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封裝材料行業專題報告:覆銅板快速發展,關鍵原材料藴藏發展機遇

2024-08-29 15:52

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1 受益行業東風,封裝材料市場持續擴容

1.1 下游應用發展迅速,封裝行業前景廣闊

封裝是集成電路三大重要環節之一。集成電路產業鏈主要有 IC 設計、晶圓製造 (也稱前道工藝)、封裝測試(也稱后道工藝)三大核心環節。其中,IC 封裝是 對製成晶圓進行切割、劃片、裝片、焊線、鍵合、封裝、電鍍、成型等一系列工 序,將芯片封裝在基板引線框架上並增加防護層。封裝主要起到安放、固定、密 封、保護芯片,以及確保電路性能和散熱性能等作用,隨着芯片技術的發展,封 裝也發揮着功能集成和系統測試的作用。

電子封裝技術涵蓋範圍較廣,可分為 0 級封裝到 3 級封裝四個不同等級。在整個 半導體封裝工藝流程中,首先是 0 級封裝,指晶圓切割出來的過程;其次是 1 級 封裝,本質上是芯片級封裝;接着是 2 級封裝,指將芯片安裝到模塊或電路卡上; 最后是 3 級封裝,指附帶芯片和模塊的電路卡安裝到系統板上。在半導體行業, 半導體封裝一般僅涉及晶圓切割和芯片級封裝工藝。

在性能和成本控制的驅動下,經過多次演進迭代,封裝技術從最初的鍵合式傳統 封裝向目前先進的多維高度集成封裝發展。傳統封裝是將晶圓切割為晶粒后,把 晶粒貼合到相應的基板上,再利用導線將晶粒的接合焊盤與基板的引腳相連,實 現電氣連接,最后用外殼加以保護,典型的傳統封裝方式包括最初的直插型封裝 DIP、小外形封裝 SOP、方型扁平式封裝 QFP、球柵陣列封裝 WBBGA 等。先進封裝 提升了芯片的集成度和互聯速度,以「小型化、輕薄化、窄間距、高集成度」為 主要特徵,先進封裝方式包括倒裝 FLIP-CHIP、晶圓級封裝 WLCSP、扇出型封裝 INFO 以及 2.5D/3D 等。目前傳統封裝和先進封裝兩種技術之間不存在明確的替代 關係,根據產品工藝複雜程度、封裝形式、封裝技術、封裝產品所用材料是否處 於行業前沿,傳統封裝具有性價比高、產品通用性強、使用成本低、應用領域廣 等優點,而先進封裝在當前摩爾定律發展受阻的背景下能夠同時提高產品功能和 降低成本,是封測行業未來的發展方向。

隨着汽車電子、人工智能、數據中心等應用領域的快速發展,帶動全球封測市場 持續上行,2022 年全球封裝測試市場規模為 815 億美元左右,預計到 2026 年將 達到 961 億美元。細分領域中,傳統封裝主要用於汽車、消費電子、工業應用等 領域,相關領域的模擬芯片、功率器件、分立器件、MCU 等核心芯片對於小型化 和高度集成化的要求較低,對可靠性和穩定性的要求較高,且在未來較長時間內 仍延續這一趨勢,因此傳統封裝市場預計保持穩定增長,據 Yole 統計,2022 年 全球傳統封裝市場規模約為 430 億美元,預計 2021-2026 年 CAGR 為 2.3%。先進 封裝主要應用於高端消費電子、人工智能、數據中心等快速發展的應用領域,其 成長性優於傳統封裝,預計先進封裝封測市場佔比將持續提高,2021-2026 年全 球先進封裝市場規模將從 350 億美元上升至 482 億美元,CAGR 接近 7%,有望為 全球封測市場貢獻主要增量。

全球半導體產業鏈向國內轉移,我國封測市場規模有望持續向上。2022 年我國封 測產業規模小幅增長,達到 2995 億元,隨着需求端 5G、HPC、汽車電子等新興應 用的蓬勃發展,有望為封測行業持續成長注入動力,預計 2026 年中國封測市場 規模將達到 3248.4 億元。此外,隨着 5G、高端消費電子、人工智能等新應用發 展以及現有產品向 SiP、WLP 等先進封裝技術轉換,先進封裝市場呈現較高速度 的增長;同時,國內封測企業主要投資集中在先進封裝領域,有望帶動產值快速 提升,預計 2023 年我國先進封裝產值將達到 1330 億元,約佔總封裝市場的 39%。

1.2 封裝環節堅實支撐,封裝材料需求不斷增長

封裝材料是封測環節的上游支撐,其使用貫穿於封測流程始終,可分為原材料和 輔助材料。其中,原材料是封裝的組成部分,對產品質量和可靠性有着直接影響; 而輔助材料則不屬於產品的構成部分,僅在封裝過程中使用,使用后會被移除。 在傳統封裝工藝中,作為原材料使用的有機複合材料包括粘合劑、基板、環氧樹 脂模塑料、引線框架、引線和錫球六種,后三種為金屬材料;輔助材料包括膠帶 和助焊劑等。具體來看:

(1)引線框架用於實現封裝內部芯片與封裝外部印刷電路板(PCB)的電氣連接, 使用的金屬板通常由鐵基合金 42 號合金或銅合金製成。 (2)基板主要起到承載保護芯片與連接上層芯片和下層電路板的作用,包括制 作基礎半導體器件所使用的銅、玻璃纖維等材料。 (3)粘合劑主要由熱固性環氧基聚合物製成,用於將芯片粘接到引線框架或基 板上,還可以在芯片堆疊過程中將多個芯片粘接在一起。 (4)環氧樹脂模塑料是半導體封裝過程中使用的一種膠囊封裝材料,由無機硅 石和熱固性環氧聚合物複合而成,主要起到保護芯片免受外部物理和化學損傷, 且能夠有效散發芯片運行時產生熱量的功能。 (5)在半導體封裝中,焊錫被用於連接封裝和印刷電路板;在倒片封裝中,焊錫 被用於連接芯片和基板。 (6)引線用於連接芯片與基板、芯片與引線框架、或芯片與芯片,通常由高純度 金製成。但由於製造成本相對較高,目前,銅絲正在逐漸替代金絲。 (7)膠帶包括將固體表面與同質或異質表面進行永久粘合的膠帶,以及切割膠 帶(確保在晶圓切割過程中晶圓上的芯片不會脱落)和背面研磨保護膠帶(在背 面研磨過程中保護晶圓上的器件)等臨時粘合膠帶。

