电磁屏蔽膜是用于电磁屏蔽的材料,通过将电磁波限定在一定的范围内,使其电磁辐射受到抑制或衰减,是一种有效抑制电磁干扰的方法。在电子设备中,电子元件工作时,电容等元器件形成电场,电感等元器件形成磁场,均会激发出电磁波,而无用的电磁波会与元器件自身或者其它电子元器件的电信号发生感应,导致信号传输过程受到电磁干扰,进而引起信号失真。为避免此类问题,FPC 在压合覆盖膜后会再压合一层电磁屏蔽膜,起到屏蔽外界电磁干扰的作用,从而保证 FPC 电路能正常工作。电磁屏蔽膜对电磁波的屏蔽原理可分为反射衰减、吸收衰减两种,可以采用两种原理叠加或者同种原理多层膜叠加的方式进一步增强屏蔽效能。
随着国内智能手机、汽车电子和 5G 等通讯设备快速发展,整体电磁屏蔽膜需求和市场规模稳步扩张。数据显示,2020 年我国电磁屏蔽膜市场规模达 21.3 亿元,预计 2025 年我国电磁屏蔽膜市场规模将超 60 亿元。截至 2025 年我国电磁屏蔽膜需求有望突破 3600 万平米,到 2030 年整体需求量有望突破 6000 万平米。
消费电子、汽车电子等领域增长是拉动 FPC 需求增长的主要动力,进而为电磁屏蔽膜行业带来高景气。以智能手机为例,除了原有的语音通话功能外,照相、视频播放、数据传输、无线局域网、指纹识别、定位及重力感应等功能已经普及,未来组件高频高速化的趋势更加显著。在高频高速化的驱动下所引发的电子元器件及其组件内部及外部的电磁干扰、以及信号在传输中衰减问题逐渐严重,抑制电磁干扰和减少信号传输损耗成为 FPC 发展的重要课题,电磁屏蔽膜的市场需求持续增长。汽车电子方面,随着新能源汽车的快速发展,汽车智能化程度上升,汽车照明系统、显示系统、动力系统、电池管理系统以及传感器等装置对电子元器件的需求量增加。车用 FPC 凭借其轻量化、结构相对简单、安全性较好等优势,在新能源车的应用逐渐增加,为电磁屏蔽膜创造了更多的应用场景。
电磁屏蔽膜行业存在技术、市场、资金与规模等壁垒,行业进入门槛较高。早期,电磁屏蔽膜国内和全球市场份额均被以日本为主的发达国家完全占据。近年来方邦电子、深圳科诺桥、中晨集团等国内企业通过不断加大研发投入提高产能,市场份额不断扩大,已经大大缩小了与日本企业的差距。其中,方邦电子市场份额接近 20%,排名全球第二、我国第一。全球电磁屏蔽膜市场拓自达主导,方邦份额第二,其余厂商份额较小。拓自达、方邦、东洋科美是该市场主要参与者。2000 年,拓自达首先开发出电磁屏蔽膜。2012 年,方邦成功开发出具有自主知识产权的电磁屏蔽膜产品。而东洋科美则在其后成功研发。拓自达在全球居于领导地位,2018 年占比全球市场份额超 50%。
片状镍粉通常具有高纯度特质,一般纯度可达 99.7% 及以上,保障了其性能的稳定性与可靠性。其粒度较细,常见目数如 200 目、300 目、400 目等,对应粒径能精准满足不同工艺需求,径厚比约为 20:1,片厚约 1μm,这种独特的微观结构赋予其出色的填充与覆盖能力。在电阻率方面表现卓越,数值极小,意味着良好的导电性能,粒子呈片状和珠链状,所形成的三维链状结构如同精密交织的电网,相比传统的电解、雾化和羰基镍粉,导电通路更为高效畅通。化学稳定性极佳,无论是面对有机粘合剂、涂料中的各类化学物质,还是在腐蚀性较大、温度多变的复杂环境中,都能安然无恙,储存期间性质稳定,涂布后涂膜牢固持久。而且,片状镍粉具有良好的铁磁性能,这使其在电磁领域有着天然的优势,为后续电磁屏蔽功能的发挥奠定基础。
在电磁屏蔽应用中,片状镍粉优势显著。当电磁波来袭,其独特的片状结构能够高效地反射电磁波,如同密集排列的微小盾牌,将大量入射电磁波阻挡并原路折返。同时,基于自身的电磁特性,片状镍粉还能对电磁波进行吸收衰减,将部分电磁波能量转化为热能等其他形式散发,减少穿透。与其他屏蔽材料相比,片状镍粉在多层复合结构里,能凭借其片状形态紧密排列、填充缝隙,极大提升整体屏蔽膜的致密性,让电磁波无缝可入,进而显著提升屏蔽效能,确保电子设备内部电路免受外界电磁干扰,保障信号传输的纯净与稳定。
