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电子纱行业深度研究:影响覆铜板性能的关键原材料

点击次数:2020-01-26 00:35:27【打印】【关闭】

电子纱是影响覆铜板性能的关键原材料电子纱位于“电子纱(布)覆铜板印制电路板”产业链最上游电子纱是直径 9 微米以下的玻璃纤维,具备优异的电气及力学性能。

 电子纱是影响覆铜板性能的关键原材料

电子纱位于“电子纱(布)覆铜板印制电路板”产业链最上游

电子纱是直径 9 微米以下的玻璃纤维,具备优异的电气及力学性能。电子级玻璃纤维纱(简称电子纱),即单丝直径 9 微米以下的玻璃纤维。电子 纱由叶蜡石(或高岭土)、方解石、硼钙石、硅砂等八种原料混合,输送 至温度高达 1600℃窑炉之中加热成玻璃液,再经铂金漏板高速拉成玻璃 纤维单丝,最后合捻成玻璃纱。由于电子纱具备优异的耐热性、耐化学性、 耐燃性以及电气及力学性能,因而被广泛用于电绝缘产品中。

电子纱的直接下游产品是电子布,位于覆铜板(CCL)印制电路板(PCB)产业链的最上游。电子纱经过整经、上浆、编织和退浆等工艺处理后可制 成电子布。以电子布等作增强材料,浸以树脂,单面或双面覆以铜箔,经 热压可制成覆铜板,最终应用于印制电路板等电子元器件,形成完整的“电子纱(布)覆铜板(CCL)印制电路板(PCB)”产业链。

 

 

电子纱品质影响 CCL 和 PCB 性能,高频高速覆铜板对其介电性能要求高

PCB 和 CCL 对电子纱(布)性能、品质要求高。电子纱成分、织物结构 设计、织造工艺和后处理工艺技术应保证织物在技术性能、外观和内在质 量上完全满足应用要求。原纱是由多根 4-9 微米的单纤维组成,织造时因 摩擦容易造成起毛、破丝、甚至断裂,织成布之后在布表面会形成破丝、 毛羽等外观品质上的缺陷。下游覆铜板客户若使用表面存在破丝、毛羽等 缺陷的电子布,其产品表面将会出现分布不均匀的凸粒,制成的基板易造 成覆铜板破洞,印制电路板短路、断路等严重的质量问题。因而,覆铜板 厂商对电子布材质均匀性、外观平整性、经纬分布均一性和制造精密度等 要求高,有翘曲性、毛羽、断线、色点等外观问题,会直接影响产品性能。由精良的设备、控制织造环境、选用高质量玻纤的公司织造的玻璃布,从 外观上立即可以分辨出来。

高频高速 PCB 对电子纱等材料的物化、电学性能要求高。PCB 材质直 接影响芯片信号传输的完整性和可靠性。5G 设备用 PCB 需要满足高频 高速信号传输,因此 PCB 从设计、材料选择到制造都要符合高频高速要 求。覆铜板各项指标发展趋势对材料性能要求更高,特别是 5G 等领域覆 铜板要求介电常数 Dk(1MHz)一般低于 5.0,介质损耗 Df(1MHz)低 于 0.0065。若增强材料的介电常数不降低,覆铜板介电常数的降低则是 有限的。低介电性质的电子纱能满足 5G PCB 材质需求。

电子纱线密度越低,电子布越薄,覆铜板信号传输速度越快

电子纱线密度越低,电子布厚度一般越薄。电子纱的线密度表示纱的粗细 程度,以每千米纱的质量(g)为单位,国际通用名称 tex。经纬密度以单 位长度内纱的根数表示(根/cm)。布的经纬纱 tex 选定后,调整经纬密度 可以调节布的单位面积质量(g/m2)和略微调节布的厚度。目前覆铜板用 玻璃布几乎全部采用单股的经纬纱,因而一般而言,较细的单丝可以制成 较细的纱,织成较薄的布。而同样厚度的布,如用单丝直径较细的经纬纱, 则布的柔软性、力学性能和耐用性更好。电子纱按单丝直径大小可分为 4.0(BC)、4.5(C)、5.0(D)、6.0(DE)、7.0(E)、9.0(G)微米等档次。

