印制電路板作為電子產(chǎn)品的關(guān)鍵電子互連件,使得各種電子元器組件通過電路進行連接,起到導通和傳輸?shù)淖饔谩k娮赢a(chǎn)品的可靠性很大程度上依賴于印制電路板的制造品質(zhì),因此印制電路板被稱作“電子產(chǎn)品之母”。PCB 制造涉及流程、工序較多,在多個工藝環(huán)節(jié)需要使用電子化學品。為了提高 PCB 的性能,需要對生產(chǎn)工藝和搭配的化學品進行改進,因此高質(zhì)量的 PCB 專用電子化學品是制造高端 PCB 的保障。
PCB 的工藝流程主要分為減成法和半加成法,多層板、HDI、柔性電路板等PCB 主要采用減成法工藝,類載板、載板等 PCB 主要采用半加成法工藝,減成法和半加成法的主要工藝流程如下:
PCB減成法工藝圖
PCB半加成法工藝圖
水平沉銅專用化學品
化學沉銅是 PCB 生產(chǎn)過程中重要的環(huán)節(jié),系通過化學方法在不導電的 PCB 孔壁表面沉積一層薄薄的化學銅層,形成導電層,為后續(xù)電鍍銅提供導電基層,達到多層板之間電氣互聯(lián)的目的?;瘜W沉銅的效果是 PCB 導電性能的重要保證,進而影響 PCB 以及電子設(shè)備的可靠性。
化學沉銅傳統(tǒng)的設(shè)備工藝為垂直沉銅工藝,在 2000 年之前為大部分 PCB 廠 商采用。安美特在 20 世紀九十年代初開發(fā)出水平沉銅設(shè)備和水平沉銅專用化學品,在歐美,日本,韓國和中國臺灣地區(qū)率先應用。相比于垂直沉銅工藝,水平沉銅工藝在產(chǎn)品品質(zhì)、自動化程度、生產(chǎn)環(huán)境、環(huán)保節(jié)能等方面具有明顯優(yōu)勢,對于生產(chǎn)高多層板、HDI 和類載板等線路分布密度較高、含盲孔、高縱橫比的高端 PCB,水平沉銅設(shè)備獨有的水刀交換技術(shù)和超聲波技術(shù)能夠較好地處理盲孔和高縱橫比通孔。另外其封閉的生產(chǎn)線改善工作環(huán)境,連續(xù)傳動使其更易于實現(xiàn)自動化連線。隨著品質(zhì),技術(shù)和環(huán)保需求的驅(qū)動,中國大陸 PCB 廠商逐步采用水平沉銅工藝替代垂直沉銅工藝,與此同時水平沉銅專用化學品成為沉銅制程使用的主要材料。
優(yōu)異的盲孔處理能力
隨著電子產(chǎn)品的高速發(fā)展,印制電路板向微型化、輕量化方向發(fā)展,HDI、類載板通過激光埋盲孔實現(xiàn)各層的電氣互連,順應了電子產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展潮流,成為重要的 PCB 產(chǎn)品,廣泛應用于智能手機、平板電腦、可穿戴設(shè)備、工業(yè)控制、汽車電子等領(lǐng)域。
典型的 HDI 結(jié)構(gòu)圖和剖面圖如下,與普通 PCB 相比,HDI 最主要的特點是 大量應用埋盲孔的結(jié)構(gòu)以縮短導線尺寸,減少信號傳輸時間的延遲。
經(jīng)激光打孔得到的盲孔,由于激光熱量的積累燒蝕樹脂材料,導致盲孔孔角容易形成微小的縫隙,縫隙開口處僅約 2-5 微米,而縫隙的長度可能達到 10-20微米,這給化學沉銅的盲孔潤濕能力帶來了巨大的難度。同時,多層盲孔疊加結(jié)構(gòu)的內(nèi)層盲孔底部會承受較大的應力,容易產(chǎn)生互聯(lián)缺陷,對沉銅的可靠性提出更高的要求。沉銅效果不佳容易導致盲孔裂紋,而盲孔裂紋在制造過程中不易被檢測,往往在無鉛回流焊后進行電測試甚至在完成元器件貼裝后進行功能性測試 時才被發(fā)現(xiàn),造成比較大的經(jīng)濟損失,因此盲孔的沉銅效果是 HDI 板的關(guān)注重點。
