王龍基

中國電子電路行業(yè)協(xié)會（CPCA）名譽秘書長

《印制電路信息》雜志社 社長

高級工程師 客座教授

0 前言

在電子信息產(chǎn)業(yè)中，集成電路芯片是一級組裝；手機、計算機、電視機、攝像機、計算器等都屬于三級組裝；印制電路板（PCB）為二級組裝。PCB起著承上啟下、至關重要、不可替代、不可或缺的作用。哪里有電子產(chǎn)品、哪里有信息化、哪里有智能化，哪里就一定有PCB。以印制電路板為主體，包括覆銅箔板CCL等原輔材料、專用設備和儀器儀表以及裝聯(lián)（SMT）合稱為電子電路行業(yè)。

中國的電子電路起步于上個世紀五六十年代，從無到有、從小到大、上個世紀八十年代初，中國彩色電視機國產(chǎn)化項目的成功，使得我們行業(yè)得到迅速的發(fā)展。2006年世界PCB總產(chǎn)值中中國大陸占27%，日本為26%，我們位居全球第一，并逐年增加，一直保持全球第一。

根據(jù)CPCA信息中心的資料：2018年全球PCB市場規(guī)模為624億美元，中國占52.4%約為327億美元；2019年預測為613.11億美元，中國占53.7%，約為329.42億美元；預計2023年中國PCB產(chǎn)值405.56億美元，全球747.56億美元，中國占比54.25%。

這種情況正應了我們工信部苗部長講的：世界制造業(yè)分為四個階梯，第一層研發(fā)創(chuàng)新是美國，世界70%諾貝爾獲獎者在美國工作；第二層高端制造業(yè)是歐盟和日本；第三層 中低端制造業(yè)中有我們中國；第四層是出售石油、礦產(chǎn)資源的國家和地區(qū)。

中國的電子電路行業(yè)現(xiàn)在是大而欠強，要邁向世界先進行列，需要解決三個瓶頸：PCB的自主研發(fā)創(chuàng)新能力；高端專用原輔材料的國產(chǎn)化；高端專用設備的國產(chǎn)化。

高端專用設備的國產(chǎn)化中電鍍設備是一個重要的關鍵。

1 中國電鍍產(chǎn)業(yè)概況

中國電鍍產(chǎn)業(yè)的發(fā)展從20世紀80年代后開始，鄧小平制定的打開國門、和平共處、改革開放、民富國強的國策后，中國經(jīng)濟和制造業(yè)穩(wěn)定增長為電鍍行業(yè)的發(fā)展奠定了良好的基礎。中國通用五金電鍍廣泛應用于制造業(yè)各領域，在機械、電子、汽車、航空航天、信息產(chǎn)品、設備制造、五金家電等許多行業(yè)都有著廣泛而不可替代的應用。由于電鍍屬于一種應用廣泛的成熟技術且在較長時期內較難被其他工藝技術所替代，電鍍的技術工藝和市場需求相對穩(wěn)定（見圖1）。

圖1 2013～2018年中國電鍍行業(yè)加工面積

根據(jù)中國電鍍年鑒估算，2018年中國約有電鍍加工產(chǎn)線（主要用于通用五金電鍍）為4.11萬條，同比增長7%（見圖2）。

圖2 2013～2023年中國電鍍設備需求

中國電鍍業(yè)根據(jù)下游應用領域的不同，分為通用五金電鍍和PCB電鍍。通用五金電鍍是機械、汽車、航空、航天等傳統(tǒng)行業(yè)的重要加工環(huán)節(jié)，是中國電鍍產(chǎn)業(yè)的基礎；PCB電鍍主要用于PCB的生產(chǎn)制造，它隨著我國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展和全球PCB產(chǎn)業(yè)中心向亞洲轉移而逐漸發(fā)展壯大。

電鍍裝備是PCB生產(chǎn)過程中的核心裝備。隨著5G技術的發(fā)展和PCB產(chǎn)業(yè)的升級，PCB的附加值逐漸由掌握“材料技術”和“核心工藝”的公司共同分享。高頻高速PCB加工時要進行阻抗控制和阻抗匹配，且涉及PCB的線寬、線厚、孔徑孔數(shù)、對位精度等多項指標的考核，每道工序的加工難度都較以往大幅提高。高速板加工的核心工藝在層壓、鉆孔、電鍍等環(huán)節(jié)，電鍍工藝對PCB性能有關鍵性的影響。