电子布越薄、覆铜板信号传输速度越快。电子布按档次可分为高端、中端 及低端电子布,按厚度可分为厚布、薄布、超薄布以及极薄布。布基重在 165g/平方米以下的称之为薄布或超薄布,不同厚度的电子布均匹配对应 类型的电子纱。一般而言,电子布越薄,覆铜板 Dk 值越小,信号传输速 度越快,附加值也越高。薄布型号如 1080、2116,超薄布型号如 101、104、106,主要用于六层及以上多层板,主要用途为笔记本电脑、手机、 航天工业、军工产品等高科技产品上。薄布及超薄布的生产技术高,产品 售价高,毛利率也高。厚布型号包括 7628、7637、7652 等,主要用于 双层、四层印制电路板,用途为一般通讯产品及网络设备,例如电脑主板、 LCD、基站、服务器等。

PCB 景气向上,电子纱需求量复合增速有望达到 7.7%

电子纱(布)处在覆铜板(CCL)-印制电路板(PCB)-通信、电子产业 链最上游。电子纱终端需求是 PCB,直接需求是 CCL。PCB 产业链景气 向上带动电子纱需求增加,高频高速 PCB 的需求也将带动高端电子纱渗 透率提升。

终端需求:PCB 产业链景气向上,汽车、5G 等新兴领域提供增长新动能

PCB 产业链景气度和产业比较优势是决定电子纱终端需求的核心因素。在 PCB 产业链需求受益于 5G 等新兴信息产业爆发的背景下,电子纱作 为性能优异的覆铜板增强绝缘材料,伴随自身技术演化具有量增、质提和 价涨的高成长属性,市场天花板较高。

PCB 行业处于景气周期,我国 PCB 产业具备产业比较优势,未来增速有 望高于全球增速。PCB 行业受宏观经济周期性波动影响较大,呈现周期 性波动态势,周期通常在 5-8 年,目前处于景气周期起步阶段。全球 PCB 产业最早由欧美主导,但由于劳动力成本相对低廉,全球 PCB 产业重心 正逐渐向亚洲转移,步入中国主导的新格局。据 Prismark 统计,2018 年全球和中国PCB产值为625和323亿美元,同比分别增长5.9%和7.8%。 国内 PCB 产值占比达到 51.7%。Prismark 预计 2023 年全球和中国 PCB 产值将达到 747 和 423 亿美元,2018-23 年 CAGR 为 3.7%和 5.6%。


汽车、5G 等新兴领域提供 PCB 行业增长新动能。全球 PCB 的下游应用 领域主要集中在通信、计算机、消费电子和汽车电子等四大领域,占比接 近 70%。虽然手机、计算机市场整体增速有所放缓,但智能汽车、新能 源汽车、5G 发展带动通讯基站相关设备需求等均将拉动 PCB 行业的需 求增长。根据 Prismark 数据,2018-23 年,汽车、服务器、无限基础设 施对 PCB 的需求增速将为 5.6%、5.8%和 6%。据《前沿材料》的资料, 在通讯基站中,由于 5G 与 4G 的主要技术差异集中在天线和射频部分, 相应通信基站和接入移动终端等网络设备必须具备大容量、高带宽接入的 特性,高速高频 PCB 成为行业必然选择,对基材的要求也越来越高。从 用量来看,5G 基站数量更多且单个基站的天线用量增加,会带来 PCB 需 求快速增长。

电子纱的主要直接需求为刚性覆铜板,占其成本约 22%~26%

直接需求:刚性覆铜板是电子纱的主要需求来源。电子纱加工成电子布后 主要应用于刚性覆铜板,挠性覆铜板、商品半固化片等其他领域也是电子 布的需求来源,但目前占比低于 10%。