全球半導體封裝材料產品結構多樣,隨着技術的不斷進步和應用領域的不斷拓展, 半導體封裝材料的產品結構亦不斷發生變化。目前全球封裝材料諸多細分產品中, 封裝基板規模佔比最高,2021 年規模佔比約為 40.1%,其次為鍵合絲、引線框架、 包裝材料、陶瓷基板、芯片粘結材料等,規模佔比分別為 15%、14.9%、12.9%、 11.1%及 4%。

隨着新技術的不斷發展和應用領域的不斷推動,對封裝材料產生了更先進、更多 樣化的需求,牽引半導體封裝材料市場規模不斷擴容。全球來看,據國際半導體 產業協會,2022 年全球半導體封裝材料市場實現 261 億美元,受新型電子創新需 求增加的推動,預計到 2027 年,全球半導體封裝材料市場將達到 298 億美元, 複合年增長率為 2.7%。我國來看,隨着半導體產業的快速發展,我國已經成為全 球最大的半導體封裝材料市場之一,市場需求持續增長,據華經產業研究院,2022 年我國半導體封裝材料行業市場規模達 463 億元,預計我國半導體封裝材料行業 將繼續保持快速發展勢頭,以滿足不斷變化的市場需求。

競爭格局方面,大型跨國公司佔據優勢地位,國內未來有望實現自給。半導體封 裝材料行業的技術水平要求較高,需要不斷進行技術研發和創新。大型跨國公司 具有較強的技術實力和研發能力,能夠持續推出新產品和新技術,保持領先地位。 目前全球半導體封裝材料市場主要被日韓等大型跨國公司所佔據;部分中國大陸 廠商近幾年亦躋身前列,成功佔據一定市場份額。整體來看,目前半導體封裝材 料自給程度相對較高,未來有望實現國內自給。

2 信息產業飛速發展,覆銅板高頻高速趨勢顯著

2.1 電子工業基石,PCB 行業市場空間廣闊

印刷電路板(PCB)是電子工業的基石,在電子設備中扮演着至關重要的角色。 印刷電路板是指在通用基材上按預定設計形成點間連接及印製元件的印刷板,其 主要功能是為電路中各元器件提供機械支撐,同時將各元器件組按照特定電路進 行連接並傳輸電信號。PCB 的製造品質不僅直接影響電子信息產品的可靠性,且 影響電子元器件之間信號傳輸的完整性。

PCB 的種類繁多,可以根據不同的分類標準進行劃分。(1)按照材質不同,PCB 可 分為有機材質板和無機材質板,陶瓷和鋁材料構成的印刷電路板是主要無機板類 型,而有機板則以樹脂為主。(2)從結構上來看,可分為剛性板、撓性板和剛撓 結合板,採用酚醛紙、環氧紙、聚酯玻璃氈等材料製成的印刷電路板為剛性板, 撓性電路板一般採用聚酰亞胺材料為基體。(3)按照層數來區分,又可分為單面 板、雙面板和多層板,單面板是隻有一面有覆銅層的單層板,雙層板的兩面都有 覆銅層用於佈線的和安置元器件。(4)此外,根據不同的應用領域,PCB 也可以 分為民用印刷板、工業用印製板、軍用印製板以及航空航天用印製板,其中民用 印製板發展最快,工業用印製板規模最大,軍事用印製板對穩定性及一些特殊功 能要求更高。每種 PCB 都有其獨特的應用場景和技術特點,為不同領域的電子產 品提供了穩定可靠的基礎。

全球 PCB 產能轉移疊加電子信息產業快速發展帶動中國 PCB 產業新機遇。全球 PCB 產值整體呈現穩步上升趨勢,隨着 5G 通訊、消費電子以及汽車電子等下游增 長拉動,預計 2026 年全球 PCB 產值將從 2021 年的 705.10 億美元增長至 2026 年 的 912.77 億美元,CAGR 為 5.3%。此外,由於生產成本不斷上升,全球 PCB 產能 逐步向中國轉移,為國內 PCB 產業提供了巨大的市場空間和發展機會。同時,隨 着大數據、雲計算、5G 通信等新一代信息技術的發展,對服務器和數據存儲的需 求呈高增長態勢,電子信息產業的蓬勃發展助推 PCB 行業快速發展,汽車電子的 發展也為 PCB 產業帶來了新的市場需求,預計中國大陸地區的 PCB 產值從 2021 年的 373.28 億美元增長至 2026 年的 486.18 億美元,CAGR 為 5.43%,彰顯中國 PCB 產業的持續增長潛力及其在全球 PCB 產業中的重要地位。

全球印刷電路板行業集中度不高,中國 PCB 行業呈現「百家爭鳴」局面。全球 PCB 行業分佈地區主要為中國、日本、韓國和歐美地區,生產商眾多,行業集中度 不高。隨着近些年全球 PCB 產能轉移,我國目前已成為全球 PCB 行業產量最大的 區域,國內 PCB 行業也逐步形成「百家爭鳴」的局面。來自中國臺灣、日本的廠 商在國內市場仍佔領先地位,而中國大陸企業增長較快。據 Prismark、中國電子 電路行業協會和中國電子信息行業聯合會,我國 PCB 行業依據企業可以分成 3 個 競爭梯隊,第一梯隊是 2021 年全球 PCB 百強企業 TOP10,如鵬鼎控股、欣興集 團、東山精密、華通、日本 NOK 和深南電路等;第二梯隊是 2021 年全球 PCB 百強 企業 TOP40 成員,如景旺電子勝宏科技、建滔集團、崇達技術等企業;第三梯隊 是第二十一屆(2021)中國電子電路行業 PCB 榜單企業,有生益電子、五株科技、 博敏電子中京電子澳弘電子等企業。總體來看,我國 PCB 企業發展迅速,行 業內百花齊放,在全球範圍內整體競爭實力較強。

