柔性覆铜板(FCCL)产业分析

360影视 日韩动漫 2025-03-20 13:36 4

摘要:柔性覆铜板(Flexible Copper Clad Laminate,FCCL)具有优异的柔韧性、耐热 性和电性能,在柔性电路板领域得到广泛应用,柔性覆铜板主要由柔性基材、铜 箔以及胶粘剂组成,根据基材的不同,FCCL 可以分为聚酰亚胺型以及聚酯型等 根据铜

柔性覆铜板(Flexible Copper Clad Laminate,FCCL)具有优异的柔韧性、耐热 性和电性能,在柔性电路板领域得到广泛应用,柔性覆铜板主要由柔性基材、铜 箔以及胶粘剂组成,根据基材的不同,FCCL 可以分为聚酰亚胺型以及聚酯型等 根据铜箔的不同,可以分为电解铜箔型及压延铜箔型;根据结构不同, 可以分为 单面、双面以及多层结构;根据胶粘剂的不同,可以分为 3L-FCCL 和 2L-FCCL 型; 由于超薄化 FCCL 发展的一个重要趋势,其驱动力主要来自电子、新能源、医疗、 低空经济等领域对于器件减重、减薄以及功能化的应用需求。目前主流的 FCCL 产品结构为 2L-FCCL 型,但原材料(铜箔、热塑性聚酰亚 胺、液晶聚合物 LCP、 聚酰胺酸浆料)基本上掌握在日本、美 国等企业手中,技术壁垒高。

国内厂商已具备 3L-FCCL 用 PI 薄膜供应能力,并且与国际巨头的产品性能差异正逐步缩小,预期产能扩张后国内厂商可抢占更多市场。相较于 2L-FCCL, 3L-FCCL 的生产工艺更加成熟,对于 PI 薄膜基材的要求也更低,国内厂商在这一 领域取得了突破性进展。

而随着手机等便携式电子设备持续向高性能化、小型化、轻量化、薄型化发 展,2L-FCCL 的市场需求持续扩张,2L-FCCL 比 3L-FCCL 更薄:普通型单层 3L-FCCL 的厚度大概在 36~111μm,极薄型单层 3L-FCCL 的厚度大概在 6~40μm;普通型 单层 2L-FCCL 的厚度大概在 21~68μm,极薄型单层 2L-FCCL 的厚度大概在 5.5~34 μm。除此以外,相比 3L-FCCL,2L-FCCL 的可操作使用温度更高、介电常数更低、 耐屈挠性更高并且重量更轻,根据数据统计,2L-FCCL 占有超过 65%的 FCCL 市场 量并且有 75%的产值占有率。

FCCL 应用领域:

1、消费电子领域在消费电子领域,如智能手机、平板电脑、笔记本电脑和可穿戴设备等,这些设 备追求轻薄设计、高柔性、高性能表现,FCCL 被广泛用于连接屏幕、摄像头模块、 天线模块、主板与其他组件之间的电路、传感器连接、电池模块连接等环节,FCCL 作为柔性电路板材料,可以轻松弯曲和折叠,适应复杂的内部空间设计,使得设 备设计更加灵活,此外,FCCL 的良好导电性和散热性能有助于这些设备的高效运 行,同时能够支持高速数据传输,适应现代电子产品对高速和高带宽的需求。

2、汽车电子领域 汽车电子设备包括车载导航系统、音响系统、驾驶辅助系统、电子仪表盘等,这 些系统通常需要复杂的布线和可靠的电气连接。FCCL 的柔性使其可以适应汽车内 部的曲面和有限空间,通过减少线束和连接器的数量,减轻整车重量,提高系统 可靠性。同时,FCCL 能够承受汽车环境中的振动和高低温变化,确保长期稳定工 作。此外,在雷达、摄像头和控制模块中,FCCL 能够帮助实现数据的高速传输和 信号处理。

3、通信设备领域 通信设备中,尤其是 5G 基站、天线和高频器件(滤波器、功率放大器等),要求电路板能够处理大量的数据传输和高频信号。这对 FCCL 的介电常数和损耗有 更高要求,同时它的柔性也有助于实现更复杂的天线设计和设备小型化,从而提 高通信设备的效率和性能,良好的热管理也有助于散热,保证设备的长期稳定运行。

4、医疗设备领域 在医疗设备中,医疗设备要求长时间、稳定的工作,FCCL 通常被用作传感器和诊 断设备的电路板,用于连接传感器和数据处理单元,这些设备要求高精确度和可 靠性。FCCL 的柔性和生物相容性可使其适用于可穿戴医疗设备,如健康监测手环 和体温传感器等,它们可以安全无害地贴合在人体皮肤上,提供准确的生物信号 检测。

5、工业控制领域 工业控制系统中的自动化设备、机器人以及工业监控系统等需要复杂的电路布线 和高可靠性的连接。FCCL 的耐弯折特性和优异的电气性能使其适用于这些高要求 应用场景。它们能够在频繁的运动和弯折中保持稳定的电气性能,提高工业设备 的可靠性和寿命。工业环境中的电磁干扰到处可见,FCCL 的抗干扰能力同样可 以保证数据的准确采集和传输。