刚性覆铜板:刚性覆铜板大类中,有一类使用电子玻纤布作增强材料, 浸以许多由不同树脂组成的胶粘剂而制成的覆铜板,通称玻璃布基覆 铜板,除了家电、儿童电子玩具外,绝大部分电子整机、部件都使用 这类覆铜板。还有一类称为复合基覆铜板,其绝缘基材是由两种增强 材料组成,比如芯部用玻璃毡(电子玻纤纸),表面用电子玻纤布。

挠性覆铜板:挠性覆铜板的绝缘基体原来都用有机薄膜。随着超薄或 极薄玻纤布的成功开发,在其上覆一层铜箔,也被称为挠性覆铜板。

商品半固化片:覆铜板制造厂将玻璃布浸渍胶粘剂后形成的半固化片 直接出售给印制电路板厂,作为多层印制电路板层间粘接和绝缘之用, 又叫作多层电路板用粘结片、商品半固化片等,还有些俗称 PP、胶 片等。

根据 CCLA 统计,2018 年我国刚性覆铜板产量为 5.93 亿平方米,同比 增速为 5.4%,产能利用率自 15 年呈现稳步提升的态势,达到 78.8%。 从主要覆铜板企业的出厂价来看,价格也从 16 之后开始稳步提升,18 年 生益科技、建滔积层板、金安国纪和华正新材覆铜板出厂价分别为 111/127/84/102 元/平方米,较 16 年分别提高 37/32/11/22 元/平方米。

覆铜板占 PCB 成本的 37%左右,电子纱占覆铜板成本 22%~26%。据深 南电路招股说明书的数据,覆铜板占 PCB 成本的 37%左右。覆铜板是由 木浆纸或玻纤布等作增强材料,浸以树脂 (融合剂),单面或双面覆以铜 箔,经热压而成。若按照电子纱价格 10000 元/吨估算,电子纱占覆铜板 成本的 26%(厚覆铜板)或 22%(薄覆铜板),铜箔占覆铜板材料的成本 的 24%(厚覆铜板)或 52%(薄覆铜板)。


高频高速覆铜板渗透率提升,电子纱(布)结构升级潜力大

刚性多层覆铜板需求增速快。实现 PCB 产品的高频高速要求,核心在于 使用具备低介电常数与低介质损耗的材料,包括覆铜板中的电子布、树脂 材料以及铜箔产品。在此趋势下,多层印制电路板的产量已经超过单面板 和双面板。在制作玻璃纤维布基多层板的过程中,可以采用高钻孔技术, 所制作的通孔孔壁光滑,金属化效果好,这是其他有机 CCL 不能做到的; 另外,玻璃纤维布基 CCL 还具良好的电气性能和低吸水性,由于其优良 的综合性能,广泛应用于中、高档电子产品。据 Prismark 预测,2018-23 年,我国 18+层以上覆铜板产值 CAGR 有望达到 10.4%,将有助于带动 薄型电子布和超细电子纱的需求增加。

高功能性电子布将得到广泛应用。以低介电常数、低介质损耗电子布为例, 未来电子产品朝着大容量、高速化趋势发展,传送速度越来越快,这对电 子布性能提出新要求,需要电子布厂商开发及生产低介电常数、低介质损 耗玻纤布,以满足市场需求,引领市场发展潮流。

电子布将继续薄型化发展,高端电子布的市场份额将持续扩大。2010 至 2011 年,苹果手机使用的是 1080、1078 号电子布(薄型电子布);2012 年至 2015 年,该品牌新款手机己应用更薄的 106 号、1067 号电子布(超 薄型电子布) ;2016年和2017年,该品牌新款手机已分别应用更薄的1037 号和 1027 号电子布(极薄型电子布)。未来,电子布将继续朝着薄型化的 方向发展,高端极薄布、超薄布的品种将增加,应用领域的深度和广度将 不断拓展。电子布市场将呈现明显的差异化发展:高端电子布售价和毛利 率更高,市场增速将快于中低端电子布,市场份额和占比将持续扩大。

