Tiefe der PCB-Industrie

Branchenüberblick

1, das Konzept

PCB (Printed Circuit Board), der Name der Leiterplatte, auch Leiterplatte genannt, ist der Trägerkörper elektronischer Komponenten. PCB ist eine wichtige elektronische Komponente, die als „elektronischer Flugzeugträger“ für nachgelagerte Anwendungen bekannt ist , einschließlich Unterhaltungselektronik, Kommunikation, Computer, Automobilelektronik, industrielle Steuerung, medizinische Geräte, Verteidigungsindustrie, Luft- und Raumfahrt und andere Bereiche.

Als Schlüsselkomponente der elektronischen Verbindung ist PCB eine Brücke, die elektronische Komponenten trägt und Schaltkreise verbindet. Sie wird häufig in fast allen elektronischen Produkten verwendet und ist der Eckpfeiler der Elektronikindustrie.

2、PCB-Klassifizierung

PCB-Produkte aus der technischen Klassifizierung können entsprechend der Schaltungsschichtklassifizierung und der Klassifizierung gemäß der Produktstruktur in zwei Arten der Klassifizierung unterteilt werden.

(1) PCB gemäß der Schaltungsschichtklassifizierung

Leiterplatten können entsprechend der Schaltplanebene in einseitige, doppelseitige und mehrschichtige Leiterplatten eingeteilt werden.Einseitige Platinen sind die grundlegendsten Leiterplatten, die in gängigen Haushaltsgeräten, elektronischen Fernbedienungen und anderen grundlegenden elektronischen Produkten verwendet werden.doppelseitige Platine aufgrund beidseitiger Verkabelung, z. B. Unterhaltungselektronik, Computer, Automobilelektronik, Industriesteuerung.Mehrschichtplatinen können weiter in Platinen mit mittlerer Unterseite und Platinen mit hoher Ebene unterteilt werden, die hauptsächlich in 4–6 Schichten, 8–16 Schichten, 18 Schichten und mehr kategorisiert werden können und für komplexere Schaltkreise verwendet werden können, darunter hohe -Level-Boards werden hauptsächlich in Kommunikationsgeräten, High-End-Servern, im Militär und in anderen Bereichen eingesetzt.

(2) PCB nach Produktstrukturklassifizierung

Leiterplatten können je nach Produktstruktur in starre Platinen (Hartplatinen), flexible Platinen (weiche Platinen), starr-flexible Platinenkombinationen, halbflexible Platinen, HDI-Platinen und Verpackungssubstrate eingeteilt werden.Starre Platten werden für starre Substrate hergestellt und können eine mechanische Unterstützung für elektronische Komponenten für ein breites Anwendungsspektrum bieten.Flexible Platinen für flexible Leiterplatten aus biegsamen Materialien können Platz sparen und werden daher häufiger in verschiedenen Arten von Unterhaltungselektronikgeräten verwendet.HDI-Platinen nutzen hochdichte Verbindungstechnologie, verbessern die Platinenverdrahtungsdichte und unterstützen den Einsatz fortschrittlicher Verpackungstechnologieanwendungen.Verpackungssubstrat, also eine Ladeplatine für IC-Pakete, die direkt zum Tragen des Chips verwendet wird und elektrische Verbindung, Schutz, Unterstützung, Wärmeableitung, Montage und andere Funktionen bereitstellt.

3, PCB-Entwicklungsgeschichte

PCB hat eine lange Geschichte, die früheste Geschichte lässt sich bis vor mehr als hundert Jahren zurückverfolgen und entwickelt sich bis heute weiter.1903 war der deutsche Erfinder Albert Hanson für die frühe Breadboarding-Forschung verantwortlich, die den Vorläufer der Leiterplatte erfand.Albert Hanson schlug die Verwendung doppelseitiger leitfähiger Durchgangslochstrukturkonzepte vor, ähnlich der modernen Durchgangslochplatinentechnologie.Er war auch innovativ bei der Konstruktion von Prototypenschaltungen, die Drähte auf isolierten Platinen abdeckten, und diese Arbeit bildete den Grundrahmen für die spätere Entwicklung der PCB-Technologie.

Im Jahr 1927 beantragte der französische Erfinder Charles Ducas ein Patent für eine Leiterplattenvariante.Er nutzte eine Schablonendrucktechnik, bei der mit einer Schablone und leitfähiger Tinte Drähte auf eine isolierte Oberfläche gedruckt wurden, um so effektiv Schaltkreise zu erzeugen.Diese gedruckte Verdrahtungstechnik war eine frühe Version der Entwicklung des heutigen Platinenbeschichtungsprozesses.

