印刷電路板作為重要的電子部件,是電子元器件的支撐體。由於其在電子元器件領域的重要作用,因此被許多人成為「電子航母」。隨著科學技術的發展,印刷電路板被廣泛應用於軍工、通訊、醫療、電力、汽車、工業控制、智慧型手機、可穿戴等高新技術領域。因此,PCB板的生產技術水平逐漸成為衡量一個國家科學技術水平的重要指標。
一、印刷電路板的概念及特點
印刷電路板,即PCB板(Printedcircuitboard)或寫PWB板(Printedwireboard),以絕緣板為基材,切成一定尺寸,其上至少附有一個導電圖形,並布有孔(如元件孔、緊固孔、金屬化孔等),用來代替以往裝置電子元器件的底盤,並實現電子元器件之間的相互連接。由於是採用電子印刷術製作而成,故被稱為「印刷」電路板。PCB板的功能是提供完成第一層級構裝的組件與其他必須的電子電路零件結合的基地,以構成一個具有特定功能的模塊或成品,所以PCB板在整個電子產品中,扮演了整合連接各種功能組建的角色。
目前的電路板,主要由線路與圖面、介電層、孔、防焊油墨、絲印和表面處理幾大部分組成。線路是做為原件之間導通的工具,在設計上會另外設計大銅面作為接地及電源層,線路與圖面往往同時做出。介電層用來保持線路及各層之間的絕緣性,俗稱為基材。而導通孔可使兩層次以上的線路彼此導通,較大的導通孔則做為零件插件用,另外有非導通孔通常用來作為表面貼裝定位,組裝時固定螺絲用。防焊油墨主要用於永久性保護印刷線路板上之線路,防止線路氧化、因不小心擦花導致開路或短路問題。根據不同的工藝,防焊油墨可分為綠油、紅油、藍油。絲印為非必要之構成,主要的功能是在電路板上標註各零件的名稱、位置框,方便組裝後維修及辨識用。最後,由於銅面在一般環境中很容易氧化,導致無法上錫(焊錫性不良),因此會在要吃錫的銅面上進行保護。保護的方式有噴錫、化金、化銀、化錫、有機保焊劑等,各有優缺點,統稱為表面處理。
印刷電路板得以快速發展並廣泛應用於各大領域,主要在於其集合的眾多優點。首先,由於PCB板圖形具有重複性(再現性)和一致性,極大地減少了布線和裝配的差錯,節省了設備的維修、調試和檢查時間。設計上標準化、布線密度高、體積小、重量輕等特點使其具備了可替換行、便捷性、精密性及小型化等特點,特別是FPC軟性板的耐彎折性,精密性,使得PCB板不可替代地應用到高精密儀器上。其機械化、自動化生產提高了勞動生產率並降低了電子設備的造價。正是由於PCB板的以上特性和優勢,使得PCB板的應用領域呈現擴大化及高端化特點。PCB板的生產技術水平逐漸成為衡量一個國家科技發展的重要指標。
二、印刷電路板行業的發展現狀
1. 中國印刷電路板行業的發展現狀
目前,全球印製電路板產業的發展已經走上一個相對平穩的發展時期,已形成包括中國香港、日本、中國台灣、韓國、美國、德國和東南亞地區在內的七大主要生產中心,其中亞洲占到全球生產總值的79.7%。中國由於在產業分布、製造成本等多方面具備優勢,已經成為全球最重要的印製電路板生產基地,2013年中國電路板產值已占據全球總產值的44.2%以上,但中國單個企業的市場占有份額較小,對市場的主導能力不強。
近二十年來,通過引進國外先進技術和設備,我國PCB產業的發展非常迅速。2002年,我國PCB產值超過台灣,成為全球第三大PCB產出國;2003年,我國PCB產值和進出口額均超過60億美元,成為全球第二大PCB產出國;2006年,我國首次超過日本、一躍而成全球第一大PCB製造基地,並在其後連續五年成為全球最大的PCB生產地。2010年中國PCB產值迅速增長至185億美元,全球占比上升至35.3%。2011年全球PCB總產值達554.09億美元,中國PCB產值增長保持穩定,全球占比上升至39.8%。2012年全球PCB產業受到全球經濟疲軟的影響,增幅有所下滑,中國PCB產值仍占據全球較高的市場份額。隨著經濟的復甦,2013年至2016年仍保持增長趨勢。
2. 全球印刷電路板行業的發展現狀
自20世紀50年代中期起,PCB技術開始被廣泛採用。目前,PCB已經成為「電子產品之母」,其應用幾乎滲透於電子產業的各個終端領域中,包括計算機、通信、消費電子、工業控制、醫療儀器、國防軍工、航天航空等諸多領域。未來隨著新一代信息技術產業的展,智慧型手機、汽車電子、LED、IPTV、數位電視等新興電子產品不斷湧現,PCB產品的用途和市場將不斷擴展。
