激光精密制造和服務細分市場研究

來源:德力激光    關鍵詞:激光打孔, 精密制造, 激光器,    發布時間:2019-08-06

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隨著市場經濟快速發展,國內出現了許多從事研制、生產和經營激光器和激光加工制造和服務的公司。按現代企業制度建立的這些新興公司(企業),經營理念完全定位于市場經濟,在市場中找生機,發揮企業優勢,擇優而用,滿足用戶要求,通過融資,壯大財力,吸納海內外技術優勢,通過各種渠道,形成自家的技術優勢和服務于用戶的產品優勢。短短幾年,這些公司發展極快。至今已有100多家從事激光加工的制造企業,其中一些是由激光技術應用研究所建立的,另外一些是新興的民營激光公司。這些公司已成為國內激光加工市場的主力,他們制造的工業激光器、元器件和激光加工系統(激光標記、劃線、微調、切割、焊接、表面處理、微加工、直接成型)約占國內總市場90%以上份額。


激光切割是激光加工中發展最成熟、應用最廣泛的激光加工技術之一,已廣泛應用于汽車摩托車、鋼鐵冶金、禮品制造和航空航天等行業,適合于切割碳鋼和不銹鋼等金屬和塑料、有機玻璃、木頭、印制電路板等非金屬材料。


激光打標是目前工業產品標記的最先進技術。已廣泛應用于電子工業、汽車工業、醫療產品、五金工具、家用電器、日常用品、標簽技術、航空工業、證件卡片、珠寶加工、儀器儀表以及廣告標牌等。典型應用包括各類金屬和非金屬材料及產品表面的打標,如不銹鋼、鋁合金、有機玻璃、陶瓷、塑料、合成材料、木材、橡膠皮革、紙品、電容、電感、印制電路板、集成電路、電器接插卡、各類儀表和控制面板、鈕扣、化妝品包裝、食品包裝、文具、工藝品、香煙、雷管、軸承、齒輪、活塞環等。在激光打標機中,我國自己可以生產激光器,國產的激光打標機基本能滿足工業化使用要求,可以替代進口。


激光焊接已廣泛應用于激光加工車間和自動化生產線,行業包括電子、航空航天、化工、五金等,被焊接的材料和產品有不銹鋼、鋁合金、壓力容器、鉭電容、電子槍、鋰離子電池、壓力傳感器、光纖耦合器件、航空航天用的各類金屬密封盒或容器等。


激光雕刻已廣泛應用于印章、獎牌獎杯制作、禮品及廣告等行業,如在牛角、塑料、有機、木頭、儲墨墊、原子印章、橡膠等材料上方便地刻制各類印章;雕刻、切割各類標牌;在竹板或木頭上雕刻各類文字、圖形等。


我國電子產業集成電路,印刷電路等一些技術含量較高的產品的增長趨勢來看,電子產品領域的自主創新能力在不斷加強,而精密激光制造與服務在該領域有廣闊的市場空間, SMT模板等產品廣泛采用精密激光制造與服務已經是發展趨勢,精密激光制造與服務未來的市場一是現有市場的自然成長,另外是傳統的技術方法逐漸被精密激光制造與服務替代,市場不可限量。


國內精密激光加工領域,從事激光模板生產的廠商有光韻達、光宏、允升吉、木森等,從事柔性線路板激光成型的廠商主要有光韻達、力捷科、皇科等,從事HDI鉆孔的廠商主要有多元科技和優康控股公司等。


精密激光制造和服務行業是新興的行業,是電子制造業最具潛力的行業之一,目前正處于成長初期。根據美國光電子發展協會(OIDA)統計,激光制造和服務行業已經成為除激光通信和激光存儲技術以外最大的激光應用行業。激光應用技術的迅速發展,促進了激光制造服務的發展,而激光制造服務的發展又反過來激發了激光加工技術的發展,激光加工在信息標記、切割、焊接、鉆孔等領域的應用得到不斷拓展。激光制造正為斷地替代和突破傳統的加工和制造工藝,未來發展前景廣闊。


根據國家科技部基礎研究司《我國激光產業發展對策》研究報告顯示,國外已建立有約5000個激光加工站,而我國現只有120個左右的激光加工站或加工中心,未來發展具有很大的潛力。根據統計,2008年我國與電子信息行業相關的專業精密激光制造和服務業收入19.55億元,隨著精密激光對傳統制造的不斷地替代和突破,精密激光制造正不斷地滲透到傳統制造中,近三年我國精密激光加工行業將保持平均每年30%的增長率,中國精密激光制造與服務行業的產值將由2008年的19.55億元人民幣增長到2012年的55.14億元,市場容量較大,市場前景良好。


