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移动终端电子驱动FPC的发展

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PCB的发展受下游终端产品需求和整个IT产业景气度直接影响,

电子产品多功能化、小型化、轻量化的趋势,FPC成为各种类PCB中最突出的“受益者”。

同时,也给FPC市场带来了新变化、新生机、新课题。

本文重点阐述近年来终端电子产品的需求变化给FPC市场带来的影响,并在此基础上进行分析和探讨。

一、2011年世界挠性印制电路板产值呈正增长

世界印制线路板(PCB)市场统计分析权威机构之一 Prismark公司,在2012年3月公布了对2011年世界各类PCB的产销统计结果。2011年世界PCB总产值达到554.09亿美元,比2010年增长了5.6%。其中挠性印制电路板(FPC)产值达到92.05亿美元,占总产值的16.6%(所占比例比2010年增加了1%),FPC产值年增长率为12.4%,在五大类型PCB产值的年增加率中列居第二,仅次于HDI的年增加率(17.5%)。(见图1)

据Prismark公司预测,在五年后的2016年,世界FPC产值将增加到132.45亿美元,占PCB总产值的18.4%。在2011~2016年间,FPC产值的年均增长率(CAAGR)为7.5%(见图2),其增长幅度在五大类型PCB中排名第二,位居HDI板产值增长率之后,成为具有市场需求增长速度快的一类PCB品种。在图2的统计、预测数据中也可看到,中国大陆是未来五年来FPC产值增长幅度较大的国家。

台湾工研院IEK的PCB市场专家江柏风近期的著文,对2012年世界FPC(台湾称“软板”)生产与市场作了如此分析和评价:“在2009年全球受到金融风暴影响,电子零部件产品呈现一片下跌的局面。在当时,全球性软板产业也下跌了9.15%,产值滑至只有54.6亿美元规模。随着全球景气的逐步复苏,软板产业在2010年也开始由负增长转为正增长。并且在电子产品朝向轻、薄的潮流带动之下,软板在电子产品中的采用比例也是节节升高。它拉升了全球软板在2010年产值成长10.62%,达到60.4亿美元的规模。在2011年初,全球预期景气将会大幅复苏,相关总体经济数据皆呈现相当乐观的景象。然而在欧洲发现到某些国家的债务高筑,以及美国举债上限的危机,市场成长开始急踩刹车,所有经济状况开始转为保守看待。2011年,也使得电子产品的采购力转为观望的态度。最后,走过2011年,全球软板产业呈现正成长,产值上升至64.3亿美元规模,年增长幅度为6.46% ,略低于2010年。”

二、终端电子产品新变化为FPC提供了更大更新的市场

2.1 在终端电子产品发生新变化中,FPC是受益者之一

在离去不久的2011年间, 世界PCB产业经历了风风雨雨,大起大落。许多市场专家在2012年新春来临之际对此回顾和分析,力图从中提炼出一些发展变化中的规律性东西。其中,在CPCA展览会期间召开的研讨会上,Prismark公司姜旭高报告中发表的看法使许多到会者感触深刻,大受启发。他讲到,“ PCB行业是电子产业的重要组成部分。终端电子产品是PCB最重要的下游市场。全球电子产业发展在2011年受到天灾的严重影响,全球主要币值之间汇率变化波动甚大,也对一些国家、地区的经济发展产生很大的阻碍。2011年,当全球经济几乎已处在停滞的境况下,美国率先推出了‘苹果’手机与平板电脑,这成为全球电子产业发展的热点,成为一个全新的、持久的驱动经济变化的动力。从中我们也感悟到,当今世界的人们更加追逐一个智能的、有新功能的、方便高效的、有软件做支撑的电子产品。这种‘苹果驱动效益’使得无论是电子产品,还是为电子产品配套的PCB,都在差异化上更加表现突出。”

姜旭高在报告中反复强调,“全球各国、各地区的PCB制造业,由于其产品结构的不同使得其差异化更加突出,这也引起了在不同生产国家、地区的PCB销售额差异增大。我们从2011年统计数据中惊诧地看到,由于台湾、韩国PCB产品结构在近年发生的重大变化,其中IC封装基板、HDI、FPC占有高比例(共计约70%),因此它们的PCB销售额年增长率在2011年首次超过中国内地。”在报告结尾,他预言:“未来几年,PCB销售额年增长率高的国家、地区及企业是属于那些快速度发展高端技术者,是属于求得产品结构向更高层次转变者。”

