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    我國柔性印制電路板行業發展歷程、技術現狀及市場規模分析
    發布日期:2023-12-28 訪問量:1267

    一、行業定義

    柔性印制電路板 FPC 是以撓性覆銅板為基材制成的一種具有高度可靠性,絕佳可撓性的柔性印制電路板,是用于連接電子零件用的基板,也是電子產品信號傳輸的媒介。作為印制電路板(PCB)的一種重要類別,FPC 具有配線密度高、重量輕、厚度薄、耐彎曲、結構靈活、耐高溫等優勢,符合下游行業中電子產品智能化、便攜化的發展趨勢,被廣泛運用于筆記本電腦、手機、平板電腦、數碼相機等消費電子產品。


     FPC的分類與特點

    資料來源:公開資料整理


    按照基材和銅箔的結合方式劃分,柔性電路板可分為兩種: 有膠柔性板和無膠柔性板。 其中無膠柔性板的價格比有膠的柔性板要高得多,但是它的柔韌性、銅箔和基材的結合力、焊盤的平面度等參數也比有膠柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的場合,如:COF(CHIP ON FLEX,柔性板上貼裝裸露芯片,對焊盤平面度要求很高)等。 由于其價格太高,在市場上應用的絕大部分柔性板還是有膠的柔性板。由于柔性板主要用于需要彎折的場合,若設計或工藝不合理,容易產生微裂紋、開焊等缺陷。


    二、發展歷程

     FPC 制造工業出現于20 世紀60 年代,美國等電子技術發達的國家最早將FPC 應用于航天及軍事等高精尖電子產品應用領域。冷戰結束后,FPC 開始用于民用產品。21 世紀初,消費類電子產品市場迅速發展,推動FPC 產業進入高速發展期。但由于歐美國家的生產成本不斷提高,FPC 生產重心逐漸轉向亞洲,形成了第一次FPC 產業轉移浪潮。此浪潮使得具備良好制造業基礎及生產經驗的日本、韓國、中國臺灣等國家和地區FPC 產業迅速成長。近年來,日本、韓國和中國臺灣同樣面臨生產成本持續攀升的問題,FPC 產業開始了新一次的產業轉移。發達國家的FPC 制造商紛紛在中國投資設廠,中國作為FPC 產業主要承接國,在新一次產業轉移浪潮中受益。


    中國內地FPC 行業發展稍晚,20 世紀80 年代末開始出現零星的FPC 工藝研發,產品主要用于軍工和高端電子生產。90 年代早期中國大陸電子產品發展較慢,FPC 產業發展遲緩。90 年代末期,受到FPC 技術進步加快、電子產品工業不斷向中國大陸地區轉移等因素的影響,FPC 需求迅速旺盛,產業開始爆發。

    按層數劃分,FPC 可分類為單層FPC、雙層FPC、多層FPC;相關制造技術以單層FPC 制造技術為基礎,通過迭層壓合技術實現,具體如下:

    FPC分類與特點

     FPC分類

    資料來源:公開資料整理


    20 世紀90 年代后,電子產品向輕薄化方向發展,FPC 產品特性與之相符,得以伴隨電子產業快速成長,應用領域不斷擴展,被廣泛應用于大部分電子產品中,成為電子產品領域最重要的元器件之一。

    FPC 的應用領域

     FPC應用領域

    資料來源:公開資料整理


    21世紀以來,隨著歐美國家的生產成本提高,以及亞洲地區FPC下游市場不斷興起,FPC生產重心逐漸轉向亞洲。具備良好制造業基礎及生產經驗的日本、韓國、中國臺灣等國家和地區FPC產業迅速成長,并成為全球FPC的主要產地。隨著日本、韓國和中國臺灣生產成本持續攀升,發達國家的FPC廠商紛紛在中國投資設廠,制造中心由國外移至中國大陸,國際知名的FPC廠商如日本NOK、日東電工和住友電工等均在中國投資設廠。近年來,中國逐漸成為FPC主要產地,中國地區FPC產值占全球的比重不斷提升。由于重要的上游原材料和下游電子產品制造商多為國外廠家,國內未形成完整的民族產業鏈條,內資廠商受限于設備和原材料等產業的配套不足,在國際市場上競爭力較弱,局限于國內市場,整體市場占有率偏低。但部分內資企業受益于近幾年本土電子產品產業的高速發展,通過自身技術改進、產能提升,依托同國內客戶良好的合作關系,國內市場份額隨之增長,技術水平和生產規模與外資企業的差距正在不斷縮小。