產(chǎn)品具有良好的盲孔潤濕能力和覆蓋能力,經(jīng)過多項可靠性測試未出現(xiàn) ICD,能夠有效滿足高端 HDI 板的處理要求。盲孔切片圖可以看到盲孔能夠完整地覆蓋銅層,且底部的裂縫可以被成功覆蓋,達到了很好的沉銅效果。
在實際生產(chǎn)中,目前比較前沿的電路板上面有高達 120-150 萬個盲孔(總面 積 18 英寸*24 英寸)。
由于汽車、通訊基站、服務器等工作環(huán)境相比一般消費電子更為嚴苛,因此對 PCB 的可靠性
要求嚴格,一般要求產(chǎn)品的合格率達到 100%,能經(jīng)受多次冷熱沖擊。半導體測試板主要應用于芯片制作過程中對晶圓(封裝前)和芯片(封裝后)進行功能、性能的測試,對可靠性同樣有嚴格的要求。如化學沉銅效果不良,在嚴苛環(huán)境和機器長期運行下,沉銅層可能會斷裂或脫落,導致 PCB 導電不良,造成巨大損失。因此 PCB 生產(chǎn)商在選擇化學沉銅專用化學品時,一般會模擬各種嚴苛環(huán)境進行可靠性測試,以檢測沉銅的效果。
高頻高速PCB材料
電子信號在 PCB 電路傳輸中會產(chǎn)生傳輸損耗,而普通的 FR-4 基材在高頻信 號的傳輸中會較大程度的影響信號的完整性,因此對信號傳輸要求高的 PCB 需要選用低介電常數(shù)(Dk)和介質(zhì)損耗(Df)的材料,目前主要有 PTFE(聚四氟乙烯)、PPO/PPE(聚苯醚)和碳氫化合物樹脂等材料。高頻高速材料主要應用于 5G 通訊基站、汽車輔助駕駛的毫米波雷達、服務器、航天技術(shù)等領(lǐng)域。 高頻高速 PCB 在沉銅工藝處理中有以下技術(shù)難點:
a、高頻高速 PCB 使用的覆銅板材和普通板材相比樹脂體系和填料都發(fā)生了變化,傳統(tǒng)除膠流程不能完全去除殘留膠渣,并在孔壁產(chǎn)生合適的粗糙度,因此需要對除膠流程和參數(shù)進行調(diào)整。一般采用等離子除膠和化學除膠相結(jié)合的方式,同時對化學除膠的參數(shù)(濃度,溫度,時間等)根據(jù)材料進行調(diào)整。對于部分材料,膨脹液配方要做調(diào)整,采用效果更強的溶劑;
b、傳統(tǒng)沉銅工藝的沉積層在高頻高速材料上結(jié)合力不足,容易產(chǎn)生 ICD,因此要對化學銅參數(shù)和鍍液配方(主要是穩(wěn)定劑組合)進行優(yōu)化,使得沉積層與底材結(jié)合力能達到要求;
c、高頻高速 PCB 通常會做高多層設(shè)計,通孔縱橫比會提高至 12:1 以上, 因此水平沉銅設(shè)備以及化學銅藥水潤濕性需要做相應優(yōu)化,以便藥水可以順利進入高縱橫比的孔里進行反應。
通過對配方中膨脹液、活化液和穩(wěn)定劑的改進,產(chǎn)品能夠滿足高頻高速板對除膠能力、沉積銅層結(jié)合力、藥水潤濕性等方面的要求,適用于現(xiàn)行主流的高頻高速樹脂基材,比如聚四氟乙烯(PTFE)、聚苯醚(PPO/PPE)、聚苯硫醚(PPS)、碳氫樹脂等。
產(chǎn)品適用于柔性電路板的 PI 材料 柔性電路板(FPC)是用柔性的絕緣基材制成的印制線路板,是印制電路板重要類別之一,與硬性印制電路板相比,具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點,廣泛應用于智能手機、平板電腦、可穿戴設(shè)備、新能源汽車等領(lǐng)域。據(jù)國盛證券統(tǒng)計,部分設(shè)備對 FPC 的使用見下表:
由于 PI 膜(聚酰亞胺薄膜)具有優(yōu)良的耐高低溫性和拉伸強度,F(xiàn)PC 將其 作為重要的基礎(chǔ)材料。傳統(tǒng)的沉銅產(chǎn)品難以在光滑的 PI 膜上形成可靠的化學銅,需要對 PI膜表面進行特殊處理和采用低應力化學銅體系才能避免在 PI膜上化學銅起泡。產(chǎn)品可以采用獨特的添加劑組合物,有效改善了沉積銅的晶體結(jié)構(gòu),降低了銅沉積層的應力,與基材的密著性良好,能夠應用于PI 膜沉銅處理。
