台湾PCB产值占全球1/3 需加速智动化以因应竞争

全球PCB市场与产业别产值。Prismark

台湾PCB产业于两岸深耕且产值占全球第一，唯人均产值仅晶圆代工业的1/4；面临移动/穿戴式装置、物联网浪潮与两岸缺工等问题，提升PCB制程朝智能自动化，成为拉开与竞争对手距离的重要关键，也是因应工业4.0浪潮下，台湾PCB产业的唯一出路...

挟全球产值1/3  唯加速智动化因应竞争

台湾电路板产业的发展历程已有40多年，且在很早就进行两岸布局设厂的情况下，无论生产技术与产品品质，对全球电子产品市场的贡献有目共睹，并且在2010年海内外产值与产量站上世界第一至今。

据Prismark 2014/12统计预估，在蔚为广泛、主流应用的硬式电路板(Rigid PCB；R-PCB)，台湾PCB产值达276亿美元，占全球比重48.9%；软式电路板(Flexible PCB)部份，产值为128亿美元，占全球比重约22.7%；高密度连接(High Density Interconnect；HDI)电路板，产值达83.5亿，占全球比重14.8%；作为处理器/绘图芯片或SOC芯片所使用的覆晶IC载板(IC Substare；ICS)，产值高达77.5亿美元，占全球13.7%。台湾电路板协会(TPCA)指出，2014年台商在大陆、全球市占率分别达42%、31%，总产值达186亿美元，市占率与产值均为全球第一。

PCB产业链，无论是上游材料如玻璃纤维/玻纤布、环氧树脂、酚醛树脂、聚亚醯胺树脂(PI)、铜箔与生产制程及检测设备，中游的铜箔基板，硬板、软板、IC载板制造硬板、软板、IC载板制造，以及基板组装加工及相关制造等，均培养出不少上市柜企业，甚至是全球数一数二的供应商。如南亚、长春在铜箔领域的供应量为全球前两大，南亚、台玻名列全球前二大玻纤布供应商。而应用于软板与覆盖膜以强化耐高温、耐磨损与加强电气绝缘性的PI树脂则仰赖国外(杜邦、日商钟渊化学及韩商鲜京化学)进口。在生产制程及检测设备商，也有由田新技、恩德 、扬博、川宝科技、科峤、圣晖、迅得、昶昕等厂商。

随着系统单芯片(SoC)、笔记本电脑、智能手机、平板电脑等多项热门消费性电子产品的推动，以及近年穿戴式装置至于物联网(IoT)的兴起，整体PCB产业趋势朝向细线距、多层数与可挠式等技术持续发展。应用于SoC的高端的IC载板(IC Substare；ICS)、智能移动设备的高密度互连(High Density Interconnect；HDI)的PCB，以及穿戴装置、IoT设备的软式电路板(Flexible PCB)，不仅使用载板、软板等数量越来越多，PCB层数密集度也从6、8层板，逐渐来到HDI、Any layer HDI等高端制程的先进技术。

PCB制程所需的自动化设备机台

以多层PCB制程为例，制作流程主要为以下制程：内层钻孔、内层线路曝光、内层蚀刻、压合、外层钻孔、PTH(镀通孔)、外层线路制作、外层线路曝光、二铜、锡铅、蚀刻、防焊、文字、表面处理、成型、电测、包装。前段制程需要压膜机、乾/湿膜涂布机、手动/半自动或步进式曝光机；中段制程则需要紫外线烘乾机、网印机、钻孔机(或HDI用的雷射钻孔机)，后段制程需要SMT上件机、锡炉，最后检测部份则透过AOI自动光学检测机台，或加上X光机台的摄影，以加强SMT零件下方锡点空焊、脱落或短路部份的检测能力。

例如以供应乾湿膜涂布、压膜机占全球第一的志圣工业，即提供24寸传统的手动湿膜涂布机，与产能达6pnl/min的水平式湿膜涂布机；24x32寸、2~3pnl/min的各式手动/半自动或步进式曝光机。而全球印刷电路板(PCB)曝光机主要为CCD半自动及全自动曝光机两个机种；CCD半自动曝光机主要制造厂为川宝科技(ChimeBall)，市占率超过80%。

全自动曝光机过去由ADTEC、ONOSOKI、ORC等欧、日大厂所把持，2012年川宝挟着研发关键技术的优势推出仅日系机台1/5~1/3价位的全自动曝光机，如数码直接成像曝光机CBT-MLI 5880具备内层板免钻孔的两面对位技术，曝光尺寸达26x32寸，可应用于高层次板(HDI)、背板、通讯板、硬板、软硬复合板等曝光需求。