Der österreichische Ingenieur Paul Eisler machte einen wichtigen Schritt in der Entwicklung von Leiterplatten, als er 1941 die erste funktionsfähige Leiterplatte herstellte. Eislers Innovation bestand darin, eine Schicht Kupferfolie aufzubringen, die auf ein isolierendes Substrat geklebt wurde, um einen leitenden Pfad für elektronische Komponenten bereitzustellen.Im Jahr 1943 stellte er außerdem ein Radio mit integrierter Leiterplatte vor, ein Design, das bei den darauffolgenden Militäreinsätzen des Zweiten Weltkriegs eine Schlüsselrolle spielte.

In der späteren Hälfte des 20. Jahrhunderts kam es im PCB-Herstellungsprozess zu Fortschritten bei den Ätz- und Löttechniken, und PCBs entwickelten sich zunehmend komplexer und miniaturisierter.Das Wettrüsten im Weltraum zwischen den Großmächten hat die PCB-Technologie aufgrund des Strebens nach geringem Gewicht und Energieeffizienz vorangetrieben.Später löste das Aufkommen des digitalen Zeitalters eine Explosion elektronischer Geräte wie Spielekonsolen, Videorecorder, Computer und CD-Player aus.Da die Größe elektronischer Produkte immer kleiner wurde, wurde es immer schwieriger, Leiterplatten von Hand herzustellen, was zu einem Anstieg der Nachfrage nach industrialisierter Leiterplattenfertigung führte.Gleichzeitig wird das PCB-Design immer wichtiger, da die Komponenten kleiner und die Verkabelung komplexer werden.

Heutzutage werden Leiterplatten immer komplexer, angetrieben durch Technologien wie 5G, IOT, KI usw. Leiterplatten haben sich von den einfachsten Durchsteckplatinen zu hochgradig mehrschichtigen Platinen, Starr-Flex-Platinen, flexiblen Platinen und HDI-Platinen entwickelt IC-Substrattechnologie und so weiter.

Branchenstatus und Prognose

1. Die PCB-Herstellungsindustrie wurde nach und nach auf das chinesische Festland verlagert

Die Leiterplattenindustrie ist auf der ganzen Welt weit verbreitet, wobei die frühen Vereinigten Staaten, Europa, Japan und die entwickelten Länder die dominierenden sind.Vor 2000 Jahren entfielen mehr als 70 % des weltweiten PCB-Produktionswerts auf die Vereinigten Staaten, Europa und Japan.In den letzten zwei Jahrzehnten zog jedoch Asien, insbesondere China, aufgrund der Vorteile von Arbeitskräften, Rohstoffen, Politik und Industrieclustern den globalen Transfer der Elektronikfertigungsindustrie an.Festlandchina, China, Taiwan, Südkorea und andere Orte werden nach und nach zum neuen Produktionszentrum.Seit 2006 hat Festlandchina Japan überholt und sich zum weltweit größten Produktionsstandort für Leiterplatten entwickelt, was einen Wandel in der Wettbewerbslandschaft der Branche markiert.Der Anteil des PCB-Produktionswerts auf dem chinesischen Festland am weltweiten PCB-Bruttoproduktionswert stieg von 8,1 % im Jahr 2000 auf 54,6 % im Jahr 2021.

Im Jahr 2023 belief sich der Inlandsumsatz der zehn größten PCB-börsennotierten Unternehmen auf 140,46 Milliarden Yuan.Unter ihnen hat Dongshan Precision mit einem Umsatz von 33,651 Milliarden Yuan im Jahr 2023 das größte Umsatzvolumen. Das zweitgrößte Unternehmen ist Peng Ding Holdings mit einem Umsatz von 32,066 Milliarden Yuan im Jahr 2023.

