Forschung in der PCB-Industrie für Leiterplatten: PCB, ein wichtiger Eckpfeiler der Elektronikindustrie

1. Einführung in die Leiterplatte (PCB)

1.1 Was ist PCB

PCB (Printed Circuit Board) ist eine gedruckte Schaltungsplatine, abgekürzt als Leiterplatte, die ein Trägerkörper für elektronische Komponenten und ein Träger für die elektrische Verschaltung elektronischer Komponenten ist. Da Leiterplatten mit elektronischen Drucktechniken hergestellt werden, werden sie als „gedruckte“ Leiterplatten bezeichnet.

Die Hauptfunktion dieses Produkts besteht darin, verschiedene elektronische Komponenten herzustellen, die die Verbindung der vorbestimmten Schaltung bilden und die Rolle der Relaisübertragung spielen. Leiterplatten sind die wichtigsten Verbindungen für die Montage elektronischer Teile. Sie stellen nicht nur elektrische Verbindungen für elektronische Komponenten bereit, sondern übernehmen auch Geschäftsfunktionen wie digitale und analoge Signalübertragung, Stromversorgung und Übertragung und Empfang von HF-Mikrowellensignalen für elektronische Geräte. Die meisten elektronischen Geräte und Produkte müssen ausgestattet werden, daher wird es als "Mutter der elektronischen Produkte" bezeichnet.

1.2 Haushaltsrhythmus PCB-Ersatz

Laut den Statistiken der Hong Kong Circuit Board Association betrug der weltweite PCB-Marktanteil chinesischer Festlandunternehmen im Jahr 2000 nur 8,1 Prozent, und japanische und amerikanische Unternehmen waren fest in der führenden Position im PCB-Ausgangswert. Von 2000 bis 2017 entwickelte sich die Leiterplattenindustrie auf dem chinesischen Festland rasant, die Produktionskapazität stieg weiter und die Technologie wurde stetig verbessert. Im Jahr 2017 stieg nur der weltweite PCB-Marktanteil von Unternehmen auf dem chinesischen Festland auf 50,52 Prozent. Laut Daten von PR Newswire wird der PCB-Marktanteil in Festlandchina im Jahr 2020 über 50 Prozent bleiben und stetig auf 53,80 Prozent im Jahr 2020 steigen.

1.3 PCB vorgelagerte Rohstoffe

Die Industriekette von PCB ist klar. Zu den vorgelagerten Materialien gehören Kupferfolie, Harz, Glasfasergewebe, Zellstoff, Tinte, Kupferkugel usw. Unter ihnen sind Kupferfolie, Harz und Glasfasergewebe die drei Hauptmaterialien.

1.4 PCB-Rohmaterialkostenanalyse

Die Kosten für PCB werden hauptsächlich in Materialkosten und Arbeitskosten unterteilt, von denen die Materialkosten hauptsächlich kupferkaschiertes Laminat, Kupferfolie, Phosphorbronzekugel, Tinte usw. umfassen. Unter den Kosten für PCB machen die Arbeitskosten etwa den höchsten aus 40 Prozent der Gesamtkosten; Unter den Einzelmaterialien waren die Kosten für kupferkaschiertes Laminat mit 30 Prozent der Gesamtkosten am höchsten; Die Kosten für Kupferfolie, Phosphorbronzekugel und Tinte waren niedriger und machten jeweils 9 Prozent, 6 Prozent und 3 Prozent der Gesamtkosten aus.

CCL nimmt eine wichtige Position bei PCB-Rohstoffen ein, und seine Kosten machen 30 Prozent der Gesamtkosten von PCB aus. Unter den Rohmaterialien von CCL sind die Kosten für Kupferfolie am höchsten, etwa 39 Prozent der Kosten von CCL; Die Kosten für Glasfasergewebe und Harz sind niedriger und machen jeweils 18 Prozent der Kosten aus. Da das kupferkaschierte Laminat stark vom Kupferpreis beeinflusst wird, weist der Preis, der sich indirekt auf die Leiterplatte auswirkt, eine gewisse Periodizität auf.

1.5 Unterschiede zwischen verschiedenen Leiterplatten

Die Dicke der starren Leiterplatte unterscheidet sich von der der flexiblen Leiterplatte, und die flexible Leiterplatte kann gebogen werden. Übliche Dicken starrer Leiterplatten reichen von {{0}},2 mm, 0,4 mm, 0,6 mm bis 2,0 mm. Eine übliche Dicke einer flexiblen Leiterplatte beträgt 0,2 mm. HDI ist eine hochdichte, miteinander verbundene Leiterplatte. Die Vias von HDI haben Sacklöcher oder vergrabene Löcher. Die verwendeten Verarbeitungstechnologien sind Mikrosack- und vergrabene Löcher und Laserbohren, die eine hohe Verarbeitungsgenauigkeit und niedrige Kosten aufweisen. Das gewöhnliche Bohren von Leiterplatten ist hauptsächlich mechanisches Bohren, und nur Durchgangslöcher stellen die interne Verbindung jeder Schicht der Schaltung her.

