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    我国柔性印制电路板行业发展历程、技术现状及市场规模分析
    发布日期:2023-12-28 访问量:311

    一、行业定义

    柔性印制电路板 FPC 是以挠性覆铜板为基材制成的一种具有高度可靠性,绝佳可挠性的柔性印制电路板,是用于连接电子零件用的基板,也是电子产品信号传输的媒介。作为印制电路板(PCB)的一种重要类别,FPC 具有配线密度高、重量轻、厚度薄、耐弯曲、结构灵活、耐高温等优势,符合下游行业中电子产品智能化、便携化的发展趋势,被广泛运用于笔记本电脑、手机、平板电脑、数码相机等消费电子产品。


     FPC的分类与特点

    资料来源:公开资料整理


    按照基材和铜箔的结合方式划分,柔性电路板可分为两种: 有胶柔性板和无胶柔性板。 其中无胶柔性板的价格比有胶的柔性板要高得多,但是它的柔韧性、铜箔和基材的结合力、焊盘的平面度等参数也比有胶柔性板要好。所以它一般只用于那些要求很高的场合,如:COF(CHIP ON FLEX,柔性板上贴装裸露芯片,对焊盘平面度要求很高)等。 由于其价格太高,在市场上应用的绝大部分柔性板还是有胶的柔性板。由于柔性板主要用于需要弯折的场合,若设计或工艺不合理,容易产生微裂纹、开焊等缺陷。


    二、发展历程

     FPC 制造工业出现于20 世纪60 年代,美国等电子技术发达的国家最早将FPC 应用于航天及军事等高精尖电子产品应用领域。冷战结束后,FPC 开始用于民用产品。21 世纪初,消费类电子产品市场迅速发展,推动FPC 产业进入高速发展期。但由于欧美国家的生产成本不断提高,FPC 生产重心逐渐转向亚洲,形成了第一次FPC 产业转移浪潮。此浪潮使得具备良好制造业基础及生产经验的日本、韩国、中国台湾等国家和地区FPC 产业迅速成长。近年来,日本、韩国和中国台湾同样面临生产成本持续攀升的问题,FPC 产业开始了新一次的产业转移。发达国家的FPC 制造商纷纷在中国投资设厂,中国作为FPC 产业主要承接国,在新一次产业转移浪潮中受益。


    中国内地FPC 行业发展稍晚,20 世纪80 年代末开始出现零星的FPC 工艺研发,产品主要用于军工和高端电子生产。90 年代早期中国大陆电子产品发展较慢,FPC 产业发展迟缓。90 年代末期,受到FPC 技术进步加快、电子产品工业不断向中国大陆地区转移等因素的影响,FPC 需求迅速旺盛,产业开始爆发。

    按层数划分,FPC 可分类为单层FPC、双层FPC、多层FPC;相关制造技术以单层FPC 制造技术为基础,通过迭层压合技术实现,具体如下:

    FPC分类与特点

     FPC分类

    资料来源:公开资料整理


    20 世纪90 年代后,电子产品向轻薄化方向发展,FPC 产品特性与之相符,得以伴随电子产业快速成长,应用领域不断扩展,被广泛应用于大部分电子产品中,成为电子产品领域最重要的元器件之一。

    FPC 的应用领域

     FPC应用领域

    资料来源:公开资料整理


    21世纪以来,随着欧美国家的生产成本提高,以及亚洲地区FPC下游市场不断兴起,FPC生产重心逐渐转向亚洲。具备良好制造业基础及生产经验的日本、韩国、中国台湾等国家和地区FPC产业迅速成长,并成为全球FPC的主要产地。随着日本、韩国和中国台湾生产成本持续攀升,发达国家的FPC厂商纷纷在中国投资设厂,制造中心由国外移至中国大陆,国际知名的FPC厂商如日本NOK、日东电工和住友电工等均在中国投资设厂。近年来,中国逐渐成为FPC主要产地,中国地区FPC产值占全球的比重不断提升。由于重要的上游原材料和下游电子产品制造商多为国外厂家,国内未形成完整的民族产业链条,内资厂商受限于设备和原材料等产业的配套不足,在国际市场上竞争力较弱,局限于国内市场,整体市场占有率偏低。但部分内资企业受益于近几年本土电子产品产业的高速发展,通过自身技术改进、产能提升,依托同国内客户良好的合作关系,国内市场份额随之增长,技术水平和生产规模与外资企业的差距正在不断缩小。


