تحقیقات صنعت PCB برد مدار چاپی: PCB، سنگ بنای مهم صنعت الکترونیک

1. مقدمه ای بر مدار چاپی (PCB)

1.1 PCB چیست

PCB (Printed Circuit Board) یک برد مدار چاپی است که به اختصار برد مدار چاپی نامیده می شود که بدنه پشتیبانی برای قطعات الکترونیکی و حاملی برای اتصال الکتریکی قطعات الکترونیکی است. از آنجایی که PCB ها با استفاده از تکنیک های چاپ الکترونیکی ساخته می شوند، آنها را برد مدار چاپی می نامند.

وظیفه اصلی این محصول این است که اجزای مختلف الکترونیکی اتصال مدار از پیش تعیین شده را تشکیل دهند و نقش انتقال رله را ایفا کنند. بردهای مدار چاپی اتصالات کلیدی برای مونتاژ قطعات الکترونیکی هستند. آنها نه تنها اتصالات الکتریکی را برای قطعات الکترونیکی فراهم می کنند، بلکه عملکردهای تجاری مانند انتقال سیگنال دیجیتال و آنالوگ، منبع تغذیه، و انتقال سیگنال مایکروویو RF و دریافت تجهیزات الکترونیکی را نیز دارند. اکثر تجهیزات و محصولات الکترونیکی نیاز به تجهیز دارند، به همین دلیل به آن «مادر محصولات الکترونیکی» می گویند.

1.2 PCB ریتم تعویض داخلی

بر اساس آمار انجمن برد مدار هنگ کنگ، در سال 2000، سهم بازار جهانی PCB شرکت های سرزمین اصلی چین تنها 8.1 درصد بود و شرکت های ژاپنی و آمریکایی به طور محکم در موقعیت پیشرو در ارزش خروجی PCB قرار داشتند. از سال 2000 تا 2017، صنعت PCB در سرزمین اصلی چین به سرعت توسعه یافت، ظرفیت تولید همچنان افزایش یافت و فناوری به طور پیوسته ارتقا یافت. در سال 2017، تنها سهم بازار جهانی PCB شرکت‌های چینی به 50.52 درصد افزایش یافت. طبق داده های PR Newswire، در سال 2020، سهم بازار PCB در سرزمین اصلی چین بالای 50 درصد باقی خواهد ماند و به طور پیوسته در سال 2020 به 53.80 درصد افزایش خواهد یافت.

1.3 PCB مواد اولیه بالادست

زنجیره صنعت PCB روشن است. مواد بالادستی شامل فویل مس، رزین، پارچه الیاف شیشه، خمیر چوب، جوهر، گلوله مس و غیره است که در این میان فویل مس، رزین و پارچه الیاف شیشه سه ماده اصلی هستند.

1.4 تجزیه و تحلیل هزینه مواد خام PCB

هزینه PCB عمدتاً به هزینه مواد و هزینه کار تقسیم می شود که هزینه مواد عمدتاً شامل ورقه ورقه با روکش مس، فویل مس، توپ برنز فسفر، جوهر و غیره است. 40 درصد از کل هزینه؛ در بین مواد منفرد، هزینه ورقه ورقه مسی با پوشش 30 درصد از کل هزینه، بالاترین قیمت را داشت. هزینه فویل مسی، گلوله برنز فسفر و جوهر کمتر به ترتیب 9 درصد، 6 درصد، 3 درصد از کل هزینه را به خود اختصاص دادند.

CCL جایگاه مهمی در مواد خام PCB دارد و هزینه آن 30 درصد از کل هزینه PCB را تشکیل می دهد. در میان مواد خام CCL، هزینه فویل مس بالاترین، حدود 39 درصد از هزینه CCL است. هزینه پارچه الیاف شیشه و رزین کمتر است و به ترتیب 18 درصد هزینه را تشکیل می دهند. از آنجایی که لمینت روکش مسی به شدت تحت تاثیر قیمت مس قرار می گیرد، قیمتی که به طور غیرمستقیم بر PCB تاثیر می گذارد دوره ای مشخص را نشان می دهد.

1.5 تفاوت بین PCB های مختلف

ضخامت PCB سفت و سخت با PCB انعطاف پذیر متفاوت است و PCB انعطاف پذیر می تواند خم شود. ضخامت‌های معمول PCBهای صلب از {0}}.2mm، 0.4mm، 0.6mm تا 2.0mm متغیر است. ضخامت معمول یک PCB انعطاف پذیر 0.2 میلی متر است. HDI یک برد مدار متصل به هم با چگالی بالا است. Vias های HDI دارای سوراخ های کور یا سوراخ های مدفون هستند. فناوری های پردازشی مورد استفاده عبارتند از سوراخ های میکرو کور و مدفون و حفاری لیزری که دقت پردازش بالایی و هزینه پایینی دارند. حفاری تخته مدار معمولی عمدتاً حفاری مکانیکی است و فقط از طریق سوراخ ها اتصال داخلی هر لایه مدار را ایجاد می کند.