Zweitens der Gesamtüberblick über die Leiterplattenindustriekette sowie vor- und nachgelagerte Unternehmen

2.1 Panorama der PCB-Industriekette

Als wichtigste elektronische Verbindung elektronischer Produkte verbindet PCB viele vor- und nachgelagerte Industrien. Vorgelagerte Industrien: Kupferfolie, Kupferfoliensubstrate, Glasfasergewebe, Harz und andere Rohstoffindustrien; nachgelagerte Industrien: elektronische Konsumgüter, Automobile, Kommunikation, Luft- und Raumfahrt, Militär und andere Industrien. Midstream-Substrat: hauptsächlich kupferkaschiertes Laminat (CCL), das aus Rohstoffen wie Kupferfolie, Epoxidharz und Glasfasergarn verarbeitet wird. Die Leiterplatten-Industriekette ist lang. Spezialzellstoffpapier, Glasfasergewebe in Elektronikqualität, Elektrolytkupferfolie, CCL (Copper Clad Laminat) und PCB (Printed Short-Circuit Board) sind die vor- und nachgelagerten Produkte, die in einer Industriekette eng miteinander verbunden und voneinander abhängig sind.

2.2 Wichtigste Rohstoffe und Lieferanten in der vorgelagerten Kette der Leiterplattenindustrie

Unter den vorgelagerten Rohstoffen in der PCB-Industriekette ist Kupferfolie der Hauptrohstoff für die Herstellung von CCL und macht etwa 30 Prozent der Gesamtkosten aus. Die Kupferfolienproduktionsindustrie weist einen hohen Konzentrationsgrad auf, und der Branchenführer verfügt über eine starke Verhandlungsmacht. Das führende Unternehmen Nord Co., Ltd. beschäftigt sich hauptsächlich mit der Forschung und Entwicklung von elektrolytischer Kupferfolie und hat stabile Kooperationsbeziehungen mit großen Energiebatterieunternehmen wie Ningde Times, BYD und Yiwei Lithium Energy aufgebaut.

2.3 Überblick über die wichtigsten Unternehmen und Unternehmen in der Midstream-Industrie der PCB-Industriekette

Vertreter von Midstream-CCL-Unternehmen im Jahr 2021: Nanya New Materials, Jinan Guoji, Shengyi Technology, Huazheng New Materials; Repräsentative PCB-Unternehmen im Jahr 2021: Shennan Circuit, Jingwang Electronics, Victory Macro Technology, Xingsen Technology, Hudian Co., Ltd., Pengding Holdings usw.

2.4 Leistungsniveau führender Leiterplattenhersteller

PCB-Vertretungsunternehmen: Shennan Circuits, Jingwang Electronics, Victory Macro Technology, Xingsen Technology, Hudian Co., Ltd., Oshicom usw. Mid-to-High-End-Unternehmen werden hauptsächlich von ausländischen, taiwanesischen und von Hongkong finanzierten Unternehmen besetzt. und einige werden von inländisch finanzierten Staatsunternehmen dominiert. Der Umfang des chinesischen Marktes für Leiterplatten erweitert sich allmählich. Laut Prismark-Daten wird der Umfang des chinesischen Leiterplattenmarktes im Jahr 2020 35,1 Milliarden US-Dollar betragen. Im Jahr 2020 ist Pengding Holdings mit einem Umsatz von 29,851 Milliarden Yuan zum Unternehmen mit den höchsten Betriebseinnahmen bei Leiterplatten in China geworden, das eine führende Position in der Branche einnimmt.

2.5 PCB-Downstream-Anwendungsszenarien und wichtige Kunden

Die Branchenkonzentration der PCB-Industriekette nimmt sequentiell von oben nach unten ab. Anwendungsanforderungen in nachgelagerten Bereichen können in Kommunikationsgeräte, industrielle Steuerungsmedizin, Luft- und Raumfahrt, Automobilelektronik, Computer und andere Teilbereiche unterteilt werden. Im Jahr 2017 waren die Hauptlieferanten von PCB-Produkten für Kommunikationsgeräte: Huawei, Nokia, ZTE und andere führende Hersteller in der globalen Kommunikationsbranche; 2017 wurden die Verpackungssubstrate für mobile Endgeräte hauptsächlich in Mobiltelefonen von High-End-Marken wie Apple und Samsung verwendet. (Berichtsquelle: Future Think Tank)

3. Nachgelagerte Anwendungsfelder der Leiterplattenindustrie

3.1 Globale PCB-Board-Terminal-Anwendungen und -Änderungen

Das Anwendungsgebiet der Leiterplattenindustrie umfasste bisher fast alle elektronischen Produkte, hauptsächlich einschließlich Kommunikation, Luft- und Raumfahrt, industrielle Steuerungsmedizin, Unterhaltungselektronik, Automobilelektronik und andere Branchen.

