PCB的產業鏈從上至下依次為:上遊原材料—中遊基材—下遊PCB應用
上遊原材料
上遊原材料包括銅箔、樹脂、玻璃纖維布、木漿、油墨、銅球等,其中銅箔、樹脂和玻璃纖維布是三大主要原材料。
銅箔是製造覆銅板最主要的原材料,約佔覆銅板成本的30%(厚板)和50%(薄板)。銅箔的價格取決於銅的價格變化,受國際銅價影響較大。銅箔是一種陰質性電解材料,沉澱於電路板基底層上,它作為PCB的導電體在PCB中起到導電、散熱的作用。
玻璃纖維布也是覆銅板的原材料之一,由玻纖紗紡織而成,約佔覆銅板成本的40%(厚板)和25%(薄板)。玻纖布在PCB製造中作為增強材料起到增加強度和絕緣的作用,在各類玻纖布中,合成樹脂在PCB製造中則主要作為粘合劑將玻璃纖維布粘合到一起。
全球前十大電解銅箔生產企業產量佔比
銅箔生產行業集中度高,行業龍頭議價能力強。PCB生產所使用的銅箔主要採用電解法製成,電解銅箔的工藝流程較長,加工要求嚴格,存在資本和技術壁壘,歷經數次整合後行業集中度較高,全球銅箔前十大生產商佔據73%的產量,對整個銅箔行業的議價能力較強,上遊原材料銅的漲價可向下轉移。銅箔價格影響覆銅板價格,進而向下引起線路板價格變化。
中遊基材
中遊基材主要指覆銅板(CCL)。覆銅板由銅箔,環氧樹脂,玻璃纖維紗等原材料加工製成。PCB營業成本中原材料成本佔比較大,約60-70%。
覆銅板是PCB製造的核心基材。覆銅板是將增強材料浸以有機樹脂,一面或兩面覆以銅箔,經熱壓而成的一種板狀材料,擔負著(PCB)導電、絕緣、支撐三大功能,是一類專用於PCB製造的特殊層壓板,覆銅板佔整個PCB生產成本的20%~40%,在所有PCB的物料成本中佔比最高,玻纖布基板是最常見的覆銅板類型,由玻纖布作為增強材料,環氧樹脂為粘合劑製成。
覆銅板構造示意圖
下遊PCB的應用
下遊則是各類PCB的應用,產業鏈自上而下行業集中度依次降低。
在通信領域的應用佔比由2009年的22%提升至2017年的27%,PCB在通信領域的應用呈穩步上升趨勢,主要運用於手機、光模塊、濾波器、通訊背板、通訊基站天線等設備中;
在計算機應用領域,PCB產值佔比由2009年的32%逐步下降至2016年的27%。主要由於計算機產業今年來增長逐步放緩;
在消費電子領域,PCB應用佔比基本保持平穩,保持在14~15%,PCB在消費電子領域主要運用於家電、無人機、VR設備等產品中;
在汽車電子領域,PCB主要運用於GPS導航、汽車音響、汽車儀錶盤、汽車傳感器等設備中;
在工控醫療領域,PCB主要運用於工業電腦、變頻器、測量儀、醫療顯示器等設備中;在航空航天領域,PCB主要運用於飛行器、航空遙感系統、航空雷達等設備中。
PCB完整加工過程
大多數工程師把PCB文件,或者gerber文件發給廠家之後,就可以等著回板了。但是往往硬體研發崗位工作很多年都沒有機會去PCB生產廠去看看整個生產的過程。(此內容來源:硬體十萬個為什麼)
今天帶你走一遭。看一看完整的過程。
第一步,開料
PCB板廠的原材料一般都是1020mm×1020mm和1020mm×1220mm規格的多,如果單板或拼板的尺寸不合適,PCB生產過程中,就會產生很多的原料廢邊,PCB板廠會把之些廢邊的價格都加到你的板子上,這樣你的PCB板單位價格就貴一些;如果板子大小設計得好,單板或拼板的尺寸是原材料的n等分,那麼原材料的利用率就最高,PCB板廠也好開料,以一樣的原材料尺寸,做出最多的板子,單板價格也就是最便宜的了。
我們把買來的覆銅板,切割成我們需要的大小,叫做開料。
開料設備:(把大板子切成小板子)
最早的覆銅板是,是一個介質層,兩面覆上銅。
上圖為覆銅板的剖面圖。
第二步,排版
第三步:菲林
把客戶提供的圖形文件通過軟體進行導入和修改,並最終把圖形輸出在菲林上。就是把你給廠家的gerber文件變成膠片。
菲林就是膠片就是銀鹽感光膠片,也叫菲林。由PC/PP/PET/PVC料製作而成。現在一般是指膠捲,也可以指印刷製版中的底片。菲林都是黑色的
第四步、曝光
在覆銅板表面會塗一層感光液體,經過80度的溫試烤乾,再用菲林貼在PCB板上,再經過紫外線曝光機曝光,撕下菲林。
下圖為曝光機:
第五步、蝕刻
單獨一個蝕刻過程可以拆解為下面幾步
PCB的蝕刻機
內層:顯影→蝕刻→剝離
外層:顯影→二銅鍍錫→剝離→蝕刻→剝錫
為什麼這麼做?外層這樣蝕刻不是工序更多嗎?