终端电子产品无论是在制造技术上还是在市场规模上,都确实在2011年间发生了很大的变化。智能手机及平板电脑在2010年~2011年的发展,不仅对PCB及基板材料制造技术具有“颠覆性”影响,而且还带来PCB市场格局的改变。这种凸显差异化的新变化来临之时,FPC在PCB各类品种中,无疑是突出的“受益者”之一。FPC市场比例,也随着世界 PCB市场格局的改变而得到提升。

2.2 FPC手机市场的变化

在2011年快速发展的智能手机、平板电脑(超薄型电脑)、电子书、LCD(具体到FPC,为搭载IC驱动芯片的COF等挠性基板)面板和LED(具体到FPC,为LED灯条等)等,都给FPC与FCCL市场带来了新变化、新生机、新课题。具有薄、轻、多功能为特点的智能手机、平板电脑等新型终端电子产品,在单台采用FPC数量上比原有同类产品有明显的增多。

以iPhone手机为例,近两三年来,它的设计结构发生了大改变。这种变化的其中之一表现就是:PCB由原来与电池的“叠加”方式,转变为并排设置,即“PCB为电池让路”。有位台湾专家曾对此作过如此风趣的比喻:在手机壳内的“床上”,原来是基板叠在电池之上而“睡”。现在改为在同一“床上”并排而“睡”。并且“又胖又大”的电池,把身材瘦小的PCB挤得“曲身”而卧(见图3)。

由于iPhone4手机的基板设计改成为倒“L”型,它与在手机面上设置的功能部件的信号线连接,就不能像原来结构方式那样的“直上直下”,因此,这种“绕道”的信号线连接,使许多PCB设计由原来的刚性PCB改为了挠性PCB的方式。这也是它在使用FPC数量方面变多的原因之一(见图4)。

智能型手机的功能增加很多,包括触控屏、GPS、WLAN等。同时它还增加了各种特殊传感器,如加速度传感器,倾角传感器、陀螺仪、磁传感器、压力传感器等。这些新增的功能或传感器多是以模块形式出现,这就需要靠FPC或刚-挠性PCB来作连接。在过去的手机上,FPC或刚-挠性PCB只是在照相模块以及折叠、滑盖等折转位置上应用(见图5)。而现今的智能型手机,因为导入触控功能,对于硬件操作,传输速度与外观都需同时兼顾,就得在触控屏幕、按键、侧键、照相模块、传感器模块等位置都大量采用FPC或刚-挠性PCB的设计方案。此外,考虑到内部布局与体积,天线、电池、扬声器和听筒也需要FPC或刚-挠性PCB来连接。通过考察iPhone手机设计结构可以看到(见图6中所示的iPhone 4用FPC),刚-挠性PCB出现在了LCD、 TouchScreen与主板之间;扬声器、主按键、触控屏幕三者之间;环境光源与距离传感器之间,以此实现它们的相互信号的连接。天线、扬声器与听筒也是利用FPC接成一个模块。

据统计,一台普通手机只需3到5片FPC,中档次智能手机则是采用6到8片FPC,而iPhone 4智能手机出于配备双镜头以及多种模块与薄型化需要, FPC在此机采用的整个PCB中的比重得到提高。它的FPC使用数量高达10~12片。

台湾工研院产经中心(IEK)近期对世界手机需求量调查统计的结果表明:2011年世界手机出货量达到18.28亿台(见图7)。预估2012年的出货量约为19.65亿台,较2011年增长7.5%。全球手机需求仍为正增长,但趋势趋缓。未来两年内,世界智能手机(Smart Phone)与常规手机(Basic Phone)的市场需求量呈现正成长的态势。主要需求动力来自欧美市场对于智能型手机的换机潮以及新兴市场对于中阶智能手机的需求。

按照手机各零部件划分,统计FPC使用量的结果可得到:近年在手机(特别是智能手机)中新增零部件传感器(一般为传感器模块)用挠性基板,是需求量增加最快的一类。手机的FPC需求量增加较大的还有搭载液晶模组的FPC。手机液晶模组也是需求FPC的手机各零部件中,使用FPC面积最大的部件(见图8)。

按照手机采用不同层数多层FPC划分,统计FPC使用量的结果可得到:近年手机用FPC更加走向多层化。采用的多层FPC的层数从3层至8层。根据调查统计,在所使用的多层FPC中以4层板的应用范畴最广(见图9)。

