王兴艳
覆铜板(CCL)作为生产印刷电路板(PCB)的基材,承担着PCB的导电、绝缘、支撑3大功能,被广泛应用于通讯设备、汽车电子、消费电子、工控、医疗、航空航天等领域。随着信息产业高速化发展,高频覆铜板应运而生,并将迎来快速发展时期。
1 基本概况
1.1 产业地位
覆铜板是一种由木浆纸或玻纤布等充当增强材料,浸上树脂,再由单面或双面覆上铜箔后进行热压制成的板状材料。从所处行业位置看,覆铜板处于产业链中游,其上游由铜锭(铜箔)、木浆(纸)、玻纤纱(布)、合成树脂等基础原材料,经一系列生产工艺制成覆铜板,然后利用油墨、蚀刻液等进行生产PCB,并最终用于通讯设备、消费电子等众多领域(见图1)。
高频覆铜板是具有低介电常数Dk和低介电损耗Df(Df<0.005),工作频率在5GHz以上,能够应用于微波/毫米波领域的覆铜板,它处于覆铜板产业金字塔的顶端。高频覆铜板不仅是移动通信领域5G基站建设的核心原材料,是无人驾驶毫米波雷达、高精度卫星导航等所需的重要新材料,更是通信装备、航天军工等产业的关键基础材料,与国民经济发展和国家安全保障密切相关。
1.2 发展现状
我国覆铜板生产在全球占有绝对优势。据Prismark预测数据,2020年全球PCB市场产值达640亿美元,其中中国PCB产值约占全球53.6%,中国PCB产业产值位居全球第1。2020年中国覆铜板总产量为7.3亿m2,同比增长6.9%;同期,中国印制电路板用覆铜板出口数量8 660万kg,同比下降0.9%;进口数量6 246万kg,同比下降10.0%;净出口2 414万kg,同比增长34.1%。详见图2和表1。
虽然我国是覆铜板净出口国家,但出口产品多为低附加值产品,由于全球高频覆铜板市场90%以上掌控在美国和日本企业手中,每年我国仍要进口大量高频覆铜板来满足国内市场需求,2020年我国覆铜板贸易逆差高达77 386万美元,同比增长10.6%。另外,从我国覆铜板进出口價格对比也可以看出:2020年我国覆铜板平均出口价格5.9美元/kg,平均进口价格20.6美元/kg,进出口价差14.7美元/kg(详见表2),价差继续扩大,其主要原因就是我国出口产品多是附加值低的普通覆铜板,而进口的则是高端的高频覆铜板、封装基板等产品。
目前国内仅有常州中英科技有限公司(以下简称“中英科技”)、广东生益科技股份有限公司(以下简称“生益科技”)、浙江华正新材料股份有限公司(以下简称“华正新材”)等少数几个企业具备高频覆铜板的生产和研发能力。下文将对这几个重点企业进行详细介绍。
2 重点企业发展情况
2.1 中英科技
中英科技是我国最早研发和生产高频覆铜板的企业,且在该领域打破国外垄断,销售量在国内企业中处于领先地位。目前,中英科技高频覆铜板市场占有率仅次于美国Rogers和Taconic,约为6.4%。
公司高频覆铜板产品包括D型、CA型、8000型3类,其中D型主要应用于TD—LTE制式的移动通信基站设备;CA型主要应用于FDD—LTE制式的移动通信基站设备及NB—IoT网络基站天线,也可应用于5G通信的基站天线中;8000型主要用于4G、5G通信基站的射频、功放系统中。
中英科技十分注重科技研发,2018年、2019年和2020年的3年中投入的研发费用额度分别为898.65万元、950.63万元和910.43万元,占营业收入比重分别为5.14%、5.39%和4.33%。公司目前主要研发的项目包括新型高频覆铜板及高频透波材料。
中英科技与深南电路、沪电股份、安泰诺、协和电子等下游PCB企业建立了良好的合作关系,产品已被华为、京信通信、罗森伯格、ACE、通宇通讯、虹信通信等通信设备制造商成功应用于国内、欧洲、印度、南美等国家和地区的4G、5G基站建设。
2.2 生益科技
生益科技是集研发、生产、销售、服务为一体的全球电子电路基材核心供应商,在广东、陕西、江苏、江西等地均建有子公司。经过30多年的发展,公司覆铜板板材产量已从1985年建厂之初的年产60万m2增长到2020年度的年产10 383万m2,目前公司硬质覆铜板销售总额位居全球第2位(详见表3)。
生益科技建有专门的高频覆铜板生产线,形成了完整的产品生产技术和体系品控能力,为高频产品的规模化生产奠定了基础。目前公司可为客户提供天线射频电路用玻璃布增强PTFE覆铜板、高频电路用电子级玻璃纤维布增强碳氢陶瓷基覆铜板、高频电路用电子级玻璃纤维布增强热固性覆铜板等系列高频覆铜板产品,其自主研发的多类产品已取得了先进终端客户的认证,并被广泛地应用于5G天线、通讯基站、移动终端、汽车电子、智能家居、安防、工控、医疗设备等领域。