不含鎳產(chǎn)品能夠滿足嚴格的環(huán)保要求
傳統(tǒng)的水平沉銅專用化學品一般含有400ppm的鎳離子以提高沉積速率并降低應力。根據(jù)國家生態(tài)環(huán)境部發(fā)布《電子工業(yè)水污染物排放標準》,規(guī)定“印刷電路板生產(chǎn)含總鉛、總鎘、總鉻、六價鉻、總砷、總鎳、總銀中任一污染物的污水,實行分類歸集、專管專送和分質(zhì)集中預處理”,含鎳廢水需要經(jīng)過處理合格后再排放。
②電鍍專用化學品
PCB在經(jīng)過沉銅工藝之后,孔壁上沉積上一層 0.2-1 微米的薄銅,使得不導 電的孔壁產(chǎn)生了導電性,但是銅層的厚度還達不到電子元件信號傳輸和機械強度需要的厚度。導通孔通常要求孔內(nèi)銅厚達到 20 微米以上,因此需要用電鍍的方法把銅層加厚到需要的厚度。HDI、類載板還要求盲孔完全被填滿,采用填銅結(jié)構(gòu)可以改善電氣性能和導熱性,有助于高頻設(shè)計,便于設(shè)計疊孔和盤上孔,減少孔內(nèi)空洞,降低傳輸信號損失,最終實現(xiàn)產(chǎn)品功能及質(zhì)量的提高。
隨著電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展,PCB 板的孔縱橫比越來越大,線路越來越細,電鍍銅成為電路板制造最大的挑戰(zhàn)之一,藥水供應商需要針對以下需求開發(fā)相應產(chǎn)品:
A、隨著線寬線距變得越來越小,電鍍厚度的均勻性要求越來越高,傳統(tǒng)電鍍工藝使用的可溶性陽極在電鍍過程中會因為溶解消耗導致尺寸形狀發(fā)生變化,影響電流分布,進而影響銅鍍層在電路板表面上的均勻性。為了維持電鍍均勻性,需要定期清洗陽極,每次清洗保養(yǎng)需要停工 3-5 天。不溶性陽極技術(shù)則可以解決以上問題,因此使用不溶性陽極技術(shù)的電鍍專用化學品成為研發(fā)重點。
B、隨著通孔厚徑比的增大,電鍍工藝的深鍍能力需要進一步提升。直流電鍍系在直流電流的作用下將溶液中的金屬離子不間斷地在陰極上沉積析出;脈沖電鍍采用脈沖電流代替直流電流,包括采用電鍍回路周期性地接通和斷開、周期性地改變電流方向、在固定直流上再疊加某一波形脈沖等方法進行電鍍。相比于直流電鍍,脈沖電鍍具有鍍層深度能力好、平整性高、節(jié)約電鍍材料等優(yōu)點,因此適用于脈沖電鍍的電鍍專用化學品成為研發(fā)重點。
水平線不溶性陽極脈沖填孔可以快速把盲孔填滿,所需電鍍時間大約只有垂直連續(xù)直流填孔技術(shù)的一半;且具有盲孔凹陷值小、表面銅鍍層厚度低等優(yōu)點,適合細線路高端 HDI 板的制造。
銅面處理專用化學品
PCB 制造過程中需要對銅面進行貼膜、阻焊等工序,在這些工序之前,一般需要對銅面進行特殊處理,主要系通過改變銅表面形貌或化學成分以增強與有機料的結(jié)合力。
A、超粗化產(chǎn)品
超粗化產(chǎn)品主要應用于防焊前處理,電路板的表面需要覆蓋一層防焊油墨以 防止焊接時短路,其中涉及銅與防焊油墨的結(jié)合,銅面必須經(jīng)過適當處理,才會與防焊油墨有足夠的結(jié)合力滿足電路板的可靠性要求。
傳統(tǒng)的磨刷和火山灰磨板,其粗糙度和結(jié)合力不能滿足 HDI 板細線路的要求,且容易對線路造成機械損傷。對于普通的化學微蝕,雖然不會有機械損傷,但粗糙度和結(jié)合力不足,不能支持 HDI 的細小防焊油墨圖形,容易出現(xiàn)防焊油墨剝落。此外,由于汽車板在表面處理使用化學沉錫,其對防焊油墨攻擊性較強,因此汽車板也需要加強銅面粗化以提升結(jié)合力。
