台灣PCB產值佔全球1/3 需加速智動化以因應競爭
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台灣PCB產業於兩岸深耕且產值佔全球第一，唯人均產值僅晶圓代工業的1/4；面臨行動/穿戴式裝置、物聯網浪潮與兩岸缺工等問題，提升PCB製程朝智慧自動化，成為拉開與競爭對手距離的重要關鍵，也是因應工業4.0浪潮下，台灣PCB產業的唯一出路...
台灣電路板產業的發展歷程已有40多年，且在很早就進行兩岸佈局設廠的情況下，無論生產技術與產品品質，對全球電子產品市場的貢獻有目共睹，並且在2010年海內外產值與產量站上世界第一至今。
據Prismark 2014/12統計預估，在蔚為廣泛、主流應用的硬式電路板(Rigid PCB；R-PCB)，台灣PCB產值達276億美元，佔全球比重48.9%；軟式電路板(Flexible PCB)部份，產值為128億美元，佔全球比重約22.7%；高密度連接(High Density Interconnect；HDI)電路板，產值達83.5億，佔全球比重14.8%；作為處理器/繪圖晶片或SOC晶片所使用的覆晶IC載板(IC Substare；ICS)，產值高達77.5億美元，佔全球13.7%。台灣電路板協會(TPCA)指出，2014年台商在大陸、全球市佔率分別達42%、31%，總產值達186億美元，市佔率與產值均為全球第一。
PCB產業鏈，無論是上游材料如玻璃纖維/玻纖布、環氧樹脂、酚醛樹脂、聚亞醯胺樹脂(PI)、銅箔與生產製程及檢測設備，中游的銅箔基板，硬板、軟板、IC載板製造硬板、軟板、IC載板製造，以及基板組裝加工及相關製造等，均培養出不少上市櫃企業，甚至是全球數一數二的供應商。如南亞、長春在銅箔領域的供應量為全球前兩大，南亞、台玻名列全球前二大玻纖布供應商。而應用於軟板與覆蓋膜以強化耐高溫、耐磨損與加強電氣絕緣性的PI樹脂則仰賴國外(杜邦、日商鐘淵化學及韓商鮮京化學)進口。在生產製程及檢測設備商，也有由田新技、恩德 、揚博、川寶科技、科嶠、聖暉、迅得、昶昕等廠商。
隨著系統單晶片(SoC)、筆記型電腦、智慧手機、平板電腦等多項熱門消費性電子產品的推動，以及近年穿戴式裝置至於物聯網(IoT)的興起，整體PCB產業趨勢朝向細線距、多層數與可撓式等技術持續發展。應用於SoC的高階的IC載板(IC Substare；ICS)、智慧行動裝置的高密度互連(High Density Interconnect；HDI)的PCB，以及穿戴裝置、IoT設備的軟式電路板(Flexible PCB)，不僅使用載板、軟板等數量越來越多，PCB層數密集度也從6、8層板，逐漸來到HDI、Any layer HDI等高階製程的先進技術。
PCB製程所需的自動化設備機台
以多層PCB製程為例，製作流程主要為以下製程：內層鑽孔、內層線路曝光、內層蝕刻、壓合、外層鑽孔、PTH(鍍通孔)、外層線路製作、外層線路曝光、二銅、錫鉛、蝕刻、防焊、文字、表面處理、成型、電測、包裝。前段製程需要壓膜機、乾/溼膜塗佈機、手動/半自動或步進式曝光機；中段製程則需要紫外線烘乾機、網印機、鑽孔機(或HDI用的雷射鑽孔機)，後段製程需要SMT上件機、錫爐，最後檢測部份則透過AOI自動光學檢測機台，或加上X光機台的攝影，以加強SMT零件下方錫點空銲、脫落或短路部份的檢測能力。
例如以供應乾溼膜塗佈、壓膜機佔全球第一的志聖工業，即提供24吋傳統的手動溼膜塗佈機，與產能達6pnl/min的水平式溼膜塗佈機；24x32吋、2~3pnl/min的各式手動/半自動或步進式曝光機。而全球印刷電路板(PCB)曝光機主要為CCD半自動及全自動曝光機兩個機種；CCD半自動曝光機主要製造廠為川寶科技(ChimeBall)，市佔率超過80%。