片状镍粉在 FPC 电磁屏蔽膜中发挥关键作用的原理基于其独特的物理与电磁特性。当被均匀分散于屏蔽膜材料体系内,由于其片状的外形和珠链状的粒子排列,能够在膜内构建起连续且错综复杂的三维导电网络。一旦外界电磁波来袭,首先,片状镍粉凭借自身良好的导电性,会引导电磁波沿着这个导电网络传导,而非穿透膜层,使得电磁波如同陷入迷宫,大大降低了其继续传播的可能性,此为反射衰减原理的微观体现。同时,基于镍粉的铁磁性能,它能够与电磁波的磁场分量发生强烈的相互作用,将部分电磁波能量以磁滞损耗、涡流损耗等形式转化为热能消耗掉,实现对电磁波的吸收衰减。通过反射与吸收的协同作用,片状镍粉极大增强了电磁屏蔽膜整体的屏蔽效能,保障了 FPC 线路免受外界复杂电磁环境的干扰,确保电子信号的稳定传输。
片状镍粉在 FPC 电磁屏蔽膜中的应用方式多样。一是直接添加法,将精确计量的片状镍粉按照一定比例直接混入电磁屏蔽膜的基础聚合物材料中,如常见的聚酯树脂、聚酰亚胺树脂等,利用高速搅拌、超声分散等工艺确保镍粉均匀分散,随后通过流延、涂布等成型手段制成屏蔽膜,这种方式操作相对简便,能充分发挥镍粉的原始特性。二是制成浆料涂覆法,把片状镍粉与适量的粘合剂、溶剂等配制成具有良好流动性与涂布性的导电浆料,再采用丝网印刷、刮刀涂布等技术精准地涂覆在 FPC 表面或预先成型的基层膜上,经干燥、固化后形成致密的屏蔽层,该方法对膜层厚度、镍粉分布的可控性强。三是与其他材料复合应用,将片状镍粉与碳纤维、纳米银线等其他具备导电、屏蔽功能的材料进行复合,借助不同材料优势互补,如碳纤维的高强度、纳米银线的高导电性,协同提升屏蔽膜的综合性能,满足诸如航空航天、高端通信设备等对电磁屏蔽严苛的要求。
以某知名品牌旗舰智能手机为例,其内部主板集成了大量高精密芯片、射频模块等电子元件,工作时会产生复杂多变的电磁信号,相互干扰风险极高。在 FPC 连接部位所使用的电磁屏蔽膜中添加了特定粒度与比例的片状镍粉,通过优化的工艺制成厚度仅为数十微米的屏蔽膜。经专业测试,在 600MHz - 6GHz 的常用频段内,电磁屏蔽效能提升了 10 - 15dB,有效保障了手机在通话、数据传输、5G 高速网络连接时的信号清晰度与稳定性,减少了通话杂音、网络卡顿等问题,极大提升了用户体验,同时助力手机向轻薄化、多功能化发展,满足日益增长的性能需求。
在电脑主板、显卡等核心部件的 FPC 电磁屏蔽膜应用中,片状镍粉同样不可或缺。电脑运行时,高频的 CPU 运算、海量的数据读写、显卡的高速图形渲染等过程都会向外辐射大量电磁波,若不有效屏蔽,会造成系统死机、数据错误等严重问题。采用高纯度、径厚比优化后的片状镍粉制成的屏蔽膜,能够在 0.5GHz - 10GHz 频段实现 30dB 以上的屏蔽效能,确保各个部件间的电磁兼容性,为电脑长时间稳定运行筑牢根基,特别是在电竞电脑、高性能工作站等对稳定性要求苛刻的产品中,保障了玩家流畅的游戏体验与专业人员复杂任务的顺利完成。
现代汽车高度电子化,电子控制系统掌控着引擎点火、动力传输、安全气囊触发等关键功能。汽车行驶中的震动、温度变化、电磁环境复杂多变,在其 FPC 电磁屏蔽膜里,片状镍粉与耐高温、抗冲击的聚合物复合,形成坚韧且高效的屏蔽层。如在新能源汽车的电池管理系统 FPC 中,该屏蔽膜能有效阻挡来自电机驱动系统、外部充电桩等的电磁干扰,在 20kHz - 2GHz 频段维持 25dB 左右的屏蔽效果,确保电池电量精准监测、充放电控制平稳,保障汽车电子系统可靠运行,提升行车安全性与舒适性。