超粗化以有機酸和氯化銅作為基礎(chǔ),加上抗蝕劑組合在銅面產(chǎn)生不規(guī)則蝕刻,形成蜂窩微觀結(jié)構(gòu),在低微蝕量下使比表面積增加 60-70%,大大提升銅面與防焊油墨的結(jié)合力,能滿足 HDI、汽車板阻焊前處理的工藝要求。
B、中粗化產(chǎn)品
超粗化技術(shù)雖能滿足銅與防焊油墨的結(jié)合力要求,但其粗糙度過高,不能滿足 5G 等高頻高速應用對信號完整性的要求。公司開發(fā)的中粗化產(chǎn)品,通過在銅面產(chǎn)生不規(guī)則蝕刻,在低微蝕量下使比表面積增加 30-60%,同時能夠控制表面峰谷之間的落差不至于過大,可以滿足 5G 信號對 PIM 值要求,因此可以應用于5G 通訊板。
中粗化產(chǎn)品還可以應用于貼膜前處理,貼膜主要系通過將干膜/濕膜 貼在基板上,便于后續(xù)的線路圖形制作,因此銅面需要經(jīng)過適當處理才能與干膜/濕膜有足夠的結(jié)合力以滿足電路板線路的加工需要。傳統(tǒng)的磨刷和普通化學微蝕的粗糙度不能滿足 HDI 細線路的結(jié)合力需求,而干膜可以與銅面貼合,無浮離和缺口,能夠滿足 HDI 的處理要求。
C、再生微蝕產(chǎn)品
微蝕產(chǎn)品用于內(nèi)層線路貼膜前處理,主要作用為對銅面進行處理使其與干膜/濕膜有足夠的結(jié)合力,傳統(tǒng)的微蝕技術(shù)需要頻繁換槽和添加大量的蝕刻液,并產(chǎn)生大量廢水。
再生微蝕產(chǎn)品利用三價鐵離子對銅面進行微蝕,三價鐵離子變成二價鐵離子,然后利用電解的方法將二價鐵離子轉(zhuǎn)化回三價鐵離子,同時銅離子被還原成純銅回收,槽液循環(huán)利用、無廢液排放,有利于清潔生產(chǎn)。生產(chǎn)中還可以通過調(diào)節(jié)電解電流自動控制三價鐵離子的濃度從而實現(xiàn)穩(wěn)定的微蝕速率,降低了綜合生產(chǎn)成本。
D、堿性微蝕產(chǎn)品
一般 PCB 可以采用酸性微蝕產(chǎn)品進行表面處理,但對于某些特殊的材料,不適合采用酸性微蝕產(chǎn)品進行表面處理。如軟板在做 OSP 時(有機可焊性保護劑,表面處理的一種方法),酸性微蝕藥水對鍍鎳鋼片的鎳層存在一定程度的腐蝕,導致 OSP 后鋼片發(fā)白,造成批量性的報廢。堿性微蝕產(chǎn)品在堿性環(huán)境下對銅面微蝕清潔,不會腐蝕鍍鎳鋼片鎳層。
垂直沉銅專用化學品
由于垂直沉銅生產(chǎn)線設(shè)備投資成本和藥水成本低于水平沉銅生產(chǎn)線,因此部分廠商仍在使用垂直沉銅生產(chǎn)線進行生產(chǎn),一般用于生產(chǎn)沒有盲孔的雙層板和多層板。傳統(tǒng)的“EDTA 化學沉銅體系”,以膠體鈀做催化劑,可以將槽液鈀濃度控制在 10-20ppm,具有良好的背光穩(wěn)定性和可靠性,適用于對可靠性要求比較高的汽車板生產(chǎn)。
PCB 專用電子化學品還包括化學沉錫專用化學品、光阻去除劑、棕化專用化學品等,分別主要應用于汽車用 PCB 化學沉錫工序、PCB 退膜工序、PCB 棕化工序,在南亞電路、景旺電子、奧特斯、信泰電子等知名 PCB 廠商量產(chǎn)應用。
封裝載板等更高端 PCB 的專用電子化學品
封裝載板是芯片封裝體的重要組成材料,主要作用為承載保護芯片以及連接上層芯片和下層電路板。封裝基板是在 HDI 技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,兩者有一定相關(guān)性,但封裝載板具有高密度、高精度、高腳數(shù)、高性能、小型化等特點,其在多種技術(shù)參數(shù)上都要求更高,特別是最為核心的線寬/線距參數(shù)。以移動處理器芯片的封裝載板為例,其線寬/線距為 15/15μm,未來兩到三年會發(fā)展到10/10μm、7/7μm,而大部分 HDI 目前還在 50/50μm 以上,因此封裝載板的生產(chǎn)難度高于 HDI。