    三、技術現狀

    FPC生產工藝流程

     FPC生產工藝流程

    資料來源:公開資料整理


    FPC具有非標化的特點,是PCB中技術含量較高的品類,工序非常復雜,60多道大工序,一個大制程又包含30-40道小工序,每個工序對最終產品的穩定性和良品率都至關重要,對廠商的設計、設備、品控等能力都有高要求、需要穩定可靠的制程能力。

    FPC 生產方法主要有減成法、全加成法、半加成法: 減成法是傳統 FPC 生產的主要方法,減層法的極限定格在 20m 線寬; 全加成法是利用絕緣基材直接加工形成電路圖形,全加成法能制作出目前最精細的線路,但此方法需要用到半導體制造用的裝臵,工藝復雜,成本高,推廣起來很有難度; 

    全加成法:利用絕緣基材直接加工形成電路圖形,工藝流程如下:

    全加成法工藝流程

    全加成法工藝流程

    資料來源:公開資料整理


    半加成法是基材多選用 5m 的薄銅箔,有時也可把常規銅箔通過蝕刻減薄后使用,能夠制作 20m 以下的線路,是一種比較有發展潛力的方法,工藝流程如下:

    半加成法工藝流程

     半加成法工藝流程

    資料來源:公開資料整理


    減成法是傳統FPC生產的主要方法,但所能達到的線寬間距跟感光抗蝕層的分辨率密切相關,而感光抗蝕層分辨率取決于抗蝕層厚度,再加上蝕刻中不可避免的側蝕現象,使減層法的極限定格在20m線寬;若想得到更細的線路,必須配合更薄的9m,5m,甚至3m超薄銅箔,然而這些厚度的銅箔和相關工藝目前尚無法量產。 


    全加成法能制作出目前最精細的線路,據報道稱目前已有公司試制成功線寬間距都為3m的線路;此方法另一個好處在于能運用厚的光敏干膜,把線路厚度做大,抑制直流電阻增大的問題。但此方法需要用到半導體制造用的裝置,工藝復雜,成本高,推廣起來很有難度。 


    半加成法介于減成法與全加成法之間。此種方法中,光線散射對線路圖形沒有不良影響,可以使用較厚的抗蝕層,能夠制作20m以下的線路, 是一種比較有發展潛力的方法。


    四、市場規模

    相比于普通PCB,FPC 具有輕薄、體積小、低成本、裝連一致性和可控性強的優勢。普通的PCB 原材料為電解銅箔、玻纖布等,基材為覆銅板;FPC 的原材料為壓延銅箔和聚酰亞胺(PI)薄膜或聚酯(PET)薄膜,基材為撓性覆銅板。而原材料和基材的不同造就了FPC 優異的性能,相比于普通的PCB,FPC 具有輕薄、體積小、低成本、裝連一致性和可控性強的特點,在相同的載流量下,FPC 是普通的剛性PCB 重量的10%,空間為普通PCB 的10-40%,在裝連接線時不會發生接錯的情形,同時各種參數如電容、電感、特性阻抗、延遲和衰減可控性強,端口的更換方便和結構簡化也使得成本大大降低。


     FPC這些優點推動了其應用的普及,也拉動了市場規模不斷增長。統計數據顯示,2017年我國柔性印制電路板行業銷售市場規模約338億元,同比2016年的315億元增長了7.3%,近幾年我國柔性印制電路板行業市場規模情況如下圖所示:

    2013-2017年我國柔性印制電路板市場規模統計(億元)

    2013-2017年我國柔性印制電路板市場規模統計 

     


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