電磁屏蔽膜是用于電磁屏蔽的材料,通過將電磁波限定在一定的范圍內,使其電磁輻射受到抑制或衰減,是一種有效抑制電磁干擾的方法。在電子設備中,電子元件工作時,電容等元器件形成電場,電感等元器件形成磁場,均會激發出電磁波,而無用的電磁波會與元器件自身或者其它電子元器件的電信號發生感應,導致信號傳輸過程受到電磁干擾,進而引起信號失真。為避免此類問題,FPC 在壓合覆蓋膜后會再壓合一層電磁屏蔽膜,起到屏蔽外界電磁干擾的作用,從而保證 FPC 電路能正常工作。電磁屏蔽膜對電磁波的屏蔽原理可分為反射衰減、吸收衰減兩種,可以采用兩種原理疊加或者同種原理多層膜疊加的方式進一步增強屏蔽效能。
隨著國內智能手機、汽車電子和 5G 等通訊設備快速發展,整體電磁屏蔽膜需求和市場規模穩步擴張。數據顯示,2020 年我國電磁屏蔽膜市場規模達 21.3 億元,預計 2025 年我國電磁屏蔽膜市場規模將超 60 億元。截至 2025 年我國電磁屏蔽膜需求有望突破 3600 萬平米,到 2030 年整體需求量有望突破 6000 萬平米。
消費電子、汽車電子等領域增長是拉動 FPC 需求增長的主要動力,進而為電磁屏蔽膜行業帶來高景氣。以智能手機為例,除了原有的語音通話功能外,照相、視頻播放、數據傳輸、無線局域網、指紋識別、定位及重力感應等功能已經普及,未來組件高頻高速化的趨勢更加顯著。在高頻高速化的驅動下所引發的電子元器件及其組件內部及外部的電磁干擾、以及信號在傳輸中衰減問題逐漸嚴重,抑制電磁干擾和減少信號傳輸損耗成為 FPC 發展的重要課題,電磁屏蔽膜的市場需求持續增長。汽車電子方面,隨著新能源汽車的快速發展,汽車智能化程度上升,汽車照明系統、顯示系統、動力系統、電池管理系統以及傳感器等裝置對電子元器件的需求量增加。車用 FPC 憑借其輕量化、結構相對簡單、安全性較好等優勢,在新能源車的應用逐漸增加,為電磁屏蔽膜創造了更多的應用場景。
電磁屏蔽膜行業存在技術、市場、資金與規模等壁壘,行業進入門檻較高。早期,電磁屏蔽膜國內和全球市場份額均被以日本為主的發達國家完全占據。近年來方邦電子、深圳科諾橋、中晨集團等國內企業通過不斷加大研發投入提高產能,市場份額不斷擴大,已經大大縮小了與日本企業的差距。其中,方邦電子市場份額接近 20%,排名全球第二、我國第一。全球電磁屏蔽膜市場拓自達主導,方邦份額第二,其余廠商份額較小。拓自達、方邦、東洋科美是該市場主要參與者。2000 年,拓自達首先開發出電磁屏蔽膜。2012 年,方邦成功開發出具有自主知識產權的電磁屏蔽膜產品。而東洋科美則在其后成功研發。拓自達在全球居于領導地位,2018 年占比全球市場份額超 50%。
片狀鎳粉通常具有高純度特質,一般純度可達 99.7% 及以上,保障了其性能的穩定性與可靠性。其粒度較細,常見目數如 200 目、300 目、400 目等,對應粒徑能精準滿足不同工藝需求,徑厚比約為 20:1,片厚約 1μm,這種獨特的微觀結構賦予其出色的填充與覆蓋能力。在電阻率方面表現卓越,數值極小,意味著良好的導電性能,粒子呈片狀和珠鏈狀,所形成的三維鏈狀結構如同精密交織的電網,相比傳統的電解、霧化和羰基鎳粉,導電通路更為高效暢通。化學穩定性極佳,無論是面對有機粘合劑、涂料中的各類化學物質,還是在腐蝕性較大、溫度多變的復雜環境中,都能安然無恙,儲存期間性質穩定,涂布后涂膜牢固持久。而且,片狀鎳粉具有良好的鐵磁性能,這使其在電磁領域有著天然的優勢,為后續電磁屏蔽功能的發揮奠定基礎。
在電磁屏蔽應用中,片狀鎳粉優勢顯著。當電磁波來襲,其獨特的片狀結構能夠高效地反射電磁波,如同密集排列的微小盾牌,將大量入射電磁波阻擋并原路折返。同時,基于自身的電磁特性,片狀鎳粉還能對電磁波進行吸收衰減,將部分電磁波能量轉化為熱能等其他形式散發,減少穿透。與其他屏蔽材料相比,片狀鎳粉在多層復合結構里,能憑借其片狀形態緊密排列、填充縫隙,極大提升整體屏蔽膜的致密性,讓電磁波無縫可入,進而顯著提升屏蔽效能,確保電子設備內部電路免受外界電磁干擾,保障信號傳輸的純凈與穩定。
