龔永林

本刊主編

0 前言

2020年，盡管全球新冠病毒疫情（CVID-9）暴發(fā)橫行，使世界經(jīng)濟(jì)衰減，但電子電路產(chǎn)業(yè)卻顯示出重要地位和強(qiáng)大生命力，不退反進(jìn)，取得了顯著增長(zhǎng)。以印制電路板（PCB）為代表，2020年全球PCB銷售總額有近二位數(shù)增長(zhǎng)。

全球有多家市場(chǎng)調(diào)研機(jī)構(gòu)發(fā)布了2020年P(guān)CB市場(chǎng)和產(chǎn)量報(bào)告，對(duì)于全球PCB總產(chǎn)量（銷售總額）數(shù)據(jù)不同，有的差異較大，究竟哪家數(shù)據(jù)更接近真值？本人較相信世界電子電路理事會(huì)（WECC）的報(bào)告數(shù)據(jù)，因?yàn)樗鼇?lái)自世界主要國(guó)家或地區(qū)同行提供的數(shù)據(jù)，理應(yīng)全面、準(zhǔn)確些。因此本文依《WECC Global PCB Production Report For 2020 》報(bào)告[1]數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行相應(yīng)的分析。

1 2020年全球PCB產(chǎn)值和分類基本情況

1.1 全球PCB產(chǎn)值分布

WECC報(bào)告2020年全球PCB總產(chǎn)值為730.97億美元，與2019年相比增長(zhǎng)8.1%，則2019年全球PCB總產(chǎn)值是676.20億美元。全球PCB產(chǎn)值按國(guó)家或地區(qū)劃分的分布如表1和圖1所示。中國(guó)大陸2020年產(chǎn)值398.58億美元（2750.20億人民幣），同比2019年增長(zhǎng)10.2%，在全球占比54.5%，穩(wěn)居全球PCB行業(yè)最大生產(chǎn)地。就中國(guó)香港而言，主要是在中國(guó)大陸生產(chǎn)，而中國(guó)香港的生產(chǎn)幾乎是零。

圖1 2020年全球PCB生產(chǎn)分布（產(chǎn)值與占比）

表1 2020年全球PCB制造地分布（單位：億美元）

1.2 全球PCB類型分布

PCB是電子元器件的載體有許多種類型，WECC的統(tǒng)計(jì)分類和產(chǎn)值數(shù)量、占比如圖2和表2。

表2 2020年各地各類PCB產(chǎn)值與占比（單位：億美元）

圖2 2020年全球各類PCB產(chǎn)值與占比

2 各類PCB的技術(shù)水平

2.1 各類PCB特點(diǎn)

PCB的發(fā)展若以其商品化進(jìn)入市場(chǎng)算起，已有七十多年，PCB種類在初期僅是剛性單面板，然后才出現(xiàn)雙面板，又進(jìn)入多層板等，按市場(chǎng)需要逐步發(fā)展至今種類繁多。不同類型的PCB含有各自的技術(shù)特點(diǎn)，所生產(chǎn)的PCB類型反映了相應(yīng)的技術(shù)水平。就WECC報(bào)告所列六類PCB而言，相應(yīng)的技術(shù)特性基本如表3、表4所示。

表3 各類PCB結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

表4 各類PCB技術(shù)特點(diǎn)

2.2 分類說(shuō)明

2.2.1 剛性單雙面板

剛性單面板是最早的PCB類型，體現(xiàn)了PCB基本作用支撐與連接，即支撐固定元器件和給予元器件電氣連接。剛性雙面板是比單面板增加了一倍的布線面積，通過(guò)導(dǎo)通孔（金屬化孔）實(shí)現(xiàn)兩面導(dǎo)體連通。剛性單面板和雙面板制造技術(shù)銅箔蝕刻法和電鍍金屬化法是PCB的基本技術(shù)，至今仍是PCB制造技術(shù)基礎(chǔ)與主流。

剛性單雙面板數(shù)十年來(lái)基本技術(shù)沒變，然而產(chǎn)品的精細(xì)化程度大幅提升。為適應(yīng)大批量低成本生產(chǎn)較多采用網(wǎng)版印刷工藝，對(duì)于少量板或細(xì)線高密度板也就采用光致成像工藝，可以達(dá)到多層板同樣的精細(xì)線路。還有，剛性單雙面板可以加印其它功能涂層，構(gòu)成跨接線、電阻器、觸摸按鍵等，具有新的功能與用途。