2.2 PCB 核心原料,產業升級催生覆銅板高頻高速需求

覆銅板(CCL)是 PCB 的核心原料,在材料成本中佔比 30%左右。覆銅板是一種由 木漿紙或玻纖布等充當增強材料,浸上樹脂,再由單面或雙面覆上銅箔后進行熱 壓制成的板狀材料。在 PCB 產業鏈中,覆銅板處於中游位置,由上游銅錠(銅箔)、 木漿(紙)、玻纖紗(布)、合成樹脂等基礎原材料經一系列生產工藝製成覆銅板 后,利用油墨、蝕刻液等生產 PCB,最終應用於通訊設備、消費電子等眾多領域。 覆銅板承擔着 PCB 導電、絕緣、支撐的 3 大功能,對於電信號在傳輸過程中的能 量損耗和傳輸速度等有顯著的影響,是生產 PCB 的重要基材,在 PCB 材料成本中 佔比 30%左右。

受益於 PCB 行業發展,覆銅板應用領域廣泛。普通覆銅板主要應用於家電、汽車 等終端設備;高端覆銅板根據終端應用對性能需求的不同,可以分為高頻、高速 覆銅板和高密互聯(HDI)用基板。此外,基於 HDI 相關技術,為適應電子技術高 精高密、小型化和輕薄化的特點,演進出了 IC 封裝載板用覆銅板(即 IC 載板), IC 載板是對傳統集成電路封裝引線框架的升級,用於各類芯片封裝環節,在一定 程度上代表當前 PCB 領域的最高技術水平。

隨着電子信息產業飛速發展,數字電路逐漸步入信息處理高速化、信號傳輸高頻 化階段,整個電子系統朝向輕薄短小、多功能化、高密度化、高可靠性、低成本 化的方向發展,特別是在 5G、AI、雲計算和大數據等領域的應用,對 PCB 的性能 提出了更高的要求。在此背景下,覆銅板的發展也呈現出高頻高速及 HDI 基板、 IC 載板需求增加的趨勢。 趨勢一:具備低介電常數(Dk)、低介質損耗因數(Df)的高頻高速覆銅板成為行業 發展主流。隨着數字元器件的不斷進步,作為電子元器件的重要組成部分,為電 子元件之間提供電氣連接的印製電路板(PCB)不僅需要具有更高的集成度,還需 要具有更大的數據傳輸容量,PCB 基板材料具有低介電常數(Dk)、低介質損耗因 數(Df)性能的必要性日益凸顯。高頻高速基板材料主要解決普通覆銅板在通信中 微波以及毫米波等領域傳輸性能不穩定及損耗大的高頻特性缺陷,目前已成為整 個行業發展的主流技術和趨勢。

(1)高頻覆銅板

高頻覆銅板是具有低介電常數 Dk 和低介電損耗 Df(Df<0.005),工作頻率在 5GHz 以上,能夠應用於微波/毫米波領域的覆銅板。高頻覆銅板是移動通信領域 5G 基 站建設的核心原材料,也是無人駕駛毫米波雷達、高精度衞星導航等所需的重要 新材料,更是通信裝備、航天軍工等產業的關鍵基礎材料,與國民經濟發展和國 家安全保障密切相關。由於介質損耗因數最小,行業門檻最高,高頻覆銅板在覆 銅板行業中位於金字塔的頂端。 高頻覆銅板存在較高的技術壁壘。高頻 PCB 需要具備信號傳輸速度高、傳輸損失 小、介電性能優秀等特性,而在生產過程中,製造工序繁多,工藝十分複雜,特 別是高頻覆銅板生產需要經過數百攝氏度的恆温熱壓機進行壓合,高温會對 Dk 穩定性產生較大干擾,因此對加工技術水平要求極高。通常從樹脂材料層面的優 化改良實現 Dk 的穩定性,因此材料的 know-how 是行業核心壁壘之一。

高頻覆銅板目前仍由美、日廠商佔據主流市場。目前全球高頻覆銅板市場仍由美、 日廠商佔據主流市場,代表廠商有羅傑斯、泰康利、ISOLA、松下等。受益於超前 佈局,美、日廠商在下游市場成熟前數十年就開始對覆銅板的基礎材料進行研究, 配方積澱深厚,掌握有通信及互聯網數據中心(IDC)需求的高頻覆銅板核心專 利,給后進者帶來一定專利壁壘。目前,國內部分企業如生益科技華正新材等 也已開始高頻覆銅板的研發和生產,在規模和技術方面已迎頭趕上,未來國產替 代空間巨大。

(2)高速覆銅板

高速覆銅板是具有低傳輸信號損耗特性的高速數字線路板用板材產品,其工作頻 率介於 1~5GHz 之間,具有高信號傳輸速度(10~50Gbps),且對於信號完整性要 求更高。高速覆銅板的終端產品領域主要是服務器、基地臺等通訊設備,主要包 括高端服務器、高端路由器、轉換器、高端數據存儲設備等產品。

高速覆銅板具有高速傳輸性,高多層 PCB 加工性及環境友好性三大特性。其中, ①高速傳輸性表現爲兩「低」、兩「高」,兩「低」指的是低損耗,即實現基板 材料的 Low Df、Low Dk,及低傳送信號的分散性,即減少偏置電路分佈;兩「高」 指的是高特性阻抗(Zo)精度以及實現高速覆銅板的高散熱性。②高速覆銅板的 環境友好性需要實現板的無鹵化及無鉛兼容性,主要表現爲高玻璃化温度、高熱 分解温度及低熱膨脹係數。③高多層加工性指高速覆銅板為達到高可靠性,需要 在性能上適應高多層(10~50 層)及薄形化 HDI 的加工性,主要表現爲高尺寸穩 定性、高耐濕熱性、高電路/導通孔的填充性,以及薄型化基板材料。相較高頻覆 銅板,高速覆銅板更強調信號傳送的高速性,因此更注重基板材料的低介質損失 性(即低 Df 性),並強調高多層板的加工性。