內層一般線寬線距較大,故Ring環是夠的;外層一般線路較密,空間不夠,所以這個時候就需要想辦法在不夠的空間內達到做出線路的目的。堿蝕的能力可以達到1~2mil的ring即可,但是酸蝕則需要5mil左右,所以就必須使用錫將需要的線路先保護起來。在能不做堿蝕的地方儘量不做,因為堿蝕成本高於酸蝕。蝕刻因子是一個工廠的製成能力,是無法通過工序來提高的。酸堿蝕的蝕刻能力不一樣而已。
第六步、鑽孔
機器按照文件中過孔的尺寸和坐標,在PCB上面鑽孔。
如過做成非金屬孔,線路板廠必須用幹膜或者做二鑽或者塞膠粒,無論怎麼做都會增加板廠成本。所以如果你不要求的話,板廠一般都會做金屬化孔給你。
第七步、沉銅
沉銅是在本來不導電的基材(孔壁)以及銅面上沉上一層化學薄銅
第八步 綠油、字符
PCB低溫UV機,用途:紫外線(UV)披覆塗層固化
刷字符:
字符網版
最後一步、綜檢
樣品加工的時候,工廠一般不做夾具進行測試,手工測試;如果小批量的時候,工廠需要製作測試夾具,測試所有走線的阻抗,連通性。
PCB 主要分為剛性板(單面板/雙面板/多層板),柔性板,HDI 基板,IC 封裝基板以及金屬基板。
▲各類印刷電路板示意圖
▲PCB 產品特性及應用領域
▲全球PCB 市場的產品結構及其變化情況(%)
深南電路:成立於1984年,內資PCB龍頭。擁有印製電路板、封裝基板及電子裝聯三項業務。公司在高密度、高多層PCB板產品方面具有顯著優勢,可實現最高100層、厚徑比30:1等產品。下遊通信領域營收佔比突出,2017年營收佔比超60%。
滬電股份:成立於1992年,通訊板領先企業。產品主要包括單、雙面板及多層板、HDI、電路板組裝產。主導產品為14~28層企業通訊市場板、中高階汽車板,企業通訊市場板為主要營收來源,2017年營收佔比63%。
超聲電子:成立於1997年,高階HDI技術領先。產品包含雙面及多層印製電路板、液晶顯示器、超薄及特種覆銅板、超聲電子儀器等,是蘋果、博世、法雷奧等全球知名企業長期供應商。PCB為主要營收來源,2017年營收佔比53%。
景旺電子:成立於1993年,盈利能力行業翹首。以剛性電路板為基礎,橫向發展柔性電路板(含貼裝)及金屬基板。已開發出剛撓結合PCB、高密度剛撓結合PCB、金屬基散熱型剛撓結合PCB等產品生產技術。剛性電路板為主要營收來源,2017年營收佔比59%。
依頓電子:成立於2000年,專注於高精度、高密度雙層及多層PCB。主要產品包括2L、4L、6L、8L及以上。主要客戶包括華為、Flextronics(偉創力)、Jabil(捷普)等。4L板為主要營收來源,2017年營收佔比47%。
興森科技:成立於1999年,國內最大的PCB樣板小批量板快件製造商。公司先後成為華為、中興核心快件樣板供應商,是國內中高端PCB樣板小批量板製造領域的著名品牌。小批量和樣本為營收主要來源,2017年營收佔比77%。
崇達技術:成立於1995年,小批量板領軍企業。產品覆蓋2~50層、HDI、厚銅、剛撓結合、埋容等線路板。定位「多品種、小批量、短交期」的經營策略,現金周轉期極短,運營能力突出。公司下遊客戶結構分散,產品70%以上外銷至歐洲、美洲、日本、亞太等地區。已成功實現小批量板向大批量板轉型,2017年大批量板營收佔比57%。
世運電路:成立於2005年,主要產品包括單面板、雙面板、多層板、HDI板等,廣泛應用於計算機及周邊設備、消費電子、汽車電子、工業控制、醫療設備等領域。多層板為公司主要營收來源,2017年營收佔比55%。
博敏電子:成立於2005年,已逐步形成以HDI板產品為核心,涵蓋多層板、單/雙面板、撓性電路板、剛撓結合板和其他多元化產品結構,主要客戶包括百富計算機、沃特沃德、三星電子等。HDI為主要營收來源,2017年營收佔比超50%。
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