2.3 FPC电脑市场发生的变化

FPC早已拥有了电脑的应用市场。FPC的电脑传统市场主要是硬盘驱动的连接电缆和带状引线, 笔记本电脑的主板与液晶显示连接――刚挠结合电路、液晶显示板模块等。

近年,笔记本电脑对FPC市场需求的新提升,主要表现在两方面:一是笔记本电脑转轴有部分采用FPC来实现,二是Win7系统支持触摸屏,而触摸屏也需要FPC来连接。平板电脑的问世,也给FPC提供了更多的市场发展空间。例如iPad 2增加了前后镜头,这就意味着增加两片FPC。

2011年起多模组与薄型化的需求,使得平板电脑采用了更多的FPC。例如New iPad 采用的FPC数量竟多达15~16片(见图10)。

台湾工研院IEK调查报告认为:在Apple的iPad平板电脑(Tablet)推动下,平板电脑热潮迅速抢占全球IT市场,这使2011年市场变成了平板电脑之年。平板电脑在2011年第三、四季度延续当年第二季度的高成长(三季度与四季度产值增长率分别达到27.3%、14.3%)。预测2012年各季度的全球平板电脑出货量将从1千多万台突破至2千万台以上;2012年四季度的全球平板电脑出货量将会更有望提升至3千万台(见图11)。

台湾工研院IEK预测,2012年便携式电脑(Mobile PCs,含超级本)仍为整体电脑产业的主要增长产品。其主要原因是便携式电脑的新机种与低价产品在不断问世(见图12)。

2011年在电脑市场上发生了一个值得关注的变化,这就是智能手机和平板电脑的合计全球出货量在这一年开始超过个人电脑的出货量。这一变化事实,更加验证了电脑中运用“移动运算”的趋势已经来临。以Wintel为构架的电脑制造厂商面对这一产业的市场格局的巨变,正筹划着以Utrabook PC(超薄笔记本电脑)来进行市场的大反击。英特尔(Intel)亚太区技术行销服务事业群执行总监刘景慈在2012年4月的一次讲演中表示:“英特尔自2011 年起全力推动Ultrabook电脑。它是以新的处理器平台结合快速启动、智能连接、智能反应、个人身分辨识、防盗技术等,驱动整个笔记型电脑产业生态迈向更超薄、更轻盈、更行动化的境界”。 刘景慈认为当前“Ultrabook市场动能相当好”。他很赞同其它企业家的预测之言:“2012年是Ultrabook PC元年”和“2012年将会是Ultrabook开花结果的一年”。

目前世界上已经上市的Ultrabook PC生产厂商与机种,主要有宏基(Acer)的Aspire S3、华硕(ASUS) 的ZenBook UX21/UX31、戴尔(Dell) 的XPS 13、惠普(HP) 的Folio 13、联想(Lenovo) 的IdealPad U300S/U300e、 LG的Super UltraBook Z330/Z430、三星(Samsung) 的Series 5 (5系列) Ultra13、东芝(Toshiba)的Portege Z830/Z835、Satellite 的U840等机种。据统计,以第三代Intel Core处理器平台技术设计的Ultrabook Pc,在2012年则有75款产品正在设计阶段。

台湾工研院IEK近期预测,全世界Ultrabook PC在2012年的出货量将达到4700万台;2012年的出货量将突破1亿台。

三、终端电子产品的薄型化对FPC需求增长的驱动

3.1 在电脑领域

平板电脑厂家为迎合市场的需求,不断追求它的薄型化。在近一两年中,在平板电脑极薄化表现突出的实例有:于2011年9月Samsung(三星)推出的“Galaxy Tab 10.1” 平板电脑与Amazon(亚马逊)的“Kindle Fire” 平板电脑,它们的整机厚度分别达到了8.6 mm和11.4mm;ASUS(华硕)于2011年12月问世的牌号为“Eee Pad Transformer Prime” 的平板电脑,又将它的厚度降到8.3mm;在2012年2月召开的CES2012消费电子展上,日本著名厂商东芝正式了最新的一款铂金系列机身厚度仅为7.7毫米的平板电脑AT200,当之无愧的成为了目前全球最薄的平板电脑,极致的厚度就连iPad2也只能望而兴叹;苹果公司在2012年3月最新推出的New iPad尽管在极薄化上迈进一步,但只是达到了9.4 mm(见图13)。

