2023年全球與中國電子樹脂行業(yè)下游應用市場銷售規(guī)模結構分析及投資戰(zhàn)略預測咨詢
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1、電子樹脂簡介:
(1)應用于覆銅板生產的電子樹脂分類:對于應用于覆銅板生產的電子樹脂,從基團類型和化學結構來說,主要包括環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂和苯并噁嗪樹脂等;從膠液配方組成來說,可以分為樹脂和固化劑,二者交聯(lián)形成的網(wǎng)狀立體結構體現(xiàn)出耐熱、耐濕等性能。
PCB行業(yè)的“無鉛無鹵化”、線路高密度、薄型化、高速高頻等發(fā)展趨勢,對制作覆銅板基體樹脂的耐熱、尺寸穩(wěn)定等性能有了更加嚴格的要求。一直以來,國內外企業(yè)著力于電子樹脂的升級研究,特種電子樹脂應運而生。
特種電子樹脂指的是基于差異化性能需求專門設計的具有特殊的骨架結構和官能團的一系列新型熱固性樹脂,包括特種骨架結構的環(huán)氧樹脂、含阻燃特性的酚醛樹脂、苯并噁嗪樹脂、馬來酰亞胺類樹脂、聚苯醚樹脂等。由特種電子樹脂組合制成的覆銅板,其剛性、耐熱性、吸水性、線性膨脹系數(shù)、尺寸穩(wěn)定性以及介電性能等指標得以相應改善。
例如:MDI(二苯基甲烷二異氰酸酯)改性環(huán)氧樹脂為例,通過用MDI對基礎液態(tài)環(huán)氧樹脂進行改性,在結構中引入特殊的噁唑烷酮雜環(huán)結構,有效提升材料與銅箔之間的黏結力,同時固化后玻璃化轉變溫度明顯提高,改善材料耐熱性,從而滿足高性能覆銅板對基體樹脂的使用要求,在計算機、消費電子、汽車等領域得到廣泛應用。
(2)電子樹脂參與覆銅板生產的具體情況:
①覆銅板主要生產工藝:
生產工藝流程包括:調膠、上膠含浸、半固化片切片、排版、上料銅箔熱壓、裁切和檢驗等步驟。電子樹脂應用于調膠流程,該流程系覆銅板生產的核心工藝環(huán)節(jié);由于覆銅板的理化性能、介電性能及環(huán)境性能主要由膠液配方決定,因此覆銅板生產廠商通過研制不同的膠液配方,以適配PCB生產企業(yè)及終端客戶的多樣化、差異化需求。
②覆銅板膠液配方體系:覆銅板膠液配方的主要組成包括主體樹脂、固化劑、添加劑、填料、有機溶劑等;其中,主體樹脂和固化劑是耗用量最大的兩個組成部分,膠液配方主要由主體樹脂和固化劑搭配發(fā)揮作用。具體情況如下:
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③膠液配方由多種電子樹脂組成:膠液配方并非僅包含單一種類電子樹脂,而是由多種不同品類、不同特性的電子樹脂按一定比例組合而成;由于配方中涉及的化合物繁多,因特性各異,混合后各組分間存在各種交叉反應,各種性能之間既可能相互促進,又可能相互抑制,因此組分的種類及比例的微小調整,均可能影響配方的性能表達。覆銅板生產廠商需要尋找最佳反應配比,以實現(xiàn)產品的最佳綜合表現(xiàn),同時還需考慮成本和性價比等因素以滿足量產需求。
(3)電子樹脂特性及應用場景:電子樹脂對覆銅板及PCB關鍵特性的影響如下:
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電子樹脂的極性基團結構、固化方式影響覆銅板的銅箔剝離強度以及層間粘結力;電子樹脂的高苯環(huán)密度以及高交聯(lián)密度,有助于提升覆銅板的玻璃化轉變溫度、增強覆銅板尺寸穩(wěn)定性、降低其熱膨脹系數(shù)。覆銅板上述性能的提升使得PCB具備更強的加工可靠性。
