***HDI手機板技術詳細介紹

在手機產品功能越來越多、體積越來越輕薄短小的趨勢發展之下，手機PCB在電路設計與制程技術上也日益復雜精進；***是全球手機板的生產重地，未來在相關產業上的發展亦頗受矚目，本文將深入介紹目前手機PCB技術的發展情況，并剖析***PCB產業在全球市場中面臨的機會與挑戰。
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手機板技術發展趨勢

PCB（Printed Circuit Board；印刷電路板）是提供電子零組件在安裝與互連時的主要支撐體，其依照電路設計，將連接電路零件之電氣布線繪制成布線圖形，并利用機械加工、表面處理等方式，在絕緣體上使電氣導體重現。由于電路板質量良窳將直接影響手機的可靠度，因此是手機上不可或缺的關鍵基礎零件。隨著手機功能的增加，手機的電路設計復雜度亦隨之增加，加上消費者對手機輕薄短小需求日增，也使得電路板的設計朝向如何在單位面積中布更多的線路，以達到搭載更多組件的目的。

因此，隨著手機輕薄短小的需求，PCB技術層次不斷精進，***手機板技術的發展歷程如(圖一)所示，從早期一次成型全板貫穿的互連做法開始，發展至應用局部層間內通的埋孔及外層相連之盲孔技術制造的盲／埋孔板，一直到利用非機械成孔方式制造的高密度互連基板（HDI），手機板的線寬／線距亦由早期的6/6（mils/mils）進步到目前HDI板的3/3～2/2（mils/mils）。

(圖一)　手機版技術發展趨勢〈資料來源：工研院經資中心ITIS計劃〉
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HDI技術簡介

HDI電路板定義

HDI電路板的定義是指孔徑在6mil以下，孔環之環徑（Hole Pad）在0.25mm以下者的微導孔（Microvia），接點密度在130點／平方吋以上，布線密度于117吋／平方吋以上，其線寬／間距為3mil/3mil以下的印刷電路板者。一般來說以HDI電路板有以下幾項優點：

1.可降低PCB成本：當PCB的密度增加超過八層板后，以HDI來制造，其成本將較傳統復雜的壓合制程來得低。

2.增加線路密度：傳統電路板與零件的互連，必須經由QFP四周所引出的線路與通孔導體作為連接的方式（扇入及扇出方式），因此這些線路需要占據一些空間。而微孔技術可以將互連所需的布線藏到下一層去，其不同層次間焊墊與引線的銜接，則以墊內的盲孔直接連通，無須以扇入及扇出式布線。因此外層板面上可放置一些焊墊（如mini-BGA或CSP之小型球焊）以承接較多的零件，可增加電路板的密度。目前許多高功能小型無線電話的手機板，便是使用此種新式堆棧與布線法。

3.有利于先進構裝技術的使用：一般傳統鉆孔技術因焊墊大?。ㄍ祝┘皺C械鉆孔的問題，并不能滿足新世代細線路的小型零件需求。而利用微孔技術的制程進步，設計者可以將最新的高密度IC構裝技術，如矩陣構裝（Array package）、CSP及DCA（Direct Chip Attach）等設計到系統中。

4.擁有更佳的電性能及訊號正確性：利用微孔互連除可以減少訊號的反射及線路間的串訊干擾，并使電路板線路的設計可以增加更多空間外，由于微孔的物理結構性質是孔洞小且短，所以可減少電感及電容的效應，也可減少訊號傳送時的交換噪聲。

5.可靠度較佳：微孔因有較薄的厚度及1：1的縱橫比，在訊號傳遞時的可靠度比一般的通孔來得高。

6.可改善熱性質：HDI板的絕緣介電材料有較高的玻璃轉換溫度（Tg），因此有較佳的熱性質。

7.可改善射頻干擾/電磁波干擾/靜電釋放（RFI/EMI/ESD）：微孔技術可以讓電路板設計者縮短接地層與訊號層的距離，以減少射頻干擾及電磁波干擾；另一方面可以增加接地線的數目，避免電路中零件因靜電聚集造成瞬間放電，而發生損壞。

8.增加設計效率：微孔技術可以讓線路安排在內層，使線路設計者有較多的設計空間，因此在線路設計的效率可以更高。

增層法（Build-Up）介紹

為因應電路板上組件密度增加、細線布局不斷增密、層板間互連密度增大，增層法（Build Up）的技術發展迅速，目前已成為制造HDI結構的超薄多層線路板及載板，不可或缺的重要技術。