低傳輸損耗是高速覆銅板最重要、最核心的性能。高速覆銅板的低介質損失因子 (Df)是表徵低傳輸損耗的首要關鍵指標,Df 主要影響到信號傳送的品質,Df 越 小信號損耗也越小。一般按 Df 大小將高速基材劃分爲 5 個等級:常規損耗 (>0.010);中損耗(0.008~0.010);低損耗(0.005~0.008);極低損耗 (0.002~0.005);超低損耗(<0.002)。隨着下一代 6G 天地互聯及雲計算通訊對 設備及互聯提出更高的要求,高速覆銅板技術須向更低損耗 Df,更低介電常數 Dk 的技術的方向進一步發展。

高速覆銅板日本企業優勢顯著,國內企業亦佔據一定份額。具體來看,日本松下 電工的高速覆銅板產品最為頂尖,佔有率最高,且技術壁壘深厚;美國雅龍的 ADC 系列是基站天線用 PCB 基材的領導者;臺光的 8 字頭系列專注於環保基材;國 內廠商建韜集團、生益科技及金安國紀南亞新材分別憑藉着成本低、耐熱性、 低損耗佔據一定的優勢。

趨勢二:終端應用輕薄短小化,疊加 5G 手機普及加強 HDI 成長動能;SLP 前景 逐漸明朗,IC 載板供不應求。 HDI 基板應用由少量高檔次設備逐步推廣至中端產品,未來使用量有望大幅提升。 HDI 主板分為一階、二階、三階、任意階 HDI 主板,特徵尺寸逐漸縮小,製造難 度也逐漸增加。目前在電子終端產品,三階、四階或任意階 HDI 主板應用較多。 2018年全球HDI產值高達92.22億美元,其中消費電子移動手機終端佔比為66%, 電腦 PC 為 14%,兩者合計約為 80%,消費電子是 HDI 最大應用市場,電子設備的 日益小型化、消費者對智能設備的快速傾向、消費電子產品的顯著增長等諸多因 素驅動 HDI 基板市場逐步增長。同時,隨着通信制式升級為 5G,射頻芯片、被動 元器件和 BTB 連接器等用量均將有所增加,擁有較多用户數量的多種中低端手機 廠商會採用增大主板面積、使用雙層板結構或更高階數的 HDI 基板等方式適應技 術迭代,進一步牽引 HDI 需求量的增加。 此外,在旗艦級移動設備小型化和功能多樣化發展的趨勢下,PCB 上需要搭載的 元器件不斷增加但要求的尺寸不斷縮小,致使 PCB 導線寬度、間距、微孔盤的直 徑和孔中心距離,以及導體層和絕緣層的厚度都在不斷下降,傳統 HDI 受限於制 程難以滿足要求,堆疊層數更多、線寬線距更小、可以承載更多功能模塊的類載 板 SLP 性能優勢顯著。 另外,IC 載板在高端封裝領域用於取代傳統引線框,具備高密度、高精度、高腳 數、高性能、小型化及薄型化等特點。目前 IC 載板已經成為封裝工藝價值量最 大的材料,據中國半導體協會封裝分會的研究,中低端的引線鍵合類載板在其封 裝總成本中佔比約為 40%~50%,而高端倒裝芯片類載板的成本佔比則可高達 70%~80%。

3 覆銅板關鍵原料,樹脂及硅微粉景氣向好

覆銅板是對 PCB 性能影響極大的關鍵原材料,在覆銅板上蝕刻電路、添加電子元 器件后,集成電路的電流/電信號就以覆銅板作為基體傳輸運行。因此,覆銅板直 接影響集成電路的運行性能,在實際應用中對覆銅板的相關原材料均有較高電性 能要求。覆銅板主要上游原材料包括樹脂、無機功能材料、銅箔及玻璃纖維布等, 其中銅箔、樹脂、玻纖布佔覆銅板生產成本的比重分別為 42%、26%及 19%左右。

3.1 樹脂

覆銅板的介電性能由增強材料和基體樹脂兩部分的介電性能共同決定,在使用相 同的玻纖布等增強材料時,基體樹脂的介電常數和介電損耗將直接決定覆銅板的 介電性能。根據信號傳輸損耗的要求,覆銅板可以分為標準損耗、中等損耗、低 損耗、極低損耗和超低損耗五個等級。目前,覆銅板最常用的主體樹脂主要有環 氧樹脂(EP)、酚醛樹脂、聚四氟乙烯樹脂(PTFE)、聚酰亞胺樹脂(PI)、雙馬來 酰亞胺樹脂(BMI)、聚酯樹脂(PET)、聚苯醚樹脂(PPO 或 PPE)、氰酸酯樹脂(CE) 等。其中,酚醛樹脂多用於紙基板,聚酯樹脂以及聚酰亞胺樹脂多用於撓性板。 而改性環氧樹脂、BMI、PPO、PPE、CE、PTFE 以及部分 PI 樹脂製成的玻纖布基覆 銅板由於性能較高,多用於玻纖布基高性能樹脂型覆銅板。