電子樹脂中溴類、磷類阻燃元素的含量越高,覆銅板的阻燃等級便越高;電子樹脂的分子結構高度規(guī)整對稱以及較低的極性基團含量,能有效降低覆銅板的電信號損耗,以適配高速高頻通訊領域的應用場景;而高純度、低雜質的電子樹脂能提升覆銅板的絕緣性能以及長期耐環(huán)境可靠性(如高溫高濕)。覆銅板上述性能的提升能夠適應PCB不同應用場景的特性需求。
不同領域對樹脂的特性需求不甚相同,這意味著樹脂生產企業(yè)既要充分認識應用領域對自身產品的需求,又要具備實現(xiàn)需求的技術和工藝。
(4)電子樹脂配方體系的發(fā)展:
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隨著終端應用領域的擴展和基于環(huán)保方面的要求,覆銅板類型從普通FR-4向高頻高速覆銅板演進,電子樹脂配方體系亦隨之發(fā)展:早期普通FR-4覆銅板使用的主要是低溴環(huán)氧樹脂和傳統(tǒng)固化劑雙氰胺的搭配,滿足基材絕緣、阻燃、支撐的基礎功能,具有配方簡單、成本低廉的優(yōu)勢。
隨著環(huán)保意識的加強,PCB行業(yè)的“無鉛制程”要求覆銅板基材實現(xiàn)較高的耐熱性。為提升耐熱性,業(yè)內普遍以線性酚醛樹脂替換雙氰胺作為固化劑,但該體系存在脆性較差、銅箔粘結力不足等問題;于是,業(yè)內開始使用具有各項特性的多種電子樹脂配合的體系解決方案(如上圖所示),由于在提升某一性能同時可能抑制其他性能(如過高的阻燃性將降低耐熱性),覆銅板企業(yè)需要在各項性能和成本之間實現(xiàn)有效平衡。
后來,電子產品的環(huán)保性對PCB行業(yè)使用無鹵素環(huán)保材料提出了硬性要求,意味著電子樹脂配方需啟用新的阻燃劑以替代含鹵阻燃劑。在上圖所示的配方體系中,不再出現(xiàn)低溴或高溴環(huán)氧樹脂,而是以DOPO這類含磷單體改性而成的環(huán)氧樹脂或固化劑,搭配其他電子樹脂作為無鹵覆銅板的解決方案,同時亦能滿足PCB無鉛制程的要求。
隨著移動通信技術的發(fā)展,PCB行業(yè)對覆銅板的介電性能有著持續(xù)提升的要求。由于環(huán)氧樹脂自身的分子構型和固化后含較多極性基團,對覆銅板的介電性能和信號損耗產生不利影響,因此,基于環(huán)氧樹脂的覆銅板材料逐漸難以滿足高頻高速應用需求。經特殊設計,具有規(guī)整分子構型和固化后較少極性基團產生的苯并噁嗪樹脂、馬來酰亞胺樹脂、官能化聚苯醚樹脂等新型電子樹脂應運而生,形成具備優(yōu)異介電性能和PCB加工可靠性的材料體系。
中金企信國際咨詢公布的《2023-2029年全球及中國電子樹脂市場監(jiān)測調查及投資戰(zhàn)略評估預測報告》
2、行業(yè)市場容量:
(1)本行業(yè)市場規(guī)模:根據(jù)機械剛性,覆銅板可以分為剛性覆銅板和撓性覆銅板兩大類,在剛性覆銅板中,以玻纖布和電子樹脂制成的玻纖布基板是目前PCB制造中用量最大、應用最廣的產品。發(fā)行人電子樹脂主要應用于玻纖布基板的生產。
根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù),全球剛性覆銅板產值從2014年的99億美元增長到2021年的188億美元。受益于全球PCB產業(yè)向我國轉移,電子樹脂及覆銅板行業(yè)亦逐步國產化,我國的覆銅板行業(yè)近年來發(fā)展迅速,現(xiàn)已成為全球最大的覆銅板生產國。中國大陸剛性覆銅板產值從2014年的61億美元增加到2021年的139億美元,中國大陸占全球比例進一步提升至73.9%。按照成本占比20%估算,2021年用于覆銅板生產的電子樹脂的市場規(guī)模約為37.6億美元,其中,中國大陸地區(qū)的市場規(guī)模為27.8億美元。