1.1 PCB電鍍設備的主要產(chǎn)品類型

電鍍是許多行業(yè)都不可或缺的重要工序，電鍍設備是一種定制化的泛用性設備，PCB電鍍由于形狀、規(guī)格和鍍種不同而有多種電鍍設備。市場上PCB電鍍設備主要有：傳統(tǒng)龍門式電鍍設備、升降式電鍍設備和水平式連續(xù)電鍍設備、垂直連續(xù)電鍍設備。

從產(chǎn)品發(fā)展來看，在PCB電鍍設備發(fā)展早期，PCB電鍍加工由龍門式電鍍設備完成。龍門式電鍍設備不僅是PCB制造的專用設備，因而具有加工范圍廣泛、工藝系統(tǒng)完備的特點。但由于傳統(tǒng)式龍門設備精度較低體放大，且整個加工過程需要暴露在空氣中，對環(huán)境和生產(chǎn)安全的影響較大，隨著PCB產(chǎn)品對功能性的需求逐步提升，加之PCB廠商對環(huán)境和生產(chǎn)安全的重視，龍門式電鍍設備在PCB制造中的使用逐漸被高精度、更安全清潔的PCB電鍍專用設備所替代。

在2013年以前，中國中高端電鍍專用設備普遍被進口設備壟斷。進口電鍍設備通常采用垂直升降式加工的方式，電路板通過水平傳動裝置牽引在同一制程的槽體內水平或垂直移動，在不同制程環(huán)節(jié)中需要通過垂直傳動裝置切換槽體和工藝制程。進口垂直升降式PCB電鍍設備提升了電鍍精度和生產(chǎn)效率，但由于價格很高，在國內制造企業(yè)中的普及度相對較低。

隨著國內垂直連續(xù)電鍍設備（VCP）的研發(fā)和問世，該設備創(chuàng)新性的解決了傳統(tǒng)龍門式設備在批量PCB電鍍生產(chǎn)中精度差、清潔性低、易出現(xiàn)跑昌滴漏，安全隱患多的問題，在提升電鍍品質的同時極大地簡化了設備結構，實現(xiàn)了清潔安全生產(chǎn)。VCP設備的誕生突破了進口垂直升降式電鍍設備在高端PCB專用電鍍設備市場的壟斷，憑借其在生產(chǎn)效率、產(chǎn)品品質、設備特性和設備價格的優(yōu)勢，正逐步成為PCB電鍍專用設備的主流產(chǎn)品。

1.2 高端電鍍行業(yè)技術水平

隨著下游電子設備和PCB產(chǎn)品的持續(xù)發(fā)展，多層板、小孔徑、高孔徑比PCB、撓性板、超薄板等高端PCB產(chǎn)品的市場需求不斷提高。在高端PCB電鍍領域，為了實現(xiàn)PCB廠商對集成化、小型化、高頻化的產(chǎn)品品質需求，其電鍍設備需要滿足以下要求：

■電鍍厚度要求：鍍層需具有一定的厚度才能使安裝后的PCB性能符合最終制成品的品質和性能需求。

■電鍍層結合力要求：鍍層要求良好的附著性能。

■電鍍層均勻性要求：鍍層需要均勻，才能確保蝕刻后產(chǎn)品的線路品質。均勻的電鍍層是實現(xiàn)精細線寬/線距和通訊訊號高效傳輸?shù)闹匾蛩亍?/p>

■高厚徑比能力要求：高厚徑比的孔電鍍難度較大，只有孔內鍍層具有足夠的厚度和均勻度才能保證孔導通可靠性和信號傳輸穩(wěn)定。

為了實現(xiàn)上述電鍍板的性能要求，電鍍設備從設計結構上需要具備以下功能：

■穩(wěn)定傳動能力：電路板在傳動系統(tǒng)的帶動下穩(wěn)定傳動，順利實現(xiàn)基板在裝有不同液體的槽體內完成電鍍過程。

■電流均勻分布能力：電鍍過程中電流在板面的分布是影響鍍層均勻性的重要因素。

■合適強度的液體擾動能力：液體擾動是加速電鍍反應過程，提升鍍孔能力和鍍層均勻度的重要因素。

■保證電鍍效率需要對槽體內液體擾動達到一定的水平。

與此同時，隨著可持續(xù)發(fā)展理念的逐步深入，電鍍生產(chǎn)過程中的環(huán)保節(jié)能的清潔化生產(chǎn)和自動化智能化的安全生產(chǎn)需求逐漸提高，這就對生產(chǎn)設備提出了日益嚴格的環(huán)保和安全性要求：