3.2 Anschlussanwendungen und Änderungen von Leiterplatten in Festlandchina

Im Anwendungsbereich der Leiterplattenindustrie auf dem chinesischen Festland waren die Kommunikations-, Computer- und Unterhaltungselektronikindustrie schon immer die Hauptbereiche.

3.3 Skala des PCB-Ausgangswertes

Der Leiterplattenmarkt auf dem chinesischen Festland profitierte von der Verlagerung der weltweiten Produktionskapazitäten für Leiterplatten auf das Festland und dem Einfluss der boomenden nachgelagerten Fertigung elektronischer Anschlussprodukte und hat insgesamt einen schnellen Entwicklungstrend gezeigt. Von 2014 bis 2019 zeigte die Skala des PCB-Ausgabewerts in Festlandchina im Allgemeinen einen stetigen Aufwärtstrend. Seit 2019 haben sich die chinesisch-amerikanischen Wirtschafts- und Handelskonflikte verschärft, die wirtschaftliche Unsicherheit hat zugenommen und die Leiterplattenindustrie hat kurzfristig geschwankt, aber der mittel- und langfristige Wachstumstrend ist immer noch relativ sicher. Laut Prismark wird die Gesamtgröße des chinesischen Marktes für die Leiterplattenindustrie bis 2025 auf 42 Milliarden US-Dollar wachsen.

3.4 Nachgelagerte Anwendungs-CAGR der PCB-Industrie

Betroffen vom Aufbau von 5G hat der Bereich der PCB-Kommunikation eine Phase des rasanten Wachstums eingeläutet. Der Bau von 5G wird beschleunigt und die Produktion im großen Maßstab wird 2020 anlaufen. Die PA, Filter und Antennen auf der Basisstationsseite werden Veränderungen einleiten, und die Leiterplattenindustrie wird eine große Chance für die 5G-Entwicklung eröffnen. Gemäß Prismark-Schätzungen wird die durchschnittliche jährliche Wachstumsrate des PCB-Ausgabewerts im globalen Computerbereich von 2017 bis 2021 auf -3,2 Prozent geschätzt. Der Hauptgrund ist die allmähliche Verlangsamung des Wachstums der Computerindustrie.

Im Bereich der Unterhaltungselektronik ist der Anteil der Leiterplattenanwendungen aufgrund der Sättigung des traditionellen Unterhaltungselektronikmarktes im Wesentlichen stabil geblieben. Leiterplatten werden hauptsächlich in Haushaltsgeräten, Drohnen, VR-Geräten und anderen Produkten im Bereich der Unterhaltungselektronik verwendet.

Im Bereich der Automobilelektronik, getrieben durch intelligentes Fahren und neue Energietechnologien, wird erwartet, dass es eine neue treibende Kraft für die Entwicklung von Leiterplatten wird. Leiterplatten werden hauptsächlich in der GPS-Navigation, Auto-Audio, Auto-Armaturenbrettern, Autosensoren und anderen Geräten verwendet.

Auf dem Gebiet der industriellen medizinischen Versorgung ist mit der beschleunigten Alterung der Weltbevölkerung die Nachfrage nach tragbaren medizinischen und häuslichen medizinischen Geräten schnell gewachsen, wodurch medizinische Geräte breite Entwicklungsperspektiven haben. Im Bereich der industriellen Steuerung und medizinischen Behandlung werden Leiterplatten hauptsächlich in Industriecomputern, Frequenzumrichtern, Messinstrumenten, medizinischen Displays und anderen Geräten eingesetzt.

Nordamerika ist der größte Markt für Leiterplatten im Luft- und Raumfahrtsektor, hauptsächlich aufgrund der relativ entwickelten Luft- und Raumfahrtindustrie in der Region. Die Region Asien-Pazifik ist die Region mit dem schnellsten Wachstum der Leiterplattennachfrage in der Luft- und Raumfahrt. Beeinflusst von Faktoren wie der wachsenden Nachfrage nach Verkehrsflugzeugen, die durch das kontinuierliche Wachstum des Passagierverkehrs angetrieben wird, hat sich der Markt schnell erholt. In der Luft- und Raumfahrt werden Leiterplatten hauptsächlich in Flugzeugen, Luftfahrt-Fernerkundungssystemen, Luftfahrtradaren und anderen Geräten verwendet.

