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国产电子树脂企业破局之路

2025-10-19 00:34

(来源:中国化工信息周刊)

关键词 | 覆铜板用电子树脂现状及趋势

共 5483 字 | 建议阅读时间 10 分钟

覆铜板全称覆铜板层压板(简称CCL),是由木浆纸或玻纤布等增强材料浸渍树脂胶液,一面或两面覆以铜箔并经热压工艺制成的一种板状材料。覆铜板作为印制电路板(PCB)制造的核心材料,承担着导电、绝缘和支撑三大关键功能,是电子设备中不可或缺的基础组件。

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覆铜板产业链解析

覆铜板产业链上游原材料包括电子树脂、增强材料、铜箔等。铜箔作为导电层的主要材料,其厚度和纯度决定了覆铜板的电气性能。电子树脂作为粘合剂,将增强材料和铜箔紧密结合,并提供电气绝缘性能。

产业链中游环节是覆铜板的生产制造过程,包括原材料的加工、层压、固化等工艺。覆铜板按机械刚性可分为刚性覆铜板和挠性覆铜板,按照增强材料可分为玻璃纤维布基覆铜板、纸基覆铜板和复合基覆铜板。玻璃纤维布基覆铜板以玻璃纤维布为增强材料,具有优异的机械强度和电气性能,是最常用的覆铜板类型;纸基覆铜板以纸为增强材料,成本较低,但机械强度和电气性能相对较差,通常用于低端电子产品;复合基覆铜板结合了多种增强材料,如玻璃纤维和纸,以平衡成本和性能。

覆铜板的下游直接应用于PCB的生产制造。在PCB制造过程中,覆铜板通过蚀刻、钻孔、层压等工艺形成电路图案,并与电子元器件进行表面贴装,最终组装成各类电子设备。PCB在现代电子设备中扮演着核心角色,提供支撑、连接元件、信号传输、散热管理等功能。目前,绝大多数电子设备及产品均需配备PCB,如消费电子、计算机、通信设备及汽车等领域,这些领域的发展为PCB市场提供了广阔的空间。2024年中国PCB行业市场规模约为412亿美元。未来,随着新一代信息技术的不断突破,PCB行业正朝着微型化、轻便化、多功能化和高速高频化等方向发展。高密度互连(HDI)技术的应用越来越广泛,能在更小的空间内实现更多连接点,提高电路整体性能和效率。终端应用包括通信设备、汽车电子、计算机及相关设备、消费电子、工业控制等众多领域。

中国是全球第一大覆铜板生产国和消费国,产量约占全球总产量的70%以上。近年来,随着5G通信、人工智能(AI)服务器、智能汽车等前沿技术的快速普及,电子系统正朝着高速化、高频化、高密度化、多功能化和高可靠性方向演进,这对覆铜板的性能提出了更高要求,推动了高频高速覆铜板、HDI基板和IC载板等高端产品的需求显著增长。与此同时,受益于全球电子信息产业的快速发展和新兴技术的广泛应用,中国覆铜板行业市场规模近年来呈现稳步增长态势。2024年中国覆铜板行业市场规模已超800亿元。未来几年,随着5G网络建设的加速推进、汽车自动驾驶技术的普及以及物联网(IoT)设备的广泛应用,高频高速覆铜板等特殊基板的市场需求将进一步扩大,覆铜板发展前景良好。

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中国覆铜板用电子树脂行业发展概况

在4G通信时代,基站主要采用环氧树脂玻璃布基覆铜板(简称FR-4覆铜板),其树脂体系主要围绕低溴环氧树脂、高溴环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和酚醛环氧树脂等类型构建。进入5G时代,由于信号频率更高且数据传输量大,FR-4材料在介电性能等方面已难以满足5G基站的高频高速要求。聚四氟乙烯(PTFE)、碳氢树脂和聚苯醚(PPE)等电子树脂基材,因其具有更低的介质损耗特性,能够更好地满足5G通信、AI服务器、高速交换机、数据中心及自动驾驶等领域对覆铜板性能的苛刻要求。