所謂增層法就是利用傳統多層板逐次壓合的觀念，在以雙層或四層板為基礎的核心基板的板外，逐次增加絕緣層及導體層，在絕緣層上制造導體線路，并以非機械成孔之微孔做為增層間的互連，而在部分層次間連通的盲孔（Blind Hole）與埋孔（Buried Hole），可省下通孔在板面上的占用空間，使有限的外層面積可盡量用以布線和焊接零件。

一般來說，增層法制程與傳統印刷電路板制程主要差異，是傳統印刷電路板使用 Prepreg為材料，將已制作線路之雙面板，依需求層數，迭合對位一次壓合而成多層結構的電路基板；而增層法是在既定的基板上，一層一層個別制作而達到多層結構的功能，因此，Build-Up基板的功能特性，與增層前基板材質的特性息息相關。

制程上，增層板制程的分類包括了絕緣的材料、微孔制作的方式及金屬化制程。在絕緣材料方面，有液態、膜狀及與其它材料結合之薄膜。微孔成孔方法主要有影像成孔、雷射鉆孔、干或濕式蝕刻等。在金屬化制程方面則有全加成法、半加成法、減成法及導電膠。目前***HDI手機板的制作主要以利用背膠銅箔（RCC）加上雷射鉆孔的方式為主。

以背膠銅箔材質的制程為例：一開始以制作好的雙層板或多層板為核心基材，在將背膠銅箔壓合在基板之前，一般會有預先處理的程序，來增進背膠銅箔與基板間的表面附著力。當背膠銅箔被固定在基板上后，隨著對銅箔的不同處理而有多樣的制造程序。我們可以利用蝕刻的方式將銅箔層的厚度減少到3～5μm，或者完全去除銅箔層，直接以雷射鉆孔、無電鍍銅、除膠渣、全板鍍銅、完成整個表面線路的導線連接，或直接在厚銅上制造銅窗、以雷射法或電漿法成孔、無電鍍銅、全板鍍銅等方式，完成整個表面線路的導線連接，并重復以上程序來增加層板數。通常我們在核心基板的兩側以對稱的方式增層，以防止電路板變形及扭曲，只有特殊的情況下才會在基板的單側做不對稱的增層。(圖二)為各式增層法的比較。

(圖二)　各式增層材料制程比較

手機用HDI板發展趨勢

通常在一支70g左右的手機產品中，電池重約20g，外殼重約15g，印刷電路板（已安裝組件）重約15g，三者分別約占產品總重的30％、20％和20％。在手機朝向輕量化發展的趨勢下，預計透過電路板薄型化與采用高集成化LSI減少安裝面積，可再降低3g重量。而在電路板薄型化的部分即是使用高密度電路布線的HDI電路板，以降低板的層數達到薄型化的目標。手機用HDI板為支持產品設計端的發展，追求單位面積更高密度是未來不斷發展的方向。如(表一)所示，目前手機產品大約已有75～80％使用到HDI電路板，主要為1＋4＋1結構的六層板，2003年起手機用HDI電路板將朝2＋4＋2結構的八層板發展，線寬／距則為60/60μm。

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***手機板市場發展現況

***PCB手機板產業自1999年起開始蓬勃發展，HDI板更是于2000年大幅成長，比重由原本15％不到，快速成長至60％；由于2000年HDI板供不應求價格因而上漲，***PCB廠商紛紛大幅擴充設備增加產能，孰料2001年全球手機需求量迅速飽和，手機板需求量在手機庫存甚多情況下甚至下滑，因此雖然HDI板迅速成為手機板的主流，HDI板價格降幅卻高達25％以上，使許多***PCB廠商未蒙其利，便蒙其害損失不小。

根據工研院經資中心統計，2001年***PCB手機板產值約為142.8億新臺幣，較2000年178億衰退25％；手機板產量約為1.25億片，亦較2000年的1.3億片微幅減少3.8％；2001年手機板產量以華通的4200萬片最多，而***手機板占營收比重最高的公司，依次是耀華、楠梓電、欣興。保守估計***目前手機板產能超過1.8億片／年，根據IEK預估，2002年***PCB全年手機板產量在手機市場景氣逐漸回春、及全球手機庫存減少帶動下，可望達到1.6億片，然而在供過于求的情況下，手機板價格回升的可能性仍不大。

