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印制電路板行業(yè)的特點、發(fā)展趨勢

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月22日 00:47

1、印制電路板簡介

印制電路板(Printed Circuit Board,簡稱“PCB”),又稱印制線路板,是指在通用基材上按預(yù)定設(shè)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元器組件通過電路進行連接,起到導(dǎo)通和傳輸?shù)淖饔?,是電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電子互連件

幾乎每種電子設(shè)備都離不開印制電路板,因為其提供各種 電子元器件固定裝配的機械支撐、實現(xiàn)其間的布線和電氣連接或電絕緣、提供 所要求的電氣特性,其制造品質(zhì)直接影響電子產(chǎn)品的穩(wěn)定性和使用壽命,并且影響系統(tǒng)產(chǎn)品整體競爭力,有“電子產(chǎn)品之母”之稱。作為電子終端設(shè)備不可或缺的組件,印制電路板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平在一定程度體現(xiàn)了國家或地區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的速度與技術(shù)水準(zhǔn)。

2、印制電路板的分類

印制電路板(PCB)的常規(guī)分類方法有三種:(1)按導(dǎo)電圖形層數(shù)分類; (2)按基材結(jié)構(gòu)分類;(3)按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分類。具體分類情況如下:

(1)按導(dǎo)電圖形層數(shù)分類

單面板:絕緣基板上僅一面具有導(dǎo)電圖形的 PCB,最基本的印制電路板。在單面板 上,零件集中在其中一面,導(dǎo)線也集中在一面上。因為導(dǎo)線只出現(xiàn)在一面, 所以稱為單面板,主要應(yīng)用于較為早期的電路和簡單的電子產(chǎn)品。

雙面板:在雙面覆銅板的正反兩面壓上干膜感光法即曝光影像轉(zhuǎn)移,再通過顯影后蝕刻出雙面圖形線路的印制電路板,雙面圖形線路是通過鉆孔后的電鍍孔金屬化,使兩面的導(dǎo)線相互連通。

多層板:具有四層或更多層導(dǎo)電圖形的印制電路板,層間有絕緣介質(zhì)粘合,并有導(dǎo)通孔互連。此類產(chǎn)品是先制作成單張或多張雙面線路的芯板,芯板與半固化片絕緣介質(zhì)間隔組合后,再通過壓合工藝制作成多層板。

(2)按板材的材質(zhì)分類

剛性板:由不易彎曲、具有一定強韌度的剛性基材制成,具有 抗彎能力,可以為附著其上的電子元件提供一定的支 撐。剛性基材包括玻纖布基板、紙基板、復(fù)合基板、 陶瓷基板、金屬基板、熱塑性基板等。

撓性板:指用柔性的絕緣基材制成的印制電路板。它可以自由 彎曲、卷繞、折疊,可依照空間布局要求任意安排, 并在三維空間任意移動和伸縮,從而達到元器件裝配 和導(dǎo)線連接一體化。

剛撓結(jié)合板:指在一塊印制電路板上包含一個或多個剛性區(qū)和撓性 區(qū),將薄層狀的撓性印制電路板底層和剛性印制電路 板底層結(jié)合層壓而成。其優(yōu)點是既可以提供剛性板的 支撐作用,又具有撓性板的彎曲特性,能夠滿足三維 組裝需求。

(3)按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分類

厚銅板:厚銅板是指任何一層銅厚為 3OZ 及以上的印制電路板。厚銅板可以 承載大電流和高電壓,同時具有良好的散熱性能,厚銅板由于線路銅 厚較厚,PCB 工藝技術(shù)要求高,主要體現(xiàn)如下:

①線路蝕刻:為了控制厚銅板蝕刻的均勻性,對蝕刻藥液的自動添加 控制系統(tǒng)和真空蝕刻設(shè)備有較高要求,且需多次蝕刻和蝕刻因子的管 控來保證線路的質(zhì)量;

②壓合:內(nèi)層基材區(qū)與厚銅區(qū)的高低落差大,半固化片填膠不足,熱 沖擊后易分層爆板。如用多張半固化片增加填膠量,則有流膠大導(dǎo)致 壓合滑板的風(fēng)險。對壓合程式、半固化材料選取,以及鉚合熱熔等工 藝精度有較高要求;

③鉆孔:厚銅板對鉆針磨損大,容易發(fā)生斷鉆、槽孔變形以及孔壁粗 糙度和內(nèi)層釘頭超標(biāo)等質(zhì)量問題,要求采用高硬度和特殊排屑結(jié)構(gòu)的 鉆針,匹配高轉(zhuǎn)速低進刀速的鉆孔參數(shù)等;

