 2023 y 2028 la tasa compuesta anual alcanzará el 8,8%/7,8%/ 6,2%, respectivamente, la tasa de crecimiento supera el nivel de crecimiento promedio de la industria.Se espera que las placas rígidas de PCB tradicionales, como las placas de una y dos caras, las placas de 4 a 6 capas y las placas de 8 a 16 capas, tengan una tasa compuesta anual del 3,1%/3,4%/5,5% de 2023 a 2028, respectivamente, con un bajo crecimiento. tarifas.

Análisis de políticas

Beneficiándose del floreciente desarrollo de aplicaciones de uso final y de la transferencia de capacidad de la cadena de la industria global de semiconductores a China, el espacio del mercado nacional de PCB continúa creciendo, mientras que la introducción de una serie de políticas nacionales importantes para apoyar el desarrollo de la industria de PCB, incluyendo Políticas fiscales y tributarias, subvenciones al talento, apoyo a proyectos de I+D, etc., para promover que la industria de PCB alcance autonomía y control, para garantizar su desarrollo sostenible.

Proceso de preparación de PCB

Los principales procesos de producción de PCB se dividen en tres categorías, a saber, sustractivos, semiaditivos y aditivos, que son aplicables a diferentes tipos de productos.Al mismo tiempo, la producción del mismo sustrato también puede basarse en la demanda del uso de los tres tipos de proceso de mezcla tecnológico mencionados anteriormente.Actualmente, los métodos sustractivos y semiaditivos son los principales procesos de producción de PCB:

Método sustractivo (sustractivo): el método sustractivo se realiza en el sustrato revestido de cobre de la materia prima, mediante perforación, metalización de orificios, transferencia de gráficos, enchapado, grabado o grabado y otros procesos, eliminación selectiva de parte de la lámina de cobre, formación de gráficos conductores. .La desventaja es que hará que la capa de lámina de cobre expuesta en el proceso de grabado pueda producir la línea hacia el lado del problema de grabado, lo que resultará en la producción de menos de 50 μEl rendimiento de ancho de línea/espaciado de línea m es demasiado bajo, pero el proceso que se aplica a PCB, FPC y HDI ordinarios y otros productos de placas de circuito es más que suficiente;

Proceso semiaditivo (SAP): en el sustrato pretratado (revestimiento de cobre), las áreas que no requieren protección de enchapado, luego enchapado y revestimiento de recubrimientos resistentes a la corrosión y, finalmente, mediante grabado instantáneo para eliminar el exceso de producto químico. capa de cobre, si el sustrato tiene una base de cobre, el proceso es un proceso semiaditivo modificado (mSAP).Dado que la capa de cobre químico grabada mediante el proceso de grabado instantáneo es muy delgada, el tiempo de grabado es corto y no es propenso a problemas de corrosión en el lado de la línea.El método semiaditivo es adecuado para la producción de 10μmetros ~ 50μm entre el espaciado de línea de ancho de línea fina y el grosor de la línea es fácil de controlar, son el ABF actual y otros tableros portadores de línea fina los métodos de fabricación más convencionales;

Proceso aditivo (AP): después de imprimir el circuito en el sustrato aislado que contiene catalizador fotosensible sin lámina de cobre, el patrón de líneas de cobre se recubre sobre el sustrato mediante el método de recubrimiento químico de cobre para formar una placa de circuito impreso con una capa de recubrimiento químico de cobre como la línea, el proceso es más adecuado para la producción de líneas finas con un paso de 10 μm o menos, pero debido a sus requisitos especiales para el sustrato, la deposición química de cobre, la combinación del revestimiento de cobre y el sustrato también es muy estricta, la combinación de requisitos.Por lo tanto, hay una gran diferencia con el proceso de fabricación de PCB tradicional, el costo es alto y el proceso no está maduro, la producción actual no es grande.

Análisis de la cadena industrial

La industria de fabricación de PCB se encuentra en el medio de la cadena industrial, aguas arriba de la lámina semicurada, el laminado CCL revestido de cobre, láminas de cobre, bolas de cobre, solución de grabado, solución de revestimiento de cobre, etc. Las aplicaciones posteriores de la cadena de la industria de PCB son amplias. , incluidos equipos de comunicaciones, equipos de red, electrónica de consumo, servidores, control industrial médico, electrónica automotriz, ferrocarril de alta velocidad aeroespacial, etc. La industria de fabricación de PCB se encuentra en el medio de la cadena industrial, debido a las fluctuaciones de los costos de las materias primas y cambios en la demanda de la industria transformadora.La industria de fabricación de PCB se encuentra en el medio, afectada por la fluctuación de los costos de las materias primas y los cambios en la demanda de la industria.

