Profondeur de l’industrie des PCB

Vue d'ensemble de l'industrie

1, la notion

PCB (Printed Circuit Board), le nom du circuit imprimé, également connu sous le nom de circuit imprimé, est le corps de support des composants électroniques. Le PCB est un composant électronique important, connu sous le nom de « porte-avions électronique », applications en aval , y compris l'électronique grand public, les communications, les ordinateurs, l'électronique automobile, le contrôle industriel, les dispositifs médicaux, l'industrie de la défense, l'aérospatiale et d'autres domaines.

En tant que composant clé de l'interconnexion électronique, le PCB est un pont qui transporte les composants électroniques et connecte les circuits, largement utilisé dans presque tous les produits électroniques, et constitue la pierre angulaire de l'industrie électronique.

2、Classement des PCB

Les produits PCB de la classification technique peuvent être divisés en deux types de classification conformément à la classification des couches de circuits et à la classification en fonction de la structure du produit.

(1) PCB selon la classification des couches de circuits

Les PCB peuvent être classés en cartes simple face, double face et multicouches en fonction de la couche du schéma de circuit.La carte simple face est le PCB le plus basique, utilisé dans les appareils électroménagers courants, les télécommandes électroniques et d'autres produits électroniques de base ;carte double face en raison des deux côtés du câblage, tels que l'électronique grand public, les ordinateurs, l'électronique automobile, le contrôle industriel.Les cartes multicouches peuvent être divisées en cartes mi-inférieures et cartes de haut niveau, qui peuvent être principalement classées en 4 à 6 couches, 8 à 16 couches, 18 couches et plus, et peuvent être utilisées pour des circuits plus complexes, dont les plus élevés. Les cartes de niveau sont principalement utilisées dans les équipements de communication, les serveurs haut de gamme, l'armée et d'autres domaines.

(2) PCB par classification de structure de produit

Les PCB selon la structure du produit peuvent être classés en cartes rigides (cartes dures), cartes flexibles (cartes souples), combinaisons rigides-flexibles de cartes, cartes semi-flexibles, cartes HDI, substrats d'emballage.La plaque rigide est fabriquée pour des substrats rigides et peut fournir un support mécanique aux composants électroniques, dans une large gamme d'applications.Une carte flexible pour cartes de circuits imprimés flexibles, faite de matériaux pliables, peut économiser l'espace requis, donc plus utilisée dans divers types d'équipements électroniques grand public.Les cartes HDI adoptent une technologie d'interconnexion haute densité, améliorent la densité de câblage de la carte et prennent en charge l'utilisation d'applications de technologie d'emballage avancées.Substrat d'emballage, c'est-à-dire carte de chargement de boîtier IC, directement utilisé pour transporter la puce et fournir une connexion électrique, une protection, un support, une dissipation thermique, un assemblage et d'autres fonctions.

3, historique du développement des PCB

Les PCB ont une longue histoire, la plus ancienne remonte à plus de cent ans et continue d'évoluer jusqu'à nos jours.1903, l'inventeur allemand Albert Hanson pour les premières recherches sur la planche à pain, l'invention du prédécesseur du PCB.Albert Hanson a proposé l'utilisation de concepts de structure à trous traversants conducteurs double face, similaires à la technologie moderne des panneaux traversants.Il a également fait preuve d'innovation dans la construction de circuits prototypes recouvrant des fils sur des cartes isolées, et ce travail a fourni le cadre de base pour le développement ultérieur de la technologie des PCB.

En 1927, l'inventeur français Charles Ducas a demandé un brevet pour une variante de circuit imprimé.Il a utilisé une technique d'impression au pochoir qui utilisait un pochoir et une encre conductrice pour imprimer des fils sur une surface isolée, créant ainsi des circuits.Cette technique de câblage imprimé était une première version de l’évolution du processus actuel de placage des circuits imprimés.

L'ingénieur autrichien Paul Eisler a franchi une étape importante dans le développement des PCB en créant le premier PCB fonctionnel en 1941. L'innovation d'Eisler consistait en l'application d'une couche de feuille de cuivre collée sur un substrat isolant pour fournir un chemin conducteur aux composants électroniques.En 1943, il présenta une radio avec un PCB à l'intérieur, une conception qui joua un rôle clé dans les opérations militaires qui suivirent pendant la Seconde Guerre mondiale.