④防焊:基材區(qū)和厚銅區(qū)高低落差大,多次印刷后油墨較厚,線路間 易發(fā)生油墨氣泡不良。曝光前預(yù)烤油墨干燥不足,硬度不夠?qū)е缕毓?菲林印。需要采用 LINE MASK 印刷技術(shù),多波段 LED 平行曝光 機,顯影噴嘴錐形和扇形間隔搭配設(shè)計等進行特殊處理。

高頻板:“High-frequency PCB”又可稱為高頻通訊電路板、射頻電路板等, 是指使用特殊的低介電常數(shù)、低信號損耗材料生產(chǎn)出來的印制電路 板,具有較高的電磁頻率。一般來說,高頻可定義為頻率在 1GHz 以 上。高頻板對信號完整性要求較高,材料加工難度較大,具體體現(xiàn)在 對圖形精度、層間對準(zhǔn)度和阻抗控制方面要求更為嚴(yán)格,化學(xué)除膠無 法解決內(nèi)層互聯(lián)缺陷功能性異常,需要增加等離子除膠流程等,因而 價格較高。

高速板:高速板是由低信號損耗的高速材料壓制而成的印制電路板,主要承擔(dān)芯片組間與芯片組與外設(shè)間高速電路信號的數(shù)據(jù)傳輸、處理與計算, 以實現(xiàn)芯片的運算及信號處理功能。高速板對精細線路加工及特性阻抗控制技術(shù)及插入損耗控制要求較高。

HDI 板:是高密度互連(High Density Interconnect)印制電路板的簡稱,也稱微孔板或積層板。HDI 是印制電路板技術(shù)的一種,可實現(xiàn)高密度布線,常用于制作高精密度電路板。HDI 板一般采用積層法制造,采用 激光打孔技術(shù)對積層進行打孔導(dǎo)通,使整塊印制電路板形成了以埋、 盲孔為主要導(dǎo)通方式的層間連接。HDI 板實現(xiàn)印制電路板高密度化、 精細導(dǎo)線化、微小孔徑化等特性。

金屬基板:金屬基板是由金屬基材、絕緣介質(zhì)層和電路層三部分構(gòu)成的復(fù)合印制電路板。金屬基板具有散熱性好、機械加工性能佳等特點,主要應(yīng)用 于發(fā)熱量較大的電子系統(tǒng)中。

封裝基板:指 IC 封裝載板,直接用于搭載芯片,可為芯片提供電連接、保護、 支撐、散熱、組裝等功效,以實現(xiàn)多引腳化,縮小封裝產(chǎn)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。封裝基板應(yīng)該屬于交叉學(xué)科的技術(shù),它涉及到電子、物理、化工等知識。

3、行業(yè)發(fā)展概況及前景

(1)全球印制電路板市場概況

①PCB 全球市場空間廣闊

PCB 行業(yè)是全球電子元件細分產(chǎn)業(yè)中產(chǎn)值占比最大的產(chǎn)業(yè),2017 年和 2018年,全球 PCB 產(chǎn)值增長迅速,漲幅分別為 8.6%及 6.0%。由于宏觀經(jīng)濟表現(xiàn)疲軟、中美貿(mào)易戰(zhàn)等影響,2019 年全球 PCB 產(chǎn)值較上年下降 1.7%。2020 年個人電腦、消費電子、網(wǎng)絡(luò)通信等需求增加,以及 2020 年下半年汽車生產(chǎn)及需求逐步恢復(fù),帶動 PCB 需求回暖。根據(jù) Prismark 統(tǒng)計,2021 年全球 PCB 產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值為 809.20 億美元,較 2020年增長 24.1%。

在智能化、低碳化等因素的驅(qū)動下,5G 通信、云計算、智能手機、智能汽車、新能源汽車等 PCB 下游應(yīng)用行業(yè)預(yù)期將蓬勃發(fā)展,下游應(yīng)用行業(yè)的蓬勃發(fā)展將帶動 PCB 需求的持續(xù)增長。根據(jù) Prismark 預(yù)測,2022 年全球 PCB 產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將增長 2.9%;未來五年全球 PCB 市場將保持溫和增長,2021 年至 2026 年復(fù)合年均增長率為 4.6%。