دوم، نمای کلی زنجیره صنعت برد PCB و شرکت های بالادستی و پایین دستی

2.1 پانوراما از زنجیره صنعت PCB

PCB به عنوان کلید اتصال الکترونیکی محصولات الکترونیکی، بسیاری از صنایع بالادستی و پایین دستی را به هم متصل می کند. صنایع بالادستی: فویل مس، بسترهای فویل مس، پارچه فیبر شیشه ای، رزین و سایر صنایع مواد خام؛ صنایع پایین دستی: محصولات مصرفی الکترونیکی، خودرو، ارتباطات، هوافضا، نظامی و صنایع دیگر. بستر میانی: عمدتاً لمینت با روکش مس (CCL)، که از مواد خام مانند فویل مس، رزین اپوکسی و نخ الیاف شیشه پردازش می‌شود. زنجیره صنعت PCB طولانی است. کاغذ مخصوص خمیر چوب، پارچه فیبر شیشه ای با درجه الکترونیکی، فویل مسی الکترولیتی، CCL (ورقه ورقه با روکش مس) و PCB (تخته اتصال کوتاه چاپی) محصولات بالادستی و پایین دستی هستند که در یک زنجیره صنعتی بسیار به هم متصل و وابسته به یکدیگر هستند.

2.2 مواد اولیه و تامین کنندگان اصلی در بالادست زنجیره صنعت PCB

در میان مواد اولیه بالادستی در زنجیره صنعت PCB، فویل مس ماده اولیه اصلی برای تولید CCL است که حدود 30 درصد از کل هزینه را به خود اختصاص می دهد. صنعت تولید فویل مس از غلظت بالایی برخوردار است و پیشرو صنعت دارای قدرت چانه زنی قوی است. شرکت پیشرو Nord Co., Ltd. عمدتاً در تحقیق و توسعه فویل مس الکترولیتی مشغول است و روابط همکاری پایداری با شرکت‌های بزرگ باتری برق مانند Ningde Times، BYD، و Yiwei Lithium Energy برقرار کرده است.

2.3 مروری بر شرکت ها و مشاغل اصلی در صنعت میانی زنجیره صنعت PCB

نمایندگان شرکت های CCL میانی در سال 2021: مواد جدید Nanya، Jinan Guoji، Shengyi Technology، Huazhheng New Materials؛ نماینده شرکت های PCB در سال 2021: مدار شنن، جینگ وانگ الکترونیک، فناوری ماکرو پیروزی، فناوری Xingsen، شرکت Hudian، Ltd.، Pengding Holdings و غیره.

2.4 سطح عملکرد شرکت های پیشرو PCB

شرکت های نماینده PCB: مدارهای Shennan، Jingwang Electronics، Victory Macro Technology، Xingsen Technology، Hudian Co., Ltd.، Oshicom، و غیره. و تعداد کمی تحت سلطه شرکت های دولتی با بودجه داخلی هستند. مقیاس بازار برد مدار چاپی چین به تدریج در حال گسترش است. بر اساس داده های Prismark، مقیاس بازار برد مدار چاپی چین در سال 2020 35.1 میلیارد دلار آمریکا خواهد بود. در سال 2020، Pengding Holdings با درآمد 29.851 میلیارد یوان به شرکتی با بالاترین درآمد عملیاتی بردهای مدار چاپی در چین تبدیل شد که در موقعیت پیشرو در صنعت قرار دارد.

2.5 PCB سناریوهای برنامه پایین دستی و مشتریان عمده

تمرکز صنعت زنجیره صنعت PCB به طور متوالی از بالا به پایین کاهش می یابد. الزامات کاربردی در زمینه های پایین دستی را می توان به تجهیزات ارتباطی، کنترل صنعتی پزشکی، هوافضا، الکترونیک خودرو، کامپیوتر و سایر زمینه های فرعی تقسیم کرد. در سال 2017، تامین کنندگان اصلی محصولات PCB تجهیزات ارتباطی: Huawei، Nokia، ZTE و سایر تولید کنندگان پیشرو در صنعت ارتباطات جهانی. در سال 2017، بسترهای بسته بندی پایانه های تلفن همراه عمدتاً در تلفن های همراه با برندهای بالا مانند اپل و سامسونگ استفاده شد. (منبع گزارش: اتاق فکر آینده)

3. زمینه های کاربردی پایین دستی صنعت PCB

3.1 برنامه ها و تغییرات پایانه برد PCB جهانی

حوزه کاربرد صنعت PCB تقریباً تمام محصولات الکترونیکی را تا کنون درگیر کرده است، به طور عمده شامل ارتباطات، هوافضا، کنترل صنعتی پزشکی، الکترونیک مصرفی، الکترونیک خودرو و سایر صنایع.