近年來,全球PCB行業總體呈穩步增長態勢。2009年受全球金融危機影響,PCB產值有所回落,2010年隨著全球宏觀經濟的逐步向好,PCB行業開始復甦,全年產值達524.68億美元,較2009年大幅上升27.33%。
中國產業信息網發布的《2016-2022年中國PCB市場深度調查及投資前景分析報告》中指出:2008年全球金融危機給PCB產業造成了巨大衝擊,中國PCB產業也受到了一定的影響,全國PCB行業總產值由2008年的150.37億美元下降至2009年的142.52億美元,同比下降5.2%,2010年中國的PCB產業出現了全面復甦,全國PCB行業總產值高達199.71億美元,同比上漲40.1%。2011~2012年,隨著全球電子產業和PCB行業進入調整期,中國PCB的增長也有所放緩,全國PCB行業總產值分別為220.29億美元、220.34億美元,增長率分別為10.30%、0.02%。2013-2014年全國PCB行業總產值有所恢復,增長率分別為11.62%、6.01%。據Prismark(美國電子行業的專業諮詢公司,以下簡稱為「Prismark」)預測,2014-2019年中國PCB行業產值的年複合增長率為5.1%。根據Prismark預測,2016年全球PCB行業的整體規模將達到720.07億美元,2011年-2016年全球PCB產值年複合增長率5.38%。
3. 美國印刷電路板行業的發展現狀
美國PCB產業結構亦偏向硬板生產,硬板比重占七成以上比重,在高層板生產比重相對日本及台灣較高,12到20層板占整體PCB產品21%,22層板以上占整體營收的13%,上述12層板以上產品共達三成以上的比重,4到10層板則占17%。軟板及軟硬板領域,美國主要生產業者為Multi-FinelineElectronix,並以軟板組裝為主,產品應用廣泛,其中手機為最主要之應用,採用客戶包括Apple、RIM、Motorola等。
產品應用方面,美國PCB業者以手機用PCB為最主要應用產品,占26%,以Multi-Fineline為手機用軟板的代表業者,Multek生產手機用的HDI板。美國PCB業者次要產品為電信設備相關應用及計算機相關產品應用,分占19%及18%,TTMTechnologies,Inc.即為美國供應通信基礎設備應用的主要業者,其PCB產品在航空及國防應用上亦有很高的採用比重;此外,美國亦為伺服器用PCB的主要供貨商之一,全球提供伺服器用PCB廠商中,前一、二名均為美國業者,且美國廠商全球市占達四成以上;另外美國PCB業者在車用、醫療及軍事用PCB板上,亦有相當程度的投入。產業信息網發布的《2016-2022年中國PCB電路板行業市場分析與投資前景研究報告》顯示,近年來美國PCB企業在數量占百強比例一直在縮小,但總產值保持穩定(約占全球總量的4.6%)、平均產值略有提高,主要在於企業間的合併;預計未來幾年將保持不變或略有下降。
4. 日本印刷電路板行業的發展現狀
根據Prismark統計數據:日本印刷電路板產業產值占全球市場的比重近年來呈下降趨勢,2014年該區域市場產值為66.2億美元,占同期全球市場總量的11.5%。
日本PCB廠商專注生產高階及高單價PCB產品,主要以軟板及軟硬板為主,二者共占其整體生產PCB約47%的比重,主要應用在手機及HDD,IC載板占30%,前述兩者就共占77%的比重,硬板產品僅占21%,且為技術門坎較高且熱門的HDI板。
在產品應用上,日本PCB產業應用最多為IC封裝領域,占30%,這也是日商生產IC載板比例高的原因。此領域全球主要以日商Ibiden營收占比最高,產品為FCBGA及FCCSP應用,日商ShinkoElectric也是此應用領域佼佼者,以FlipChip、P-BGA及P-CSP基板為主。日本PCB板次要應用在手機領域,占整體生產的25%;排名第一的Nippon,其產品組合的三成以上比重,皆為手機相關應用,其中又以手機用LCD軟板為主;
Ibiden在手機上的應用主要為HDI及AnylayerHDI。而日本PCB廠商在手機客戶群方面,主要為Apple及Nokia等,因此智慧手機市場的持續成長,對日本PCB產業亦有所幫助。汽車相關應用占日本PCB產值的13%,雖比重不及其它應用,但日本PCB業者於車用PCB的產品供應已領先全球,如CMK、Meiko等。