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环氧树脂 

目前覆铜板中约六成以上采用FR-4基材,其树脂体系主要以低溴环氧树脂、高溴环氧树脂、异氰酸酯改性环氧树脂和酚醛环氧树脂构成,并通过调整各类树脂的配比来实现不同的玻璃化转变温度(Tg值)。具体来看,针对Tg值为150℃的覆铜板,各类树脂组分比例为:低溴环氧树脂10%-20%,高溴环氧树脂约5%,异氰酸酯改性环氧树脂10%-20%,酚醛环氧树脂约15%;对于Tg值要求达到170℃的覆铜板,低溴环氧树脂和异氰酸酯改性环氧树脂的比例维持不变,而高溴环氧树脂和酚醛环氧树脂则分别提高至约10%和20%;在无卤环保型覆铜板中,由于低溴环氧树脂和高溴环氧树脂的含卤特性不符合环保要求,其树脂常用异氰酸酯改性环氧树脂(10%-20%)与酚醛环氧树脂(30%)的组合体系。

2024年,中国用于覆铜板领域的基础环氧树脂消费量约为40万吨。这部分基础环氧树脂主要用于生产溴化环氧树脂、酚醛环氧树脂和异氰酸酯改性环氧树脂。在高频、高速覆铜板发展趋势的推动下,未来溴化环氧树脂可能逐步被其他类型的树脂替代。酚醛环氧树脂中,苯酚酚醛环氧树脂因优异的性能,适用于5G通信基站、数据中心等领域的覆铜板制造,中国消费量约为3.3万吨,预计未来几年年均复合增速将保持在10%左右。

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PTFE树脂 

热塑性树脂中的聚四氟乙烯(PTFE)树脂作为一种介电常数极低的高分子材料,其介质损耗因子Df值低于0.002,在覆铜板中展现出卓越的介电性能,能够满足5G通信基站对于高频、高速工况下的低介电损耗需求。

全球覆铜板用PTFE乳液的主要生产企业有美国科慕、日本大金、旭硝子、吴羽和法国阿科玛。中国主要生产企业包括中昊晨光、东岳、巨化、三爱富等。

目前PTFE树脂面临多重技术瓶颈:工业上应用最广泛的乳液聚合法,因反应控制难度大、产品纯度要求高,核心技术长期被日美企业垄断;纯PTFE材料本身导热性极差,且质地较软、热胀冷缩系数大,导致覆铜板加工过程中易出现变形、分层等问题,因此需通过添加低介电陶瓷粉末(如氧化铝、氮化硼)或陶瓷粉末与玻纤布复合的方式进行增强改性。基于这些特性,PTFE基高频覆铜板材料除遵循“四低两高”的通用方向外,还需重点突破低膨胀系数(CTE)以匹配铜箔热膨胀特性、高导热率适应大功率器件散热需求、良好无源互调特性避免信号干扰及高性价比降低应用成本等。

目前,国内覆铜板用PTFE乳液产量约占全球总量的60%以上;PTFE产能向拥有资源优势的中国转移。2024年中国覆铜板用PTFE树脂消费量在1万吨以内,预计未来消费增速约为6%。

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碳氢树脂(PCH) 

碳氢树脂是M7-M8以上覆铜板的主流树脂体系。作为一种由碳氢不饱和聚合物构成的材料,凭借C—H键极性小、键能高、极化率低和密度小等结构特性,在高速、高频及高性能电路基板应用中展现出优异的介电性能和热稳定性。碳氢树脂产品的介电常数仅为2.2-2.6,介电损耗为0.001-0.005,具备低介电损耗特征。

碳氢树脂存在力学强度和热学性能相对偏低的短板,用于高频覆铜板时,需通过添加低介电陶瓷粉末或陶瓷粉末与玻纤布增强,同时借助交联反应(如引入不饱和双键进行固化)实现从热塑性到热固性的转变,以满足基板对结构稳定性和耐温性的需求。

