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PCB软板及软硬结合板-掌握全球电路板产业的未来新商机

发布日期:2021-07-21

随着电子科技的蓬勃发展,电路板(PCB)不仅是供应链中的要角,也成为现今台湾的重要产业之一。即便2020年受到新型冠状肺炎疫情冲击,虽然与电路板相关之上游材料供应亦一度受到停工的影响,不过在复工迅速及多数厂商仍有其它不受影响地区之产能调配的情况下,原物料的供应影响轻微。


但新型冠状肺炎不只改变了线路板厂商的投资思维,在产品结构或生产布局上有所调整,加速数位转型;另受惠远距商机、5G、高效能运算、云端、物联网、车用电子等需求浮现以及美中竞争的延续,都将影响全球电路板产业的发展。


尤其以PCB软板(柔性线路板)相较于其他硬板电路板(Rigid PCB)产品具有更加轻薄、更具可挠性的产品特性,在终端产品讲求轻薄多工的趋势之下,软板的应用场域逐年增加。根据工研院统计,2020年全球电路板产值规模约为约697亿美元,其中软板(包括软硬结合板)约占20%,产值达到140亿美元。

柔性线路板

相较早期软板的应用需求着重在需要弯折或是滑动的部位,例如光盘机、硬盘机、打印机或翻盖/滑盖手机;随着行动装置普及并强调轻薄多工,软板在电子产品扮演的角色更为吃重,除了每个终端电子产品使用软板的数目增多外,包括线宽线距、电性特性、元件整合、可靠度要求等规格均更为提高,因此不论软板或是软硬结合板,均是近年来全球电路板中深具成长力道的产品。


由于软板应用范围逐渐扩大,不再仅局限于硬盘机、智能型手机等,包括汽车、生医设备等利基型产品需求逐渐增加,因此也吸引更多厂商跨入软板生产行列,但软板在自动化生产及大量产规模经济优势比其他产品更加明显的特性下,预料大厂大者恒大的趋势将会持续发展。

软硬结合电路板

目前软板及软硬结合板也正处于产品规格(电性、层数、线宽/线距、整合度)正快速提升的阶段,未来将朝向高密度(High Density)、高频(High Speed/Frequency)、以及多工(Multi-function)等三趋势发展。分别说明如下:


■ 高密度(High Density)


随着手机镜头像素普遍提高到1,000万像素以上,大部分手机镜头芯片使用COB的方式封装,因此多已改采用软硬结合板;也由于软硬结合板的技术难度远高于传统软板,平均单价较高,以往着墨的厂商也较少。根据台湾电路板协会于2019年所公布之软硬结合板技术发展蓝图,目前在铜厚15~18 μm的情形下,内层线路的线宽/线距约在40/45μm,预估2023年在相同铜厚下,内层线路的线宽/线距将缩小至30/40μm,外层线路的线宽/线距也将由2019年的40/40μm,下降至2023年的30/40μm。另外,就层数而言,软板部分几乎多已是双层板或是多层板,结合硬板后的层数结构由6层(2F+2R)至更多的9层(3R+3F+3R),甚或10层(4R+2F+4R)产品也都有客户采用。


■ 高频(High Speed/Frequency) 


一般而言用于频率1GHz以上或波长小于0.1公尺之PCB,即可称为需要防止讯号损耗材料支援的高频电路板,通常必需具备更低的介电常数(Dk)及介质损耗(Df)、低湿性以防止过度吸水、质量均一性等,例如常见的蓝牙通讯、服务器、无线网络、甚至是部分智能型手机的天线;至于未来应用需求将愈来愈多的太空卫星、汽车汽车ADAS系统及5G行动通讯网路,由于电磁频率更高(10GHz~100GHz),波长更短(0.001m~0.01m),对于高频低损耗材料的要求又更加严苛。


■ 多工(Multi-function) 


电子模块朝多功能方向发展下,所需搭配的元件数目也愈来愈多,但受到行动终端空间的限制,将元件内埋也是解决方式之一。不论将IC藏至IC载板体内,或将电容、电阻及电感等被动元件内藏至印刷电路板之中,内藏元件技术至少已发展多年。内藏元件技术对于系统的优点主要包括,一、提升线路讯号质量:利用将内藏元件技术将噪声源置于PCB内,可有限降低噪声的发生;而对于高频讯号的处理,也可以透过堆栈穿孔的结构,缩短讯号路径,确保高频讯号之质量。二、降低EMI及电源安定。三、缩少面积与降低耗电。 


总言之,不论软板或是软硬结合板均是近年来全球电路板中深具成长力道的产品,但也因为二项产品和智能型手机的相关性较高,也易因智能型手机的出货量增减而受到影响,不过长期来看仍有很大商机。


在面对后5G及6G的应用趋势,由于从通讯设备到行动装置都需要处理更高频的讯号,也使得电路板材料必须要更能减少讯号的损耗;而在电动车等新能源汽车的应用情境下,带来的则是化合物半导体及高功率环境的使用需求,相对也让电路基板的散热性能成为一大课题。为满足未来应用的电路板相关技术,台湾PCB产业亟需再突破,才能避免在供应链中造成断层。

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