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PCB產業

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簡介

PCB(Printed circuit board)中文名稱叫做印刷電路板,是將零件與零件之間複雜的電路銅線,經過細緻的規劃後,蝕刻在一塊板子上,作為提供電子零組件在安裝與互連時的主要支撐體,負責固定電子零件、提供零件電流,被稱作是『電子產品之母』。

技術篇

PCB板依照「軟硬」可以大致分為「軟板(FPC)」、「硬板」、「IC載板」,那再依據使用的「材質」及「特性」又有細項的分類如下圖所示:

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接下來再一一介紹一下。

硬板:

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硬板又可以依照「層數」來做分類。例如你手中iphone的主機板其實就是超過10層壓合而成的。

一般而言,可以分為 1.單層板 2.雙層版 3.多層板,電子產品功能越複雜、迴路距離越長、接點腳數越多,PCB 所需層數亦越多。


這邊要特別介紹一下多層板中的「HDI板」主要應用在手機、平板、筆電。

HDI又可以分為入門1-3階、一般類Anylayer HDI 4階以上、高階SLP。

HDI (High Density Interconnect):主要使用微盲埋孔技術,做成一種線路密度分佈可以較高的印刷電路板,並且利用雷射鑽孔來打通不同層。有輕薄短小、線路密度較高、電氣特性與訊號較佳、傳輸路徑短、射頻干擾/電磁波干擾/靜電釋放得以改善等優點。

Anylayer HDI:HDI的進化,省略中間的銅箔基板,可以讓產品變得更輕薄,減少將近四成左右的體積,當然製造難度也更加提升。

類載板 (SLP:Substrate Like PCB):本是HDI板,但其規格已接近IC封裝用載板的等級了。PCB上線寬/線距密度介於HDI板與IC載板之間,目前為30/30μm與15/15μm之間。

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軟板:

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軟板則是用於連接許多零組件的板,像是手機當中一般需要天線軟板來將天線與主機板連接,一般需要軟板連接是因為它可以彎曲凹折且較薄,因此在空間較少零組件較遠時多使用軟板來連接。



軟板以材料區分分為PI、MPI、LCP,MPI為改質後的PI,PI因為性能太差目前幾乎淘汰,現在軟板主要使用的材料為MPI與LCP兩種,當中又以LCP性能最佳,而MPI性能介於PI和LCP之間,不過性價比較高,目前中低頻產品採用MPI,而高頻產品則採用LCP。

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IC載板

IC載板主要功能為承載IC做為載體之用並以IC基板內部線路連接晶片與印PCB之間的訊號,主要為保護電路、固定線路與導散餘熱,為封裝製程中的關鍵零件。

IC載板與PCB連接示意圖

IC載板與PCB連接示意圖

製程與PCB相似,但其佈線密度、線路寬度、層間對位及材料信賴性等要求均較PCB高。基板依其材質可分為BT、ABF、EMC三種,目前以BT、ABF為大宗。

BT主要應用在手機、dram等;而ABF則主要應用在CPU、GPU、FPGA、ASIC。

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未來成長動能

先從整體產業的大方向去做討論,人們對於雲端、AI、HPC(高速運算)、自動駕駛等等傳輸資料的需求帶動下,勢必要對基礎建設有所提升,那這樣的提升就包括5G基地台、數據中心、伺服器等等。

接著再從各項基礎建設去拆分。

5G基地台:

5G基地台在天線升級的情況下需要使用的硬板(RPCB)比以前多,而在要求更高的網速下硬板本身的層數也需要更多。

而5G基地台因為採用高頻訊號,傳送距離短,預估基地台數量為4G的1.5~2倍,才能有相同覆蓋率,因此需要的基地台數量會更多

在ABF載板4G至5G的提升,晶片的顆數、載板本身的層數、大小也都有所提升,預估2020~25年平均每年基地台晶片、ABF載板需求將成長86.5%。

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5G手機:

5G在IC晶片的封裝會採用更大的封裝尺寸,此外更多用於 5G sub-6GHz 的射頻和用於 5G 毫米波的 AiP 模組將有利於BT載板需求的提升

而由於搭載更多的IC,主板使用的HDI or SLP尺寸也要提升

伺服器:

雲端資料中心需求持續增長,伺服器的成長也不在話下。我們以今年Intel 於今年Q1推出新的伺服器平台為例。預計每台伺服器使用二顆CPU,在ABF載板的面積及層數的提升下,預估Whitley 伺服器CPU ABF載板 消耗量會高於Purley 90%,其中層數貢獻50-60%;面積貢獻 40-50%。

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結論:

以上種種其實都顯示著PCB這個市場的成長性極強,尤其是在IC載板的領域,目前整體市場仍有將近30%的供需缺口,各大IC載板廠紛紛宣佈要擴產,而且這樣的缺貨預計要到明年甚至後年才會有所緩解。而進入下半年Apple產品的拉貨下,可以觀察相關HDI板、軟板廠是否有較明顯的表現,畢竟說真的以資金輪動的角度來討論的話,目前他們真的算是位階很低的一群,也許可以注意一下。

後記:

本文有一個東西沒有探討成本結構、產業鍊的部分,已知這個產業的未來性不錯,那除了大家眼見到的PCB,上游的原料供給製造商又會如何呢?這個我想就留給讀者去做思考了。

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