片狀鎳粉在 FPC 電磁屏蔽膜中發揮關鍵作用的原理基于其獨特的物理與電磁特性。當被均勻分散于屏蔽膜材料體系內,由于其片狀的外形和珠鏈狀的粒子排列,能夠在膜內構建起連續且錯綜復雜的三維導電網絡。一旦外界電磁波來襲,首先,片狀鎳粉憑借自身良好的導電性,會引導電磁波沿著這個導電網絡傳導,而非穿透膜層,使得電磁波如同陷入迷宮,大大降低了其繼續傳播的可能性,此為反射衰減原理的微觀體現。同時,基于鎳粉的鐵磁性能,它能夠與電磁波的磁場分量發生強烈的相互作用,將部分電磁波能量以磁滯損耗、渦流損耗等形式轉化為熱能消耗掉,實現對電磁波的吸收衰減。通過反射與吸收的協同作用,片狀鎳粉極大增強了電磁屏蔽膜整體的屏蔽效能,保障了 FPC 線路免受外界復雜電磁環境的干擾,確保電子信號的穩定傳輸。
片狀鎳粉在 FPC 電磁屏蔽膜中的應用方式多樣。一是直接添加法,將精確計量的片狀鎳粉按照一定比例直接混入電磁屏蔽膜的基礎聚合物材料中,如常見的聚酯樹脂、聚酰亞胺樹脂等,利用高速攪拌、超聲分散等工藝確保鎳粉均勻分散,隨后通過流延、涂布等成型手段制成屏蔽膜,這種方式操作相對簡便,能充分發揮鎳粉的原始特性。二是制成漿料涂覆法,把片狀鎳粉與適量的粘合劑、溶劑等配制成具有良好流動性與涂布性的導電漿料,再采用絲網印刷、刮刀涂布等技術精準地涂覆在 FPC 表面或預先成型的基層膜上,經干燥、固化后形成致密的屏蔽層,該方法對膜層厚度、鎳粉分布的可控性強。三是與其他材料復合應用,將片狀鎳粉與碳纖維、納米銀線等其他具備導電、屏蔽功能的材料進行復合,借助不同材料優勢互補,如碳纖維的高強度、納米銀線的高導電性,協同提升屏蔽膜的綜合性能,滿足諸如航空航天、高端通信設備等對電磁屏蔽嚴苛的要求。
以某知名品牌旗艦智能手機為例,其內部主板集成了大量高精密芯片、射頻模塊等電子元件,工作時會產生復雜多變的電磁信號,相互干擾風險極高。在 FPC 連接部位所使用的電磁屏蔽膜中添加了特定粒度與比例的片狀鎳粉,通過優化的工藝制成厚度僅為數十微米的屏蔽膜。經專業測試,在 600MHz - 6GHz 的常用頻段內,電磁屏蔽效能提升了 10 - 15dB,有效保障了手機在通話、數據傳輸、5G 高速網絡連接時的信號清晰度與穩定性,減少了通話雜音、網絡卡頓等問題,極大提升了用戶體驗,同時助力手機向輕薄化、多功能化發展,滿足日益增長的性能需求。
在電腦主板、顯卡等核心部件的 FPC 電磁屏蔽膜應用中,片狀鎳粉同樣不可或缺。電腦運行時,高頻的 CPU 運算、海量的數據讀寫、顯卡的高速圖形渲染等過程都會向外輻射大量電磁波,若不有效屏蔽,會造成系統死機、數據錯誤等嚴重問題。采用高純度、徑厚比優化后的片狀鎳粉制成的屏蔽膜,能夠在 0.5GHz - 10GHz 頻段實現 30dB 以上的屏蔽效能,確保各個部件間的電磁兼容性,為電腦長時間穩定運行筑牢根基,特別是在電競電腦、高性能工作站等對穩定性要求苛刻的產品中,保障了玩家流暢的游戲體驗與專業人員復雜任務的順利完成。
現代汽車高度電子化,電子控制系統掌控著引擎點火、動力傳輸、安全氣囊觸發等關鍵功能。汽車行駛中的震動、溫度變化、電磁環境復雜多變,在其 FPC 電磁屏蔽膜里,片狀鎳粉與耐高溫、抗沖擊的聚合物復合,形成堅韌且高效的屏蔽層。如在新能源汽車的電池管理系統 FPC 中,該屏蔽膜能有效阻擋來自電機驅動系統、外部充電樁等的電磁干擾,在 20kHz - 2GHz 頻段維持 25dB 左右的屏蔽效果,確保電池電量精準監測、充放電控制平穩,保障汽車電子系統可靠運行,提升行車安全性與舒適性。