(一)激光漏印模板市場規模及趨勢分析

在激光漏印模板市場中,主要產品是SMT激光模板,模板的制造方法有三種,即激光切割、電鑄成型、化學刻蝕。電鑄的主要缺點是在復雜型面的芯模表面難以得到厚度均勻的電鑄層,其表面上的劃傷等缺陷也會復制到電鑄產品上,生產周期長。蝕刻的缺點是沒有良好的印刷能力和平滑的細間距和超細間距元件的印刷能力。激光漏印模版的出現正好彌補了蝕刻和電鑄的不足。


中國SMT市場可按應用領域劃分為網絡通信、消費電子和計算機幾個主要應用領域,占總市場份額超過90%。


工業和信息化部數據顯示,網絡通信是最大的應用市場,2009年市場規模達139億元人民幣,占總市場份額36.3%。其中手機占比最大,預計達到20%。


中國電子元件行業協會數據顯示,中國龐大的消費電子產品基礎能夠滿足SMT市場的消費電子部分需求,市場規模達112.2億元人民幣,占總市場份額29.3%。


全球知名市場調查機構加特納公司統計顯示,隨著全球計算機事業逐漸遷入中國,中國己成為全球最大的個人電腦、筆記本電腦和顯示器生產基地。板與卡產品推動SMT市場發展的大功臣,其中包括主板、顯卡、聲卡和網卡。SMT市場的計算機部分規模達119.4億元人民幣,占總市場份額31.2%。


我國SMT模板需求量今年來呈現快速的增長勢頭,平均增長率應保持在15%左右,2009年達到68.6萬片,2012年將達到106萬片。


由於SMT激光漏印模板直接供應PCB生產制造所需, 因此SMT激光模版的需求可依中國的PCB產銷量推估, 以1平方米PCB板配套210部手機計算,單部手機所使用的PCB板為0.0047平方米,考慮到手機平均PCB使用面積較小,且手機的PCB 使用量只占PCB總產量20%,我們推測每單位電子產品所使用的PCB面積為0.01平方米,據此推算2008年中國PCB產量為165億片。同時考慮PCB多板共用一片SMT模板及電子產品更新周期越來越短等因素,估算每片SMT模板使用頻率為2.7萬次左右,由此我們預測2008年SMT模板產量約為61.3萬片,3.75億元。2009年產量同比增長12%,達到68.6萬片,考慮經濟周期因素,價格下跌7%,市場規模預計為3.9億元。同理預計,2012年產量將達到106萬片,市場規模預計為5.4億元。2006年到2012年的SMT激光模板的復合增長率為9.1%,這主要是因為中國PCB生產已經是相對成熟的產業,成長確實相對有限。


我國目前己成為全球最大的個人電腦、筆記本電腦和顯示器生產基地。板與卡產品是推動SMT市場發展的大功臣,其中包括主板、顯卡、聲卡和網卡。中國SMT市場可按應用領域劃分為網絡通信、消費電子和計算機幾個主要行業,這幾個行業占總市場份額超過90%。


該領域的主要公司有以下幾家:深圳光韻達光電科技股份有限公司,約占12.53%的市場份額,該公司在技術研發、銷售網絡、服務支持、設備等方面相比同行企業有一定優勢,在激光模板市場方面處于國內第一、世界第二的市場地位,是中國最早開展紫外激光成型的公司,大概比其他企業領先一年。光宏光電技術(深圳)有限公司約占12.00%的市場份額,木森激光電子技術有限公司約占7.20%的市場份額,深圳市允升吉電子有限公司約占4.27%的市場份額,深圳市卓瑞達電子有限公司約占3.20%的市場份額。


根據中國電路板協會統計,目前,全球PCB產業產值占電子元件產業總產值的四分之一以上,是各個電子元件細分產業中比重最大的產業,產業規模達490億美元。同時,由于其在電子基礎產業中的獨特地位,已經成為當代電子元件業中最活躍的產業,自2006年以來平均每年的增長率超過5%,2008年同比增長6.7%,2009年同比增長7.1%,達到1.71億平方米。2012年預計會超過2億平方米。