三、印刷電路板行業的發展趨勢
1. 全球印刷電路板行業的發展趨勢
經過幾十年的發展,PCB行業已成為全球性大行業。近年來,全球PCB產業產值占電子元件產業總產值的1/4以上,是電子元件細分產業中比重最大的產業,占有獨特地位。為了積極應對下游產品的發展需要,PCB逐漸向高密度、高集成、細線路、小孔徑、大容量、輕薄化的方向發展,技術含量和複雜程度不斷提高。
首先,全球PCB產業將保持穩定增長
據中國產業洞察網統計及預測,2010年全球PCB總產值524.68億美元,相對於2009年增長27.3%;2011年全球PCB產值達到554.09億美元,較2010年增長5.6%;2012年全球PCB產值達到543.10億美元,較2011年下降2.0%;2012年至2017年期間,全球PCB將保持3.9%的年複合增長率穩定增長,在2017年整體規模將有望達到656.54億美元。
其次,亞洲成為全球PCB主導,中國位居亞洲市場中心地位
在2000年以前,全球PCB產值70%分布在歐洲、美洲(主要是北美)、日本等三個地區。進入21世紀以來,PCB產業重心不斷向亞洲地區轉移,形成了新的產業格局。亞洲地區PCB產值接近全球的90%,是全球PCB的主導,尤其是中國和東南亞地區增長最快。據中國產業洞察網統計,從2006年開始,中國超過日本成為全球產值最大、增長最快的PCB製造基地,並已成為推動全球PCB行業發展的主要增長動力。2012年中國大陸PCB產值達到216.36億美元,占全球PCB總產值的39.84%。2008年至2012年,中國PCB產值的年均複合增長率達到9.52%,高於全球增長水平。據Prismark預測,2017年中國PCB產值將達到289.72億美元,占全球總產值的44.13%。
再次,全球PCB主要產品結構日趨優化,未來發展趨勢明朗
隨著下游電子產品追求輕、薄、短、小的發展趨勢,PCB持續向高精密、高集成、輕薄化方向發展。2011年,全球單/雙面板總產值較2010年增長0.4%;多層板產值則增長了1.1%,其總量在PCB板中仍占主體地位;HDI板增長了17.4%,是PCB板中產值增長率最大的類型;封裝基板和撓性板的產值增長率則分別為6.6%和12.4%。2012年,全球單/雙面板產值較2011年下降8.7%;多層板產值下降9.1%,仍居於主體地位;HDI板產值增長5.8%,繼續保持良好的增長趨勢;封裝基板產值下降4.7%;撓性板產值增加17.2%。據Prismark預測,全球PCB產業未來將繼續穩步發展,其中HDI板、多層板將保持良好的發展勢頭;2012年至2017年,HDI板複合增長率將達6.5%,成為PCB產業主要增長點;多層板複合增長率將達1.2%。
最後,未來主要應用領域需求旺盛,PCB產業拉力強勁
電子信息行業良好的發展勢頭是PCB產業成長的基礎,PCB下游領域的持續高景氣度將拉動PCB行業快速發展。隨著現代科技的發展,PCB下游領域目前正經歷技術升級、產品換代的有利時機,其中占據前三的計算機、通訊和消費電子產品的更新換代周期不斷地在縮短。新的消費熱點使PCB行業面臨更為廣闊的市場空間和需求規模。據中國產業洞察網統計及預測,2010年全球電子系統產品產值為17,560億美元,2012年達到19,090億美元,2017年將達到23,690億美元,年均複合增長率為4.41%。
2. 中國印刷電路板行業發展趨勢
首先,中國PCB行業保持高速增長態勢
展望未來,全球PCB行業將在新一輪成長周期中不斷發展,終端應用市場需求的增長將繼續拉動上遊行業的不斷發展,越來越多的創新型應用終端電子產品的異軍突起,也將為全球PCB行業提供更多的市場增長點。僅就國內而言,隨著中國經濟的穩步復甦和持續轉型,未來幾年中國PCB行業的發展將迎來更多的機遇:首先,產業的持續轉移和世界知名PCB企業在中國生產基地的建立,中國PCB行業的集群優勢將進一步凸顯,也將催生更多的本土企業更快地成長和發展,通過激烈的市場競爭和學習效應推動技術實力和經營水平邁上一個新台階;其次,「十二五」期間七大戰略新興產業的發展,將為中國PCB企業的發展提供更多的發展機遇以及政策支持;最後,消費有望在拉動經濟增長三駕馬車中占據更為重要的位置,國內消費市場的快速發展,將進一步促進應用市場規模的擴大,間接帶動上游PCB行業的發展。據Prismark預測,未來幾年中國PCB行業仍保持快速增長趨勢,在全球的市場地位也將繼續提升;2012年至2017年中國PCB產值年複合增長率可達6.0%,到2017年總產值可達到289.72億美元,占全球PCB總產值比例上升至44.13%。