生益科技建有“国家电子电路基材工程技术研究中心”,具有较强的研发能力。2020年公司研发费用投入7.11亿元,占营业收入比例为4.84%。目前,生益科技正进行下一代高速通信用高耐热性超低损耗覆铜板基材、智能移动终端用无卤高性能HDI覆铜板基材、高密度封装载板用覆铜板基材、数据中心运算节点印制电路板、智能汽车雷达控制系统印制电路板、适合SAP工艺的封装基板材料等高附加值产品研发。此外,生益科技积极开发0.2mm钻孔/0.4mm背钻技术的城市路由器电路板,以满足公司在汽车电子、高频、高速、服务器等领域的产品布局。
2.3 华正新材
华正新材是我国最早从事专业生产FR4覆铜板的企业之一,2020年公司生产覆铜板1 551.3万张,外协加工119.56万张,合计1 670.86万张,同比增长17.43%;销售覆铜板1 675.26万张,同比增长18.18%;营业收入22.84亿元,同比增长12.75%。华正新材拥有3个覆铜板生产基地,基板月产能达150万m2,目前年产650万m2高频高速覆铜板青山湖二期项目正在建设,该项目计划2021年完成,届时将形成的生产能力。
2020年公司研發费用投入1.12亿元,占营业收入比重高达5.39%。为了更好满足5G通讯、云计算大数据中心、汽车自动驾驶、超高频雷达等领域的需要,公司积极推进射频微波高频覆铜板基材的研发工作,成功开发了HC系列和HN系列产品,丰富了PTFE系列和碳氢系列的产品种类。
华正新材在高频覆铜板领域已经形成了一定的技术优势,其部分产品已经通过多家全球500强中终端客户的认可。目前华正新材正积极推广面向5G高速通信应用的高频覆铜板,多个高频产品的客户认证工作已经取得相应进展,并且通过认证的产品目前已经实现了一定批量供货,未来我们将在航空航天工业、汽车电子、消费电子、大数据与云计算等众多领域看到华正新材的身影。
3 发展瓶颈
首先,存在较高的技术壁垒。以中英科技高频覆铜板生产工艺为例,生产过程包括配料、搅拌、静置、浸胶、烘干、收卷、分切、叠置、压合、拆解、切板、检验、包装等多个环节,加工过程涉及多个环节,工艺十分复杂(详见图3)。特别是高频覆铜板生产需要经过数百摄氏度的恒温热压机进行压合,该过程中要保持Dk的稳定,这具有较大的难度,对加工技术水平要求极高。
其次,资金投入高。一是高频覆铜板生产线涉及多个设备,需要投入大量资金。如生益科技在南通的高频覆铜板项目(设计产能150万m2)投资额高达5亿元,中英科技的PTFE高频覆铜板项目(设计产能30万m2)投资额高达1.9亿元。二是下游需求多样化及产品更新换代快,后期设备升级也会需要大量资金。三是为了满足下游需求多样化,需要大量的研发投入。2020年生益科技净利润16.8亿元,研发费用为7.11亿元,比值高达42.3%。
再次,产品认证周期长。高频覆铜板实现产品销售首先要经过终端设备制造商的检测和认证,只有经过认证才能被纳入终端设备商的采购目录。但是这一认证环节不仅要对产品本身性能进行严格测试,还要对公司的生产能力、供货响应能力、企业管理水平等多个方面进行审查和评价,认证过程从文件审核到现场评审,再到样品测试以及最后确立合作关系后的定期审核,需要经过多个阶段,至少要耗费2年左右的时间。
最后,针对定制化需求的多样化配方。由于高频覆铜板应用领域广泛,不同领域对覆铜板的要求也不尽相同,所以高频覆铜板生产企业都是针对客户的定制化需求,采用不同配方,为客户提供特定产品。因此,为了满足客户需求,企业需要投入大量的研究力量,对配方进行研究,以满足多样化消费需求。
4 相关建议
针对高频覆铜板发展中存在的制约瓶颈,特提出如下建议:
一是加大政策支持力度。发挥现有电子信息、集成电路等领域产业基金作用,或设立专项基金对高频覆铜板生产材料研发、工艺技术改进及关键技术研发等工作进行支持;发挥地方财政作用,借助地方产业基金,对高频覆铜板产线投资进行股权投资;对于进口的高频覆铜板生产所需材料,建议免除关税;针对具有进口替代效应的高频覆铜板产品的生产企业给予一定的税收优惠、财政补贴或是低息信贷等。
二是促进产学研用协同发展。促进生产企业与终端用户的研发合作,一方面加强认证环节的强协同,缩短认证周期;另一方面,实现需求和供给的有效衔接。鼓励学校和企业共建,学校为企业培养专业化对口人才,企业又可以帮助学校科研经费不足的局面,丰富教学模式,提升学校教学水平。鼓励企业和科研机构的合作开发,帮助企业提升技术研发水平,紧跟理论前沿。
三是强化人才培养。高频覆铜板生产涉及铜箔、树脂、木浆纸等多种材料,生产商要跟据客户不同需求选择合适的材料配比,还要确保材料进行多道加工环节后性能变化控制在目标范围内。因此高频覆铜板对材料研究人员、生产技术人员、工艺设计人员等提出更高的要求,特别是急需一批既懂材料又懂工艺的高素质复合型人才。为此,围绕高频覆铜板产业链,加大对关键材料、关键技术、工艺设计等领域的技术人才和研发人才的培养,是高频覆铜板快速健康发展的重要保障。
10.19599/j.issn.1008-892x.2022.01.010