网印机台部份，如以色列奥宝科技(Orbotech)以领先的雷射直接成像技术(LDI)、提供LP-9镭射光绘机，以及仅1.5毫米的高景深(DOF)的Sprint120文字喷印机，图像点分辨率仅0.5毫米，并使用LED光源快速固化效果。台商妙印精机则研发BM3-F6060全自动网印机，提供300x300~610x610mm尺寸的PCB线路、防焊、文字、塞孔等印刷，产能达10pcs/min。

钻孔机部份，在迈向HDI甚至Any layer HDI制程下，以CO2或UV紫外线光源的雷射进行微钻孔，使得Any Layer HDI各层之间可省略铜箔基板以缩减整个PCB厚度。过去台厂对雷射加工技术掌握性低，雷射源(CO2/UV/Nd:YAG)等几全部仰赖进口，难以与市占率高的日、欧系PCB雷射钻孔机竞争。目前除了奥宝抢先于2013年推出UV雷射钻孔技术的Emerald 150机台之外，工研院也在自行研发精密雷射加工技术后，由南分院技转关键技术给东台精机(Tongtai)，从雷射源开始向下整合先进微制程设备技术，并推出TLC-2H22 CO2雷射钻孔机台，以最大平均功率350W CO2雷射进行直接铜箔加工能力(DLD)。

业者结合产官学筹组联盟  AOI设备土洋争霸

自动化光学检测(Automated Optical Inspection；AOI)系统结合光学传感、信号处理系统、分析软件等，以非接触式方式检查成品，藉由电脑影像处理技术来检出异物或图案异常等瑕疵。目前已应用于IC与被动元件、Wafer硅片、PCB电路板、LCD液晶面板、BGA锡球阵列、光电转换元件等外观、表面瑕疵、组装位置偏移等百分之百的全检，同时不影响产能，成为这些半导体产业中不可或缺的必要投资。

国外AOI设备业者过去以掌握时间、光学技术与顾客信心优势，使不少顾客对国外设备的信赖程度仍远高于台湾设备商。奥宝科技软板PCB推出Ultra Fusion系列AOI光学检测机台，支持卷对卷及片对片生产模式，可因应iPhone这类不同尺寸软板PCB的产线整合并精简PCB产线。

工研院量测技术发展中心并透过技术移转与联合台湾AOI设备厂，于2004年3月成立自动光学检测设备联盟(Automatic Optical Inspection Equipment Association；AOIEA)。目前有精映科技、大元科技、常鸿新科技、晶彩科技、德律科技、由田新技、宇创视觉科技、汉微科、鸿劲、泛铨科技、宇柏林等国内设备商，技术与国外厂商已不相上下。预估到2017年，全球AOI设备市场规模将达到17亿美元。

加速PCB设备通讯串连  形成智动化产业

因应物联网时代，大陆红色供应链，紧追在后的韩国同业的强力竞争，以及日本在央行执行量化宽松、驱动日币贬值下的产业复兴效应，TPCA于2015年1月邀集台湾PCB产业，进行PCB设备智能自动化专题相关座谈会，从终端应用趋势、先进构装、汽车电子与细线与高频技术等四项新兴议题做探讨。

TPCA特别指出，半导体协会SEMI藉由偕同半导体厂商、设备商和软件系统商一同推动机台通讯协定标准SECS-I、SECS-II与GEM(Generic Equipment Model)标准，近年来更导入大数据分析技术，于机台制程工艺中进行实时(Real-time)的数据分析与警示，以增加产品良率及生产效率。据Prismark指出晶圆代工厂的人均产值达54万美元，而PCB厂人均产值仅13万美元。

当PCB产业面临到市况变化迅速，接单难以预料，产业获利能力偏低等严峻情况，又面临到两岸缺工的情况下，加速制程自动化甚至智动化着实课不容缓。TPCA成立专案工作小组，集结产学研资源并配合白皮书六年计划，透过问卷调查与访谈，发行PCB设备通讯协定标准，期望带领PCB产业单机自动化与数据处理的自动化初始阶段，让各节点之间的设备能相互沟通，提前揪错并提升全制程的管控与良率。以达成到2020年台湾PCB产值来到1.15万亿元台币的目标。