SMT就是表面組裝技術(表面貼裝技術)(Surface Mounted Technology的縮寫),是目前電子組裝行業里最流行的一種技術和工藝,主要是用來在PCB裸板上貼裝電子元器件,SMT工藝流程是印刷(或點膠)-->貼裝-->(固化) -->回流焊接 -->清洗 -->檢測 --> 返修,其中印刷環節是將焊膏或貼片膠漏印到PCB的焊盤上,為元器件的焊接做準備。在這個環節中必定要用到SMT漏印模板,所以PCB的產值或產量會影響到SMT模板的需求, 這也是我們以PCB產銷量做為估算SMT激光漏印模板的主要依據。


(二)精密金屬零部件的市場規模及趨勢分析

精密金屬零件的特性是加工精度較高,應用激光技術加工的精密金屬零件更能確保加工精度。精密金屬零件包括加工精度較高的易切鋼、不銹鋼、銅、鋁等金屬材質部件, 產品廣泛應用于電子、通訊、計算機、電機、儀器等各種行業。而透過激光技術加工的精密金零件則包括油墨噴嘴、精密光柵、過濾網以及屏蔽罩等,整體市場的產值在2009年達9.15億元, 由於應用激光技術的精密加工效率較好,近幾年保持25%以上的增長。


測量市場分析: 國內測試測量儀器行業得以取得較大突破,主要有兩個原因。一是我國巨大的市場需求,尤其是通信、數字電視、消費電子等市場的迅猛發展,引發了測試測量儀器市場的迅速增長,二是電子測量儀器行業近幾年迅速向數字化、智能化方向發展,產品出現更新換代需求,因而在若干個門類品種上取得了較快的增長。 我國測試測量市場是世界上最具增長潛力的市場之一。近年來,得益于我國經濟,特別是信息產業高速發展而形成的巨大需求,國內測試測量市場一直呈高速發展的趨勢。特別是數字電視以及通信市場的逐漸壯大,為測試測量行業的進一步發展提供了巨大的機遇。國家統計局數據顯示,“十一五”我國數字電視市場銷售額每年達到1000億~1500億元;與此同時,通信市場的發展速度仍然比較強勁,3G的部署產生的需求同樣不容小覷。


根據我國國民經濟發展的迫切需要和我國的實際現狀,國內測試測量行業的發展,除市場驅動外,國家也將在產業政策上予以傾斜,加大扶持力度。這點在信息產業部“十一五”規劃專家會議上已達成共識。我國測試測量市場的發展具有得天獨厚的優勢。國外企業對中國市場的成長性有著深刻的認識,近年來國外企業陸續在中國“扎根”,包括安捷倫、NI在內的跨國巨頭均加大在中國的發展力度,合資辦廠、開展用戶教育。


精密光柵:精密光柵單色儀是一種能獲得單色輻射的高性能儀器。儀器具有波長范圍寬、分辨本領高、波長精度高、掃描速度調節范圍大等特點,自動化程度高(能自動掃描光譜,自動換濾光片),可用以測各種輻射源的光譜分布、發光材料及光學薄膜的光譜特性等。屬于一種光譜類測試設備。優點在于:操作方便,制造成本低,節約測量時間,節省被測樣品,具有斬波功能,對于元素的各種波長都可測量。 光柵測量由于具有視場大、可移動、非接觸、測量速度快、獲取數據多等優點,在制造業(CAD/CAM)、醫學、服裝、娛樂、文物保存等許多行業有非常廣闊的應用前景。


(三)FPC成型的市場規模及趨勢分析

激光切割機可對柔性線路板和有機覆蓋膜進行精密切割而無需特別的壓力和模具固定。能過利用高能量的激光源以及精確控制激光光束可以有效提高加工速度并得到更精確的加工結果。采用振鏡掃描和直線電機兩維工作臺聯合運動方式,不因形狀復雜、路徑曲折而增加加工難度。精密激光切割常用于柔性電路板、軟硬結合板精密成型,FPC覆蓋膜開窗。


1、精密激光切割在FPC成型中的應用

激光在撓性電路板制造過程中的主要應用包括:FPC 外型切割、覆蓋膜開窗、鉆孔等。主要優勢如下:

直接根據CAD 數據用來激光切割,更方便快捷,可以大幅度縮短交貨周期。

不因形狀復雜、路徑曲折而增加加工難度。

行覆蓋膜開窗口時,切割出的覆蓋膜輪廓邊緣齊整圓順、光滑無毛刺、無溢膠。采用模具等機加工方式開窗難免在窗口附近會有沖型后的毛刺和溢膠,這種毛刺和溢膠在經貼合壓合上焊盤后是很難去除的,會直接影響其后的鍍層質量。

柔性板樣品加工經常由于客戶需要出現線路、焊盤位置的修改而導致覆蓋膜窗口的變更,采用傳統方法則需要重新更換或修改模具。而采用激光加工,此問題卻可以迎刃而解,因為只需要將修改后的C A D 數據導入就可以很輕松快捷地加工想要開窗圖形的覆蓋膜,在時間和費用上將為公司贏得市場競爭先機。

激光加工精度高,是撓性電路板成型處理的理想工具。激光可以將材料加工成任意形狀。

在以往的大批量生產中,許多小部件都使用機械硬沖壓成型的模具壓制形成。但是硬沖模法大的損耗和長的交付周期對小部件的加工和成型而言顯得不實用且成本高。


2、FPC市場分析

早期,FPC只應用于軍事、航天等特殊行業,伴隨著多種信息終端設備的發展,FPC逐漸被運用到民用和商業等領域。近幾年主要是被消費類電子產品增長所帶動發展,主要有以下幾個方面:(1)個人電腦:包括臺式電腦和筆記本電腦,以及正在萌發的穿戴式電腦。(2)計算機外設。以上兩項是全球FPC需求最大的市場,但其增長率不高。(3)手機:一部翻蓋手機里就要用到6至10片FPC,這些FPC主要是單、雙面的。多層結構的FPC用于顯示模塊和照相模塊。(4)音頻和視頻設備是FPC第三大應用領域:便攜式產品(如MP3、MP4、移動電視、移動DVD等)和平板顯示會不斷增加 FPC用量。(5)其他應用市場還有醫療器械、汽車和儀表等。

基于目前中國大陸FPC的廣闊市場,日本、美國、臺灣地區等大型佳邦控股、鴻海集團等FPC企業都已在中國大陸搶奪客戶,中國大陸地區大批FPC民營企業興起。未來幾年內,中國大陸FPC產量產值將超過美國、歐洲、韓國、臺灣地區,接近日本,其中產量將占全球約20%的比重,成為世界最重要的生產基地。以下是VLSI Research針對FPC成型的市場容量的統計與預測:根據市場研究機構VLSI Research統計,2008年全球FPC的產值為121億美元,較2007年增長15.2%左右,近幾年來,我國FPC產量產值將超過美國、歐洲、韓國、臺灣地區,接近日本,產量將占全球約20%的比重,成為世界最重要的生產基地。


FPC今后的發展趨勢主要表現在三個方面:

(1)以TFT-LCD和PDP為代表的各種尺寸顯示屏的發展帶動了單、雙面FPC往高密度方向發展。線條更細、孔徑更小,單面和雙面FPC線路的線寬和線間距距為1.5mil/1.5mil,小孔的孔徑0.1mm—0.05mm。

(2)采用尺寸高穩定性的二層法FCCL撓性覆銅板材料。以高撓曲要求的手機和較高尺寸穩定性要求的TF T-LCD產品的需求,二層法FCCL撓性覆銅板材料隨著其工藝技術日趨成熟而變得更便宜,無膠二層法FCCL 的使用比例將越來越大。

(3)往COF(CHIP ON FLEX)的方向發展,在TFT-LCD和集成電路封裝基板市場帶動下,COF發展看好,單面COF的線間距Pitch為10μm,而雙面COF的線間距為15μm,小孔的孔徑小于50μm 。


該領域主要公司有光韻達,市場占有率約為10%,其他公司還有力捷科、皇科等。


(四)精密激光鉆孔市場規模及趨勢分析

1、精密激光切割在鉆孔服務中的應用

由于激光具有高能量,高聚焦等特性,激光打孔加工技術廣泛應用于眾多工業加工工藝中,使得硬度大、熔點高的材料越來越多容易加工。例如,在高熔點金屬鉬板上加工微米量級孔徑;在硬質碳化鎢上加工幾十微米的小孔;在紅、藍寶石上加工幾百微米的深孔以及金剛石拉絲模具、化學纖維的噴絲頭等。利用激光束在空間和時間上高度集中的特點,經而易舉地可將光斑直徑縮小到微米級,從而獲得100~1000W/cm2的激光功率密度。如此高的功率密度幾乎可以在任何材料實行激光打孔。常用的HDI有線路板鉆微孔、高功率密度逆轉器、高低溫陶瓷等非金屬材料進行高精度鉆孔。

