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PCB市場(chǎng)概觀與材料技術(shù)發(fā)展

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作者: 時(shí)間:2007-12-11 來(lái)源:DIGITIMES 收藏
  電路板()雖然難得成為臺(tái)面上的主角,但事實(shí)上,電路板是提供電子零組件在安裝與互連時(shí)的主要支撐體,是所有電子產(chǎn)品不可或缺的基礎(chǔ)零件,小從手機(jī)、PDA,大到個(gè)人計(jì)算機(jī),只要是電子產(chǎn)品,幾乎都少不了的存在。

  以臺(tái)灣為例,早在2004年,相關(guān)應(yīng)用材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值就已經(jīng)達(dá)到452.7臺(tái)幣。其產(chǎn)值占整個(gè)臺(tái)灣電子材料業(yè)總產(chǎn)值的 35.8%,居臺(tái)灣電子材料工業(yè)領(lǐng)域所屬6大產(chǎn)業(yè)各產(chǎn)值之首。至于在PCB用材料產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)值上,更是創(chuàng)造了極為出色的成績(jī)。包括電子級(jí)玻纖布、撓性覆銅板以及 IC載板(PCB)的產(chǎn)值在當(dāng)年都排全球前3名。

相關(guān)市場(chǎng)的增長(zhǎng)與趨勢(shì)

  而從去年開始,PC上游原材料因?yàn)閲?guó)際銅價(jià)大幅上漲以及應(yīng)用產(chǎn)品的增長(zhǎng),占上游原材料大宗的銅箔基板等產(chǎn)品呈現(xiàn)價(jià)格上升、出貨量增加的景象,2006年臺(tái)灣印刷電路板材料的市場(chǎng)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到新臺(tái)幣777億元,較2005年增長(zhǎng)了近21%。

  而在2007年,因?yàn)殂~箔、玻纖紗/布等原物料價(jià)格漲幅回穩(wěn)之故,基板廠大幅調(diào)漲售價(jià)的情況將減少,相關(guān)廠商也得以具備了更大的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)力,雖然2007年第一季度屬于傳統(tǒng)淡季,但是在消費(fèi)性產(chǎn)品需求大幅增長(zhǎng)的幫助之下,首季度PCB板產(chǎn)值較去年同期增長(zhǎng)了7%,至于在軟性PCB方面,因?yàn)槭謾C(jī)產(chǎn)品增長(zhǎng)趨緩,LCD用軟板價(jià)格下滑之故,增長(zhǎng)幅度僅約1%,而在IC載板方面,因?yàn)槿蕴幱诠┻^(guò)于求的狀況,增長(zhǎng)幅度約2%。

  而近年來(lái)由于綠色環(huán)保思想興起,在原料上追求環(huán)保也成為發(fā)展趨勢(shì)之一,舉例來(lái)說(shuō),日本JPCA大展就有相當(dāng)多的環(huán)保資源回收技術(shù)參展,而在一般技術(shù)的發(fā)展上,追求高頻化、高耐熱以及高性能,也是PCB大廠的努力方向,而由于消費(fèi)性產(chǎn)品追求體積的輕薄,在材料與PCB本身的薄型化發(fā)展也將是重點(diǎn)趨勢(shì)之一。

材料上的應(yīng)用發(fā)展

硬板PCB

  在一般硬板PCB的制造上,其實(shí)材料的變化并不大,基本上都是由銅箔基板(CCL)、銅箔、膠片以及各類化學(xué)產(chǎn)品所組成,在原物料成本比重方面,以銅箔基板所占成本最高,而隨著層數(shù)的的不同,約從50%到70%左右。銅箔基板的主要組成材料是玻纖布以及電解銅箔。玻纖布的功能在于硬度補(bǔ)強(qiáng),其材料乃由玻璃纖維紗以平織法制造而成。臺(tái)灣 PCB 產(chǎn)業(yè)發(fā)展已歷時(shí)30年以上,上中下游產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)完整,臺(tái)灣廠商在玻纖紗及玻纖布領(lǐng)域耕耘已久,目前在全球產(chǎn)業(yè)已取得主導(dǎo)地位。電解銅箔為電子工業(yè)的基礎(chǔ)材料之一,因?yàn)槠浣M成的銅箔基板是PCB的必備材料,因此在質(zhì)量要求方面相當(dāng)高,不但要求具有耐熱性、抗氧化性,而且要求表面無(wú)針孔、皺紋,與層壓板要有較高的抗剝離強(qiáng)度,且必須能用一般蝕刻方法形成印刷電路,沒(méi)有處理微粒遷移等基板污染現(xiàn)象等,屬于技術(shù)層次較高之銅加工材。