需求测算:2023 年我国电子纱需求量有望达 93 万吨,CAGR 7.7%

我们测算出 2023 年国内电子纱需求量有望达 93 万吨, 市场规模约93亿元。以2018年我国电子纱需求量64.3万吨为测算基准, 我们预测, 2019-23 年我国电子纱需求量分别为 68.9/73.9/79.2/86.7/93.2 万吨,同比增速分别为 7.1%/7.2%/7.2%/9.4%/7.5%,复合增速为 7.7%。 若以 10000 元/吨价格计算,市场规模约达 93 亿元。

电子纱全球 CR5 49%,技术、资金、客户认证壁垒高

电子纱行业集中度高,技术、资金、客户认证壁垒高

电子纱(布)-覆铜板-印制电路板产业链属于资金和技术密集型行业,壁 垒较高。一方面,覆铜板的介电性能、耐热性、钻孔加工性以及表面平滑 性直接取决于电子纱的化学成份和物理结构,因而客户对产品品质要求高; 另一方面,电子纱原料配方和加工工艺影响产品品质和生产成本高低,同 时固定资产投资强度比无碱粗纱更大,资金门槛更高,对厂家的成本管控 要求较高。电子纱生产线高壁垒使得电子纱行业竞争者较少,一般情况下, 产品利润率均高于其他玻纤纱。


电子纱行业市场集中度高,全球 CR10 为 80%,CR3 为 33%。目前全球 电子纱在产产能 121.5 万吨/年,CR10 80%,CR5 49%,CR3 为 33%。昆山必成(台资)、建滔化工(港资)和中国巨石(混合所有制企业)位居前三,产能分别为 15.2/14.5/10.5 万吨/年,CR3 为 33%。

巨石产能位居全球前三,大陆第一。国内电子纱总产能为 81.0 万吨,在 产产能 79.2 万吨/年,CR7 约 87%,CR3 51%。大陆龙头企业中国巨石、 林州光远、重庆国际、泰山玻纤产能合计 33.8 万吨,国内占比约为 43%。 昆山必成、建滔化工、台嘉三家港台资企业产能合计 35.4 万吨,国内占 比约为 45%。

电子纱行业集中度高的原因包括:

原因一:下游覆铜板行业集中度高,龙头企业深度绑定大客户。全球 覆铜板行业 CR10 75%,CR5 52%,集中度较高,拥有较强议价能 力,其中生益科技的市占率为 12%左右。覆铜板企业的高集中度及 龙头企业的强势话语权决定主流电子纱企业销量,龙头电子纱企业通 过绑定大客户获得较高市场份额,因而电子纱行业集中度较高。虽然 覆铜板下游的 PCB CR10 仅为 26%,属于完全竞争行业,但产业正 向国内转移,集中度也有提升的趋势。

原因二:产品认证周期长,客户换供应商的成本高,粘性强。电子纱验证 样品一般要一年半,客户换供应商的成本高。核心龙头企业依靠客户和市 场壁垒,能够持续挖掘市场需求动向,实施适度超前产品储备战略,不断 研发出更薄、更高端的电子纱和电子布等高附加值产品,在下游企业产品 不断的更新换代中,持续满足其越来越高的要求。因而,电子纱产品的客 户黏性较强。

原因三:技术和资金壁垒高。

技术壁垒主要包含原料配方、浸润剂技术、加工工艺等三方面。

从原料配方角度,原料配方影响产品品质和成本高低。电子纱下游直 接应用是电子布。电子布的性能与电子纱成分相关。电子纱原料选用 与浸润剂配方设计直接影响拉丝成品率、满筒率,而拉丝成品率、满 筒率又影响加工成本高低。从玻璃原料选矿、加工均化、品质控制、 配合使用,到熔制氧化-还原状态量化控制,各个环节控制指标配合 应用,才能生产出成本低、品质优的产品。电子级玻璃纤维原料质量 控制要点是主成分的波动,铁质微量元素及 COD 的稳定性,以及粒 度分布。主成分波动:原料主成分波动越小,产品一致性越高;微量 元素:Fe2O3 需控制在 0.3%以下,难熔矿物、硫的化合物、碳当量 物质、还原性硫等 COD 波动需要控制在±100~±150 mg/kg 范围内; 粒度分布:关系到配合料的均匀性、熔制效率,粒度的合理匹配能提 高配合料的均匀性,一方面保证熔制的效率,另一方面气泡的排放、助熔效果得到好的发挥。