目前覆铜板用碳氢树脂大量由海外企业供应。覆铜板常用碳氢树脂体系有环烯共聚物(COC、DCPD)体系、苯乙烯-异戊二烯(SI)和苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)共聚体系、PPE改性SI及SIS共聚体系、聚丁二烯体系、聚丁苯(SB、SBS)共聚体系、三元乙丙共聚体系、PPE改性聚丁苯体系等。目前碳氢树脂被美国沙多玛(Sartomer)、美国科腾(Kraton Polymers)、日本曹达(Nippon Soda)、日本旭化成(Asahi-Kase)、日铁化学等公司所垄断。国内企业正在加速追赶中:2025年东材科技碳氢树脂产能从500吨/年提升至3500吨/年;圣泉集团已建成年产100吨级产线,计划扩产至1000吨/年。

目前全球覆铜板用碳氢树脂市场规模约为12.7亿美元,其中中国的需求占比约为50%。预计“十五五”期间,中国碳氢树脂消费增速在20%以上。

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聚苯醚树脂(PPE) 

PPE经热固性改性后可以符合印制电路板的使用要求。PPE具有极低的介电常数和介电损耗以及较高的热变形温度,是高频、高速覆铜板理想的基体树脂材料,可以生产M8等级及以下全部种类的覆铜板,尤其在AI算力服务器、L3以上自动驾驶系统、交换机等领域有巨大的应用潜力。

PPE的主要不足在于耐热氧化性能欠佳,长期使用易出现老化降解,且熔体粘度极大导致熔融加工困难(如浸胶过程中树脂流动性差),实际应用中,需通过物理共混改性(如与环氧树脂共混)或化学改性(如引入环氧基团)改善加工性能,同时赋予材料抗老化、耐湿热等特殊功能,但目前较高的原料成本也限制了其大规模应用。

全球PPE主要生产企业有SABIC、日本旭化成等;国内方面,南通星辰已经向覆铜板领域供货,山东圣泉、东材科技、广东同宇已进入客户试用、评价阶段。

目前,受限于过去低分子量PPE发展尚不成熟,全球仅有2000余吨PPE用于生产高频、高速覆铜板,中国需求量在1000吨上下。随近年国内低分子量、电子级特种PPE的快速发展,国内高速迭代的电子行业需求有成倍增加的趋势,预计到2026年国内需求量将达到2600吨。

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双马来酰亚胺树脂(BMI) 

BMI的均聚物因交联密度高、分子链刚性强,固化后材料脆性大、抗冲击强度差、断裂韧性低,无法直接用于覆铜板(易在加工或使用中开裂),必须通过增韧改性才能满足需求。目前的主流方法包括采用烯丙基化合物(如与邻苯二甲酸二烯丙酯共聚)进行改性,或引入橡胶弹性体(如羧基丁腈橡胶)实现增韧,其技术核心是在保持树脂耐热性的同时有效提升韧性。东材科技的BMI树脂在国内AI服务器PCB产线渗透率超60%,其耐温性突破280℃与日本三菱化学持平,支撑AI服务器24小时满负荷运行。

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氰酸酯树脂(CE) 

氰酸酯树脂面临固化物韧性不足和价格较高的双重问题,同样需要通过增韧改性(如与BMI、环氧树脂共混)优化力学性能,同时通过规模化生产降低成本,推动其在高端覆铜板中的应用。天启新材在氰酸酯树脂的研发和生产方面具有显著的技术优势,2025年在覆铜板领域的出货量大幅增加。

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AI服务器、消费电子、新能源汽车等终端应用发展趋势

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AI服务器 

随着AI算力需求的不断释放,AI服务器出货量将快速增加。为满足服务器高速高频需求,减少信号在传输过程中的介质损耗,传统服务器需使用更多层数的PCB和更低损耗的覆铜板。

传统服务器平台现以英特尔Eagle Stream、AMD Zen4平台为主,PCB层数为16-20层、覆铜板为Very low loss级;下一代Birtch Stream、Zen5平台有望驱动覆铜板等级提升至VLL/Ultra low loss级,PCB层数或将持续提升。

AI服务器为支持海量算力需求新增GPU板组,可兼容训练和推理的需求,PCB层数有望持续提升,覆铜板损耗等级从Very low loss提至Ultra low loss,带动覆铜板量价齐升。