片状镍粉的粒度对其在 FPC 电磁屏蔽膜中的应用起着关键作用。较细粒度的镍粉,如 400 目甚至更细,能更紧密地填充于膜材料的微观孔隙中,构建更为致密的导电网络,使得电磁屏蔽效能在高频段显著提升,能有效应对如 5G 通信、高速数据传输场景下的高频电磁波干扰。然而,粒度过细也可能带来团聚问题,增加分散难度,影响涂布的均匀性,进而导致膜层局部性能不均。纯度方面,高纯度(99.7% 及以上)确保了镍粉自身稳定的电磁性能,减少杂质对导电通路的干扰,保障屏蔽效果的稳定性与可靠性。从形状而言,理想的片状且具有合适径厚比(约 20:1)的镍粉,相较于球形或不规则形状粉末,在膜层中能形成更连续、高效的导电层,以更少的添加量实现更高的屏蔽效能,同时对膜的柔韧性影响较小,满足 FPC 弯折、卷曲的工艺需求,保障电子设备轻薄化设计趋势下电磁屏蔽膜的综合性能。
在制备工艺环节,不同的制备方法产出的片状镍粉特性各异。例如,气相法制备的镍粉纯度高、粒度小,但易烧结,若后续处理不当,会使粉末在电磁屏蔽膜制备过程中出现团聚,影响膜的均匀性与屏蔽效能;液相法生产的镍粉形貌和粒度可控性强,但结晶性问题可能导致其导电性能的稳定性欠佳。涂覆工艺上,采用丝网印刷时,丝网目数的选择需与片状镍粉粒度精准适配,目数过高,镍粉透过困难,影响涂布量与膜层厚度,目数过低则无法保证图案精度与膜层平整度,致使屏蔽效果波动。刮刀涂布中,刮刀角度、压力以及涂布速度的协同调控至关重要,不合理的参数会造成镍粉分布不均,出现厚度不一的条纹状缺陷,降低屏蔽膜的整体质量。固化工艺阶段,温度、时间和气氛的把控直接关联到片状镍粉与树脂基体的结合强度以及电磁性能的稳定性,温度过高或时间过长,可能引发镍粉氧化、树脂老化,削弱屏蔽效能,而不合适的固化气氛,如含氧量过高,同样会对镍粉及膜层性能产生负面影响。
随着电子设备持续向轻薄化、高频高速化迈进,FPC 电磁屏蔽膜需求愈发旺盛。片状镍粉凭借独特优势,适配这一趋势。在轻薄化进程中,其高导电性与片状结构,能以更少用量构建高效屏蔽层,满足 FPC 空间紧凑需求,如超薄智能手机、微型可穿戴设备等,助力产品减薄减重。高频高速场景下,片状镍粉良好的电磁屏蔽效能,可应对高频电磁波干扰难题,保障 5G 通信模块、高速数据传输线路稳定运行,降低信号失真与传输损耗,为新一代电子设备性能提升筑牢根基,市场前景广阔。
技术研发层面,尽管片状镍粉优势突出,但随着电子技术飞速革新,对其性能要求水涨船高。在更高频段实现超强屏蔽、与新型聚合物基体适配等难题亟待攻克,研发投入大、周期长,考验企业技术底蕴与资金实力。成本控制方面,高品质片状镍粉生产工艺复杂,原材料、设备及能耗成本不菲,加之市场竞争致价格承压,企业利润空间受挤压,成本管控与品质平衡颇具挑战。市场竞争领域,电磁屏蔽材料多样,金属箔、导电聚合物等竞品不断涌现,且国际巨头凭借品牌、技术先发优势占据高端市场,国内企业既要与同行角逐,又需突破技术封锁、品牌瓶颈,在全球市场争得一席之地,突围之路艰难。
针对上述挑战,企业应强化产学研合作,整合科研机构理论研究与企业实践转化能力,加速技术突破;优化生产流程,引入先进设备与精益管理,降低成本;聚焦细分市场,以差异化产品满足特定需求,积累品牌口碑,逐步提升综合竞争力,实现片状镍粉在 FPC 电磁屏蔽膜领域的稳健、长远发展。
片状镍粉在 FPC 电磁屏蔽膜行业已占据重要地位,其凭借高纯度、独特微观结构带来的卓越导电性、良好化学稳定性与铁磁性能,为电磁屏蔽提供了高效解决方案。在智能手机、电脑、汽车电子等领域的成功应用案例彰显了其提升电磁屏蔽效能、保障电子设备稳定运行的关键作用,有力推动了产品轻薄化、高频高速化发展。然而,片状镍粉的应用受自身粒度、纯度、形状以及制备、涂覆、固化等工艺因素影响,面临着技术瓶颈、成本压力与激烈市场竞争的挑战。展望未来,随着电子产业持续升级,片状镍粉需在研发上攻坚克难,优化生产降本增效,企业应找准细分市场定位,强化产学研协作,以创新驱动发展,方能在 FPC 电磁屏蔽膜领域稳健前行,解锁更广阔应用潜能,助力电子设备性能迈向新高度。