2, der Markt wird in einen neuen Wachstumszyklus eintreten, Chinas PCB-Industrie entwickelt sich weiterhin gesund

Aufgrund des Lagerabbaudrucks und der Zinserhöhung zur Eindämmung der Inflation ist die Größe des weltweiten PCB-Marktes im Jahr 2023 geschrumpft. Laut Prismark-Daten sank der weltweite PCB-Produktionswert im Jahr 2023 im Jahresvergleich um 15 % auf 69,517 Milliarden US-Dollar.Da jedoch die Anpassung der Marktbestände, die schwache Nachfrage nach Unterhaltungselektronik und andere Probleme in die Endphase eintreten sowie die beschleunigte Entwicklung von KI-Anwendungen, wird PCB in einen neuen Wachstumszyklus eintreten und voraussichtlich im Jahresvergleich um etwa 5 % wachsen -Jahr im Jahr 2024, und es wird erwartet, dass die Leiterplattenhersteller ihre Ernterate erholen werden.Mittel- bis langfristig wird die globale PCB-Industrie eine Renaissance einläuten. Es wird erwartet, dass der weltweite PCB-Produktionswert im Jahr 2028 90,413 Milliarden US-Dollar erreichen wird, mit einer durchschnittlichen Wachstumsrate von 5,4 % von 2023 bis 2028. Chinas PCB-Industrie entwickelt sich weiterhin gesund. Im Jahr 2023 belief sich der PCB-Produktionswert auf dem chinesischen Festland auf 37,794 Milliarden US-Dollar, was mehr als 50 % des Weltmarktanteils ausmacht.

3, entsprechend der Produktstruktur, entfielen Mehrschichtplatinen auf den Mainstream

Aus Sicht der Produktstruktur waren die Top3-Produkte des globalen Leiterplattenmarkts im Jahr 2022 Mehrschichtplatinen, Verpackungssubstrate und flexible Versionen mit einem Anteil von 36,5 %, 21,3 % bzw. 16,9 %.Der chinesische Markt wird von Mehrschichtplatten dominiert, die 49 % ausmachen, aber hauptsächlich achtschichtige Low-End-Produkte, hochwertige Produkte wie hochwertige Mehrschichtplatten, hochwertige HDI-Platten, Verpackungssubstrate und andere Produkte machen einen relativ geringen Anteil aus .In den letzten Jahren hat die inländische Fabrik aktiv High-End-Bereiche entwickelt, die entsprechenden Produkte werden nach und nach eingeführt und die Produktionskapazität soll weiter ausgebaut werden. Der zukünftige Anteil an High-End-Produkten wird voraussichtlich zunehmen.

4, die Industrie zur Verbesserung der Produktgenauigkeit, Dichte und Zuverlässigkeit der Entwicklung

Die weltweite Leiterplattenindustrie ist bestrebt, die Produktgenauigkeit, -dichte und -zuverlässigkeit zu verbessern, um der Nachfrage nach Hochleistungs-Leiterplattenplatinen in nachgelagerten Industrien gerecht zu werden.Mit Blick auf die nächsten fünf Jahre wird erwartet, dass die Marktnachfrage nach Verpackungssubstraten mit 18 Schichten und mehr, Mehrschichtplatinen und High-Density-Interconnect-Boards (HDI) erheblich wachsen wird, und es wird prognostiziert, dass die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) zwischen 2023 und 2028 8,8 %/7,8 %/ erreichen wird. Mit jeweils 6,2 % liegt die Wachstumsrate über dem durchschnittlichen Wachstumsniveau der Branche.Herkömmliche starre Leiterplatten wie ein- und doppelseitige Leiterplatten, Leiterplatten mit 4 bis 6 Schichten und Leiterplatten mit 8 bis 16 Schichten werden von 2023 bis 2028 voraussichtlich eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate (CAGR) von 3,1 %/3,4 %/5,5 % aufweisen, mit geringem Wachstum Tarife.

Politische Analyse

Profitieren Sie von der boomenden Entwicklung von Endanwendungen und der Verlagerung der Kapazitäten der globalen Halbleiterindustriekette nach China. Der inländische PCB-Markt wächst weiter, während gleichzeitig eine Reihe wichtiger inländischer Richtlinien zur Unterstützung der Entwicklung der PCB-Industrie eingeführt werden, darunter Steuer- und Steuerpolitik, Talentsubventionen, Unterstützung von Forschungs- und Entwicklungsprojekten usw., um die PCB-Industrie zu fördern, um Autonomie und Kontrolle zu erlangen und ihre nachhaltige Entwicklung sicherzustellen.