②全球 PCB 產(chǎn)業(yè)向亞洲特別是中國大陸轉(zhuǎn)移

PCB 產(chǎn)業(yè)在世界范圍內(nèi)廣泛分布,美歐日發(fā)達國家起步早,研發(fā)并充分利用先進的技術(shù)設(shè)備,PCB 行業(yè)得到了長足發(fā)展。2000 年以前,美洲、歐洲和日本三大地區(qū)占據(jù)全球 PCB 生產(chǎn) 70%以上的產(chǎn)值,是最主要的生產(chǎn)基地。近二十年來,憑借亞洲尤其是中國大陸在勞動力、資源、政策、產(chǎn)業(yè)聚集等方面的優(yōu)勢,全球電子制造業(yè)產(chǎn)能向中國大陸等亞洲地區(qū)進行轉(zhuǎn)移。隨著全球產(chǎn)業(yè)中心向亞洲轉(zhuǎn)移,PCB 行業(yè)呈現(xiàn)以亞洲,尤其是中國大陸為制造中心的新格局。自2006年開始,中國大陸超越日本成為全球第一大 PCB 生產(chǎn)地區(qū),PCB 的產(chǎn)量和產(chǎn)值均居世界第一。

中國大陸作為全球 PCB 行業(yè)的最大生產(chǎn)地區(qū),占全球 PCB 總產(chǎn)值的比例已由 2000 年的 8.1%上升至 2021 年的 54.6%,美洲、歐洲和日本的產(chǎn)值占比大幅下滑,中國大陸和亞洲其他地區(qū)等地 PCB行業(yè)發(fā)展較快。

③發(fā)展趨勢

據(jù) Prismark 預(yù)測,未來五年亞洲將繼續(xù)主導(dǎo)全球 PCB 市場的發(fā)展,而中國大陸的核心地位更加穩(wěn)固,中國大陸地區(qū) PCB 行業(yè)將保持 4.3%的復(fù)合增長率,至 2026 年行業(yè)總產(chǎn)值將達到 546.05 億美元。在高端封裝基板市場增長的帶動下,中國大陸、日本 PCB 產(chǎn)值復(fù)合年均增長率保持在較高水平。

④全球 PCB 細分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

剛性板的市場規(guī)模最大,其中多層板占比 38.4%,單雙面板占比 11.8%;其次是封裝基板,占比達 17.8%;柔性板和 HDI板分別占比為 17.4%和 14.6%。

隨著電子電路行業(yè)技術(shù)的迅速發(fā)展,元器件集成功能日益廣泛,電子產(chǎn)品對 PCB 的高密度化要求更為突出。未來五年,在消費電子、汽車電子及計算機等驅(qū)動下,封裝基板、HDI 板及多層板將迅速增長。根據(jù) Prismark 預(yù)測,2021年至 2026 年封裝基板的復(fù)合增長率約為 8.3%,領(lǐng)跑 PCB 行業(yè);HDI 板的復(fù)合年均增長率為 4.9%。

⑤全球 PCB 下游應(yīng)用領(lǐng)域

全球 PCB 下游應(yīng)用市場分布廣泛,主要包括通訊、計算機、消費電子、汽車電子、服務(wù)器及數(shù)據(jù)儲存、軍事航空、工業(yè)控制、醫(yī)療器械等領(lǐng)域。

電子信息產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展是 PCB 行業(yè)發(fā)展的重要助力。隨著大數(shù)據(jù)、云計算、5G 通信等新一代信息技術(shù)的發(fā)展,對服務(wù)器和數(shù)據(jù)存儲的需求呈高增長態(tài)勢。根據(jù) Prismark 的數(shù)據(jù),2020 年全球服務(wù)器及數(shù)據(jù)儲存領(lǐng)域 PCB 的產(chǎn)值為58.93 億美元,預(yù)計 2025 年產(chǎn)值達到 88.59 億美元,復(fù)合年均增長率為 8.5%,增速快于其他應(yīng)用領(lǐng)域。

隨著新能源汽車滲透率及汽車電子化率的提升,汽車電子 PCB 市場有望持續(xù)擴容,根據(jù) Prismark 數(shù)據(jù),2020 年汽車電子領(lǐng)域 PCB 的產(chǎn)值為 63.23 億美元,預(yù)計 2025 年產(chǎn)值將增長至 87.76億美元,復(fù)合年均增長率為 6.8%,增速較快。

(2)中國大陸印制電路板市場概況

①中國大陸 PCB 市場發(fā)展快速,已成為全球最大生產(chǎn)地區(qū)