(2)PCB行業(yè)市場規(guī)?,F(xiàn)狀分析:
根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù),全球PCB行業(yè)產值從2014年的574億美元,提升至2021年的809億美元;2021年,我國PCB產值規(guī)模已達到全球規(guī)模50%以上。隨著PCB產業(yè)轉移的深化,我國PCB產值規(guī)模比重將進一步提升。
目前,電子樹脂間接應用于消費電子、通訊設備、汽車電子和計算機等,終端市場,因此終端市場對PCB的需求間接影響下游市場情況,具體情況如下:
(億美元)
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數(shù)據(jù)整理:中金企信國際咨詢
①消費電子:手機、可穿戴設備等消費電子產品逐漸滲透至各類日常生活中,其在功能性及產品設計上不斷創(chuàng)新,為消費電子行業(yè)提供了龐大的市場需求。根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年全球消費電子領域的PCB產值279.7億美元,占全球PCB產業(yè)總產值的34.57%。
②計算機:計算機市場主要包括平板電腦、筆記本電腦以及大型計算機等,隨著計算機升級迭代,其市場需求進一步擴大。根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年全球消費電子領域的PCB產值191億美元,占全球PCB產業(yè)總產值的23.60%。
③通訊設備:通訊設備市場主要包括基站、路由器和交換機等類別產品,未來期間5G通信商用實施將一進步催生通訊電子市場的升級需求。根據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年全球通訊電子領域(包含有線/無線基礎設施類別)的PCB產值94.5億美元,占全球PCB產業(yè)總產值的11.68%。
④汽車電子:汽車行業(yè)的智能化與電動化的發(fā)展,推動了汽車電子的PCB需求上升。一方面,在汽車智能化趨勢的發(fā)展中,由于各類傳感器數(shù)量提升以及智能座艙的應用,均驅動了車用PCB的需求。另一方面,隨著新能源汽車保有量逐漸提升,相較傳統(tǒng)燃油汽車,其三電系統(tǒng)(電池、電機、電控)代替了傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動機及相關機械控制系統(tǒng),為汽車電子的應用提供廣大需求基礎。2021年全球汽車電子領域的PCB產值87.3億美元,占全球PCB產業(yè)總產值的10.79%。
⑤服務器/儲存器:計算機制造行業(yè)終端產品種類大致可分為服務器、儲存器等。在云計算高速發(fā)展,通信技術代際更迭、數(shù)據(jù)流量急劇增長的背景下,服務器、數(shù)據(jù)中心等基礎設施需求不斷擴大,相應PCB用量隨之增加。2021年全球服務器/儲存器的PCB產值78.0億美元,占全球PCB產業(yè)總產值的9.64%。
