从印制电路板产品类型分布评价技术水平

龚永林

本刊主编

0 前言

2020年，尽管全球新冠病毒疫情（CVID-9）暴发横行，使世界经济衰减，但电子电路产业却显示出重要地位和强大生命力，不退反进，取得了显著增长。以印制电路板（PCB）为代表，2020年全球PCB销售总额有近二位数增长。

全球有多家市场调研机构发布了2020年PCB市场和产量报告，对于全球PCB总产量（销售总额）数据不同，有的差异较大，究竟哪家数据更接近真值？本人较相信世界电子电路理事会（WECC）的报告数据，因为它来自世界主要国家或地区同行提供的数据，理应全面、准确些。因此本文依《WECC Global PCB Production Report For 2020 》报告[1]数据为基础，进行相应的分析。

1 2020年全球PCB产值和分类基本情况

1.1 全球PCB产值分布

WECC报告2020年全球PCB总产值为730.97亿美元，与2019年相比增长8.1%，则2019年全球PCB总产值是676.20亿美元。全球PCB产值按国家或地区划分的分布如表1和图1所示。中国大陆2020年产值398.58亿美元（2750.20亿人民币），同比2019年增长10.2%，在全球占比54.5%，稳居全球PCB行业最大生产地。就中国香港而言，主要是在中国大陆生产，而中国香港的生产几乎是零。

图1 2020年全球PCB生产分布（产值与占比）

表1 2020年全球PCB制造地分布（单位：亿美元）

1.2 全球PCB类型分布

PCB是电子元器件的载体有许多种类型，WECC的统计分类和产值数量、占比如图2和表2。

表2 2020年各地各类PCB产值与占比（单位：亿美元）

图2 2020年全球各类PCB产值与占比

2 各类PCB的技术水平

2.1 各类PCB特点

PCB的发展若以其商品化进入市场算起，已有七十多年，PCB种类在初期仅是刚性单面板，然后才出现双面板，又进入多层板等，按市场需要逐步发展至今种类繁多。不同类型的PCB含有各自的技术特点，所生产的PCB类型反映了相应的技术水平。就WECC报告所列六类PCB而言，相应的技术特性基本如表3、表4所示。

表3 各类PCB结构特点

表4 各类PCB技术特点

2.2 分类说明

2.2.1 刚性单双面板

刚性单面板是最早的PCB类型，体现了PCB基本作用支撑与连接，即支撑固定元器件和给予元器件电气连接。刚性双面板是比单面板增加了一倍的布线面积，通过导通孔（金属化孔）实现两面导体连通。刚性单面板和双面板制造技术铜箔蚀刻法和电镀金属化法是PCB的基本技术，至今仍是PCB制造技术基础与主流。

刚性单双面板数十年来基本技术没变，然而产品的精细化程度大幅提升。为适应大批量低成本生产较多采用网版印刷工艺，对于少量板或细线高密度板也就采用光致成像工艺，可以达到多层板同样的精细线路。还有，刚性单双面板可以加印其它功能涂层，构成跨接线、电阻器、触摸按键等，具有新的功能与用途。

刚性单双面板制造主要还是传统的PCB技术，相对而言技术水平较低。它虽然被其它同类替代且市场有所减少，但它仍然有市场，其简便、可靠、低成本还是受欢迎。刚性单双面板虽然处于PCB的低端，仍会长期生存发展，不可放弃。尤其是印制电子地掀起，会给刚性单双面板带来新的技术、市场，创造新的活力！

2.2.2 常规多层板

在WECC报告中列有常规多层板（标准多层板），我的理解此“常规多层板”是采用一次压合的多层板，包括背板、混压板等，而特殊多层板应是HDI板。

多层板有层数之区别，普通4层至8层板已很普遍，而10层及以上多层板随层数增加难度越大。多层板制造中特别关注的技术是压制、钻孔与孔金属化。多层压制关键是层间定位和层间结合；钻孔是孔壁的光洁度；孔金属化是高厚径比孔的孔壁镀层厚度均匀性；大面积高多层的背板也属多层板类型，含有不同介质基材混压、背钻孔等特殊要求。因此，普通低层数多层板与数十层高层数多层板的制造技术水平相差甚远，犹如前者为多层居民楼，后者是高层公寓甚至超百层摩天大楼，两者建筑技术不能比。

建筑工程施工量巨大，需要用到大量的施工材料和设备，而材料设备价格不是固定的，是随着市场的规律不断变化的，而目前很多建筑企业缺乏数据分析能力和力度，在激烈的市场竞争中难以准确地对材料设备价格进行预测和评估，数据的更新和改进方面也存在一定的问题，因此建筑企业在进行工程造价管理中往往处于被动地位。