1、Materias primas de PCB

(1) Laminado revestido de cobre

El laminado revestido de cobre (CCL) es el material más común en la fabricación de PCB, está hecho de tela de fibra de vidrio o papel de pulpa de madera y otros sustratos como material de refuerzo con una solución de pegamento de resina infiltrada y cubierta con una lámina de cobre, y finalmente prensada en caliente. en el material de la placa, cuando se utilizan para tableros multicapa también se denominan tablero central (núcleo).Según el Instituto de Investigación Industrial Empresarial de China, el costo de los PCB se compone principalmente de materias primas directas, como las placas revestidas de cobre, que representan casi el 50%, de las cuales las placas revestidas de cobre ocupan el 30%, debido a pequeños cambios en el costo de costos laborales y de fabricación, por lo que el principal determinante del costo de los PCB es el precio de las materias primas, especialmente las placas revestidas de cobre;El costo de las placas revestidas de cobre se compone principalmente de láminas de cobre, resina y tejidos de fibra de vidrio, que representan el 42,1%, 26,1%, 26,1%, 19,1%, un total de 87,2%, 19,1% y un total de 87,3%.

Lámina de cobre: ​​la lámina de cobre es el portador de circuitos conductores que conectan la transmisión de señales entre componentes electrónicos.Las empresas de láminas de cobre suelen adoptar el modelo de precios de 'precio del cobre + tarifa de procesamiento', por lo que la fluctuación del precio del cobre tiene un mayor impacto en la rentabilidad de las empresas de revestimiento de cobre.En la cadena de la industria de PCB, la concentración relativa del mercado de tableros revestidos de cobre es alta, mientras que la concentración del mercado de las empresas de PCB es relativamente baja, por lo que las empresas de tableros revestidos de cobre pueden pasar parte de la presión sobre los precios provocada por el aumento del cobre. precios a los fabricantes de PCB midstream.Sin embargo, el poder de negociación de la industria electrónica transformadora suele ser mayor, por lo que cuando los precios del cobre aumentan, las empresas de placas de revestimiento de cobre y PCB pueden verse afectadas por el margen bruto.

Sustrato: El sustrato suele ser un material aislante que proporciona aislamiento eléctrico, soporte mecánico, conducción de calor y otras funciones para los laminados revestidos de cobre.Los sustratos comunes incluyen: sustrato de tela de fibra de vidrio (FR-4, FR-5), sustrato de papel (FR-1, FR-2, FR-3), sustrato compuesto (CEM-1, CEM-3), sustrato especial (metal, cerámica), así como películas de poliéster, películas de poliimida (PI), etc.Entre ellos, el laminado FR-4 revestido de cobre a base de tela de fibra de vidrio es la principal demanda de la industria en la actualidad.Las telas de vidrio generalmente se dividen en vidrio E (estándar), vidrio NE (bajo dieléctrico), vidrio P (baja pérdida) y otros tipos, de los cuales el vidrio P es adecuado para la transmisión de señales de alta frecuencia y alta velocidad.

Resina: La resina tiene propiedades adhesivas que pueden unir las diferentes capas del laminado para formar una estructura estable.Tablero de revestimiento de cobre con resina fenólica, epoxi, poliéster, poliimida, éter de polifenileno, PTFE, etc., de los cuales la mayor cantidad de resina fenólica y resina epoxi: la resina fenólica es fenol y aldehídos en el medio ácido o polimerización en medio alcalino de una clase de resinas, incluidos fenol y formaldehído, la polimerización de resinas en medio alcalino es la principal materia prima para las láminas laminadas a base de papel;la resina epoxi es la principal materia prima para los tableros laminados a base de tela de fibra de vidrio, con excelentes propiedades adhesivas y propiedades eléctricas y físicas;la resina de éter de polifenileno tiene un rendimiento de unión y propiedades eléctricas y físicas bajas;La resina de éter de polifenileno tiene un bajo rendimiento de unión, un bajo rendimiento de unión y propiedades eléctricas y físicas.La resina epoxi es la principal materia prima para los laminados revestidos de cobre a base de tela de fibra de vidrio, con excelentes propiedades de unión y propiedades eléctricas y físicas;La resina de éter de polifenileno tiene una constante dieléctrica y un factor de pérdida bajos, adecuados para la transmisión de señales de alta frecuencia y alta velocidad.