■節(jié)能環(huán)保：符合國家和行業(yè)的相關規(guī)章制度要求。

■安全生產(chǎn)：降低消防和意外事故隱患，提升自動化生產(chǎn)和智能檢測能力，降低操作和維護難度。

■循環(huán)利用：在生產(chǎn)中保持溶液成分穩(wěn)定，連續(xù)生產(chǎn)。

為了保證成品質量，印制電路板生產(chǎn)對電鍍銅加工環(huán)節(jié)的質量要求越來越高。相比傳統(tǒng)的電鍍銅加工設備，VCP設備具有批量生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質量不僅穩(wěn)定而且好、節(jié)能降耗清潔生產(chǎn)、自動化節(jié)省人工、操作和維護安全簡便等優(yōu)點，越來越多的印制電路板廠商選擇使用VCP設備實現(xiàn)印制電路板的批量生產(chǎn)，以達到線路板表面鍍層厚度均勻，填孔精準、生產(chǎn)安全性和清潔性高等生產(chǎn)目標。在PCB的批量生產(chǎn)中，VCP正在替代傳統(tǒng)電鍍加工設備，成為PCB生產(chǎn)電鍍銅環(huán)節(jié)的主流設備。

2 中國VCP市場狀況

2.1 現(xiàn)有狀況

從VCP產(chǎn)量來看，受PCB行業(yè)增長和替代傳統(tǒng)生產(chǎn)設備等影響，中國VCP設備產(chǎn)量保持了快速穩(wěn)定的增長。根據(jù)CPCA市場分析推算，2018年中國VCP產(chǎn)線新增數(shù)量約328條。預計到2023年，應用于現(xiàn)存PCB需求生產(chǎn)的VCP設備新增產(chǎn)量將達到505條（見圖3）。

圖3 2013～2023年中國VCP產(chǎn)線產(chǎn)量

受政策影響和下游市場的推動，2018年中國VCP設備市場規(guī)模約13.41億元，2017年和2018年VCP市場增速明顯。保守預計到2023年，中國VCP設備市場將保持16.3%的年均復合增長，市場規(guī)模將達到23.78億元（見圖4）。

圖4 2013～2023年中國VCP市場產(chǎn)值規(guī)模（萬元）

2.2 設備替換需求

隨著中國經(jīng)濟的迅速發(fā)展，許多行業(yè)對電鍍的需求不僅越來越多而且質量要求越來越高。據(jù)悉，全國電鍍行業(yè)的用水量及用電量和印制電路板PCB的耗量相近，但產(chǎn)生的經(jīng)濟效益（產(chǎn)值）僅為PCB的十分之一。其重要原因之一應該是電鍍行業(yè)中的企業(yè)大多規(guī)模較小，普遍采用傳統(tǒng)的龍門式設備。

近年隨著中國PCB迅速發(fā)展和提升，多層板、HDI板、撓性板和IC載板產(chǎn)量的增加，很多企業(yè)對VCP的需求尤其是對中高端VCP需求的猛增。5G的技術變化使得PCB制程要求更高，5G要達到高速率、多通道、大容量的標準，數(shù)據(jù)鏈路將更復雜、I/O（輸入/輸出）量更大，背板則要更高層數(shù)、超大尺寸、超大厚度、超多孔數(shù)和超高可靠性，工藝難度要比4G高很多。

從PCB制造工藝來看，目前市場主流的多層板、HDI板及封裝載板等先進電路板構造復雜。高頻高速PCB加工時要進行阻抗控制和阻抗匹配，且涉及PCB的線寬、線厚、孔徑孔數(shù)、對位精度等多項指標的考核，每道工序的加工難度都較以往大幅提高。

目前，市場上留存的大批龍門式電鍍設備存在低效、生產(chǎn)品質不穩(wěn)定、污染大等問題，從VCP與龍門式電鍍設備各項指標對比來看，龍門線已經(jīng)無法滿足多層高頻高速PCB板的工藝要求和PCB板批量生產(chǎn)下的高良品率要求。近年來，為了滿足PCB生產(chǎn)集成化、小型化、高頻化的產(chǎn)品品質需求，PCB廠商開始使用VCP設備代替?zhèn)鹘y(tǒng)的龍門線。