3.1.1 環氧樹脂

環氧樹脂由於性能優異,在 CCL 領域得到廣泛應用。環氧樹脂是一種以脂肪族、 芳香族或者脂環族為主鏈的一種高分子聚合物,它的主鏈上含有兩個及以上的環 氧基團。環氧樹脂具有優異的力學性能、絕緣性、電性能、化學穩定性、尺寸穩 定性、收縮率低、粘着力強等優點,因此被廣泛的應用於塗料、電子電器、膠黏劑、航空航天、CCL 板製造等領域,尤其近年來 CCL 板市場對環氧樹脂的需求量 大大增加。 為滿足更高性能 CCL 板要求,需要對環氧樹脂進行改性。CCL 板環氧樹脂具有交 聯密度高、介電常數較高、耐濕熱性較差等缺陷,而 CCL 板的製備對環氧樹脂的 性能具有很高要求,因此需要對環氧樹脂進行改性。目前主要是通過和其它樹脂 進行共混來對環氧樹脂進行改性。雙環戊二烯環氧樹脂(DCPD 環氧樹脂)是將雙 環戊二烯骨架與環氧結合,具有優異的低吸濕性、熱穩定性、較低的介電性能和 較高的 Tg,目前已成為中低損耗覆銅板所使用最具前景的環氧樹脂。

3.1.2 苯並噁嗪樹脂

苯並噁嗪樹脂廣泛應用於 M2 及 M4 等級別的覆銅板板材。苯並噁嗪樹脂是以酚類 化合物、伯胺類化合物和甲醛為原料合成的含碳、氮、氧元素的六元雜環結構的 化合物,在加熱或催化條件下,其開環聚合生成含有氮、氧類似於酚醛樹脂的網 狀結構。苯並噁嗪樹脂因其具有較高的耐熱性、較好的阻燃性、較低的吸水率、 較優的介電性能以及固化時無小分子放出、體積近乎零收縮等性能逐漸受到覆銅 板行業的青睞,自上世紀 90 年代在國內覆銅板領域成功應用以來,被廣泛應用 於 M2 及 M4 等級別的覆銅板板材中。此外,苯並噁嗪樹脂還具有較好的分子設計 性,產品類型已由基礎的苯酚-苯胺型、雙酚 A-苯胺型、二氨基二苯甲烷-苯酚型 等開發衍生出近百類型。

苯並噁嗪樹脂改性方法多樣,改性后在高速高頻領域具有較大應用需求。為使介 電性能更加優異,會對苯並噁嗪樹脂進行改性,目前常見的改性方法包括六種: 第一種是引入氟元素;第二種是增加自由體積;第三種是合成含低介電基團的苯 並噁嗪單體;第四種是共聚合苯並噁嗪樹脂與其他低介電樹脂;第五種是引入微 納孔洞結構;第六種是製備主鏈型苯並噁嗪共聚物齊聚物。目前以改性苯並噁嗪 為基體樹脂的高 Tg、無鉛兼容 FR-4 覆銅板,無鉛兼容無滷阻燃覆銅板,高 Tg、無滷阻燃覆銅板等產品已進入大批量生產和投產應用階段,在未來高速高頻電子 材料領域有較為廣闊的應用空間。

3.1.3 雙馬來酰亞胺樹脂

雙馬來酰亞胺樹脂是目前製備高性能 CCL 板基板材料的重要樹脂品種之一。雙馬 來酰亞胺樹脂是以馬來酰亞胺基團為活性端基的雙官能團聚合物,是從聚酰亞胺 樹脂體系分離出來的一類樹脂體系。雙馬來酰亞胺樹脂具有良好的熱穩定性、耐 輻射性、抗腐蝕性和耐水性等,並且成本較低、固化工藝簡單,已成為當前製備 高性能 CCL 板基板材料極具競爭力的樹脂品種之一。

在實際應用中,雙馬來酰亞胺樹脂的固化產物脆性較大,無法滿足覆銅板基體樹 脂的使用要求,因此需要對雙馬來酰亞胺樹脂進行改性。在不改變雙馬來酰亞胺 樹脂原來優異性能的前提下,通過改性來增強雙馬來酰亞胺樹脂的韌性,提高其 韌性的改性方法主要有共混增韌和共聚增韌兩種。

3.1.4 聚苯醚樹脂

PPO 是高性能 CCL 板理想基體材料之一。PPO 是 21 世紀 60 年代發展起來的一種 非結晶性的熱塑性塑料,於 1956 年由美國 General Electric Company 的 A.S.Hey 研製成功,在 1964 年實現工業化。PPO 電絕緣性和耐水性優異、尺寸穩定性好、 電性能和耐磨性較好,在覆銅板行業中有着廣泛應用,已成為高性能 CCL 板的理 想基體材料之一。

目前 CCL 板常用的 PPO 樹脂是甲基丙烯酸酯端基 PPO。甲基丙烯酸酯端基 PPO 介 電損耗因子(Df)很低,在 10GHz 的條件下,其 Df 為 0.003 左右。在樹脂體系 中,甲基丙烯酸酯端基 PPO 作為主體樹脂和其它含有雙鍵的樹脂組分進行搭配來 平衡優化配方,整個體系通過自由基聚合來完成固化。目前雙端羥基 PPO 樹脂和 雙端丙烯酸酯基 PPO 樹脂主要由沙特基礎工業公司(SABIC)和日本旭化成株式 會社(Asahi Kasei)供應。

3.1.5 碳氫樹脂

碳氫樹脂加工性能突出,在高頻高速領域發展前景可期。碳氫樹脂是不含任何極 性基團的碳鏈聚合物,僅由 C 和 H 元素組成。由於 C-C 鍵和 C-H 鍵的電子極化率 小,碳氫樹脂在較寬的頻率和溫度範圍內表現出較低的介電常數和超低的介質損 耗因數。同時碳氫樹脂具有優異的加工性能,相對於其他高頻覆銅板樹脂材料, 其成型工藝簡單、成本低,被認為是下一代高頻覆銅板的首選樹脂材料,被譽為 最有發展前景的高頻高速覆銅板材料。碳氫樹脂類覆銅板主要由碳氫樹脂與低介 電陶瓷粉複合製備膠液,然后浸漬玻璃纖維布製備半固化片壓制而成。覆銅板常 用的碳氫樹脂體系有聚丁二烯體系、聚丁苯(SB、SBS)共聚體系、環烯共聚物 (COC、DCPD)體系、SI 和 SIS 共聚體系、三元乙丙共聚體系、PPO 改性聚丁苯體 系、PPO 改性 SI 及 SIS 共聚體系等。 國內製造的高端 PCB 大多數採用國外公司所研發製造的高性能碳氫基材。目前碳 氫樹脂被美國 Sartomer 公司和 Kraton Polymers 公司、日本 Nippon Soda 公司 和 Asahi-Kase 公司、德國 TOPAS 公司等公司所壟斷,國內整體的研究及開發水 平與國外還存在一定差距。國外以美國 Rogers 研發的碳氫樹脂覆銅板性能更為 卓越,其基材主要有碳氫樹脂填充陶瓷類、碳氫樹脂填充陶瓷加玻璃布類等,其 中 RO4725JXRTM 產品在 10GHz 時 Dk 為 2.64,Df 為 0.0026,屬於碳氫樹脂加陶瓷 和玻璃布類。而國內只有少數商品化的基材,如生益科技研發的射頻和微波電路 基材 S7136H 產品,在 10GHz 時的 Dk 為 3.42,Df 為 0.0030,屬於碳氫樹脂加陶 瓷和玻璃布類。