(3)本行業(yè)市場結構:用于覆銅板生產的電子樹脂行業(yè)萌芽于上世紀的西方世界,德國、美國等化學家奠定了覆銅板主要材料的研究和發(fā)展基礎,上世紀四十年代,電子樹脂在覆銅板生產領域實現(xiàn)工業(yè)化?;陂L達半世紀的技術積累和市場優(yōu)勢,覆銅板電子樹脂行業(yè),尤其應用于高性能覆銅板的電子樹脂,至今仍由美國、韓國、日本及中國臺灣地區(qū)的企業(yè)主導。
隨著全球電子信息制造業(yè)向亞洲特別是中國大陸地區(qū)轉移,外資及臺資覆銅板廠商紛紛在大陸投資建廠,大陸內資廠商亦開始嶄露頭角,產業(yè)鏈的轉移及全球電子行業(yè)的高景氣推動了電子樹脂行業(yè)國產化的進程。
我國電子樹脂生產企業(yè)起步較晚,產品性能參數(shù)、質量和穩(wěn)定性與經營多年的國際企業(yè)存在一定差距。目前在供給結構上,我國電子樹脂產能以基礎液態(tài)環(huán)氧樹脂居多,高品質的特種電子樹脂較少;尤其,能夠滿足下游PCB行業(yè)在綠色環(huán)保(無鉛無鹵)、輕薄化、高速高頻等方面要求的特種電子樹脂供應緊張、高度依賴進口。在我國戰(zhàn)略性布局電子信息產業(yè)及新材料產業(yè)的大背景下,電子樹脂行業(yè)的市場結構亟待進一步優(yōu)化,應用于中高端覆銅板生產的高性能電子樹脂存在較大的國產化空間,我國本土的電子樹脂生產企業(yè)蘊含巨大的市場空間和發(fā)展?jié)摿Α?/span>
3、行業(yè)技術水平、特點及發(fā)展趨勢:
(1)行業(yè)技術水平及特點:電子樹脂的特性對覆銅板、PCB的性能實現(xiàn)至關重要,換言之,下游覆銅板行業(yè)、PCB行業(yè)乃至終端應用領域的需求變化推動了電子樹脂行業(yè)的技術發(fā)展。
近年來,我國電子樹脂行業(yè)進入高速發(fā)展期,在產品開發(fā)、工藝改進、質量控制和售后服務等方面均取得較大進步。在不斷研發(fā)、追趕國際先進技術的同時,我國電子樹脂行業(yè)擁抱綠色環(huán)保的生產理念,逐步推行適用于覆銅板“無鉛制程”和“無鹵素”要求的電子樹脂產品,不斷提高綠色化、科技化和多樣化的技術水平。
從整體看,以發(fā)行人為代表的部分內資企業(yè)產品的技術指標可以達到國內先進水平,取得國內主流客戶認證,在部分產品領域打破國際先進企業(yè)的壟斷,與國際先進企業(yè)開展競爭。然而,多數(shù)內資企業(yè)在解決方案、樹脂配方、關鍵工藝、質量穩(wěn)定等方面與國際先進企業(yè)仍存在一定差距;尤其在高頻高速覆銅板以及IC載板等高端領域,內資企業(yè)仍處于技術追趕階段。
(2)技術發(fā)展趨勢:
①基于環(huán)保要求的無鉛化、無鹵化趨勢:從2006年7月1日起,歐盟兩個指令WEEE和ROHS正式實施,要求對電子產品的重金屬和阻燃劑加強管理,以及投放于市場的新電子和電器設備不能超標含有鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚等物質或元素,標志著電子行業(yè)進入“無鉛無鹵”時代。世界各國陸續(xù)響應,我國《電子信息產品污染控制管理辦法》等法律法規(guī)也相繼出臺,限制了鉛、多溴聯(lián)苯(溴為鹵族元素)等物質使用。
