配圖
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全球電路板產值規模
全球電路板產值規模
導入電路板產業智慧製造服務應用平台之優勢
導入電路板產業智慧製造服務應用平台之優勢

隨著電子科技的蓬勃發展,「電路板」(PCB)不僅是供應鏈中的要角,也成為現今台灣的重要產業之一。即便2020年受到新型冠狀肺炎疫情衝擊,雖然與電路板相關之上游材料供應亦一度受到停工的影響,不過在復工迅速及多數廠商仍有其它不受影響地區之產能調配的情況下,原物料的供應影響輕微。

但新型冠狀肺炎不只改變了電路板廠商的投資思維,在產品結構或生產布局上有所調整,加速數位轉型;另受惠遠距商機、5G、高效能運算、雲端、物聯網、車用電子等需求浮現以及美中競爭的延續,都將影響全球電路板產業的發展。

尤其以軟板相較於其他硬板電路板產品具有更加輕薄、更具可撓性的產品特性,在終端產品講求輕薄多工的趨勢之下,軟板的應用場域逐年增加。根據工研院統計,2020年全球電路板產值規模約為約697億美元,其中軟板(包括軟硬結合板)約占20%,產值達到140億美元。

相較早期軟板的應用需求著重在需要彎折或是滑動的部位,例如光碟機、硬碟機、印表機或翻蓋/滑蓋手機;隨著行動裝置普及並強調輕薄多工,軟板在電子產品扮演的角色更為吃重,除了每個終端電子產品使用軟板的數目增多外,包括線寬線距、電性特性、元件整合、可靠度要求等規格均更為提高,因此不論軟板或是軟硬結合板,均是近年來全球電路板中深具成長力道的產品。

由於軟板應用範圍逐漸擴大,不再僅局限於硬碟機、智慧型手機等,包括汽車、生醫設備等利基型產品需求逐漸增加,因此也吸引更多廠商跨入軟板生產行列,但軟板在自動化生產及大量產規模經濟優勢比其他產品更加明顯的特性下,預料大廠大者恆大的趨勢將會持續發展。

目前軟板及軟硬結合板也正處於產品規格(電性、層數、線寬/線距、整合度)正快速提升的階段,未來將朝向高密度(High Density)、高頻(High Speed/Frequency)、以及多工(Multi-function)等三趨勢發展。分別說明如下:

■ 高密度(High Density)

隨著手機鏡頭畫素普遍提高到1,000萬畫素以上,大部分手機鏡頭晶片使用COB的方式封裝,因此多已改採用軟硬結合板;也由於軟硬結合板的技術難度遠高於傳統軟板,平均單價較高,以往著墨的廠商也較少。根據台灣電路板協會於2019年所公佈之軟硬結合板技術發展藍圖,目前在銅厚15~18 μm的情形下,內層線路的線寬/線距約在40/45μm,預估2023年在相同銅厚下,內層線路的線寬/線距將縮小至30/40μm,外層線路的線寬/線距也將由2019年的40/40μm,下降至2023年的30/40μm。另外,就層數而言,軟板部分幾乎多已是雙層板或是多層板,結合硬板後的層數結構由6層(2F+2R)至更多的9層(3R+3F+3R),甚或10層(4R+2F+4R)產品也都有客戶採用。

■ 高頻(High Speed/Frequency) 一般而言用於頻率1GHz以上或波長小於0.1公尺之PCB,即可稱為需要防止訊號損耗材料支援的高頻電路板,通常必需具備更低的介電常數(Dk)及介質損耗(Df)、低濕性以防止過度吸水、品質均一性等,例如常見的藍牙通訊、伺服器、無線網路、甚至是部分智慧型手機的天線;至於未來應用需求將愈來愈多的太空衛星、汽車汽車ADAS系統及5G行動通訊網路,由於電磁頻率更高(10GHz~100GHz),波長更短(0.001m~0.01m),對於高頻低損耗材料的要求又更加嚴苛。

■ 多工(Multi-function) 電子模組朝多功能方向發展下,所需搭配的元件數目也愈來愈多,但受到行動終端空間的限制,將元件內埋也是解決方式之一。不論將IC藏至IC載板體內,或將電容、電阻及電感等被動元件內藏至印刷電路板之中,內藏元件技術至少已發展多年。內藏元件技術對於系統的優點主要包括,一、提升線路訊號品質:利用將內藏元件技術將雜訊源置於PCB內,可有限降低雜訊的發生;而對於高頻訊號的處理,也可以透過堆疊穿孔的結構,縮短訊號路徑,確保高頻訊號之品質。二、降低EMI及電源安定。三、縮少面積與降低耗電。

總言之,不論軟板或是軟硬結合板均是近年來全球電路板中深具成長力道的產品,但也因為二項產品和智慧型手機的相關性較高,也易因智慧型手機的出貨量增減而受到影響,不過長期來看仍有很大商機。在面對後5G及6G的應用趨勢,由於從通訊設備到行動裝置都需要處理更高頻的訊號,也使得電路板材料必須要更能減少訊號的損耗;而在電動車等新能源汽車的應用情境下,帶來的則是化合物半導體及高功率環境的使用需求,相對也讓電路基板的散熱性能成為一大課題。為滿足未來應用的電路板相關技術,台灣PCB產業亟需再突破,才能避免在供應鏈中造成斷層。(本文作者為工研院產業科技國際策略發展所經理董鍾明)

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