***手機板自2002年第二季起開始明顯回春，雖然全球手機需求并未明顯成長，然而在手機庫存消化后，手機板需求已逐漸增加。手機板大廠耀華、楠梓電2002年上半年均已轉虧為盈，擺脫2001年虧損的窘境；華通雖然整體營收仍衰退而導致虧損，但在手機板上卻大有斬獲，2002年上半年手機板出貨量高達 2,500 萬片，除積極爭取既有手機客戶的 PCB 訂單，在拓展新客戶如華寶、新力（Sony）、易利信（Ericsson）等手機廠方面也漸具成效，已確定接獲BENQ及SonyEricsson等手機廠的訂單，并從七月起交貨，估計全年手機板產量將可達5,500 萬片，幾占全球手機 PCB 市場的15％。2002年***主要PCB手機板廠商手機板出貨量及與國際大廠的關系整理如(表二)、(表三)。

(表二)　2002年***手機板廠商出貨現況〈資料來源：工研院經資中心ITIS計劃（2002/10）〉

(表三)　手機板廠生產狀況與國際大廠關系整理〈資料來源：工研院經資中心（2002/07）〉

***業者的發展優勢與未來展望

手機用HDI板已成為成為手機板的主流，2000年全球HDI電路板市場需求為270萬平方公尺，2001年盡管全球經濟不景氣，其市場依然呈現7.4％的成長率達290萬平方公尺。預估2002年在手機市場復蘇帶動下，加上NB取代DT效應、DSC及PDA等產品持續成長下，全球HDI電路板可望成長13.8％，達330萬平方公尺。

另外，根據工研院預估，2002年全球手機用HDI板之需求量將達196.6萬平方公尺，總產值達新臺幣354.9億元，預估2003手機用HDI板需求量將達259.5萬平方公尺，產值也可望達到新臺幣441億元。而2002年***手機板產值可望達180億臺幣，較2001年的142.8億元臺幣成長25%，其中HDI板所占比重高達九成。

雖然未來全球手機市場大幅成長的可能性不高，但隨著國際手機大廠陸續釋出代工訂單，未來***手機業者手機出貨情況將可望逐年成長。目前***主已有明電、大霸、泓越、致福、仁寶、華寶、華冠及廣達等業者開始量產出貨，由于未來***手機制造仍將有很大的成長空間，因此對***PCB廠商來說仍然有一些新的商機可搶，對***PCB廠商來說，如何從上述***國產手機廠商中取得訂單，則將是各PCB廠商的重要課題。

發展中的大陸市場

2001年以來，歐美手機大廠及制造手機最多的EMS廠在歐美地區大量裁員、關廠，紛紛將制造重心放到大陸，可望在大陸釋出不少手機PCB板的量，為此***也已有不少廠商將HDI設備移至大陸，準備就近搶單，而華通在上海、華北設立服務中心其用意便是如此，而近來鴻海接下Nokia手機代工訂單，并由欣興負責其PCB產品便是成功的例子。未來大陸將成為手機制造基地，相信未來這樣的機會將越來越多。

另外大陸國產手機廠商的動向亦值得觀察，在大陸政府政策大力扶持下，2002年大陸國產手機發展迅速，預估2002年大陸國產手機的銷售量高達2000萬臺，目前***已有手機廠商為大陸廠商代工，比重也有逐步提高的趨勢，因此未來大陸手機廠商發展趨勢值得***PCB廠商多加留意。

目前HDI電路板主要生產國是日本，***與韓國發展亦被看好；***雖然在技術層次與外圍產業支持仍不及日本，但不論在交期、價格與制程彈性上卻是最具競爭力的。而中國大陸則因擁有廣大內需市場而備受矚目，未來大陸HDI電路板之生產能力可望在外商（尤其是臺商）的領導下逐步成長。

由于***廠商在HDI的布局早，已較其它國家廠商具有優勢，加上***廠商仍在積極開拓手機板市場，因此在***廠商積極努力下，2003年***HDI手機板產值全球市占率將可望超過五成，成為全球最重要的手機用PCB制造王國，而HDI板也將成為***電路板未來發展最重要的電路板產品。