PCB-Vorbereitungsprozess

Die wichtigsten PCB-Produktionsprozesse sind in drei Kategorien unterteilt, nämlich subtraktiv, halbadditiv und additiv, die auf verschiedene Arten von Produkten anwendbar sind.Gleichzeitig kann bei der Herstellung des gleichen Substrats auch auf der Nachfrage nach der Verwendung der oben genannten drei Arten von Technologie-Mischverfahren gestützt werden.Derzeit sind subtraktive und semiadditive Verfahren die gängigen Leiterplattenproduktionsprozesse:

Subtraktive Methode (subtraktiv): Bei der subtraktiven Methode handelt es sich um ein mit Kupfer beschichtetes Rohmaterialsubstrat, durch Bohren, Lochmetallisierung, Grafikübertragung, Plattieren, Ätzen oder Gravieren und andere Prozesse, selektives Entfernen eines Teils der Kupferfolie, Bildung leitfähiger Grafiken .Der Nachteil besteht darin, dass die freigelegte Kupferfolienschicht beim Ätzprozess die Linie entlang der Seite des Ätzproblems erzeugen kann, was zu einer Produktion von weniger als 50 führt μDie Ausbeute an Linienbreite/Linienabstand in m ist zu gering, aber die Anwendung des Prozesses auf gewöhnliche Leiterplatten, FPC und HDI sowie andere Leiterplattenprodukte ist mehr als ausreichend;

Halbadditiver Prozess (SAP): Im vorbehandelten Substrat (Kupferummantelung) werden die Bereiche, die keinen Galvanisierungsschutz benötigen, dann galvanisiert und mit korrosionsbeständigen Beschichtungen versehen und schließlich durch Flash-Ätzen die überschüssige Chemikalie entfernt Kupferschicht: Wenn das Substrat eine Kupferbasis aufweist, handelt es sich um einen modifizierten semiadditiven Prozess (mSAP).Da die chemische Kupferschicht, die durch das Flash-Ätzverfahren geätzt wird, sehr dünn ist, ist die Ätzzeit kurz und es treten keine Korrosionsprobleme auf der Leitungsseite auf.Für die Herstellung von 10 ist das semiadditive Verfahren geeignetμm ~ 50μDer Abstand zwischen der feinen Linienbreite und der Liniendicke ist leicht zu kontrollieren. Derzeit sind ABF und andere feine Linienträgerplatten die gängigsten Herstellungsmethoden.

Additiver Prozess (AP): Nach dem Drucken der Schaltung auf das isolierte Substrat, das den lichtempfindlichen Katalysator ohne Kupferfolie enthält, wird das Kupferlinienmuster durch die Methode der chemischen Verkupferung auf das Substrat plattiert, um eine Leiterplatte mit einer chemischen Verkupferungsschicht zu bilden Das Verfahren eignet sich eher für die Herstellung feiner Linien mit einer Teilung von 10 μm oder weniger, aber aufgrund seiner besonderen Anforderungen an das Substrat, die chemische Kupferabscheidung, die Kombination der Verkupferung und des Substrats ist auch die Kombination der Anforderungen sehr streng.Daher besteht ein großer Unterschied zum herkömmlichen PCB-Herstellungsprozess, die Kosten sind hoch und der Prozess ist nicht ausgereift, die aktuelle Produktion ist nicht groß.

Analyse der Industriekette

Die PCB-Herstellungsindustrie befindet sich in der Mitte der Industriekette, vorgelagert für halbgehärtete Bleche, kupferkaschiertes Laminat (CCL), Kupferfolie, Kupferkugeln, Ätzlösungen, Verkupferungslösungen usw. Die Downstream-Anwendungen der PCB-Industriekette sind breit gefächert Dazu gehören Kommunikationsgeräte, Netzwerkgeräte, Unterhaltungselektronik, Server, industrielle Steuerungstechnik, Medizintechnik, Automobilelektronik, Hochgeschwindigkeitszüge in der Luft- und Raumfahrt usw. Die PCB-Herstellungsindustrie befindet sich aufgrund der Schwankungen der vorgelagerten Rohstoffkosten und in der Mitte der Industriekette Nachfrageänderungen in der nachgelagerten Industrie.Die PCB-Herstellungsindustrie befindet sich im Midstream-Bereich und ist von den Schwankungen der vorgelagerten Rohstoffkosten und den Nachfrageänderungen der nachgelagerten Industrie betroffen.