À la fin du XXe siècle, le processus de fabrication des PCB a vu des progrès dans les techniques de gravure et de soudure, et les PCB ont évolué vers la complexité et la miniaturisation.La course aux armements spatiaux entre les grandes puissances a fait progresser la technologie des PCB en raison de la recherche de légèreté et d’efficacité énergétique.Plus tard, l’avènement de l’ère numérique a déclenché une explosion d’appareils électroniques tels que les consoles de jeux, les magnétoscopes, les ordinateurs et les lecteurs de CD.À mesure que la taille des produits électroniques diminuait, il est devenu de plus en plus difficile de fabriquer des PCB à la main, ce qui a entraîné une augmentation de la demande de fabrication industrialisée de PCB.Dans le même temps, la conception des PCB devient de plus en plus critique à mesure que les composants deviennent plus petits et que le câblage devient plus complexe.

De nos jours, les PCB deviennent de plus en plus complexes, entraînés par des technologies telles que la 5G, l'IOT, l'IA, etc. Les PCB ont évolué des cartes traversantes les plus basiques aux cartes hautement multicouches, aux cartes rigides-flexibles, aux cartes flexibles, aux cartes HDI utilisant Technologie de substrat IC, etc.

Statut et prévisions de l'industrie

1, l'industrie de fabrication de PCB est progressivement transférée en Chine continentale

L'industrie des PCB est largement répandue dans le monde entier, les premiers États-Unis, l'Europe, le Japon et les pays développés étant dominants.Il y a 2000 ans, les États-Unis, l’Europe et le Japon représentaient plus de 70 % de la valeur mondiale de la production de PCB.Cependant, au cours des deux dernières décennies, l'Asie, en particulier la Chine, a attiré le transfert de l'industrie mondiale de la fabrication électronique en raison de ses avantages en matière de main-d'œuvre, de matières premières, de politiques et de clusters industriels.La Chine continentale, la Chine, Taiwan, la Corée du Sud et d'autres pays deviennent progressivement le nouveau centre de fabrication.Depuis 2006, la Chine continentale a dépassé le Japon pour devenir la plus grande base de production de PCB au monde, marquant un changement dans le paysage concurrentiel du secteur.La valeur de la production de PCB de la Chine continentale représentait la proportion de la valeur de la production brute mondiale de PCB, passant de 8,1 % en 2000 à 54,6 % en 2021.

En 2023, le chiffre d'affaires intérieur des dix principales sociétés cotées en bourse pour les PCB s'élevait à 140,46 milliards de yuans.Parmi elles, Dongshan Precision a le plus grand volume de revenus, avec un chiffre d'affaires de 33,651 milliards de yuans en 2023. La deuxième plus grande entreprise est Peng Ding Holdings, avec un chiffre d'affaires de 32,066 milliards de yuans en 2023.

2, le marché entrera dans un nouveau cycle de croissance, l'industrie chinoise des PCB continue de se développer sainement

En raison de la pression du déstockage et de la hausse des taux d'intérêt visant à freiner l'inflation, la taille du marché mondial des PCB a diminué en 2023. Selon les données de Prismark, la valeur de la production mondiale de PCB en 2023 a chuté de 15 % sur un an pour atteindre 69,517 milliards de dollars.Cependant, à mesure que l'ajustement des stocks du marché, la faible demande d'électronique grand public et d'autres problèmes entrent dans la phase finale, ainsi que l'évolution accélérée des applications d'IA, les PCB entreront dans un nouveau cycle de croissance et devraient croître d'environ 5 % par an. -année en 2024, et les fabricants de PCB devraient rebondir dans le taux de récolte.À moyen et long terme, l'industrie mondiale des PCB marquera le début d'une renaissance ; on s'attend à ce que la valeur de la production mondiale de PCB atteigne 90,413 milliards de dollars américains en 2028, avec un taux de croissance composé de 5,4 % de 2023 à 2028. L'industrie chinoise des PCB continue de se développer sainement, en 2023 la valeur de la production de PCB de la partie continentale de la Chine s'élevait à 37,794 milliards de dollars américains, représentant plus de 50 % de la part de marché mondiale.

3, selon la structure du produit, les panneaux multicouches représentaient le courant dominant

Du point de vue de la structure du produit, en 2022, les produits Top3 du marché mondial des PCB étaient les cartes multicouches, les substrats d'emballage, la version flexible, représentant respectivement 36,5 %, 21,3 % et 16,9 %.Le marché chinois est dominé par les panneaux multicouches, qui représentent 49 %, mais principalement 8 couches de produits bas de gamme, les produits de grande valeur tels que les panneaux multicouches élevés, les panneaux HDI de haut niveau, les substrats d'emballage et autres produits représentent une proportion relativement faible. .Ces dernières années, l'usine nationale a activement développé des domaines haut de gamme, les produits concernés ont progressivement atterri et la capacité de production a obtenu une nouvelle expansion, la proportion future de produits haut de gamme devrait augmenter.