受益于全球 PCB 產(chǎn)能向中國大陸轉(zhuǎn)移以及下游蓬勃發(fā)展的電子終端產(chǎn)品制造的影響,中國大陸 PCB 行業(yè)整體呈現(xiàn)較快的發(fā)展趨勢,2006年中國大陸PCB 產(chǎn)值超過日本,成為全球第一大 PCB 制造基地。在通訊電子、計算機、消費電子、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、國防及航空航天等下游領(lǐng)域需求增長帶動下,近年中國大陸 PCB 行業(yè)增速高于全球 PCB 行業(yè)增速。

2018 年,中國大陸 PCB 行業(yè)產(chǎn)值實現(xiàn)高速增長,增長率為 10.0%。2019 年在全球 PCB 總產(chǎn)值下降 1.7%的情況下,中國大陸 PCB 產(chǎn)值仍實現(xiàn)了 0.7%的增長。2020年中國大陸 PCB 行業(yè)產(chǎn)值達 350.54 億美元,同比增長 6.4%。

2021 年中國大陸 PCB行業(yè)產(chǎn)值達 441.50 億美元,同比增長 25.7%。據(jù) Prismark 預(yù)測,未來五年中國大陸 PCB 行業(yè)仍將持續(xù)增長,預(yù)計 2021年至 2026 年復(fù)合年均增長率為 4.3%,2026 年中國大陸 PCB 產(chǎn)值將達到 546.05億美元。

②市場分布

中國大陸有著健康穩(wěn)定的內(nèi)需市場和顯著的生產(chǎn)制造優(yōu)勢,吸引了大量外資企業(yè)將生產(chǎn)重心向中國大陸轉(zhuǎn)移。PCB 產(chǎn)品作為基礎(chǔ)電子元件,其產(chǎn)業(yè)多圍繞下游產(chǎn)業(yè)集中地區(qū)配套建設(shè)。PCB 行業(yè)企業(yè)主要分布在珠三角、長三角和環(huán)渤海區(qū)域,該等地區(qū)具備較強的經(jīng)濟優(yōu)勢、區(qū)位優(yōu)勢及人才優(yōu)勢。然而,近年來受勞動力成本不斷上漲影響,部分 PCB 企業(yè)為緩解勞動力成本等上漲帶來經(jīng)營壓力,逐步將生產(chǎn)基地轉(zhuǎn)移至內(nèi)陸地區(qū),如江西、湖南、安徽、湖北等地區(qū)。

③發(fā)展趨勢

全球電子信息產(chǎn)業(yè)的長足發(fā)展壯大了產(chǎn)業(yè)規(guī)模,也大力推動 PCB 行業(yè)的整體發(fā)展。隨著 5G 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的大規(guī)模推進及商用,全球?qū)⒂瓉硇乱惠喛萍几锩彤a(chǎn)業(yè)變革,5G 與云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、車聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的深度融合,將推動電子產(chǎn)品相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用更快發(fā)展、迭代、融合,對 PCB 提出更多的技術(shù)挑戰(zhàn)和要求。

未來五年,中國大陸印制電路板市場在國內(nèi)電子信息產(chǎn)業(yè)的帶動下,仍將持續(xù)增長。據(jù) Prismark 預(yù)測,到 2026 年中國大陸 PCB 市場的規(guī)模將達到546.05億美元。

④中國大陸 PCB 細分產(chǎn)品結(jié)構(gòu)

根據(jù) Prismark 數(shù)據(jù),2021 年中國大陸剛性板的市場規(guī)模最大,其中多層板占比 47.1%,單雙面板占比 15.9%;其次是 HDI 板,占比達 16.1%;柔性板占比為 14.9%。與先進的 PCB 制造地區(qū)如日本相比,目前中國大陸的高端印制電路板占比仍較低,尤其是封裝基板、高階 HDI板、高多層板等方面。

⑤中國大陸 PCB 下游應(yīng)用市場分布廣泛

中國大陸 PCB 下游應(yīng)用市場分布廣泛,包括通訊、計算機、汽車電子、消費電子、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、軍事航空等。廣泛的應(yīng)用分布為印制電路板行業(yè)提供巨大的市場空間,降低了行業(yè)發(fā)展的風(fēng)險。根據(jù) WECC 統(tǒng)計,2020 年中國境內(nèi) PCB 應(yīng)用市場最大的是通訊類,市場占有率保持較高的水平,占比為33%;其次是計算機行業(yè),占比約為 22%。其他領(lǐng)域 PCB 市場規(guī)模較大的是汽車電子、消費電子、工業(yè)控制。

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