从三层到超百层都称多层板，应用面也最广，占PCB的比例最高，这种情况仍会延续。对于常规多层板的技术水平就不能一概而论，只有高层数的多层板才能体现高技术水平。

2.2.3 HDI/积层板

HDI是高密度互连，指PCB的结构特点：线细、孔小、层薄；积层是工艺方法，指PCB由一层层堆积起来；两者结合就有了HDI/积层板，也就是现常称的HDI板。HDI板的结构有芯板积层和全积层的区别，全积层（任意层互连）HDI板的密度更高、体积更小，体现更高技术水平。HDI板的差异还有积层层数，如常规多层板一样层数越多涉及层间对准度、结合力等问题也越多，需要更高技术水平。

HDI板制造技术水平总体是较高的，为了实现更细线路，如类载板（LSP），生产工艺已从减成法（铜箔蚀刻法）进入半加成法（SAP）和改进型半加成法（mSAP）。HDI板的应用市场也在扩大，随着可靠性提高，通讯和消费类产品进入了汽车电子、航空航天和军用产品。

2.2.4 IC载板

集成电路封装载板（IC载板）是因IC封装需要而生，是因IC封装变化而变。在早期IC封装用到载带（引线框架）是早期的IC载板，其由铜箔或聚酰亚胺覆铜板蚀刻而成；也有IC载板是精细线路的单双面PCB、多层PCB。随着IC封装高密度化，如CSP、BGA、SiP等等先进封装出现，PCB的HDI/积层技术成熟，IC载板更趋高密度化。

现行IC载板制造技术是HDI/积层技术的顶端，除了采用的基材有差异外，工艺过程基本相同，只是要求更高的掌控水平。还有一类更高级的IC载板，即IC芯片与载板之间I/O扩展用内插板（interposer）。另外需注意到，IC载板制造与IC封装融合的技术动向，即在载板加工过程就把芯片封装于其中。

IC是电子元器件核心，IC载板是IC封装不可缺少的配件，IC载板制造技术是PCB技术尖端。当前IC产品紧缺，IC载板也成了“香饽饽”。

2.2.5 挠性电路板

挠性印制电路板（FPCB）也有单面板、双面板和多层板之区分，它们与刚性印制板（RPCB）的区别是采用挠性基材，成品可弯曲折叠。FPCB 的加工过程与RPCB相同，只是加工设备要适应挠性基材的传送。鉴于挠性基材可卷曲性，提供了可成卷加工的便利。

FPCB制造技术水平基本与RPCB相当，只是在设备条件方面有不同。FPCB又有层数结构的不同，挠性单面板、双面板和多层板之技术有高低之分。FPCB在电子设备轻小化中更有优势，其在PCB中占有比例得到增长。

2.2.6 刚挠结合板

刚挠结合印制电路板（R-FPCB）兼具刚性板和挠性板性能，其制造也将两者技术集于一体。R-FPCB也有层数、对称性等结构差异，挠性部分多层隔空式、刚性部分积层式等特殊结构，这些都会给R-FPCB 制造带来难度。因此，R-FPCB制造技术水平要高于层数、密度相当的RPCB和FPCB。R-FPCB以往由于成本高而只用于航天、军事设备中，现在也在工业和民用电子设备中应用，应用市场广泛了。

2.3 各类PCB技术水平排序

以上六类PCB之技术水平，尽管每类中也有简单与复杂的不同，现综合上文所述每类PCB的技术状况，以数字（分值）对它们的技术水平进行排序。IC载板技术水平最高，若计为5分，那么依次为刚挠结合板4.5分、HDI/积层板4分、多层板3.5分、挠性板3分、刚性单双面板2分。

3 世界主要国家或地区生产PCB类型与技术水平

根据表3数据，世界主要地区生产各种PCB类型所占比例如图3所示。按照设定的各类PCB技术水平分值，进行计算得出表5所示。

图3 世界主要国家或地区生产各种PCB类型所占比例

各地技术水平归纳如图4所示。从表5可见，按照得分分值显示世界各地（国家或地区）的PCB生产技术水平。世界平均水平为3.54分，中国大陆还差一点；韩国得分最高，得益于高技术（高分值）产品比例高。

表5 2020年各类PCB占比和技术分值分布（单位：亿美元）

图4 世界各地PCB制造技术水平

图4清楚表明：中国大陆PCB制造技术水平接近中值，已与欧美相当，与韩国、日本和中国台湾有差距。中东/非洲地区得分也高，其高技术PCB主要来自以色列，PCB约90%用于军事、航天、医疗和工控，这是特例。中国大陆的刚性单双面板、多层板和HDI板产值都超过全球60%（见表2所示），差距在于IC载板、刚挠结合板高端产品占比太少。

4 结束语

通常我们对于PCB制造国或地区技术水平高低的评价，以所生产产品种类档次为依据，这从宏观来说基本如此。本文是借用WECC报告的数据，以数据来评价世界各地PCB制造技术水平，以量化来认识差距，相信会更有说服力。

有关各类PCB性能特点的划分、分值设定，仅是以本人的认识所定，还是粗浅的。釆用这种评分方法，是首次尝试，并不完全，有不当之处欢迎指正。