目前 90%以上的封裝載板由歐美、日韓及中國臺灣地區(qū)的企業(yè)生產(chǎn),其配套的專用電子化學品主要由國際龍頭企業(yè)提供,代表企業(yè)包括安美特、陶氏杜邦、JCU 等。中國科學院微電子研究所于 2011 年建立了封裝載板的生產(chǎn)車間,2015年天承科技著手開發(fā)封裝載板沉銅專用化學品,經(jīng)過長時間的開發(fā)和測試成功研發(fā)出適用于封裝載板 SAP 工藝的沉銅專用化學品,可以應用于封裝載板的生產(chǎn),達到外資企業(yè)同類產(chǎn)品水平。天承科技的產(chǎn)品應用于中國科學院微電子研究所和江陰芯智聯(lián)電子科技有限公司等公司的生產(chǎn)中。
水平沉銅專用化學品單耗分析
硫酸鈀是 PCB 水平沉銅專用化學品的主要原料之一,其成本占水平沉銅專用化學品總成本的比例分別為 67.79%、70.16%、66.79%和 63.33%,故以硫酸鈀為例分析結(jié)算面積與其消耗量的關(guān)系。
通常情況下,生產(chǎn) PCB 的層數(shù)越高、PCB 通孔孔數(shù)越多、生產(chǎn)的 PCB 越厚, 消耗的鈀活化劑越多。應用于消費電子等領(lǐng)域,加工的 PCB 層數(shù)較低、鉆孔數(shù)量少、薄的 PCB 為主;應用于 5G 通訊、服務器、汽車電子等領(lǐng)域,加工的 PCB 層數(shù)高、鉆孔數(shù)量多、厚的 PCB 為主,鈀活化劑的單耗高。
不同客戶產(chǎn)線的鈀活化劑單耗存在差異主要系由于客戶生產(chǎn)的 PCB 類型不同,其產(chǎn)線所需要的鈀活化劑控制濃度不同。水平沉銅專用化學品的鈀活化劑消耗主要為孔壁吸附鈀活化劑消耗和 PCB 在傳輸過程中孔壁帶出消耗。生產(chǎn)的 PCB 越厚,通孔孔徑越小,其縱橫比越高,PCB 通孔孔數(shù)越多;高縱橫比板孔壁面積越大,孔壁吸附面積越大,使得吸附的鈀活化劑越多;此外,高縱橫比板孔數(shù)越多,在水平傳輸過程中孔壁帶出消耗越多,綜合導致鈀活化劑消耗量較高。
主要產(chǎn)品生產(chǎn)工藝流程圖
產(chǎn)品都是以液態(tài)形式存在,根據(jù)其溶解介質(zhì)分為水劑型和溶劑型兩種類型產(chǎn)品,生產(chǎn)工藝主要是將原料按一定的配方比例,溶解在純水或者溶劑中,在混合釜通過攪拌均勻而成。
核心技術(shù)主要體現(xiàn)在產(chǎn)品配方和工藝控制兩個方面
核心技術(shù)在配方的具體體現(xiàn)包括原料的構(gòu)成、含量、純度級別以及各原料之間的配比等。不同種類的 PCB 處理要求不同,比如 HDI 板、類載板要求沉銅和電鍍專用化學品對盲孔具有良好的處理能力以滿足精細線路的制作要求;高頻高速板、軟板、載板的特殊材料要求沉銅專用化學品進行配方調(diào)整以產(chǎn)生良好的覆蓋能力和結(jié)合力;汽車 PCB、服務器 PCB、半導體測試板等要求沉銅和電鍍專用化學品的處理效果具有良好的熱可靠性,能經(jīng)受多次冷熱沖擊。針對不同種類 PCB 的處理要求需要對專用電子化學品配方進行開發(fā)和改進,因此 PCB 專用電子化學品的配方是核心技術(shù)的重要基礎(chǔ),直接決定產(chǎn)品能否符合特定種類 PCB 的生產(chǎn)技術(shù)要求。