  至于銅箔基板是組成PCB的最重要關(guān)鍵,在其分類上,由使用原料及抗燃特性的不同來(lái)加以區(qū)分,在原料使用方面,按板的增強(qiáng)材料不同,可劃分為:紙基、玻纖布基、復(fù)合基(CEM系列)、積層多層板基和特殊材料基 (陶瓷、金屬芯基等)五大類。按基板采用的樹脂膠黏劑不同進(jìn)行分類,常見(jiàn)的紙基(以絕緣紙作為補(bǔ)強(qiáng)材料)CCI方面,有酚醛樹脂(XPc、XxxPC、FR-1、FR-2等)、環(huán)氧樹脂(FE-3)、聚酯樹脂等各種類型。而在玻纖布方面,最被廣泛應(yīng)用的屬于環(huán)氧樹脂(FR-4、FR-5),另外還有其它特殊性樹脂(以玻纖布、聚基?胺纖維、不織布等為增加材料)的基板類型,這些特殊性樹脂包含了:雙馬來(lái)?亞胺改性三?樹脂(BT)、聚?亞胺樹脂(PI)、二亞苯基醚樹脂(PPO)、馬來(lái)酸酐亞胺 ——苯乙烯樹脂(MS)、聚氰酸酯樹脂、聚烯烴樹脂等。

  由于目前電子產(chǎn)品功能越趨復(fù)雜,頻率和性能的要求也越來(lái)越高,PCB為了要符合以上要求,還要能兼顧產(chǎn)品體型,因此幾乎都往多層板方向發(fā)展,因此基于玻纖布的銅箔基板是目前市場(chǎng)主流。

  而依照抗然特性來(lái)區(qū)分的話,基本上可區(qū)分為阻燃型(UL94-VO、UL94-V1級(jí))和非阻燃型(UL94-HB級(jí))兩類基板。近年來(lái),隨著對(duì)環(huán)保問(wèn)題更加重視,在阻燃型CCL中又分出1種新型不含溴類物的CCL品種,可稱為「綠色型阻燃CCL」。隨著電子產(chǎn)品技術(shù)的高速發(fā)展,對(duì)cCL有更高的 性能要求。因此,從CCL的性能分類,又分為一般性能CCL、低介電常數(shù)CCL、高耐熱性的CCL(一般板的L在150℃以上)、低熱膨脹系數(shù)的CCL (一般用于封裝基板上)等類型。

軟性PCB

  早在上個(gè)世紀(jì)的1960年到1970年代,軟性印刷電路板便普遍被應(yīng)用在汽車及照相工業(yè)上,一開始其作用僅為電纜及繞線替代品之功能,技術(shù)層次較低,到1980年代時(shí)應(yīng)用范圍技術(shù)層次逐漸拉高,產(chǎn)品應(yīng)用延伸到電信產(chǎn)品及軍用產(chǎn)品,部分甚至已經(jīng)開始到入使用自動(dòng)化工藝。而在90年代之后,軟性電路板隨信息時(shí)代的來(lái)臨,強(qiáng)調(diào)高功能、小體積及重量輕的需求下有了新的用途,如可攜式移動(dòng)裝置及筆記本電腦等產(chǎn)品。此外,LCD面板COF技術(shù)以及IC構(gòu)裝載板也是軟性印刷電路板的主要應(yīng)用之一。

  軟性印刷電路板 軟性印刷電路板( (FPC) FPC)是由絕緣基材、接著劑及銅導(dǎo)體所組成,因其具 是由絕緣基材、接著劑及銅導(dǎo)體所組成,因其具有可撓性所以又可稱為可撓性印刷電路板。軟性印刷電路板的特點(diǎn)為可以立體配線,能配合設(shè)備以自由的形狀嵌入經(jīng)過(guò)加工之導(dǎo)體,以及一般以立體配線,能配合設(shè)備以自由的形狀嵌入經(jīng)過(guò)加工之導(dǎo)體,以及一般硬質(zhì)積層板所不能達(dá)到的可撓、輕且薄等特性。一般來(lái)說(shuō),軟性PCB可分為單面、雙面、多層以及軟硬混合型產(chǎn)品。