浸润剂、后处理剂和偶联剂配方为核心技术,定制化生产提供产品差 别化。电子纱作为一种界面光滑的无机物质,对浸渍液的黏附性,依 靠玻纤布的后处理剂处理。浸润剂的重要作用是拉丝时对原丝施加的 浸润剂不但在拉丝时有润滑和集束作用,而且可以在一定程度上改善 原丝的柔软性、耐磨性和耐弯折性,同时也能满足玻纤与树脂复合成 型及固化过程的工艺要求。后处理剂与各种新的树脂浸渍液同步配合, 需要多种类型的偶联剂。国外先进公司根据用户需要采用“对口”配方, 专门供应某一特定用户。例如 7628 的玻纤布主要应用于一般信息产 品,而用于薄板的规格为 2116 与 1080、106 的玻纤布,多应用于笔 记本电脑、手机、军事等高技术产品。目前,市场上不同厚度电子布 价格带分布较宽,G75 价格在每米 3.0 元左右,超薄的电子布每米约 6.0 元。

从加工工艺角度,电子纱 tex 的控制精度决定电子布的厚度均匀性, 电子纱 tex 越小,对设备、技术和管理要求越高。玻纤布的厚度和密 度与覆铜板的厚度和玻璃纤维含量密切相关。布的厚度受测试条件和 测试方法的影响误差较大,难以准确判定,故都以单位面积质量来控 制,这取决于电子纱的 tex 和经纬密度。经纬密度一旦设计选定,在 织机上需要得到严格控制,因此玻纤布单位面积质量的波动几乎完全 来源于电子纱 tex 的波动,因而电子纱 tex 的控制精度是玻纤布单位 面积质量控制精度的关键影响因素。一般而言,电子纱 tex 越小,发 生断头的概率越大,对细纱机牵引能力等精度控制和设备状态要求越 高。纺纱张力、罗拉加压的经验控制、以及清洁化的操作环境,需要 较强的设备、技术和管理经验。同样,电子布产品的技术难度与薄厚 匹配。电子布的生产经整经、上浆、织布、一次退浆、二次退浆、处 理及检验多道工序,技术运用横跨织造、开纤、后处理和微杂质控制 等领域,而电子布越薄,生产加工的技术难度越高。

资金投入大,进入壁垒较高。供需独立,价格波动大,退出成本也相对较 高。巨石一条 6 万吨电子纱(2 万吨电子布)生产线的投资额高达 22 亿 元,初始投资约为 3.5 万元/吨,远高于普通玻纤纱的 1 万元/吨左右, 资金壁垒较高。玻纤生产过程中,窑炉一旦点火开车后就会保持满负荷连 续生产,由于工艺的特殊性,生产厂商难以通过降负荷方式调节产量,因 此玻纤行业供给较为刚性。这也意味着需求一旦下滑,在库存上就会有非 常明显的反应。而库存会占用现金流,不可能无限增长,累积到一定程度 必然会导致降价促销,以更低的价格抢占竞争对手的市场份额。除库存外,对供给端影响较大的因素还包括冷修,但冷修自有其周期,更多还是取决 于投产时间和运行情况,企业也很难主观上大幅调节。因此玻纤虽然从市 占率上看集中度很高,供需紧平衡时可以联合提价,但受限于供给刚性, 在供需失衡时就只能以被动累库存的方式调节。电子纱由于产品和生产工 艺的特殊性导致供给是完全独立的,不能进行转产,因而电子纱产能一般 不具备调节空间。不管是由于供给还是需求的原因,当供需出现明显错配 时,价格会发生较大波动,这也是历史上电子纱价格变化剧烈的原因。因 而,未来电子纱行业仍需比拼资金实力,企业回款压力大时仍然会出现价 格战。随着新一轮产品技术升级叠加老产品价格跌至低位后,行业若无核 心产品推出,则投资欲望大幅下降。

