朱新宝2026
26-06-09 18:09

一文吃透PCB上游核心材料:电子树脂(断供危机+架构升级)

沙特的朱拜勒工业区此前供应了全球大约70%的PPE树脂。今年3月底,由于霍尔木兹海峡航运受阻,相关工厂停产,导致树脂供应紧张。

当前人工智能技术快速发展,AI服务器、数据存储和其他网络设施建设需求带动PCB市场空间快速增加。树脂是制造印刷电路板的重要材料,中东冲突加剧供需紧张,高景气度有望延续。

一、CCL是PCB的核心组件

印制电路板(PCB)主要功能是使各种电子零组件形成预定电路的连接,起中继传输作用,是电子产品的关键电子互连件,在AI服务器中是整个系统的“神经网络”和“连接基座”。

PCB的上游材料主要包括铜箔、电子玻纤布、电子树脂、硅微粉填料等,覆铜板(CCL)为重要的中间产品,覆铜板经过刻蚀等工艺制备成PCB,下游包括各类电子产品,如通信设备、消费电子、汽车、航空航天等行业。

PCB主要由覆铜箔板(CCL)、半固化片(PP片)、铜箔(CopperFoil)、阻焊层(SolderMask)组成。同时,为了保护表面裸露在外的铜箔,保证焊接效果,还需要对PCB进行表面处理,有时还要配以字符进行标识。

覆铜板作为PCB的核心中间产品,由玻纤布、树脂、填料和铜箔几部分构成。其中,铜箔成本占比最多为45%左右,电子树脂和电子玻纤布占比分别为25%和20%,其余为硅微粉填充料等材料。

覆铜板的性能,取决于电子树脂+玻纤布+铜箔+填料的协同组合能力,最终决定AI服务器PCB的性能上限。

二、英伟达Rubin架构引导CCL材料升级

AI服务器性能快速要求不断提升,在单独提升GPU性能的同时服务器架构也出现了重大变革,AI服务器从外观方面由机箱转变为机柜。以英伟达为例,服务器内部结构发生了根本性重构,自GB200芯片开始:

1)CPU与GPU深度融合,共同封装在同一主板上,实现深度融合;

2)数据传输方式从通用的Pcle插槽,改用定制化Nvlink背板,实现数据高效传输;

3)PCB可以取代部分线缆价值,Rubin架构下44-78层正交背板PCB实现GPU与NVSwitch的互连。

AI服务器中GPU板组为相对于普通服务器的增量,从VeraRubin服务器看,GPU板组主要包含主板(计算板)、中央背板、CXHDI子卡、CPX子卡和Switch交换板,这五部分都会应用到高端CCL。

AI服务器对数据传输速度要求极高,需要实现信号的高速传递和低损耗,这就提升了对PCB的要求。目前英伟达VeraRubin高端AI服务器中PCB已经使用M8和M9级别CCL,CCL材料体系大幅升级,需要电子树脂、电子布、铜箔等材料实现更低的介电常数(Dk)、更低的介电损耗(Df)。

三、特种电子树脂是材料升级的重要方向

应用于覆铜板生产的电子树脂一般是指通过选择特定骨架结构的有机化合物和有反应活性官能团的单体,经化学反应得到特定分子量范围的热固性树脂,是能够满足不同覆铜板所需要的物理化学特性需求的一类有机树脂材料。

常用的用于CCL板制备的树脂材料有环氧树脂(EP)、氰酸酯树脂(CE)、聚苯醚树脂(PPO)、双马来酰亚胺树脂(BMI)、聚四氟乙烯树脂(PTFE)、碳氢树脂(CH)、苯并噁嗪树脂等。

电子树脂的核心升级方向,是更低的介电常数Dk,更低的介电损耗Df,更高的玻璃化转变温度Tg和分解温度Td。

03-1环氧树脂

环氧树脂是一种以脂肪族、芳香族或者脂环族为主链的一种高分子聚合物,PCB产业中常利用高官能度的苯酚型环氧树脂,是当前覆铜板中产量最大、使用最多的产品。

由于环氧树脂在固化反应过程中生成大量含有—OH的极性基团,会极大的影响覆铜板的介电常数和介电损耗。为了扩大环氧树脂的使用范围,需要对环氧树脂进行改性。现在主要是通过和其它树脂进行共混来对环氧树脂进行改性,如聚苯醚改性环氧树脂、酚醛树脂改性环氧树脂等。