  在單面軟性PCB材料應(yīng)用方面,由于只有一層導(dǎo)體,覆蓋層可有可無(wú)。而所用的絕緣基底材料,隨產(chǎn)品的應(yīng)用的不同而不同。一般常用的絕緣材料有聚酯、聚亞胺、聚四氟乙烯、軟性環(huán)氧-玻纖布等。而雙面軟性PCB則是將導(dǎo)體增加為兩層。至于多層軟性PCB方面,則利用多層層壓技術(shù),可達(dá)三層或四層以上的結(jié)構(gòu),而多層軟性PCB依其可撓性的不同,可概分為3種。至于混合型PCB,則是結(jié)合了軟性PCB與硬板PCB,軟性PCB被層壓在多層硬板PCB內(nèi)部,借此減輕了重量與體積,并具備了高可靠性、高組裝密度以及優(yōu)良電器特性等特色。

  為了實(shí)現(xiàn)攜帶型電子產(chǎn)品的小型化,除了PCB需要進(jìn)一步推進(jìn)高密度布線外,近年在PCB形態(tài)上也出現(xiàn)了由原來(lái)采用平面的組件2D安裝硬板PCB基板,轉(zhuǎn)而朝向立體多軸3D安裝為特點(diǎn)、采用可撓軟性基板(FPC)的方向轉(zhuǎn)變,這樣就可縮小組件及基板在產(chǎn)品內(nèi)部所占的空間。3D安裝的軟性PCB與硬板多層PCB所結(jié)合的硬板-可撓性基板技術(shù),近年來(lái)獲得了迅速且大量的應(yīng)用。

綠色工藝的挑戰(zhàn)

  由于綠色風(fēng)潮掀起,加上歐盟RoHS規(guī)范,無(wú)鉛工藝對(duì)PCB其實(shí)造成了相當(dāng)大的影響,某些PCB (特別是大型復(fù)雜的厚電路板)根據(jù)層壓材料的屬性,可能會(huì)由于無(wú)鉛焊接溫度較高,而導(dǎo)致分層、層壓破裂、Cu裂縫、CAF (傳導(dǎo)陽(yáng)極絲須)失效等故障率上升。PCB表面涂層材質(zhì)也有很大的影響。在一般實(shí)務(wù)應(yīng)用上觀察發(fā)現(xiàn),焊接與Ni層(從ENIG涂層)之間的接合要比焊接與Cu (如OSP和浸銀)之間的接合更易斷裂,這點(diǎn)也間接造成了類似微軟Xbox 360的全面故障現(xiàn)象,電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上就要更注意去避免這樣的問(wèn)題發(fā)生。特別是在機(jī)械撞擊下,如跌落測(cè)試中,無(wú)鉛焊接一般也會(huì)發(fā)生更多的PCB破裂,PCB產(chǎn)業(yè)界勢(shì)必要面對(duì)這股綠色工藝風(fēng)潮所帶來(lái)的挑戰(zhàn),因此在材料應(yīng)用的設(shè)計(jì)概念上,就必須要更多的突破。

  去年由于銅價(jià)上升,導(dǎo)致PCB相關(guān)產(chǎn)業(yè)成本壓力加劇,雖然在今年已經(jīng)趨緩,但隨之而來(lái)的原油價(jià)格逐步飆升,今年P(guān)CB材料又再度面臨了價(jià)格上升壓力,其調(diào)漲幅度已經(jīng)超過(guò)PCB廠商可自行吸收的范圍,而由于臺(tái)灣在關(guān)鍵材料的取得上往往受限于國(guó)外供應(yīng)廠商,因此在競(jìng)爭(zhēng)力上勢(shì)必會(huì)被影響到,面對(duì)其它如大陸、日本、韓國(guó)等國(guó)家的競(jìng)爭(zhēng),形成了臺(tái)灣PCB廠的隱憂。
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