VCP電鍍設備不僅能滿足更高標準的電鍍層厚要求、均勻性要求、高縱橫比板電鍍品質要求，在大批量PCB生產(chǎn)制造中，具備生產(chǎn)效率高和產(chǎn)品穩(wěn)定性好等特點，而且它還能幫助PCB廠商有效降低制造成本，大幅提高PCB制造過程中的安全性和環(huán)保性。目前，VCP電鍍已經(jīng)發(fā)展成為PCB電鍍的主流設備。未來，5G技術發(fā)展將推動PCB產(chǎn)品的不斷升級，VCP設備作為一種創(chuàng)新型的PCB電鍍設備，因具備高效率、高穩(wěn)定性、低成本、清潔環(huán)保等特點，將加速實現(xiàn)對傳統(tǒng)龍門式電鍍設備的替換（見圖5、圖6）。

圖5 VCP在中國PCB電鍍設備的占比情況

圖6 中國VCP對傳統(tǒng)龍門線設備替換需求（條）

3 VCP市場發(fā)展趨勢

3.1 中國高端VCP設備進入全球市場

未來3～5年，中國VCP市場將受到以下幾個方面因素的影響，第一，來自中國高端VCP設備對全球市場的替代需求；第二，PCB產(chǎn)業(yè)升級帶來的VCP設備升級和對傳統(tǒng)電鍍設備的更新需求；第三，5G技術帶動高端VCP設備需求的提升；第四，VCP設備在新興高端應用領域的拓展。

隨著國產(chǎn)設備企業(yè)不斷的自主技術研發(fā)和創(chuàng)新，部分電子電鍍設備企業(yè)已經(jīng)具備了行業(yè)領先的技術水平和創(chuàng)新能力，可以自主研發(fā)和生產(chǎn)出高效能、高品質、清潔化的電鍍加工設備。這些國產(chǎn)設備不僅打破進口設備對中國市場的壟斷，成為中國PCB電鍍加工的主流制造設備，并以其性能和價格的優(yōu)勢逐步進入海外市場。

未來3～5年，中國VCP設備有望替代全球市場15%的市場份額，其中一大部分來自于東南亞、日本、馬來西亞、泰國、越南、韓國等市場，歐洲市場主要來自意大利、德國、瑞士、西班牙等地區(qū)，同時中國高端VCP設備企業(yè)也將逐步承接國內PCB企業(yè)走向全球的戰(zhàn)略布局。

3.2 中國PCB是高端VCP設備的重要用戶

根據(jù)中國電子電路行業(yè)協(xié)會信息部的資料可知，預計2023年中國仍將是全球PCB主戰(zhàn)場，中國PCB產(chǎn)量占全球比重將達到73%，產(chǎn)值占比達到54%（圖5）。隨著國內大型PCB企業(yè)在全球市場的布局，中高端PCB制造向東南亞等地區(qū)逐步轉移，未來幾年，中國高端VCP電鍍設備將逐步走向全球市場，參與全球市場競爭（見圖7）。

圖7 中國PCB占全球比例

3.3 5G技術帶動中高端VCP設備需求

據(jù)CPCA統(tǒng)計數(shù)據(jù)及預測，2019年全球PCB產(chǎn)值有小幅調整。經(jīng)過2019年調整后，在5G、云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、新能源汽車等領域加速發(fā)展的大環(huán)境下，后續(xù)幾年重新進入成長階段。預計2023年全球PCB產(chǎn)值將達770億美元，2018～2023年年均復合增長率約為4.3%。受益于PCB產(chǎn)能轉移與政策支持，預計中國PCB行業(yè)增長速度相對全球較高。汽車、通信基建、消費電子將成為PCB行業(yè)增長的主要驅動力。PCB市場的穩(wěn)定增長保證了VCP設備的市場需求。

據(jù)統(tǒng)計，中國上市PCB企業(yè)前14家企業(yè)，2017年產(chǎn)能約為4105萬平方米，預計到2020年產(chǎn)能將達到6604萬平方米，2018年至2020年擴產(chǎn)的平均復合增長率達17%，遠高于2018年至2023年行業(yè)整體4.9%的復合增長率（見表1）。