3.2 کاربردهای ترمینال و تغییرات بردهای PCB در سرزمین اصلی چین

در زمینه کاربرد صنعت PCB در سرزمین اصلی چین، صنایع ارتباطات، کامپیوتر و الکترونیک مصرفی همیشه زمینه های اصلی بوده است.

3.3 مقیاس مقدار خروجی PCB

با بهره مندی از انتقال ظرفیت تولید جهانی PCB به سرزمین اصلی و تأثیر رونق تولید پایین دستی محصولات پایانه الکترونیکی، بازار PCB در سرزمین اصلی چین روند توسعه سریعی را در کل نشان داده است. از سال 2014 تا 2019، مقیاس ارزش خروجی PCB در سرزمین اصلی چین به طور کلی روند صعودی ثابتی را نشان داد. از سال 2019، اصطکاک های اقتصادی و تجاری چین و آمریکا تشدید شده است، عدم اطمینان اقتصادی افزایش یافته است و صنعت PCB در کوتاه مدت نوسان داشته است، اما روند رشد میان مدت و بلندمدت هنوز نسبتاً قطعی است. با توجه به Prismark، اندازه کلی بازار صنعت PCB چین تا سال 2025 به 42 میلیارد دلار افزایش خواهد یافت.

3.4 برنامه پایین دستی CAGR صنعت PCB

حوزه ارتباطات PCB تحت تأثیر ساخت 5G، دوره رشد سریعی را آغاز کرده است. ساخت و ساز 5G تسریع شده است و تولید در مقیاس بزرگ در سال 2020 راه اندازی خواهد شد. PA، فیلترها و آنتن ها در سمت ایستگاه پایه تغییرات را آغاز خواهند کرد و صنعت PCB فرصتی عالی برای توسعه 5G ایجاد خواهد کرد. بر اساس برآوردهای پریسمارک، نرخ رشد مرکب سالانه ارزش خروجی PCB در زمینه رایانه جهانی از سال 2017 تا 2021، -3.2 درصد برآورد شده است. دلیل اصلی آن کاهش تدریجی رشد صنعت کامپیوتر است.

در زمینه لوازم الکترونیکی مصرفی، به دلیل اشباع بازار سنتی لوازم الکترونیکی مصرفی، نسبت کاربردهای PCB اساساً ثابت مانده است. PCB ها عمدتا در لوازم خانگی، هواپیماهای بدون سرنشین، تجهیزات VR و سایر محصولات در زمینه لوازم الکترونیکی مصرفی استفاده می شوند.

در زمینه الکترونیک خودرو که با رانندگی هوشمند و فناوری های انرژی جدید هدایت می شود، انتظار می رود که به نیروی محرکه جدیدی برای توسعه PCB ها تبدیل شود. PCB ها عمدتاً در ناوبری GPS، صدای اتومبیل، داشبورد اتومبیل، سنسورهای اتومبیل و سایر تجهیزات استفاده می شوند.

در زمینه مراقبت های پزشکی کنترل صنعتی، با پیر شدن سریع جمعیت جهان، تقاضا برای تجهیزات پزشکی قابل حمل و پزشکی خانگی به سرعت رشد کرده است و باعث می شود تجهیزات پزشکی چشم انداز توسعه گسترده ای داشته باشند. در زمینه کنترل صنعتی و درمان پزشکی، PCB ها عمدتاً در رایانه های صنعتی، مبدل های فرکانس، ابزار اندازه گیری، نمایشگرهای پزشکی و سایر تجهیزات استفاده می شوند.

آمریکای شمالی بزرگترین بازار PCB در بخش هوافضا است که عمدتاً به دلیل صنعت نسبتاً توسعه یافته تولید هوافضا در منطقه است. منطقه آسیا و اقیانوسیه منطقه ای است که سریع ترین رشد را در تقاضای PCB هوافضا دارد. تحت تأثیر عواملی مانند رشد تقاضا برای هواپیماهای تجاری ناشی از رشد مداوم ترافیک مسافری، بازار به سرعت بهبود یافته است. در زمینه هوافضا، PCB ها عمدتاً در هواپیما، سیستم های سنجش از راه دور هوانوردی، رادارهای هوانوردی و سایر تجهیزات استفاده می شوند.