片狀鎳粉的粒度對其在 FPC 電磁屏蔽膜中的應用起著關鍵作用。較細粒度的鎳粉,如 400 目甚至更細,能更緊密地填充于膜材料的微觀孔隙中,構建更為致密的導電網絡,使得電磁屏蔽效能在高頻段顯著提升,能有效應對如 5G 通信、高速數據傳輸場景下的高頻電磁波干擾。然而,粒度過細也可能帶來團聚問題,增加分散難度,影響涂布的均勻性,進而導致膜層局部性能不均。純度方面,高純度(99.7% 及以上)確保了鎳粉自身穩定的電磁性能,減少雜質對導電通路的干擾,保障屏蔽效果的穩定性與可靠性。從形狀而言,理想的片狀且具有合適徑厚比(約 20:1)的鎳粉,相較于球形或不規則形狀粉末,在膜層中能形成更連續、高效的導電層,以更少的添加量實現更高的屏蔽效能,同時對膜的柔韌性影響較小,滿足 FPC 彎折、卷曲的工藝需求,保障電子設備輕薄化設計趨勢下電磁屏蔽膜的綜合性能。
在制備工藝環節,不同的制備方法產出的片狀鎳粉特性各異。例如,氣相法制備的鎳粉純度高、粒度小,但易燒結,若后續處理不當,會使粉末在電磁屏蔽膜制備過程中出現團聚,影響膜的均勻性與屏蔽效能;液相法生產的鎳粉形貌和粒度可控性強,但結晶性問題可能導致其導電性能的穩定性欠佳。涂覆工藝上,采用絲網印刷時,絲網目數的選擇需與片狀鎳粉粒度精準適配,目數過高,鎳粉透過困難,影響涂布量與膜層厚度,目數過低則無法保證圖案精度與膜層平整度,致使屏蔽效果波動。刮刀涂布中,刮刀角度、壓力以及涂布速度的協同調控至關重要,不合理的參數會造成鎳粉分布不均,出現厚度不一的條紋狀缺陷,降低屏蔽膜的整體質量。固化工藝階段,溫度、時間和氣氛的把控直接關聯到片狀鎳粉與樹脂基體的結合強度以及電磁性能的穩定性,溫度過高或時間過長,可能引發鎳粉氧化、樹脂老化,削弱屏蔽效能,而不合適的固化氣氛,如含氧量過高,同樣會對鎳粉及膜層性能產生負面影響。
隨著電子設備持續向輕薄化、高頻高速化邁進,FPC 電磁屏蔽膜需求愈發旺盛。片狀鎳粉憑借獨特優勢,適配這一趨勢。在輕薄化進程中,其高導電性與片狀結構,能以更少用量構建高效屏蔽層,滿足 FPC 空間緊湊需求,如超薄智能手機、微型可穿戴設備等,助力產品減薄減重。高頻高速場景下,片狀鎳粉良好的電磁屏蔽效能,可應對高頻電磁波干擾難題,保障 5G 通信模塊、高速數據傳輸線路穩定運行,降低信號失真與傳輸損耗,為新一代電子設備性能提升筑牢根基,市場前景廣闊。
技術研發層面,盡管片狀鎳粉優勢突出,但隨著電子技術飛速革新,對其性能要求水漲船高。在更高頻段實現超強屏蔽、與新型聚合物基體適配等難題亟待攻克,研發投入大、周期長,考驗企業技術底蘊與資金實力。成本控制方面,高品質片狀鎳粉生產工藝復雜,原材料、設備及能耗成本不菲,加之市場競爭致價格承壓,企業利潤空間受擠壓,成本管控與品質平衡頗具挑戰。市場競爭領域,電磁屏蔽材料多樣,金屬箔、導電聚合物等競品不斷涌現,且國際巨頭憑借品牌、技術先發優勢占據高端市場,國內企業既要與同行角逐,又需突破技術封鎖、品牌瓶頸,在全球市場爭得一席之地,突圍之路艱難。
針對上述挑戰,企業應強化產學研合作,整合科研機構理論研究與企業實踐轉化能力,加速技術突破;優化生產流程,引入先進設備與精益管理,降低成本;聚焦細分市場,以差異化產品滿足特定需求,積累品牌口碑,逐步提升綜合競爭力,實現片狀鎳粉在 FPC 電磁屏蔽膜領域的穩健、長遠發展。
片狀鎳粉在 FPC 電磁屏蔽膜行業已占據重要地位,其憑借高純度、獨特微觀結構帶來的卓越導電性、良好化學穩定性與鐵磁性能,為電磁屏蔽提供了高效解決方案。在智能手機、電腦、汽車電子等領域的成功應用案例彰顯了其提升電磁屏蔽效能、保障電子設備穩定運行的關鍵作用,有力推動了產品輕薄化、高頻高速化發展。然而,片狀鎳粉的應用受自身粒度、純度、形狀以及制備、涂覆、固化等工藝因素影響,面臨著技術瓶頸、成本壓力與激烈市場競爭的挑戰。展望未來,隨著電子產業持續升級,片狀鎳粉需在研發上攻堅克難,優化生產降本增效,企業應找準細分市場定位,強化產學研協作,以創新驅動發展,方能在 FPC 電磁屏蔽膜領域穩健前行,解鎖更廣闊應用潛能,助力電子設備性能邁向新高度。