在下游新興領域，隨著5G技術滲透到各領域，新一代電子產(chǎn)品趨于高效能、高容量、高速及高頻化，市場對高速高頻PCB產(chǎn)品需求快速增長。新興高端應用市場，包括高效能計算機、服務器、大數(shù)據(jù)中心、存儲、AI、高端通訊設備、新能源電池、OLED等領域，正刺激多元化高端VCP產(chǎn)品的需求。未來幾年PCB廠商有望繼續(xù)保持較高擴張速度以滿足市場的需求，IC載板的市場需求和生產(chǎn)需求將逐漸上升，國內PCB廠家不斷向IC載板領域傾斜，這些將進一步帶動國內中高端VCP設備需求的提升（見表2）。

表1 中國前14家PCB制造企業(yè)擴產(chǎn)計劃（根據(jù)公開資料整理）

表2 國內IC載板參與者（根據(jù)公開資料整理）

4 國內外PCB電鍍設備廠家現(xiàn)狀

PCB電鍍設備的市場參與者主要可以分為大型綜合性電鍍設備企業(yè)、PCB設備企業(yè)、以及大型VCP設備企業(yè)三類。其中，大型綜合性電鍍設備企業(yè)除了提供PCB電鍍設備和中高端傳統(tǒng)表面處理設備以外，還提供電鍍生產(chǎn)所需要的化學藥水及相關產(chǎn)品。PCB設備企業(yè)主要提供PCB生產(chǎn)相關的加工設備，包括PCB電鍍及前處理設備、顯影設備、蝕刻設備等。大型VCP設備企業(yè)以VCP產(chǎn)品為主，專注于PCB電鍍領域的設備研發(fā)和創(chuàng)新。由于PCB產(chǎn)品對鍍層的品質要求較高，PCB電鍍工藝難度較大，少量掌握核心技術且兼具一定規(guī)模的中高端電鍍設備企業(yè)在PCB電鍍領域將占據(jù)主導地位。

由于PCB電鍍工藝流程較長，高端電鍍設備的復雜程度高，核心部件技術含量高，生產(chǎn)與工藝技術創(chuàng)新和產(chǎn)品研發(fā)聯(lián)系緊密，操作和管理難度較大。創(chuàng)新型高端設備從產(chǎn)品設計、試制到批量生產(chǎn)過程中對設備的加工制造和裝配的要求也相對較高，因而需要有經(jīng)驗和有實力的設計、技術和制造團隊，不斷根據(jù)下游領域市場需求變化，改進產(chǎn)品品質和性能，創(chuàng)新產(chǎn)品種類并實現(xiàn)生產(chǎn)的有效管理。

從目前的行業(yè)發(fā)展來看，一些歐洲和日本的電鍍設備企業(yè)，某些特定高端電子電鍍設備以及傳統(tǒng)電鍍設備技術上，具有領先的技術優(yōu)勢和領先技術產(chǎn)品，并實現(xiàn)了領先技術產(chǎn)品的大批量供應。在這些特定領域，國產(chǎn)高端PCB電鍍設備與歐洲、日本的企業(yè)還具有一定差距。但隨著PCB技術和電鍍技術的持續(xù)發(fā)展，技術差異的節(jié)點不斷縮小，部分國內PCB電鍍設備制造企業(yè)已具有一定的國際競爭力，憑借國內首創(chuàng)的垂直連續(xù)電鍍等技術，其自主研發(fā)的VCP系列產(chǎn)品穩(wěn)定性好、性價比高，在主要性能指標方面已經(jīng)達到甚至超越國際同類產(chǎn)品水平。一些在PCB行業(yè)電鍍設備細分領域中的領軍企業(yè)加強自主創(chuàng)新，不斷完善提升設計制造的VCP中高水平的電鍍生產(chǎn)線，已向國內規(guī)模以上超過百分之五十以上的PCB企業(yè)提供了VCP產(chǎn)品，并出口海外，近幾年每年都提供給企業(yè)一百余條VCP生產(chǎn)線，受到業(yè)內一致好評。

中國電子電路行業(yè)要奮發(fā)圖強早日邁入世界先進行列，就必須解決三個主要瓶頸，VCP的提升和廣泛使用將是突破專用設備瓶頸的一大舉措。

本文得到了龔永林、馬明誠、何為等行業(yè)專家的支持，謹向他們表示感謝！