核心技術(shù)在工藝控制的具體體現(xiàn)包括生產(chǎn)工藝和應用工藝,其中生產(chǎn)工藝包括公司產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中投料的順序、攪拌的時間和速率、生產(chǎn)的溫度等,決定生產(chǎn)的效率以及產(chǎn)品品質(zhì)的穩(wěn)定。應用工藝指產(chǎn)品在客戶產(chǎn)線使用的各項參數(shù),包括藥水濃度、藥水搭配組合、搭配藥水使用的生產(chǎn)設(shè)備運行參數(shù)(如 運行速率、溫度,泵頻率)等。應用工藝作為核心技術(shù)的重要組成部分,影響產(chǎn)品在實際應用過程中,能否滿足客戶生產(chǎn)環(huán)境、各種型號的 PCB 材料,PCB產(chǎn)品結(jié)構(gòu)(比如孔大小、密度、分布等)等多方面的生產(chǎn)要求。
行業(yè)的基本情況
PCB 專用電子化學品系 PCB 生產(chǎn)制作中的必備原材料,PCB 的生產(chǎn)制造過 程中的化學沉銅、電鍍、銅面表面處理等眾多關(guān)鍵工序均需要使用大量 PCB 專 用電子化學品。據(jù) Prismark 統(tǒng)計,2021 年全球 PCB 產(chǎn)值達到 809.20 億美元,較 2020 年增長 24.1%。在未來五年,PCB 行業(yè)主要受到云計算、物聯(lián)網(wǎng)、5G 通信、 工業(yè) 4.0 等行業(yè)的拉動,據(jù) Prismark 預測,2022 年全球 PCB 產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值將增長 4.2%;未來五年全球 PCB 市場將保持溫和增長,2021 年至 2026 年復合年均增 長率為 4.6%。
根據(jù) CPCA 發(fā)布的市場分析,根據(jù) PCB 產(chǎn)值預計,2021 年 PCB 專用電子 化學品全球產(chǎn)值約為 300 億元人民幣。隨著 5G 通信、計算機、消費電子、汽車電子等終端領(lǐng)域的需求增長驅(qū)動,PCB 行業(yè)將面臨更加廣闊的市場空間和需求規(guī)模,進而帶動上游 PCB 專用電子化學品市場規(guī)模的提升。
受全球產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移影響以及中國大陸 PCB 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大,中國大陸 PCB 產(chǎn) 值不斷提高。據(jù) Prismark 統(tǒng)計,2021 年中國大陸 PCB 產(chǎn)值達到 441.50 億美元, 占全球 PCB 總產(chǎn)值的比例已由 2000 年的 8.1%上升至 2021 年的 54.6%。我國 5G 通信、汽車電子、消費電子、工業(yè) 4.0 等行業(yè)的發(fā)展將推動 PCB 產(chǎn)值在未來不 斷提高,根據(jù) Prismark 預測,2026 年中國大陸 PCB 產(chǎn)值將達到 546.05 億美元。
國內(nèi) PCB 專用電子化學品行業(yè)起步較晚,國內(nèi)企業(yè)起初主要通過技術(shù)難度較低的洗槽劑、消泡劑、蝕刻、剝膜、褪錫等產(chǎn)品進入市場,后續(xù)逐步開發(fā)棕化、沉銅、電鍍、化學鎳金等重要工藝所用的專用電子化學品。在普通的雙面板和多層板專用電子化學品方面,國內(nèi)廠商占有一定的市場份額。對于高頻高速板、HDI、軟硬結(jié)合板、類載板、半導體測試板、載板等高端 PCB 使用的專用電子化學品,國內(nèi)整體的技術(shù)水平相比國際先進水平還有一定差距。由于 PCB 專用電子化學品的性能高低能夠在一定程度上決定 PCB 產(chǎn)品在集成性、導通性、信號傳輸?shù)忍匦院凸δ苌系膬?yōu)劣,因此高端 PCB 廠商對于 PCB 專用電子化學品供應的選擇較為謹慎,因此高端 PCB 專用電子化學品長時間被歐美、日本等地品牌所占領(lǐng)。