1、PCB-Rohstoffe

(1) Kupferkaschiertes Laminat

Kupferkaschiertes Laminat (CCL) ist das am häufigsten verwendete Material bei der Leiterplattenherstellung. Es besteht aus Glasfasergewebe oder Zellstoffpapier und anderen Substraten als Verstärkungsmaterial, wird mit einer Harzklebstofflösung infiltriert, mit Kupferfolie abgedeckt und schließlich heißgepresst in das Plattenmaterial eingearbeitet, bei Verwendung für Mehrschichtplatten werden sie auch Trägerplatte (Kern) genannt.Nach Angaben des China Business Industrial Research Institute setzen sich die PCB-Kosten hauptsächlich aus direkten Rohstoffen wie kupferkaschierten Platten zusammen, die aufgrund geringfügiger Kostenänderungen fast 50 % ausmachen, wovon die kupferkaschierten Platten 30 % ausmachen Arbeits- und Herstellungskosten, daher ist der Hauptfaktor für die Kosten von Leiterplatten der Preis der Rohstoffe, insbesondere der kupferkaschierten Platte;Die Kosten für kupferkaschierte Platten bestehen hauptsächlich aus Kupferfolie, Harz und Glasfasergewebe und machen 42,1 %, 26,1 %, 26,1 %, 19,1 %, insgesamt 87,2 %, 19,1 % und insgesamt 87,3 % aus.

Kupferfolie: Kupferfolie ist der Träger leitfähiger Schaltkreise und verbindet die Signalübertragung zwischen elektronischen Komponenten.Kupferfolienunternehmen wenden in der Regel das Preismodell „Kupferpreis + Bearbeitungsgebühr“ an, sodass die Schwankung des Kupferpreises einen größeren Einfluss auf die Rentabilität von Kupferbeschichtungsunternehmen hat.In der PCB-Industriekette ist die relative Konzentration des Marktes für kupferkaschierte Leiterplatten hoch, während die Marktkonzentration der Leiterplattenunternehmen relativ gering ist, so dass die Unternehmen für kupferkaschierte Leiterplatten einen Teil des durch den Kupferanstieg verursachten Preisdrucks ertragen können Preise für mittelständische Leiterplattenhersteller.Allerdings ist die Verhandlungsmacht der nachgelagerten Elektronikindustrie in der Regel stärker, so dass bei steigenden Kupferpreisen Kupferverkleidungsplatten- und Leiterplattenhersteller von der Bruttomarge betroffen sein können.

Substrat: Das Substrat ist normalerweise ein Isoliermaterial, das für kupferkaschierte Laminate elektrische Isolierung, mechanische Unterstützung, Wärmeleitung und andere Funktionen übernimmt.Zu den gängigen Substraten gehören: Glasfasergewebesubstrat (FR-4, FR-5), Papiersubstrat (FR-1, FR-2, FR-3), Verbundsubstrat (CEM-1, CEM-3), Spezialsubstrat (Metall, Keramik) sowie Polyesterfolie, Polyimidfolie (PI) usw.Unter ihnen ist das kupferkaschierte Laminat FR-4 auf Glasfasergewebebasis derzeit die Hauptnachfrage der Industrie.Glasgewebe werden im Allgemeinen in E-Glas (Standard), NE-Glas (niedrige Dielektrizität), P-Glas (geringer Verlust) und andere Typen unterteilt, von denen P-Glas für die Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitssignalübertragung geeignet ist.

Harz: Harz verfügt über Klebeeigenschaften, die die verschiedenen Schichten des Laminats zu einer stabilen Struktur verbinden können.Kupferverkleidungsplatte mit Phenolharz, Epoxidharz, Polyester, Polyimid, Polyphenylenether, PTFE usw., davon die größte Menge an Phenolharz und Epoxidharz: Phenolharz ist Phenol und Aldehyde im sauren Medium oder im alkalischen Medium Polymerisation einer Klasse von Harzen, einschließlich Phenol und Formaldehyd. Die Polymerisation von Harzen in alkalischem Medium ist der Hauptrohstoff für Laminierfolien auf Papierbasis.Epoxidharz ist der Hauptrohstoff für Laminierplatten auf Glasfaserstoffbasis mit hervorragenden Klebeeigenschaften sowie elektrischen und physikalischen Eigenschaften.Polyphenylenetherharz weist eine geringe Bindungsleistung sowie geringe elektrische und physikalische Eigenschaften auf;Polyphenylenetherharz weist eine geringe Bindungsleistung, geringe Bindungsleistung sowie geringe elektrische und physikalische Eigenschaften auf.Epoxidharz ist der Hauptrohstoff für kupferkaschierte Laminate auf Glasfasergewebebasis mit hervorragenden Klebeeigenschaften sowie elektrischen und physikalischen Eigenschaften.Polyphenylenetherharz hat eine niedrige Dielektrizitätskonstante und einen niedrigen Verlustfaktor und ist für die Hochfrequenz- und Hochgeschwindigkeitssignalübertragung geeignet.