3.2 無機功能材料

覆銅板用無機功能材料(填料)包括硅微粉、氮化硼、氧化鋁以及二氧化鈦等種 類,其中硅微粉是應用最為廣泛的一類粉體材料。填料是通過自身的物理特性或 表面相互作用,來改變材料的物理和化學性質。在覆銅板行業使用填料可以提高 覆銅板的性能,如熱膨脹係數的降低、阻燃性的提高、導熱係數及板材力學性能 的提高等。常規覆銅板在傳統環氧樹脂等有機高分子材料中一般選用添加較初級 的硅類微粉材料。隨着覆銅板行業逐步向高頻高速和輕薄小型化方向發展,對介 電性、介質損耗有一定指標要求的覆銅板會選用粒度、純度和粒徑範圍符合要求且經表面改性的硅微粉,高頻高速、HDI 基板等較高技術等級的覆銅板一般都採 用經改性后的高性能球形硅微粉(通常為中位粒徑 3μm 以下,經表面改性后的 粉體)。

在實際應用中,由於製備原理路徑的不同,球形硅微粉的基礎性能也有較大差異。 目前市場中能夠達到量產條件的球形硅微粉主要有三種技術路徑,即火焰熔融球 形硅微粉,直燃/VMC 法球形硅微粉和化學合成球形硅微粉,性能如粒徑、球化率 等和單價依次上升。在高速覆銅板中,火焰熔融法球形硅由於製備工藝導致的比 表面積等指標限制,無法完全滿足 M6 級以上高速覆銅板的性能需求,一般還會 選擇添加直燃法/VMC原理或化學合成法制備的球形硅;類載板SLP和IC載板中, 由於技術指標要求更高,一般選用純度、球形度接近 100%的化學合成法球形硅。 日系企業長期以來佔據球形硅微粉市場的技術主導地位,近年來日廠商逐漸調整 產品重心,收縮火焰熔融法球形硅產能和研發投入,將產能和研發重心聚焦於 VMC 法等球形硅上,目前火焰法球形硅微粉市場主要由國內廠商佔據,而化學合成法 球形硅由於既有合成路徑及后端加工技術水平的限制,業內僅有少數廠商能夠在 較高水平下穩定保證顆粒分散度、球化率和表面光滑程度等技術指標。

隨着人工智能、芯片、5G 等高新技術快速發展,覆銅板作為半導體制造的核心材 料,產量呈快速增長趨勢,驅動原材料硅微粉市場需求不斷增加。2021 年我國硅 微粉市場規模達 24.6 億元,同比增長 17.9%,隨着生產技術不斷突破,預計硅微 粉市場將繼續保持增長趨勢,到 2025 年將突破 55.0 億元。此外,近年來隨着下 遊終端設備的性能升級,高性能球形硅微粉所佔比例逐年擴大,據前瞻產業研究 院,到 2023 年,應用於覆銅板領域的各類硅微粉中,高性能球形硅微粉的佔比 接近 47%,預計 2027 年佔比有望超過 56%。

4 重點公司分析

4.1 聖泉集團

公司是合成樹脂龍頭企業,四大業務協同發力。公司成立於 1979 年,前身為刁 鎮糠醛廠,於 2021 年在上交所上市。公司現已形成化學新材料和生物質新材料 及新能源兩大核心業務,產品覆蓋高性能樹脂及複合材料、鑄造材料、電子化學 品及生物質行業四大領域,其中①高性能樹脂及複合材料是公司主導產業,酚醛 樹脂目前產能達到 64.86 萬噸/年,產能規模和技術水平位居世界前列,在摩擦 材料、頁岩氣覆膜支撐劑、磨料磨具、耐火材料、新型節能阻燃建材、表層塗料、 模塑料、輪胎橡膠等多用途酚醛樹脂產品,擁有 10 大系列 800 多個品種;②鑄 造材料是公司傳統支柱產業,公司鑄造用呋喃樹脂產銷規模位居世界第一,以呋 喃樹脂、冷芯盒樹脂、熱芯盒樹脂、塗料、固化劑、陶瓷過濾器、發熱保温冒口、 熔鍊材料等為代表的鑄造輔助材料產品達一百多種,廣泛應用於汽車、輪船、飛 機、風電、通用機械、精密儀器等產品鑄件和高檔精密出口鑄件生產;③電子化 學品是公司未來增長引擎,公司自 2005 年開始進入電子化學品領域,經過多年 的精耕細作,已實現電子級酚醛樹脂、特種環氧樹脂的國產化替代,市場份額逐 年增加;④公司自 1979 年建廠就涉足生物質產業,研發的「聖泉法」生物質精煉 一體化技術入選國家發改委《綠色技術推廣目錄》(2020 年)。目前全球首個百萬 噸級「聖泉法」植物秸稈精煉一體化項目(一期),在黑龍江大慶市全面投產,每年 預計可加工秸稈 50 萬噸,生產生物質樹脂炭、硬碳負極材料、高活性木質素、糠 醛、紙漿、生物甲醇、可降解材料等系列綠色生物基產品。