6、航空航天和国防领域 航空航天和国防领域对材料的要求非常严格,尤其是卫星、航天器以及军事电子 设备等,必须具有耐高温、耐辐射和高可靠性。FCCL 在这些领域中用于制造高可 靠性的柔性电路板,适用于复杂的电气连接和设备的轻量化设计。其耐用性和可 靠性在极端环境下(如高温、高压、振动)保持稳定运行。其轻量化设计,有助 于减少航天器、军用设备的重量,起到至关重要的作用。

 FCCL 市场分析

随消费电子产品(手机、平板、电脑等)、储能和新能源汽车、医疗设备等 领域的快速发展,柔性线路板(FPC)相关领域的市场需求急剧扩展。挠性覆铜 板(FCCL)是 FPC 核心原料,2023 年,FCCL 全球市场规模约 2.5 亿平米,市场容 量约 28 亿美元,其中常规 FCCL(3L-FCCL、coverlay、bondingsheet 等)市场规 模约 1.76 亿平米,市场容量约 12 亿美元,高端 FCCL(2L-FCCL)约 7400 万平米, 市场容量约 16 亿美元,受消费电子、新能源、低空经济、医疗设备增长驱动, 未来 FCCL 市场潜力将更大,年增长率约 7.2%。区域市场方面,北美市场主要受 到汽车电子和医疗设备需求的驱动,尤其在自动驾驶技术的发展下,车载电子产 品对柔性覆铜板的需求增长显著。欧洲市场则受益于物联网技术的普及,工业自 动化和智能家居产品对柔性覆铜板的需求日益增加。亚太地区是全球柔性覆铜板 最大的市场,尤其是中国、日本和韩国等电子制造业发达的国家,该地区的消费 电子产品、新能源产业、5G 通讯行业生产规模巨大,是市场增长的主要动力之 一。

 FCCL 原材料发展现状

1、铜箔 FCCL 的制造中常用的两种铜基板材料是压延铜(RA)和电解铜(ED)

ED 铜:目前国内 FCCL 用 ED 铜箔企业基本上实现了国产化,代表企业有龙 电华鑫、铜冠铜箔、德福科技等,基本厚度为 12~70um,一面粗糙一面光亮,光 亮一面用于印制电路,粗糙面与覆铜板相结合;高端铜箔,例如 RTF、HVLP、HVLP2 等系列铜箔,目前国内品质不稳定,市场主要被日本三井、日矿、台湾长捷士等 企业占有,高端 FCCL 用铜箔以进口为主;

RA 铜箔:美日企业掌握精密轧制、退火工艺及表面处理技术,尤其日本企 业(日矿金属、福田金属等)占据全球 80%以上市场份额,在超薄铜箔(如 4-7 μm)和高精度产品领域具有绝对优势,其产品技术指标显著领先,例如日矿金 属的压延铜箔可做到 7-70μm 厚度、耐折弯次数≥30 次、抗剥离强度≥1.5N/mm, 美国奥林黄铜和日本日立电线可满足 5G 高频高速通信对铜箔低粗糙度(HVLP) 的要求,而国内同类产品在均匀性和稳定性上仍存在差距。

2、热塑性聚酰亚胺(TPI) 近年来,FCCL 的主要市场为 2L-FCCL 型,采用含 TPI 层的聚酰亚胺薄膜与铜 箔热压制备 2L-FCCL,TPI 目前国内处于研发阶段,全球 80%以上市场被日本 Kaneka 占有,价格昂贵,供货周期长,国内企业完全依赖进口;

3、液晶聚合物(LCP) 采用含 LCP 薄膜与铜箔热压制备 2L-FCCL,成为 5G 天线、基站和车载雷达的 理想选择。随着 5G 技术对高频(毫米波频段)和高速信号传输提出更高要求, 传统 PI 基材因介电损耗(Df)较高(约 0.002-0.004)难以满足,而 LCP 的介电常 数(Dk)可低至 2.9-3.2,介电损耗低至 0.001-0.002,显著降低信号衰减,例如, 苹果 iPhone 天线模组已采用 LCP-FCCL 以支持高频性能,但是高端 LCP-FCCL 仍依 赖进口,日本企业如 Kuraray(品牌 Vecstar)在 LCP 薄膜和 FCCL 领域占据技术优 势,其 Vecstar™ LCP 薄膜年产能达 180 万平方米;

4、聚酰胺酸浆料(PAA) PAA 浆料涂布法制备 2L-FCCL 是近几年来的技术突破,目前国内尚无产业化 PAA 浆料产品,主要由日本、台湾等少数企业提供,且价格昂贵,产品信息严格保密,并不对大陆销售。

FCCL 制造技术路线

1、3L-FCCL 技术

常规 3L-FCCL 采用环氧树脂作为胶粘剂,将环氧树脂涂布在聚酰亚胺单面或 双面,经高温(160℃/2~3min)烘干后,制备单面或双面带有环氧胶层的聚酰亚 胺基材,与铜箔经高温(180℃)热压合,制备 3L-FCCL 板;近年来,3L-FCCL 由 于较厚,耐温差,尺寸稳定性差,逐步被高端市场淘汰,因此开发 2L-FCCL 成为 主流产品;