4, l'industrie vers l'amélioration de la précision, de la densité et de la fiabilité des produits du développement

L'industrie mondiale des PCB s'engage à améliorer la précision, la densité et la fiabilité des produits afin de répondre à la demande de cartes PCB hautes performances dans les industries en aval.Dans cinq ans, la demande du marché des substrats d’emballage, de 18 couches et plus, des cartes multicouches et des cartes d’interconnexion haute densité (HDI) devrait croître de manière significative, et il est prévu que le TCAC de 2023 à 2028 atteindra 8,8 %/7,8 %/ 6,2% respectivement, le taux de croissance dépasse le niveau de croissance moyen de l'industrie.Les cartes PCB rigides traditionnelles telles que les cartes simple et double face, les cartes 4 à 6 couches et les cartes 8 à 16 couches devraient avoir un TCAC de 3,1 %/3,4 %/5,5 % de 2023 à 2028, respectivement, avec une faible croissance. les taux.

Analyse de politique

Bénéficiant du développement fulgurant des applications finales et du transfert de capacité de la chaîne industrielle mondiale des semi-conducteurs vers la Chine, le marché national des PCB continue de croître, tandis que l'introduction d'un certain nombre de politiques nationales importantes pour soutenir le développement de l'industrie des PCB, notamment politiques fiscales et fiscales, subventions aux talents, soutien aux projets de R&D, etc., pour promouvoir l'industrie des PCB à atteindre l'autonomie et le contrôle, afin d'assurer son développement durable.

Processus de préparation des PCB

Les principaux processus de production de PCB sont divisés en trois catégories, à savoir soustractives, semi-additifs et additifs, qui sont applicables à différents types de produits.Dans le même temps, la production du même substrat peut également être basée sur la demande d'utilisation des trois types de processus de mélange technologique ci-dessus.Actuellement, les méthodes soustractives et semi-additives sont les principaux processus de production de PCB :

Méthode soustractive (soustractive) : la méthode soustractive consiste à utiliser le substrat cuivré de la matière première, par perçage, métallisation de trous, transfert graphique, placage, gravure ou gravure et autres processus, retrait sélectif d'une partie de la feuille de cuivre, formation de graphiques conducteurs. .L'inconvénient est que la couche de feuille de cuivre exposée lors du processus de gravure peut produire une ligne du côté du problème de gravure, ce qui entraînera une production de moins de 50 μLe rendement en largeur de ligne/espacement des lignes est trop faible, mais le processus appliqué aux PCB, FPC et HDI ordinaires et à d'autres produits de circuits imprimés est plus que suffisant ;

Procédé semi-additif (SAP) : dans le substrat prétraité (gainage en cuivre), les zones qui ne nécessitent pas de protection par placage, puis le placage et le revêtement de revêtements résistants à la corrosion, et enfin par gravure flash pour éliminer l'excès de produit chimique. couche de cuivre, si le substrat comporte une base en cuivre, le procédé est un procédé semi-additif modifié (mSAP).Étant donné que la couche de cuivre chimique gravée par le processus de gravure éclair est très fine, le temps de gravure est court et n'est pas sujet aux problèmes de corrosion côté ligne.La méthode semi-additif convient à la production de 10μm ~ 50μm entre l'espacement des lignes de largeur de ligne fine et l'épaisseur de la ligne est facile à contrôler, l'ABF actuel et d'autres panneaux porteurs de lignes fines sont-ils les méthodes de fabrication les plus courantes ;

Processus additif (AP) : Après avoir imprimé le circuit sur le substrat isolé contenant un catalyseur photosensible sans feuille de cuivre, le motif de ligne de cuivre est plaqué sur le substrat par la méthode de cuivrage chimique pour former une carte de circuit imprimé avec une couche de cuivrage chimique comme la ligne, le procédé est plus adapté à la réalisation de lignes fines au pas de 10 μm ou moins, mais en raison de ses exigences particulières pour le substrat, le dépôt chimique de cuivre, la combinaison du cuivrage et du substrat est également très stricte, la combinaison des exigences.Par conséquent, avec le processus de fabrication traditionnel des PCB, il y a une grande différence, le coût est élevé et le processus n'est pas mature, la production actuelle n'est pas importante.

Analyse de la chaîne industrielle

L'industrie de fabrication de PCB est située au milieu de la chaîne industrielle, en amont de la feuille semi-durcie, du stratifié cuivré CCL, de la feuille de cuivre, de la bille de cuivre, de la solution de gravure, de la solution de cuivrage, etc. Les applications en aval de la chaîne industrielle des PCB sont larges. , y compris les équipements de communication, les équipements de réseau, l'électronique grand public, les serveurs, le contrôle industriel médical, l'électronique automobile, l'aérospatiale ferroviaire à grande vitesse, etc. L'industrie de fabrication de PCB est située au milieu de la chaîne industrielle, par les fluctuations des coûts des matières premières en amont et l’évolution de la demande de l’industrie en aval.L'industrie de fabrication de PCB est située au milieu du secteur, affectée par la fluctuation des coûts des matières premières en amont et les changements de la demande de l'industrie en aval.