HDI(High Density Interconnection Technology)作為一種新型PCB設計制作技術,它改用逐層方式且用盲孔或埋孔(一般采用激光成孔)進行電性連接,也被稱為層積(Build-Up)技術。采用HDI技術的產品孔徑、盤徑和線路都大大縮小,還具有更好的散熱性能,實現和順應了消費類電子的輕薄短小化需求。隨著電子產品廣泛朝著短、小、輕、薄趨勢發展,適應這種趨勢發展的HDI板的應用范圍越來越廣泛,其在PCB總產值的比重也越來越大。

PCB行業通常把HDI板定義為導電層厚度小于0.025mm、絕緣層厚度小于0.075mm、線寬/線距不大于0.1mm/0.1mm、通孔直徑不大于0.15mm、而I/O數大于300的一種電路板,這是一種高端PCB類型。

從HDI行業發展的趨勢看,高性能材料應用不斷增多,精細線路(線寬/間距為3mil/3mil)的增多,微孔(5mil及以下)和嵌入式無源電路的增多,無鉛熱風整平和浸銀的增多,01005組裝元件的增多,這些均體現了未來HDI線路越來越細,越來越密,孔越來越小,越來越密,環保要求越來越高。預計HDI技術的發展將會圍繞高密度化和綠色環保化(無鉛化與無鹵化),伴隨著HDI工藝水平的不斷提高,傳統的機械鉆孔及電鍍方式越來越難以滿足HDI加工工藝的要求,激光技術做為更加先進的HDI制造服務輔助技術將會逐漸取代機械鉆孔及電鍍并將成為HDI加工工藝中的主流技術。


2. 鉆孔市場分析

HDI最大特點是,更新換代效應強,周期性弱,是目前PCB行業中成長最快子行業。臺灣工研院IEK 預計HDI板市場的迅速發展主要來自手機及IC封裝的應用,下一波則是來自筆記本電腦的應用。全球HDI應用市場有55% 集中在手機市場,28%左右應用于載板。電腦領域約占11%,以筆記本電腦為主。其他則包括汽車、醫療器材以及DVC等產品,約占6%。

CPCA(中國印刷電路行業協會)統計,2006年至2008年國內HDI市場成長速度達30%以上,2006年中國HDI使用面積達到285萬平方米。根據HDI平均每平方米232500孔,每千孔加工價格0.80元,外包比例55%測算,2006年HDI鉆孔外包市場規模達到2.92億元,2007年增長40%,達到4.09億元,2008年增長30%,市場規模為5.31億元。2009年市場規模為6.52億元,預計2012年市場規模為12.49億元。

該領域的重點企業有:多元科技(新加坡上市公司)約占6%的市場份額,優康控股約占6%的市場份額。


行業利潤水平的變化趨勢及原因

目前精密制造和服務行業毛利率略有下降。主要原因是競爭加劇,新進入的競爭廠家增多,導致產品價格下降,同時由于鋼材、人工等成本增加等,使得毛利率下降。


未來幾年,隨著國家有利政策的落實及行業技術水平的提高,中國激光產業必定會有較大發展。激光技術與眾多新興學科相結合,將更加貼近人們的日常生活,而激光器研究向固態化方向發展,半導體激光器和半導體泵浦固體激光器成為激光加工設備的主導方向,整個激光產業界并購將盛行,各公司力爭成為行業巨頭,激光產品也將在工業生產、交通運輸、通訊、信息處理、醫療衛生、軍事及文化教育等領域得到更深入的應用,進而提高這些行業的自主創新能力,適應全球化的發展潮流,形成新的經濟增長點。


國家對固定資產投資的宏觀調控政策,對行業產品的需求也可能產生直接的影響。隨著行業的發展,技術成熟度的增強,也難以排除由于競爭者增加、競爭者實力增強等因素,導致公司市場占有率減少、產品價格下降的可能性。因此,行業銷售和利潤水平如受上述因素影響,可能出現一定程度的波動。但是總體上來說,我國激光產業屬于新興的朝陽產業,市場需求巨大,利潤可觀。

2019新版跑狗图129期