業績整體呈現增長趨勢,電子化學品持續放量。2017-2023 年公司營收從 50.35 億元增長至91.20 億元,CAGR 為 10.41%,歸母淨利潤從 4.77 億元增長至7.89 億元,CAGR 為 8.75%。2020 年由於衞生防護用品業務收入及利潤大幅增加,公司 當年營收及淨利潤分別同比增加 41.43%及 86.20%,若剔除該業務,公司其他主 營業務 2020 年實現營收 59.39 億元,同比增幅為 2.15%;2021 年衞生防護用品 業務實現收入 2.72 億元,若剔除該業務,其他主營業務實現收入 84.15 億元, 同比增幅達 41.68%,各業務板塊均實現較大增長。在細分業務板塊中,酚醛樹脂 和呋喃樹脂是公司傳統支柱產業,近年來二者營收佔比合計超過 50%,貢獻公司 主要收入及利潤;受益於下游國產化,市場對電子產品的需求出現大幅增長,公 司電子化學品產業獲得快速發展,應用領域逐步拓展到集成電路、液晶顯示器、 芯片製造、5G 通訊等領域,營收佔比增長至 2023 年 12.98%;生物質業務方面, 大慶生產基地「100 萬噸/年生物質精煉一體化(一期工程)項目」生產線已於 23 年 5 月份正式全面投產,成功實現了從「工藝」到「產業」的升級跨越。

電子樹脂多點開花,打開成長新空間。公司生產的電子級樹脂具有高絕緣可靠性、 高耐熱性、低介電常數、低介質損耗、低熱膨脹係數等特性,應用於印製線路板 上的覆銅板基材、器件封裝模塑料、線路板油墨等方面,可廣泛應用於 5G/6G 通 訊、汽車電子、消費電子等領域。目前公司電子化學產品細分包括電子級酚醛樹 脂、特種環氧樹脂、苯並噁嗪、雙馬來酰亞胺樹脂等功能型高分子材料,其中苯 酚聯苯環氧、結晶型環氧、DCPD 環氧樹脂等特種環氧樹脂相繼落地並商業化銷售, 完成進口產品的國產化替代;電子級酚醛樹脂繼續保持優勢地位,並加大新產品 的開發和應用,持續提升市場佔有率及銷量;新型馬來酰亞胺樹脂領域取得顯著 進展,實現批量供貨,目前已經啟動 1000 噸/年馬來酰亞胺樹脂項目;高頻高速 用碳氫樹脂目前在多個產品領域取得顯著進展並啟動 2000 噸/年碳氫樹脂項目; M6/M7/M8 級別 5G 特種電子樹脂(聚苯醚 PPE/PPO/MPPO)獲國內外終端客户和產 業鏈認證,年產 1000 噸官能化聚苯醚項目將於 2024 年 2 季度投產,聚苯醚未來 有望成為公司電子化學品產業主力產品之一。隨着全球智算、高性能計算、物聯 網/車聯網等市場的發展,配套的高端電子化學品需求保持持續增長,疊加國產 替代空間廣闊,有望驅動公司電子材料業務快速成長。

4.2 東材科技

絕緣膜材料領先企業,多板塊佈局驅動長期成長。東材科技成立於 1994 年,於 2011 年在上海主板上市。公司主要從事化工新材料的研發、製造和銷售,以新型 絕緣材料為基礎,重點發展光學膜材料、電子材料、環保阻燃材料等系列產品, 目前產品可廣泛應用於發電設備、特高壓輸變電、智能電網、新能源汽車、軌道 交通、消費電子、光電顯示、電工電器、通信網絡等領域。

營收保持增長趨勢,電子樹脂及光學膜貢獻持續增加。2017-2022 年公司營收從 17.34 億元增長至36.40 億元,CAGR 為 15.99%,歸母淨利潤從 0.99 億元增長至4.15 億元,CAGR 為 33.19%。其中,2021 年受益於國產替代加速、公司積極調整 產品結構,光學膜及電子材料產品銷量大幅增加驅動營收同比提升 71.93%,歸母 淨利潤同比提升 94.86%。2023 年公司新能源材料、光學膜材料、電子材料產品 銷量仍保持增長趨勢,營收同比增長 2.66%,但由於大宗商品價格進入下行周期, 公司產品價格整體承壓,致使歸母淨利潤同比下滑 20.72%。在細分業務板塊中, 絕緣材料一直是公司的傳統主業(2022 年公司調整業務分類方式,絕緣材料中的 功能薄膜歸為新能源材料),同時公司積極調整產品結構,不斷提升差異化產品 的銷售佔比,光學膜產品營收佔比由 2017 年的 15.44%提升至 2023 年的 25.74%, 電子材料產品由 2018 年的 1.34%提升至 2023 年的 22.02%,光學膜及電子材料產 品正逐步成為公司新的業績增長極。

電子樹脂性能優異,新產能釋放未來可期。公司應用於電子技術、微電子技術領 域的主要產品為電子級樹脂材料,是製造印製電路板(PCB)的上游核心材料。公 司生產的電子級樹脂材料具有高玻璃化轉變温度、低介電常數、低介質損耗、低 膨脹係數等特性,能夠滿足信號傳輸高頻化、信息處理高速化的性能需求,是制 作高性能覆銅板的三大主材之一,可廣泛應用於新一代服務器、汽車電子、通訊 網絡等諸多領域。公司先后投資建設「年產6萬噸特種環氧樹脂及中間體項目」、 「年產 5200 噸高頻高速印製電路板用特種樹脂材料產業化項目」、「年產 16 萬 噸高性能樹脂及甲醛項目」,自主研發出碳氫樹脂、馬來酰亞胺樹脂、活性酯樹 脂、苯並噁嗪樹脂、特種環氧樹脂等電子級樹脂材料,與多家全球知名的覆銅板 製造商建立了穩定的供貨關係。隨着相關項目逐步建成投產,電子樹脂新產能釋 放有望為公司帶來較大增量空間。