2、2L-FCCL 技术

采用 TPI/LCP 等热薄膜材料与铜箔在高温(>300℃)高压条件下,热塑性树脂 发生熔融与铜箔粗糙面进行结合,因此这种工艺制造的产品被称为 2L-FCCL。多用于生产双面 2L-FCCL,黏附力较强,但符合要求的热塑性树脂比较少且设备造 价高昂,2L-FCCL 具备优异的综合性能,成为高端市场主流产品,尤其是消费电 子、新能源、医疗器械、低空经济市场;

3、涂布法技术

涂布法制备 FCCL,主要将聚酰胺酸(PAA)浆料涂布在铜箔表面,经过热 (100~200℃)处理后形成聚酰胺酸层,而后在氮气条件下,高温(>350℃)亚 胺化制备 FCCL。PAA 浆料目前国内尚无相关技术突破,技术为国外垄断,涂布法 制备的 FCCL 具备更低的成本优势,逐步进入高端市场,与热压合 2L-FCCL 形成 竞争,但由于其制备双面结构 FCCL 工艺复杂,目前主要以单面板产品形态存在。

 主要厂商

1、全球主要的 FCCL 生产厂商包括美国杜邦、日本有泽、村田、新日铁、住 友、松下、韩国的斗山电子、NEXFLEX、东丽新材料、台湾的新扬、台虹等。这些企业通过技术创新和产能扩展,巩固其在市场中的领先地位,占据全球 81%以 上的市场份额。

2、国内上海某企业以自主研发的 2L-FCCL 高精度热压复合设备切入 LCP-FCCL 产 业链核心环节。其核心产品——连续式柔性单(双)面覆铜板热压合生产线,成功 攻克了高频覆铜板装备的“卡脖子”难题,将产品良率提升至 98%以上,能耗降低 30%。

该企业 2L-FCCL 设备攻克了二大核心难点:

1、超精密高温复合工艺控制

对材料热膨胀系数匹配、辊体结构刚性和温度场均匀性均实现突破,在≤400 高温环境下 25μm 级 TPI/LCP 膜与 12μm 铜箔的复合,复合机组同时具备超高温 稳定性和机械精密性。热压辊温度精度控制在±1℃,辊体机械精度维持±0.001mm (@RT)和±0.005mm(@PT)的径向跳动公差。

2、微观形变补偿技术 热压过程中辊筒受 200kN 级压力和 400℃热载荷作用会产生微米级弹性变形, 采用预置中高量的纺锤形辊面设计进行补偿。根据该公司的技术方案,辊筒的中 高量(ΔD)需补偿其受载后的弯曲变形。基于材料力学中的简支梁模型,最大挠 度(δ)可表示为:

其中:q:单位长度载荷(线压力,N/mm);L:辊筒有效长度(mm);E:材 料弹性模量(如钢辊 E=2.1 ×105 MPa);I:截面惯性矩( ,D 为辊筒直 径)。中高量需与挠度匹配,通常取 △D≈2δ。

 FCCL 未来发展趋势

1、轻薄化和高性能化

随着电子设备的不断小型化和功能多样化,对 FCCL 的要求越来越高。消费电子, 尤其是 3C、可穿戴等设备厂商正致力于开发更加轻薄、高强度的材料,以满足市 场对高性能、轻量化产品的需求。FCCL 的轻薄化,高性能化将成为一个热门研究 方向。

2、高频高速传输

随着移动通信向 5G 时代演进,移动通信已经由人与人之间的连接转向万物互联。 5G 通讯是依靠半导体材料和器件,实现无线电磁波远距离传输、收发、处理的 通信技术,具有“高速率、低时延、大容量”等特征,正成为科技产业最新风口。 因此,能够支持高频高速信号传输的 LCP-FCCL 材料逐渐成为市场的主流。

3、环保与可持续性

环保法规的日益严格和可持续发展意识的增强,促使企业在生产 FCCL 时更加注 重环保材料的使用和生产工艺的改进。2023 年,欧洲化学管理署(ECHA)了公 开了针对全氟和多氟烷基物质(PFAS)的限制草案,将对氟化工行业及下游应用 产业产生深远的影响,因此无卤素、低 VOC 排放的 FCCL 产品逐渐受到市场的青 睐。

4、多功能化

除了作为电路基板材料,FCCL 在多功能集成方面也取得了进展。例如,一些先进 的 FCCL 材料能够集成电磁屏蔽、热管理、透明等功能,为电子设备提供更多的 附加价值。如何实现多功能化将成为未来的产品发展趋势。柔性覆铜板作为现代电子产业的一种关键材料,其技术发展迅速,具有广阔 的市场前景和应用空间。随着新材料和新工艺的不断引入,柔性覆铜板将在更多高端电子产品中得到应用,为行业带来更多创新和突破。

来源:联净电子

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