剛性單雙面板制造主要還是傳統(tǒng)的PCB技術(shù)，相對(duì)而言技術(shù)水平較低。它雖然被其它同類替代且市場(chǎng)有所減少，但它仍然有市場(chǎng)，其簡(jiǎn)便、可靠、低成本還是受歡迎。剛性單雙面板雖然處于PCB的低端，仍會(huì)長(zhǎng)期生存發(fā)展，不可放棄。尤其是印制電子地掀起，會(huì)給剛性單雙面板帶來(lái)新的技術(shù)、市場(chǎng)，創(chuàng)造新的活力！

2.2.2 常規(guī)多層板

在WECC報(bào)告中列有常規(guī)多層板（標(biāo)準(zhǔn)多層板），我的理解此“常規(guī)多層板”是采用一次壓合的多層板，包括背板、混壓板等，而特殊多層板應(yīng)是HDI板。

多層板有層數(shù)之區(qū)別，普通4層至8層板已很普遍，而10層及以上多層板隨層數(shù)增加難度越大。多層板制造中特別關(guān)注的技術(shù)是壓制、鉆孔與孔金屬化。多層壓制關(guān)鍵是層間定位和層間結(jié)合；鉆孔是孔壁的光潔度；孔金屬化是高厚徑比孔的孔壁鍍層厚度均勻性；大面積高多層的背板也屬多層板類型，含有不同介質(zhì)基材混壓、背鉆孔等特殊要求。因此，普通低層數(shù)多層板與數(shù)十層高層數(shù)多層板的制造技術(shù)水平相差甚遠(yuǎn)，猶如前者為多層居民樓，后者是高層公寓甚至超百層摩天大樓，兩者建筑技術(shù)不能比。

建筑工程施工量巨大，需要用到大量的施工材料和設(shè)備，而材料設(shè)備價(jià)格不是固定的，是隨著市場(chǎng)的規(guī)律不斷變化的，而目前很多建筑企業(yè)缺乏數(shù)據(jù)分析能力和力度，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中難以準(zhǔn)確地對(duì)材料設(shè)備價(jià)格進(jìn)行預(yù)測(cè)和評(píng)估，數(shù)據(jù)的更新和改進(jìn)方面也存在一定的問(wèn)題，因此建筑企業(yè)在進(jìn)行工程造價(jià)管理中往往處于被動(dòng)地位。

從三層到超百層都稱多層板，應(yīng)用面也最廣，占PCB的比例最高，這種情況仍會(huì)延續(xù)。對(duì)于常規(guī)多層板的技術(shù)水平就不能一概而論，只有高層數(shù)的多層板才能體現(xiàn)高技術(shù)水平。

2.2.3 HDI/積層板

HDI是高密度互連，指PCB的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：線細(xì)、孔小、層?。环e層是工藝方法，指PCB由一層層堆積起來(lái)；兩者結(jié)合就有了HDI/積層板，也就是現(xiàn)常稱的HDI板。HDI板的結(jié)構(gòu)有芯板積層和全積層的區(qū)別，全積層（任意層互連）HDI板的密度更高、體積更小，體現(xiàn)更高技術(shù)水平。HDI板的差異還有積層層數(shù)，如常規(guī)多層板一樣層數(shù)越多涉及層間對(duì)準(zhǔn)度、結(jié)合力等問(wèn)題也越多，需要更高技術(shù)水平。

HDI板制造技術(shù)水平總體是較高的，為了實(shí)現(xiàn)更細(xì)線路，如類載板（LSP），生產(chǎn)工藝已從減成法（銅箔蝕刻法）進(jìn)入半加成法（SAP）和改進(jìn)型半加成法（mSAP）。HDI板的應(yīng)用市場(chǎng)也在擴(kuò)大，隨著可靠性提高，通訊和消費(fèi)類產(chǎn)品進(jìn)入了汽車電子、航空航天和軍用產(chǎn)品。

2.2.4 IC載板

集成電路封裝載板（IC載板）是因IC封裝需要而生，是因IC封裝變化而變。在早期IC封裝用到載帶（引線框架）是早期的IC載板，其由銅箔或聚酰亞胺覆銅板蝕刻而成；也有IC載板是精細(xì)線路的單雙面PCB、多層PCB。隨著IC封裝高密度化，如CSP、BGA、SiP等等先進(jìn)封裝出現(xiàn)，PCB的HDI/積層技術(shù)成熟，IC載板更趨高密度化。

現(xiàn)行IC載板制造技術(shù)是HDI/積層技術(shù)的頂端，除了采用的基材有差異外，工藝過(guò)程基本相同，只是要求更高的掌控水平。還有一類更高級(jí)的IC載板，即IC芯片與載板之間I/O擴(kuò)展用內(nèi)插板（interposer）。另外需注意到，IC載板制造與IC封裝融合的技術(shù)動(dòng)向，即在載板加工過(guò)程就把芯片封裝于其中。