其次,國內PCB產業區域分布格局已形成
據CPCA統計,2013年國內PCB行業企業數量約1,500家,主要分布在珠三角、長三角和環渤海區域。長三角和珠三角兩個地區的PCB產值占中國大陸總產值的90%左右;中西部地區PCB產能近年來也擴張較快。
長三角、珠三角地區是國內電子科技產品較發達的地區,也是IT和PCB的發源地,在地域、人才、經濟環境方面享有得天獨厚的優勢,目前處於產業升級階段。PCB中低端產品逐步向內地其他地區轉移,而高端產品和高附加值產品繼續集中在長三角、珠三角地區。未來國內PCB產業很可能形成以珠三角、長三角作為高端PCB製造和設備、材料的研發基地;以長江沿岸包括重慶、四川、湖北、安徽等有世界五百強電子企業為龍頭的二小時經濟產業帶;以北方大連為龍頭的環渤海灣經濟圈;以及港珠澳大橋通車後的粵西北加工區的產業格局。
最後,國內PCB主要產品結構趨向多元和高端化
據CPCA統計,2000年以來國內各類PCB都得到明顯的發展,其中多層板、HDI板和撓性板發展速度高於行業平均發展速度,單面板和雙面板發展速度相對穩定。
從國內PCB產品發展趨勢來看,產量增幅比銷售額增幅略低,主要是產品結構逐步向多層、高精密發展。我國多層板和HDI板正處於行業的成長期,規模不斷擴大,工藝日益成熟。多層板仍是市場發展主流;而HDI板受下游電子信息產品升級換代的需求拉動,正處於快速發展時期。
四、中國電路板行業發展的問題及對策
由以上分析可知,中國PCB行業從上個世紀80年代中後期到現在經過20多年的快速發展,經歷了以國有經濟、中外合資企業和以外國獨資企業為主流的三個發展階段,取得了舉世矚目的成就。中國PCB行業在世界上名副其實地占有主流地位。
隨著世界各國在中國投資的IT產業、電子整機製造的迅猛發展,世界各國PCB企業也相繼在中國進行大規模的投資,中國PCB製造業已形成世界級的規模,產量、產值已位居世界前茅。特別是在中低檔PCB上價格具有很強的競爭能力,隨著整機向高性能化、小型化方向發展,其高難度PCB生產也在增多。不久的將來,中國PCB將在世界上占有重要的位置。
然而,我們不得不承認中國PCB行業相較於國外已開發國家之間存在的企業規模及研發、生產技術水平上的差距。具體而言,中國PCB行業面臨的挑戰主要有以下幾點:
首先,研發及生產技術相對落後。隨著電子技術的快速發展和市場對「短、小、輕、薄」電子產品需求的不斷擴大,要求PCB的產品技術必須快速提升,高多層、細線細孔、快速傳輸PCB的需求不斷增加。這對每個廠家來說,意味著必須有較大的資金投入,要大步提升技術人員的能力和企業整體技術實力,才能予以滿足。面對這些挑戰,廠家除了積極進行人才儲備,加強人才培養與培訓工作外,希望政府能從培植建設自己的世界級企業的角度出發,對企業給予一定政策上的支持和扶持;同時,政府應投入資金自主建立研究機構或與代表性企業合作,開展PCB前沿技術的研究,為本國企業提供新技術的服務和支持。
其次,行業混亂,惡性競爭嚴重。目前,行業在一般產品的生產和經營上,存在發展不均衡、投資不理性、快速擴張而出現的嚴重的惡性競爭的情況,利潤水平下降,獲利能力較差,這將嚴重影響行業的健康發展。基於此,建議各廠家從自己的實際情況出發,通過積極提升自我技術能力或充分利用和發揮自有優勢,以特色經營來營造自己的核心競爭力,避開低層次的惡性競爭。
再次,國際社會對環保要求的嚴格化是我國PCB行業面臨的重大挑戰。中國的PCB企業,大多為中小型企業,他們在無鉛化技術的掌握和提升方面,未能很好地跟上用戶的需求。面對無鉛化技術種類繁多、用戶之間需求差別較大的情況,每個廠家都需要多方面投資,造成投資成本的增加和技術適應、技術管理難度的增加。此問題只有通過更加細化的專業分工和合作,才能使業內企業更好地、更有效地消除此影響。
最後,原材料價格的上漲及下游電子產品價格的下跌嚴重壓縮了處於中間的PCB產業的利潤。面對嚴峻的生存空間,企業應加大技術、研發的投入,掌握PCB生產的核心技術,改變簡單的盈利模式。
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