隨著中國大陸 PCB 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大和國產(chǎn)化替代的需求擴大,近幾年來中國大陸 PCB 專用電子化學品企業(yè)持續(xù)加大對研發(fā)的投入,建立研發(fā)中心,同時招聘高水平技術(shù)人才,生產(chǎn)技術(shù)水平得到了有效的提升。同時,部分企業(yè)針對PCB 廠商的需求進行定制化開發(fā),實現(xiàn)對產(chǎn)品配方創(chuàng)新和改良,將產(chǎn)品打入高 端 PCB 廠商,逐漸打破外資企業(yè)對高端 PCB 專用電子化學品的壟斷。根據(jù) CPCA 發(fā)布的市場分析,根據(jù) PCB 產(chǎn)值預計,2021 年 PCB 專用電子化學品中國大陸產(chǎn) 值約為 140 億元人民幣。
行業(yè)技術(shù)水平及特點
PCB 制造過程復雜,工序繁多,涉及專用電子化學品使用的主要制程涵蓋孔金屬化、電鍍、表面處理等,其中表面處理還可劃分為線路圖形、銅面處理、最終表面處理等制程,上述制程涉及的主要專用電子化學品、技術(shù)水平及特點、主要供應商情況如下:
根據(jù)上表,線路圖形所使用的大部分專用電子化學品技術(shù)水平最低,主要由國內(nèi)廠商供應;銅面處理和最終表面處理所使用的專用電子化學品次之;孔金屬化和電鍍制程所使用的專用電子化學品技術(shù)水平較高,目前由外資廠商占據(jù)主導地位。
PCB 專用電子化學品行業(yè)具有較高的技術(shù)壁壘
具體體現(xiàn)為以下方面:
①PCB 專用電子化學品的配方設(shè)計和調(diào)整系材料學、電化學、有機化學、物理、化工工藝等多個學科知識的綜合應用,需要技術(shù)專家對行業(yè)技術(shù)有敏銳判斷,并經(jīng)過多次反復測試才能將形成成熟的產(chǎn)品;
②PCB 種類較多,對專用電子化學品提出不同的技術(shù)需求。特別對于高端PCB,近年來高端 PCB 材料種類和型號不斷增加,包括各類高頻高速基材、軟 板 PI 膜、載板的 ABF 材料和 BT 材料等,因此需要根據(jù)材料的特性開發(fā)出兼容 性更高的專用電子化學品。與此同時,高端 PCB 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的升級對專用電子化學品也提出新的技術(shù)需求,比如高多層設(shè)計的通孔縱橫比不斷提高,對專用電子化學品的灌孔能力提出更高的要求;多階盲孔和任意層互聯(lián)的結(jié)構(gòu)設(shè)計,對專用電子化學品在盲孔的潤濕性提出更高的要求。因此高端 PCB 使用的專用電子化學品配方開發(fā)具有更高的技術(shù)壁壘;
③PCB 專用電子化學品在實際應用中,應用工藝的參數(shù)比如藥水濃度、藥 水搭配組合、生產(chǎn)設(shè)備運行參數(shù)(如運行速率、溫度,泵頻率)等影響 PCB 專用電子化學品的應用效果,行業(yè)內(nèi)企業(yè)需要經(jīng)過長時間的應用積累才能形成成熟的應用經(jīng)驗,從而形成較高的技術(shù)與經(jīng)驗壁壘。
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原文標題:技術(shù)前沿:PCB 專用電子化學品
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