原料-电子纱-电子布一体化,掌控产品议价能力,抗风险能力增强

产业链纵向整合,发展原料-电子纱-电子布一体化生产模式。从大陆厂商 看,龙头企业通过设立或收购全资子公司的方式拓展上游材料和设备,例 如中国巨石设立磊石微粉公司自主加工叶腊石矿制粉,设立金石公司自主 加工铂铑合金制成漏板,实现了产业链利润的延伸。目前,电子纱企业下 游电子布自用率普遍高于 50%。从台资企业看,台湾地区电子玻纤纱年 产量已达到 30 万吨,原本只生产电子纱或电子布的企业多已经开始同步 生产电子纱和电子布。

龙头企业延伸产业链,具备穿越周期的抗风险能力。电子纱是玻纤的高端 产品,由于高温连续生产供给较为刚性,且全球产能集中度较高,在行业 需求跟随全球经济变化时,盈利表现出与全球经济相关的周期性。但构建 产品差异程度高、上下游一体化的产品组合,能够摆脱单一下游需求周期, 部分龙头企业具备规模优势、产品结构和产业链一体化优势,盈利周期波 动会减弱。

电子纱:中低端拼成本,高端比拼工艺技术

电子纱成本中设备折旧和浸润剂占比更高。以 3 万吨电子纱生产线单吨成 本构成为例,电子纱成本约 6664 元/吨,包括原料/燃料/设备折旧/人工成 本等,占比分别为 36%/31%/29%/5%。相比普通玻纤,电子纱的折旧和 浸润剂成本占比更高。


浸润剂含量和配方影响电子纱良率,以及产品品质和附加值高低。原丝浸 润剂含量偏低会造成原丝集束不良,单根散丝极易磨断磨毛,出现大量的 毛丝。浸润剂配方对毛羽的产生有影响,例如偶联剂与玻纤表面以 -Si-O-Si-健结合,修补玻纤表面微裂纹,阻止玻纤在微裂纹应力集中处断 裂,可减少毛丝。掌控自主配方设计、加工工艺的龙头企业有望实现浸润 剂及辅料的自产自用,在成本可控的情况下,通过调配施用各种浸润剂的 品种和用量,以增加产品性能和附加值。从近年我国浸润剂专利申请数量 来看,行业合计申请量在 60 篇/年左右,中国巨石申请量在 10 篇/年左右。

新增玩家产能冲击有限,成本限制价格下行空间,技术比拼更为关键。2018 年下半年以来,国内电子纱的价格发生较大下滑主要是供给端的影 响,2018 年 8/11/12/12 月林州光远、安徽丹凤、中国巨石和台玻等 4 家 企业分别新增电子纱产能 5/3/6/3 万吨,合计为 17 万吨,而在此之前全行 业的供给仅为 63 万吨,边际增加 27%;而从需求端来说,PCB 的需求短 期并没发生较大的变化。2019 年春节期间,下游及终端市场开工率低, 主流厂商的库存积压导致价格大幅下滑至目前的 7800-7900 元/吨(含税) 。 到目前为止,供给的压力已经大幅消化,而随着需求端的逐步回暖,我们 认为电子纱的价格受成本和利润空间限制,下行幅度有限,大概率会保持 平稳或有望缓慢上行。

从超额收益角度,低端电子纱产品技术壁垒并不高,更多的需要比拼成本、 资金和管理水平。高端产品拥有比低端电子纱更大的超额利润,比拼的不 仅限于压缩成本,更多的是来自于核心技术水平带来的产品溢价。通常情 况下,高端产线超额回报也较高,但单位产能的投资成本也较高。

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