双酚A型环氧树脂成本低、工艺成熟,但介电常数较高(Dk≈3.8-4.2),成本较低,适用于普通FR-4覆铜板。酚醛环氧树脂耐热性优异(Tg≥170℃),但脆性较大,需通过增韧改性。

03-2双马来酰亚胺BMI

双马来酰亚胺(BMI)具有超高的耐热性(Tg>250℃)、优异的力学性能与尺寸稳定性,同时兼具一定的低介电性能,是高密度运算、高多层PCB、封装基板中不可或缺的耐高温辅助树脂,可显著提升高频覆铜板的耐热性与可靠性,适配AI服务器高功耗、高耐热的场景需求。

03-3聚苯醚树脂PPO

聚苯醚树脂(PPO)兼具优异的介电性能(Df<0.003)、良好的加工性、优异的耐热性与尺寸稳定性,成本显著低于碳氢与PTFE树脂,是高频高速覆铜板中用量最大的基体树脂之一,也是M8-M9级二元复配体系、M10级三元复合体系的核心适配材料。

03-4碳氢树脂

碳氢树脂是分子结构中仅含有C、H两种元素的聚烯烃均聚物或共聚物,由于聚合物分子链中C-H的极性较小及具有较低的交联密度,树脂呈现优异的低介电(Dk~2.0-2.8)、低损耗性能(Df<0.005)和极低的吸水性,但同时有玻璃化转变温度较低的缺点。

为了获得综合性能良好的碳氢覆铜板,往往要在碳氢树脂体系中引入其它树脂配合使用,如MPPO、BMI、CE等,甚至高纯低氯环氧树脂。

碳氢树脂具有极低的介电损耗、低吸水率、优异的耐候性与高频稳定性,是M8-M9级覆铜板的核心基体树脂,也是M10级三元复合体系的基础组分,是AI服务器PCB实现超低损耗传输的核心材料。

03-5聚四氟乙烯PTFE

聚四氟乙烯(PTFE),是由四氟乙烯经聚合而成的高分子化合物,具有防腐蚀、抗酸抗碱、耐温优异、低摩擦、低损耗、低介电常数、纯惰性、防粘性能、极强的生物适应性等独特性能,被称为“塑料王”。

PTFE作为基体树脂存在一些问题:其本征导热系数较低,当用做介质基板使用时,电路无法有效散热;其热膨胀系数(CTE)较高,制成PCB后易造成铜箔开裂;其对基材的低附着力、加工性较差等;以上问题限制了PTFE在PCB中的应用,同时也推升了PTFE的应用门槛。

PTFE是目前已知介电性能最优的高分子材料,Df可低至0.0003-0.0004,Dk稳定在2.0-2.2,是唯一能满足M10级材料Df≤0.0005极致要求的核心基材,也是三元复合体系中不可或缺的核心组分,突破了传统碳氢树脂Df≈0.001的物理极限。

四、核心标的

圣泉集团:自主研发的聚苯醚(PPO/OPE)树脂通过国内重点头部企业认证,建成1300吨/年全自动化产线并实现满产满销;拥有碳氢树脂(ODV)生产能力,并稳定供货。

东材科技:自主研发的双马来酰亚胺树脂、碳氢树脂、聚苯醚树脂等电子级树脂材料,已通过国内外一线覆铜板厂商,配套应用于英伟达、华为、苹果、英特尔等主流服务器体系。

银禧科技:专注于高分子改性塑料的研发与生产,PPO产品全部供应覆铜板客户且满产满销;PPO复制一条生产线扩产项目预计下半年完成建设。

同宇新材:自主开发的聚苯醚树脂PPO具有极好的介电性能,已通过部分客户认证测试;公司客户包括建滔集团、生益科技、南亚新材等全球知名覆铜板厂商。

康达新材:控股公司康成达创的电子级双多马来酰亚胺树脂已通过部分客户技术验证并形成小批量供货。

宏昌电子:主营电子级环氧树脂与覆铜板,GA-686系列无卤高速覆铜板电性达行业M7水准,GA-688N无卤M8等级材料Df低至0.0007,已量产并持续在多家PCB客户端进行服务器及AI算力设备用材料认证与打样测试。

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发布于 北京