無鉛制程意味著在制造覆銅板的焊錫工藝中不能使用熔點較低的錫鉛材料,而作為替代材料的無鉛錫膏熔點更高,覆銅板基板需要承受更高的溫度、更大的熱沖擊和熱應力,對電子樹脂的芳雜環(huán)密度和交聯(lián)密度提出更高要求。無鹵化也意味著電子樹脂需啟用鹵素以外的新型阻燃劑(如磷系阻燃劑),電子樹脂生產企業(yè)需要平衡電子樹脂的阻燃性能、成本、對耐熱性能等其他性能的影響。因此,具備無鉛制程專用、無鹵素等特性的環(huán)保型電子樹脂成為主要研發(fā)和制造方向之一。
②電路集成度促進輕薄化趨勢:隨著智能手機、可穿戴設備等電子產品日趨體積小、質量輕、功能復雜和智能化方向發(fā)展,以導通孔微小化、導線精細化和介質層薄型化為技術特征的高密度互連印刷線路板(HDI)產品迅速興起。HDI就是高密度、細線條、小孔徑和超薄型印制電路板,能提供更高密度的電路互聯(lián)、能容納更多的電子元器件組件,有利于先進封裝技術的使用,可使信號輸出品質有較大提升,使電子電器產品在進一步走向小型化的同時,在功能和性能上亦有大幅度的改善。
根據(jù)中金企信統(tǒng)計及預測,2021年HDI產值增長至118.1億美元,占印刷電路板銷售額比例提升至14.60%,展現(xiàn)出良好的發(fā)展勢頭,預計到2026年全球HDI產值將提升到150.1億美元。
在HDI技術升級過程中,階數(shù)與層數(shù)增加使得壓合次數(shù)增加,促進了電子樹脂的技術升級。由于電子樹脂的熱穩(wěn)定性直接影響覆銅板壓合工藝精度,因此,要求電子樹脂的特性能夠實現(xiàn)覆銅板在熱尺寸穩(wěn)定性、玻璃化轉變溫度等方面的更好表現(xiàn)。
③通訊技術發(fā)展推動高頻高速趨勢:隨著5G通信技術、汽車智能化的迅速發(fā)展以及數(shù)據(jù)中心、云計算的需求快速增長,數(shù)據(jù)傳輸帶寬及容量呈幾何級數(shù)增加,其對各類電子產品的信號傳輸速率和傳輸損耗的要求都顯著提高。因此驅動覆銅板行業(yè)向高頻高速演進,其中高頻覆銅板主要應用于基站、衛(wèi)星通訊的天線射頻部分,以及汽車輔助駕駛的毫米波雷達,高速覆銅板則應用于服務器、交換機和路由器等網(wǎng)絡設備的電路中。
在高頻高速環(huán)境下,信號本身的衰減很嚴重,此外,信號在介質中的傳輸會受到覆銅板本身特性的影響和限制,從而造成信號失真甚至喪失。通訊技術對信號傳輸?shù)囊笾饕谟诘蛡鬏敁p耗、低傳輸延遲。其中,信號傳輸損耗主要包括導體損耗與介質損耗,其中介質損耗與介質材料的介電常數(shù)(Dk)、介電損耗(Df)呈正比,信號傳輸延遲與介質材料的介電常數(shù)(Dk)呈正比,為了降低信號傳輸損耗和延遲,高頻高速覆銅板對其基材提出了降低介質材料的Dk與Df值的要求。
一般而言,降低覆銅板介質材料的Dk和Df主要通過樹脂種類選擇、玻璃纖維布種類選擇及基板樹脂含量調整來實現(xiàn)。覆銅板行業(yè)內主要根據(jù)Df將覆銅板分為四個等級,傳輸速率越高對應需要的Df值越低。以5G通信為例,其理論傳輸速度10-56Gbps,對應覆銅板的介質損耗性能至少需達到低損耗等級,基于環(huán)氧樹脂的覆銅板材料逐漸難以滿足高頻高速應用需求,具有規(guī)整分子構型和固化后較少極性基團產生的苯并噁嗪樹脂、馬來酰亞胺樹脂、官能化聚苯醚樹脂等新型電子樹脂的設計與開發(fā)成為最新技術趨勢。
目前,高頻高速覆銅板是覆銅板產業(yè)增長最快的領域。以高速覆銅板為例,據(jù)中金企信統(tǒng)計數(shù)據(jù),2021年全球高速覆銅板銷售額達到28.7億美元,較之2020年增長了21.5%,近年來均保持了較高增速。
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