在2012年兴起的世界Ultrabook PC市场“大反击”,主要有两大“杀手锏”,即实现它的极薄轻便和移动运算。其中,Ultrabook PC的极薄化已成为一种迅速发展的潮流。例如华硕公司(ASUS)2012问世的Ultrabook PC(牌号为Zenbook UX31),其电脑厚度只有17.5mm, 重量为1.3kg(见图14)。Ultrabook PC的薄、轻量化的发展,意味着将在这些机种中更大量地采用fpc

3.2 在手机领域

微软公司(Microsoft),曾推出了世界上最早的智能手机产品,但它一直无法将它形成一个品种相对独立的新市场。这项使命最终还是落在iPhone产品上。

2010年,由史蒂夫-乔布斯领导的Apple公司推出了iPhone手机,从而推动了手机制造技术的一大变革,开启了智能手机偌大的新兴市场。这使得人们更加体会、赞赏史蒂夫-乔布斯所言:“毕加索不是说过么,‘好的艺术家只是照抄,而伟大的艺术家窃取灵感。’在窃取伟大的灵感这方面,我们一直都是厚颜的。”iPhone智能手机问世三年后的今天,已有许多手机厂家推出了多种款式的这类手机,它们之间的激烈竞争,除了表现在功能、价格等之外,还表现在手机厚度上。

手机厚度,一直是生产厂商竞争优势的重要体现。在2005年间,日本手机制造厂商NEC公司打破了当时摩托罗拉公司所创造的世界上“最薄”折叠手机(牌号为“V3”)的记录,它推向市场厚度为11.9 mm的“魔鬼超薄”折叠手机(在中国大陆称 “N9”、在欧洲的牌号为“e949”),被称当年“世界最薄”的手机,从而一时获得V3手机市场的迅速扩大。2010年6月,苹果公司推出的iPhone4型智能手机再次打破厚度10mm的底线,把它的厚度降到9.3mm。事隔一年后,三星公司(Samsung)推出的Galaxy SII型智能手机又比iPhone4手机的厚度减少了约1mm(实现8.49 mm)。摩托罗拉公司(Motorola)在2011年10月骄傲地向全世界宣布了自家的超薄新旗舰Droid RAZR智能手机。其最薄7.1毫米的厚度,确实让人惊叹。然而仅仅在数十小时之后,日本富士通公司(Fujitsu)拿出了一款更薄的手机――6.9毫米的ARROWS μ F-07D。这时,有人就认为:世界手机最薄的桂冠,总是最终被日本厂商所夺得,因为制作极薄手机他们历来是强项。现在看来这个结论下得过于匆忙:事发三个月后的2012年1月,在“CES 2012”的盛会上,华为公司又展出了牌号为“Ascend P1S”智能手机,其厚度更推进到6.68mm,一举成为中国人为此而自豪的、目前世界上最薄的一款手机。

图15给出了近三年来,世界手机制造厂商在实现薄型化方面所纷纷推出的极薄手机实例。

可以确信,在世界的手机制造厂商中这种勇夺手机极薄桂冠的搏弈今后还将继续下去。台湾一位资深市场资讯专家在今年春季间发出断言:“薄型化是手机产业一条无止境的路”。这位专家还把这一发展趋势与FPC市场规模扩大紧密地联系在一起。他认为,携带型电子产品在提供的功能越来越多的趋势下,其内部所加注的电子零组件也越来越多。再加上为了便于携带与拿取,因此在厚度的要求上是越来越高。在电子产品厚度要求越来越薄的趋势下,其内部的印制电路板可选择的品种,则以软板为首选。这也使得软板在手机中被采用的比重越来越高。

参考文献:

1. PRISMARK. Global Elect-ronics and PCB industry growth outlook. SHANGHAI, China. March,2012.

2. 祝大同.日本地震后高端覆铜板的开发重点.第十二届覆铜板技术-市场研讨会论文集. 2011.9

3. 江柏风.软板满足未来电子产品趋势.2012苏州电路板研讨会论文集. 2012.5

4. 工研院IEK电子组研究团队.2012年十大ICT产业关键议题.PCB产业市场评析系列. IEK 产业情报网.2012.4

5. 江柏风.手机薄型化带动全球软板产值上升. IEK 产业情报网. 2012.5

6. 祝大同.HDI多层板走过二十年(2)――对二十年来HDI多层板及其基板材料技术创新的评析.印制电路信息.2011年第8期