4.3 德邦科技

高端電子封裝材料小巨人,多領域佈局成長性突出。公司是一家專業從事高端電 子封裝材料研發及產業化的國家級專精特新重點「小巨人」企業,成立於2003年, 2022 年 9 月於科創板上市。自成立以來,公司以集成電路封裝材料技術為引領, 並逐步延伸至智能終端封裝材料、新能源應用材料、高端裝備應用材料等領域,目前已形成四大產品類別。公司具體產品形態為電子級粘合劑和功能性薄膜材料, 可實現結構粘接、導電、導熱、絕緣、保護、電磁屏蔽等複合功能,在晶圓加工、 芯片級封裝、功率器件封裝、板級封裝、模組及系統集成封裝等不同封裝工藝環 節和應用場景均有應用,現已廣泛用於半導體、消費電子、動力電池、光伏等新 興行業領域。

業績穩步增長,新能源材料貢獻主要收入。2018-2023 年公司營收從 1.97 億元增 長至 9.32 億元,CAGR 為 36.46%,歸母淨利潤從-0.02 億元扭虧為盈增長至 1.03 億元。其中,2022 年公司實現營收 9.29 億元,同比大幅增長 59%,主要系公司 抓住動力電池行業高速增長機遇,及時擴充產能,新能源應用材料收入同比增長 121%至 5.9 億元;2023 年,公司實現收入為 9.32 億元,同比增長 0.32%,實現 歸母淨利潤 1.03 億元,同比下滑 16.26%,與部分產品結構受市場競爭、產業鏈 成本壓力傳導等因素影響發生變動有關,但公司收入整體呈現穩中有升,且公司 積極拓展新的客户、新的應用點,業績有望恢復增長趨勢。在細分業務板塊中, 新能源應用材料目前是公司主要收入來源,近兩年營收佔比均在 60%以上;智能 終端封裝材料領域受下游消費領域需求低迷影響營收佔比有所下滑,目前在 20% 左右;集成電路封裝材料領域在去庫存、下游稼動率緩慢恢復的背景下營收佔比 穩定在 10%左右。

集成電路新品加速導入,多產品共振驅動業績增長。公司致力於為集成電路封裝 提供晶圓固定、導電、導熱、保護及提高芯片使用可靠性的綜合性產品解決方案, 目前集成電路封裝材料已形成了 UV 膜系列、固晶系列、導熱系列、底部填充膠 系列、Lid 框粘接材料等多品種、多系列的膠與膜產品,並供給華天科技、通富 微電、長電科技、日月新等全球知名封測廠商,優質客户資源為公司發展提供強 力支撐。隨着半導體制造工藝製程接近物理極限,先進封裝技術的應用促進先進 封裝材料需求提升,公司在此行業爆發及國產替代機遇下,通過不斷加大研發投 入,補充、豐富產品型號,各系列產品處於測試、驗證、小批量等不同階段,有 望為公司帶來新的增量。

4.4 聯瑞新材

國內硅微粉龍頭企業,電子粉體應用多元。公司成立於 2002 年,前身為東海硅 微粉,2019 年 10 月在科創板上市,公司自成立以來一直致力於無機填料和顆粒 載體行業產品的研發、製造和銷售,是國內規模領先的硅微粉生產高新技術企業。 目前公司主要產品有利用先進研磨技術加工的微米級、亞微米級角形粉體;火焰 熔融法加工的微米級球形無機粉體;高温氧化法和液相法加工的亞微米級球形粒 子;經過表面處理的各種超微粒子、多種方法制造的功能性顆粒以及為解決粒子 分散開發的漿料產品。公司產品可廣泛應用於電子電路用覆銅板、芯片封裝用環 氧塑封料以及電工絕緣材料、膠粘劑、陶瓷、塗料等領域,終端應用於消費電子、 汽車工業、航空航天、風力發電、國防軍工等行業。

營收穩健提升,球形硅微粉是主要收入來源。2017-2022 年公司營收從 2.11 億元 增長至 6.62 億元,CAGR 為 25.69%,歸母淨利潤從 0.42 億元增長至1.88 億元, CAGR 為 34.95%,主要系公司堅持以市場需求為導向,市場佔有率不斷提升。2023 年,公司實現收入為 7.12 億元,同比增長 7.55%,實現歸母淨利潤 1.74 億元, 同比略下滑 7.45%,主要與研發費用增加、匯兌收益減少、折舊費用增加等因素 有關,扣非后歸母淨利潤為 1.5 億元,仍同比增長 0.21%。在細分業務板塊中, 球形硅微粉逐步成為公司主要收入來源,營收佔比從 2017 年的 20%增長至 2023 年的超過 50%;2023 年角型硅微粉營收佔比為 30%左右,為公司另一主要收益來 源。

核心技術自主可控,產品優質客户資源豐富。公司自主創新並掌握了先進功能性 無機非金屬粉體材料的原料設計、顆粒設計、複合摻雜、高温球化、顆粒分散、 液相合成、燃燒合成、晶相調控、表面修飾以及模擬仿真等核心技術,成功突破 利用火焰法高温製備電子級球形硅微粉的防粘壁、防積炭、防粘聚、粒度調控等 關鍵工藝技術,產品的球形度、球化率、磁性異物等關鍵指標達到國際領先水平, 打破了日本等國家對電子級球形硅微粉產品的壟斷,實現了同類產品的進口替代。 由於品質優異,公司產品深受客户的認可,銷售市場遍佈中國大陸、中國臺灣、 日本、韓國和東南亞等國家和地區。公司已同世界級半導體塑封料廠商住友電工、 日立化成、松下電工、KCC 集團、華威電子,全球前十大覆銅板企業建滔集團、 生益科技、南亞集團、聯茂集團、金安國紀、台燿科技、韓國斗山集團等企業建 立了合作關係,併成為該等企業的合格材料供應商。

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(轉自:未來智庫)

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