    三、技术现状

    FPC生产工艺流程

     FPC生产工艺流程

    资料来源:公开资料整理


    FPC具有非标化的特点,是PCB中技术含量较高的品类,工序非常复杂,60多道大工序,一个大制程又包含30-40道小工序,每个工序对最终产品的稳定性和良品率都至关重要,对厂商的设计、设备、品控等能力都有高要求、需要稳定可靠的制程能力。

    FPC 生产方法主要有减成法、全加成法、半加成法: 减成法是传统 FPC 生产的主要方法,减层法的极限定格在 20m 线宽; 全加成法是利用绝缘基材直接加工形成电路图形,全加成法能制作出目前最精细的线路,但此方法需要用到半导体制造用的装臵,工艺复杂,成本高,推广起来很有难度; 

    全加成法:利用绝缘基材直接加工形成电路图形,工艺流程如下:

    全加成法工艺流程

    全加成法工艺流程

    资料来源:公开资料整理


    半加成法是基材多选用 5m 的薄铜箔,有时也可把常规铜箔通过蚀刻减薄后使用,能够制作 20m 以下的线路,是一种比较有发展潜力的方法,工艺流程如下:

    半加成法工艺流程

     半加成法工艺流程

    资料来源:公开资料整理


    减成法是传统FPC生产的主要方法,但所能达到的线宽间距跟感光抗蚀层的分辨率密切相关,而感光抗蚀层分辨率取决于抗蚀层厚度,再加上蚀刻中不可避免的侧蚀现象,使减层法的极限定格在20m线宽;若想得到更细的线路,必须配合更薄的9m,5m,甚至3m超薄铜箔,然而这些厚度的铜箔和相关工艺目前尚无法量产。 


    全加成法能制作出目前最精细的线路,据报道称目前已有公司试制成功线宽间距都为3m的线路;此方法另一个好处在于能运用厚的光敏干膜,把线路厚度做大,抑制直流电阻增大的问题。但此方法需要用到半导体制造用的装置,工艺复杂,成本高,推广起来很有难度。 


    半加成法介于减成法与全加成法之间。此种方法中,光线散射对线路图形没有不良影响,可以使用较厚的抗蚀层,能够制作20m以下的线路, 是一种比较有发展潜力的方法。


    四、市场规模

    相比于普通PCB,FPC 具有轻薄、体积小、低成本、装连一致性和可控性强的优势。普通的PCB 原材料为电解铜箔、玻纤布等,基材为覆铜板;FPC 的原材料为压延铜箔和聚酰亚胺(PI)薄膜或聚酯(PET)薄膜,基材为挠性覆铜板。而原材料和基材的不同造就了FPC 优异的性能,相比于普通的PCB,FPC 具有轻薄、体积小、低成本、装连一致性和可控性强的特点,在相同的载流量下,FPC 是普通的刚性PCB 重量的10%,空间为普通PCB 的10-40%,在装连接线时不会发生接错的情形,同时各种参数如电容、电感、特性阻抗、延迟和衰减可控性强,端口的更换方便和结构简化也使得成本大大降低。


     FPC这些优点推动了其应用的普及,也拉动了市场规模不断增长。统计数据显示,2017年我国柔性印制电路板行业销售市场规模约338亿元,同比2016年的315亿元增长了7.3%,近几年我国柔性印制电路板行业市场规模情况如下图所示:

    2013-2017年我国柔性印制电路板市场规模统计(亿元)

    2013-2017年我国柔性印制电路板市场规模统计