IC是電子元器件核心，IC載板是IC封裝不可缺少的配件，IC載板制造技術(shù)是PCB技術(shù)尖端。當(dāng)前IC產(chǎn)品緊缺，IC載板也成了“香餑餑”。

2.2.5 撓性電路板

撓性印制電路板（FPCB）也有單面板、雙面板和多層板之區(qū)分，它們與剛性印制板（RPCB）的區(qū)別是采用撓性基材，成品可彎曲折疊。FPCB 的加工過(guò)程與RPCB相同，只是加工設(shè)備要適應(yīng)撓性基材的傳送。鑒于撓性基材可卷曲性，提供了可成卷加工的便利。

FPCB制造技術(shù)水平基本與RPCB相當(dāng)，只是在設(shè)備條件方面有不同。FPCB又有層數(shù)結(jié)構(gòu)的不同，撓性單面板、雙面板和多層板之技術(shù)有高低之分。FPCB在電子設(shè)備輕小化中更有優(yōu)勢(shì)，其在PCB中占有比例得到增長(zhǎng)。

2.2.6 剛撓結(jié)合板

剛撓結(jié)合印制電路板（R-FPCB）兼具剛性板和撓性板性能，其制造也將兩者技術(shù)集于一體。R-FPCB也有層數(shù)、對(duì)稱性等結(jié)構(gòu)差異，撓性部分多層隔空式、剛性部分積層式等特殊結(jié)構(gòu)，這些都會(huì)給R-FPCB 制造帶來(lái)難度。因此，R-FPCB制造技術(shù)水平要高于層數(shù)、密度相當(dāng)?shù)腞PCB和FPCB。R-FPCB以往由于成本高而只用于航天、軍事設(shè)備中，現(xiàn)在也在工業(yè)和民用電子設(shè)備中應(yīng)用，應(yīng)用市場(chǎng)廣泛了。

2.3 各類PCB技術(shù)水平排序

以上六類PCB之技術(shù)水平，盡管每類中也有簡(jiǎn)單與復(fù)雜的不同，現(xiàn)綜合上文所述每類PCB的技術(shù)狀況，以數(shù)字（分值）對(duì)它們的技術(shù)水平進(jìn)行排序。IC載板技術(shù)水平最高，若計(jì)為5分，那么依次為剛撓結(jié)合板4.5分、HDI/積層板4分、多層板3.5分、撓性板3分、剛性單雙面板2分。

3 世界主要國(guó)家或地區(qū)生產(chǎn)PCB類型與技術(shù)水平

根據(jù)表3數(shù)據(jù)，世界主要地區(qū)生產(chǎn)各種PCB類型所占比例如圖3所示。按照設(shè)定的各類PCB技術(shù)水平分值，進(jìn)行計(jì)算得出表5所示。

圖3 世界主要國(guó)家或地區(qū)生產(chǎn)各種PCB類型所占比例

各地技術(shù)水平歸納如圖4所示。從表5可見，按照得分分值顯示世界各地（國(guó)家或地區(qū)）的PCB生產(chǎn)技術(shù)水平。世界平均水平為3.54分，中國(guó)大陸還差一點(diǎn)；韓國(guó)得分最高，得益于高技術(shù)（高分值）產(chǎn)品比例高。

表5 2020年各類PCB占比和技術(shù)分值分布（單位：億美元）

圖4 世界各地PCB制造技術(shù)水平

圖4清楚表明：中國(guó)大陸PCB制造技術(shù)水平接近中值，已與歐美相當(dāng)，與韓國(guó)、日本和中國(guó)臺(tái)灣有差距。中東/非洲地區(qū)得分也高，其高技術(shù)PCB主要來(lái)自以色列，PCB約90%用于軍事、航天、醫(yī)療和工控，這是特例。中國(guó)大陸的剛性單雙面板、多層板和HDI板產(chǎn)值都超過(guò)全球60%（見表2所示），差距在于IC載板、剛撓結(jié)合板高端產(chǎn)品占比太少。

4 結(jié)束語(yǔ)

通常我們對(duì)于PCB制造國(guó)或地區(qū)技術(shù)水平高低的評(píng)價(jià)，以所生產(chǎn)產(chǎn)品種類檔次為依據(jù)，這從宏觀來(lái)說(shuō)基本如此。本文是借用WECC報(bào)告的數(shù)據(jù)，以數(shù)據(jù)來(lái)評(píng)價(jià)世界各地PCB制造技術(shù)水平，以量化來(lái)認(rèn)識(shí)差距，相信會(huì)更有說(shuō)服力。

有關(guān)各類PCB性能特點(diǎn)的劃分、分值設(shè)定，僅是以本人的認(rèn)識(shí)所定，還是粗淺的。釆用這種評(píng)分方法，是首次嘗試，并不完全，有不當(dāng)之處歡迎指正。