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消费电子

智能手机与AI技术深度融合有望推动行业更新,各大手机厂商积极布局AI大模型,向生成式AI手机进阶。随着AI手机性能提升及功能多元化,PCB上需搭载的元件数量不断增加,终端轻薄化需求将推动HDI(高密度互连板)、SLP(类载板)、FPC(柔性板)用覆铜板需求上升,HDI通过埋孔、盲孔技术提高板件布线密度,可满足AI手机轻薄化需求。目前,安卓手机主要采用高阶HDI,华为手机近年来的旗舰全系列主要使用Any layer HDI。相较于HDI,类载板SLP可将线宽/线距从40/40μm缩进至30/30μm,进而可承载更多的功能模块。未来随着AI端侧落地,PCB有望同步升级,所用HDI板的阶数、材料有望加速升级,SLP的使用量有望提升,FPC的线宽线距变小、层数增加等。AI PC高性能和轻薄化需求推动高速覆铜板、HDI用覆铜板需求。

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新能源汽车 

覆铜板广泛应用于新能源汽车的电动系统、智能网联系统、安全系统和自动驾驶系统;这些系统要求对信号传输的可靠性较高且介电损耗较低。高端覆铜板市场需求有望伴随新能源汽车的渗透而放量:电动系统具有大电流和高电压的特征,需使用高玻璃化转变温度(Tg)、厚铜覆铜板基材;智能网联和自动驾驶系统采用HDI、高速覆铜板;安全系统则采用高频、高速材料。

预计2025年,我国汽车销量将达到3250万辆,其中,新能源汽车销量达到1620万辆,渗透率约50%;预计到2030年,新能源汽车销量将达到2000万辆,渗透率约70%;2025-2030年新能源汽车销量复合年增长率(CAGR)约为4.3%。

结论 & 建议

中国覆铜板产业在全球占据主导地位,为电子树脂提供了广阔且持续增长的应用市场。在AI服务器、新能源汽车和消费电子创新等多重驱动下,覆铜板产业正朝着高频、高速、高可靠性方向升级,这对上游电子树脂的性能提出了更高要求。

(1)市场持续增长,结构向高端转型。覆铜板整体市场规模稳步扩大,其中高端覆铜板(如高频高速板、IC载板)的占比正快速提升,驱动对电子树脂的需求快速增长。

(2)技术迭代加速,材料体系多元化。传统环氧树脂体系虽仍占主流,但已无法满足高端需求。聚四氟乙烯、碳氢树脂、改性聚苯醚、双马来酰亚胺和氰酸酯等特种树脂因各自的低损耗、耐高温等特性,成为关键发展路径,材料选择呈现多元化趋势。

(3)国产化进程不均,制约问题仍存。全球高端电子树脂市场主要被日本、美国、欧洲企业垄断。我国在PTFE树脂产能和供应链上已具备一定优势,在改性聚苯醚取得突破,但在碳氢树脂、改性双马来酰亚胺树脂及氰酸酯树脂等电子树脂的核心技术、量产能力及高端应用仍被日、美企业垄断,制约了我国高端覆铜板的自主可控发展。

对电子树脂行业企业的建议

面对这一现状,国内电子树脂企业应制定差异化战略,以实现技术突破和市场占领,紧跟终端需求,提升服务价值。一是加强前瞻布局。紧密跟踪终端技术演进路线,预判其对PCB及基材树脂的新要求,开展前瞻性材料研发。二是深化产业链协同,以联合创新驱动高端突破。电子树脂生产企业应与下游覆铜板厂商构建紧密型的战略合作伙伴关系,共同组建面向未来的“技术攻关联合体”。其核心在于从源头开始,围绕终端应用需求进行协同创新,以开发出引领市场的高性能、定制化树脂产品。三是绿色与可持续发展。积极应对欧盟CBAM等国际环保政策,提前布局无卤、生物基、低挥发性电子树脂的研发,构建面向未来的绿色竞争力。

综上所述,国内企业应把握中国高端电子制造崛起的战略机遇,通过精准战略定位、持续技术创新和紧密产业链协作,逐步推动中高端电子树脂的国产化替代,最终构建起自主可控、安全可靠的产业链体系。

来源:中国化工信息中心

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