3.5 Segmentierung nachgelagerter Anwendungen

Anforderungen im Kommunikationsbereich: PCB-Anforderungen im Kommunikationsbereich können in Kommunikationsgeräte und mobile Endgeräte und andere Teilbereiche unterteilt werden. Unter ihnen bezieht sich Kommunikationsausrüstung hauptsächlich auf die Kommunikationsinfrastruktur, die für die drahtgebundene oder drahtlose Netzwerkübertragung verwendet wird, einschließlich Kommunikationsbasisstationen, Router, Switches und Backbone-Netzwerke. Übertragungsausrüstung, Mikrowellenübertragungsausrüstung, Fiber-to-the-Home-Ausrüstung usw.

Nachfrage im Bereich industrielle Steuerung und medizinische Behandlung: Industrielle Steuerungsgeräte können als eine Art gehärteter und verbesserter Computer angesehen werden, der für die industrielle Steuerung verwendet wird, um einen zuverlässigen Betrieb im industriellen Umfeld sicherzustellen. Industrielle Steuerungsgeräte weisen normalerweise eine hohe antimagnetische, staubdichte, stoßfeste und andere Leistung auf, mit einer speziellen Bodenplatte, einer starken Anti-Interferenz-Stromversorgung, einer kontinuierlichen Langzeitarbeitsfähigkeit und anderen Eigenschaften wie Autobahn, Eisenbahn, U-Bahn und andere Verkehrsleitsysteme.

Nachfrage im Luft- und Raumfahrtbereich: Luft- und Raumfahrt-PCB-Produkte werden hauptsächlich für Luft- und Raumfahrtgeräte in der Luft verwendet, und Luftfahrzeuge können in Avioniksysteme und elektromechanische Systeme unterteilt werden, von denen Avioniksysteme hauptsächlich Flugsteuerung, Flugmanagement, Cockpitanzeige, Navigation, Funktionssysteme wie z B. Daten- und Sprachkommunikation, Überwachung und Alarmierung; Elektromechanische Systeme umfassen hauptsächlich Energiesysteme, Luftmanagementsysteme, Kraftstoffsysteme, Hydrauliksysteme und andere Funktionssysteme.

Nachfrage im Bereich der Automobilelektronik: Automobilelektronik ist ein Sammelbegriff für Fahrzeugkarosserie-Elektronik und elektronische Steuergeräte für Kraftfahrzeuge. Es ist ein elektronisches Steuersystem, das aus Sensoren, Mikroprozessoren, Aktuatoren und elektronischen Komponenten besteht. Mit der steigenden Nachfrage nach Gesamtsicherheit, Komfort und Unterhaltung von Automobilen sind Elektronik, Informatisierung, Vernetzung und Intelligenz zur Entwicklungsrichtung der Automobiltechnologie geworden; Gleichzeitig neue Energiefahrzeuge, sichere Fahrassistenz und fahrerlose Technologie. Die rasante Entwicklung hat es ermöglicht, dass mehr High-End-elektronische Kommunikationstechnologien in Autos eingesetzt werden, und der Anteil elektronischer Systeme an den Kosten des gesamten Fahrzeugs ist weiter gestiegen Zunahme.

Nachfrage im Computerbereich: Die Datenmenge im 5G-Zeitalter ist in die Höhe geschossen, und die Nachfrage nach Rechenzentren ist groß. Im Jahr 2019 betrug die globale IDC-Skala etwa 750 Milliarden Yuan, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 21 Prozent. Chinas IDC-Marktgröße beträgt 158,4 Milliarden Yuan, eine jährliche Wachstumsrate von 29 Prozent. Chinas Wachstumsrate ist viel höher als die der Welt. Mitte -2020 ist die Zahl der Hyperscale-Rechenzentren weltweit auf 541 angewachsen, was sich seit 2015 verdoppelt hat. Die boomende Nachfrage nach Rechenzentren hat die Nachfrage nach Computer-/Server- und Datenspeicher-PCBs erhöht. Verbunden mit der rasanten Entwicklung des globalen Cloud-Computing wächst die Nachfrage nach Cloud-Infrastrukturen wie Servern und Rechenzentren weiter und die entsprechende PCB-Nutzung steigt entsprechend. Prismark prognostiziert, dass der Produktionswert von PCBs, die in Servern und Datenspeichern verwendet werden, bis 2025 8,9 Milliarden US-Dollar erreichen wird, mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate von 8,5 Prozent von 2020 bis 2025.