1、Matières premières PCB

(1) Stratifié cuivré

Le stratifié cuivré (CCL) est le matériau le plus courant dans la fabrication de PCB. Il est composé de tissu en fibre de verre ou de papier de pâte de bois et d'autres substrats comme matériau de renforcement avec une solution de colle de résine infiltrée et recouverte d'une feuille de cuivre, et enfin pressée à chaud. dans le matériau de la plaque, lorsqu'ils sont utilisés pour les panneaux multicouches, ils sont également appelés panneaux centraux (noyau).Selon le China Business Industrial Research Institute, le coût des PCB est principalement composé de matières premières directes telles que les plaques cuivrées, représentant près de 50 %, dont les plaques cuivrées occupent 30 %, en raison de légères variations du coût de les coûts de main-d'œuvre et de fabrication, de sorte que le principal déterminant du coût des PCB est le prix des matières premières, en particulier les plaques cuivrées ;Le coût des plaques plaquées de cuivre se compose principalement de feuilles de cuivre, de résine et de tissus en fibre de verre, représentant 42,1 %, 26,1 %, 26,1 %, 19,1 %, un total de 87,2 %, 19,1 %, pour un total de 87,3 %.

Feuille de cuivre : la feuille de cuivre est le support des circuits conducteurs, reliant la transmission du signal entre les composants électroniques.Les entreprises de feuilles de cuivre adoptent généralement le modèle de tarification « prix du cuivre + frais de traitement », de sorte que la fluctuation du prix du cuivre a un plus grand impact sur la rentabilité des entreprises de revêtement en cuivre.Dans la chaîne industrielle des PCB, la concentration relative du marché des panneaux cuivrés est élevée, tandis que la concentration du marché des entreprises de PCB est relativement faible, de sorte que les entreprises de panneaux cuivrés peuvent supporter une partie de la pression sur les prix provoquée par l'augmentation du cuivre. prix aux fabricants de PCB du secteur intermédiaire.Cependant, le pouvoir de négociation de l'industrie électronique en aval est généralement plus fort, de sorte que lorsque les prix du cuivre augmentent, les panneaux de revêtement en cuivre et les entreprises de PCB peuvent être affectés par la marge brute.

Substrat : Le substrat est généralement un matériau isolant, fournissant une isolation électrique, un support mécanique, une conduction thermique et d'autres fonctions pour les stratifiés cuivrés.Les substrats courants comprennent : le substrat en tissu de fibre de verre (FR-4, FR-5), le substrat en papier (FR-1, FR-2, FR-3), le substrat composite (CEM-1, CEM-3), le substrat spécial (métal, céramique), ainsi que le film polyester, le film polyimide (PI), etc.Parmi eux, le stratifié cuivré à base de tissu de fibre de verre FR-4 constitue actuellement la principale demande de l'industrie.Les tissus de verre sont généralement divisés en verre E (standard), verre NE (faible diélectrique), verre P (faible perte) et autres types, dont le verre P convient à la transmission de signaux à haute fréquence et à grande vitesse.

Résine : La résine possède des propriétés adhésives qui permettent de lier les différentes couches du stratifié entre elles pour former une structure stable.Panneau de revêtement en cuivre avec résine phénolique, époxy, polyester, polyimide, polyphénylène éther, PTFE, etc., dont la plus grande quantité de résine phénolique et de résine époxy : la résine phénolique est du phénol et des aldéhydes en milieu acide ou en milieu alcalin polymérisation d'une classe de résines, y compris la polymérisation du phénol et du formaldéhyde des résines en milieu alcalin, constitue la principale matière première des feuilles de stratification à base de papier ;la résine époxy est la principale matière première pour les panneaux de stratification à base de tissu de fibre de verre, avec d'excellentes propriétés adhésives et propriétés électriques et physiques ;la résine d'éther de polyphénylène a de faibles performances de liaison et de faibles propriétés électriques et physiques ;La résine d'éther de polyphénylène a de faibles performances de liaison, de faibles performances de liaison et des propriétés électriques et physiques.La résine époxy est la principale matière première pour les stratifiés cuivrés à base de tissu de fibre de verre, avec d'excellentes propriétés de liaison et propriétés électriques et physiques ;La résine polyphénylène éther a une faible constante diélectrique et un faible facteur de perte, adaptée à la transmission de signaux à haute fréquence et à grande vitesse.