3.5 تقسیم بندی برنامه های کاربردی پایین دستی

الزامات زمینه ارتباطی: الزامات PCB در زمینه ارتباطات را می توان به تجهیزات ارتباطی و پایانه های تلفن همراه و سایر زمینه های فرعی تقسیم کرد. در میان آنها، تجهیزات ارتباطی عمدتاً به زیرساخت های ارتباطی مورد استفاده برای انتقال شبکه سیمی یا بی سیم، از جمله ایستگاه های پایه ارتباطی، روترها، سوئیچ ها و شبکه های ستون فقرات اشاره دارد. تجهیزات انتقال، تجهیزات انتقال مایکروویو، تجهیزات فیبر به خانه و غیره.

تقاضا در زمینه کنترل صنعتی و درمان پزشکی: تجهیزات کنترل صنعتی را می توان نوعی کامپیوتر سخت شده و تقویت شده در نظر گرفت که برای کنترل صنعتی برای اطمینان از عملکرد قابل اعتماد در محیط صنعتی استفاده می شود. تجهیزات کنترل صنعتی معمولاً دارای عملکرد ضد مغناطیسی، ضد گرد و غبار، ضد شوک و سایر عملکردها، با صفحه پایینی ویژه، منبع تغذیه ضد تداخل قوی، توانایی کار طولانی مدت مداوم و سایر ویژگی ها مانند بزرگراه، راه آهن، مترو هستند. و سایر سیستم های کنترل ترافیک

تقاضا در زمینه هوافضا: محصولات PCB هوافضا عمدتاً برای تجهیزات هوابرد هوافضا استفاده می شود و تجهیزات هوابرد را می توان به سیستم های اویونیک و سیستم های الکترومکانیکی تقسیم کرد که سیستم های اویونیک عمدتاً شامل کنترل پرواز، مدیریت پرواز، نمایش کابین خلبان، ناوبری، سیستم های عملکردی مانند به عنوان ارتباطات داده و صوتی، نظارت و هشدار؛ سیستم‌های الکترومکانیکی عمدتاً شامل سیستم‌های قدرت، سیستم‌های مدیریت هوا، سیستم‌های سوخت، سیستم‌های هیدرولیک و سایر سیستم‌های عملکردی می‌شوند.

تقاضا در زمینه الکترونیک خودرو: الکترونیک خودرو یک اصطلاح کلی برای الکترونیک خودرو بدنه خودرو و دستگاه های کنترل الکترونیکی خودرو خودرو است. این یک سیستم کنترل الکترونیکی است که از حسگرها، ریزپردازنده ها، محرک ها و قطعات الکترونیکی تشکیل شده است. با افزایش تقاضا برای ایمنی کلی، راحتی و سرگرمی خودروها، الکترونیک، اطلاعات، شبکه و هوشمندی به جهت توسعه فناوری خودرو تبدیل شده است. در عین حال، وسایل نقلیه با انرژی جدید، کمک رانندگی ایمن و فناوری بدون راننده توسعه سریع باعث شده است تا فناوری‌های ارتباطی الکترونیکی پیشرفته‌تری در خودروها به کار گرفته شود و نسبت سیستم‌های الکترونیکی خودرو در هزینه کل وسیله نقلیه همچنان ادامه دارد. افزایش دادن.

تقاضا در زمینه کامپیوتر: میزان داده در عصر 5G به شدت افزایش یافته است و تقاضا برای مراکز داده قوی است. در سال 2019، مقیاس جهانی IDC حدود 750 میلیارد یوان، با نرخ رشد سالانه 21 درصد بود. اندازه بازار IDC چین 158.4 میلیارد یوان است که نرخ رشد سالانه 29 درصدی را نشان می دهد. نرخ رشد چین بسیار بالاتر از نرخ رشد جهان است. در اواسط{11}}، تعداد مراکز داده در مقیاس فوق‌العاده در جهان به 541 مرکز رسیده است که نسبت به سال 2015 دو برابر شده است. تقاضای رو به رشد برای مراکز داده، تقاضا برای PCBهای رایانه/سرور و ذخیره‌سازی داده را افزایش داده است. همراه با توسعه سریع محاسبات ابری جهانی، تقاضا برای زیرساخت های ابری مانند سرورها و مراکز داده همچنان در حال گسترش است و استفاده از PCB متناظر بر این اساس افزایش می یابد. Prismark پیش‌بینی می‌کند که ارزش خروجی PCB‌های مورد استفاده در سرورها و ذخیره‌سازی داده‌ها تا سال 2025 به 8.9 میلیارد دلار خواهد رسید، با نرخ رشد مرکب سالانه 8.5 درصد از سال 2020 تا 2025.