全自動曝光機過去由ADTEC、ONOSOKI、ORC等歐、日大廠所把持，2012年川寶挾著研發關鍵技術的優勢推出僅日系機台1/5~1/3價位的全自動曝光機，如數位直接成像曝光機CBT-MLI 5880具備內層板免鑽孔的兩面對位技術，曝光尺寸達26x32吋，可應用於高層次板(HDI)、背板、通訊板、硬板、軟硬複合板等曝光需求。
網印機台部份，如以色列奧寶科技(Orbotech)以領先的雷射直接成像技術(LDI)、提供LP-9鐳射光繪機，以及僅1.5毫米的高景深(DOF)的Sprint120文字噴印機，圖像點解析度僅0.5毫米，並使用LED光源快速固化效果。台商妙印精機則研發BM3-F6060全自動網印機，提供300x300~610x610mm尺寸的PCB線路、防焊、文字、塞孔等印刷，產能達10pcs/min。
鑽孔機部份，在邁向HDI甚至Any layer HDI製程下，以CO2或UV紫外線光源的雷射進行微鑽孔，使得Any Layer HDI各層之間可省略銅箔基板以縮減整個PCB厚度。過去台廠對雷射加工技術掌握性低，雷射源(CO2/UV/Nd:YAG)等幾全部仰賴進口，難以與市占率高的日、歐系PCB雷射鑽孔機競爭。目前除了奧寶搶先於2013年推出UV雷射鑽孔技術的Emerald 150機台之外，工研院也在自行研發精密雷射加工技術後，由南分院技轉關鍵技術給東台精機(Tongtai)，從雷射源開始向下整合先進微製程設備技術，並推出TLC-2H22 CO2雷射鑽孔機台，以最大平均功率350W CO2雷射進行直接銅箔加工能力(DLD)。
業者結合產官學籌組聯盟 AOI設備土洋爭霸
自動化光學檢測(Automated Optical Inspection；AOI)系統結合光學感測、訊號處理系統、分析軟體等，以非接觸式方式檢查成品，藉由電腦影像處理技術來檢出異物或圖案異常等瑕疵。目前已應用於IC與被動元件、Wafer矽晶圓、PCB電路板、LCD液晶面板、BGA錫球陣列、光電轉換元件等外觀、表面瑕疵、組裝位置偏移等百分之百的全檢，同時不影響產能，成為這些半導體產業中不可或缺的必要投資。
國外AOI設備業者過去以掌握時間、光學技術與顧客信心優勢，使不少顧客對國外設備的信賴程度仍遠高於台灣設備商。奧寶科技軟板PCB推出Ultra Fusion系列AOI光學檢測機台，支援卷對卷及片對片生產模式，可因應iPhone這類不同尺寸軟板PCB的產線整合並精簡PCB產線。
工研院量測技術發展中心並透過技術移轉與聯合台灣AOI設備廠，於2004年3月成立自動光學檢測設備聯盟(Automatic Optical Inspection Equipment Association；AOIEA)。目前有精映科技、大元科技、常鴻新科技、晶彩科技、德律科技、由田新技、宇創視覺科技、漢微科、鴻勁、汎銓科技、宇柏林等國內設備商，技術與國外廠商已不相上下。預估到2017年，全球AOI設備市場規模將達到17億美元。
加速PCB設備通訊串連 形成智動化產業
因應物聯網時代，大陸紅色供應鏈，緊追在後的韓國同業的強力競爭，以及日本在央行執行量化寬鬆、驅動日幣貶值下的產業復興效應，TPCA於2015年1月邀集台灣PCB產業，進行PCB設備智慧自動化專題相關座談會，從終端應用趨勢、先進構裝、汽車電子與細線與高頻技術等四項新興議題做探討。
TPCA特別指出，半導體協會SEMI藉由偕同半導體廠商、設備商和軟體系統商一同推動機台通訊協定標準SECS-I、SECS-II與GEM(Generic Equipment Model)標準，近年來更導入大數據分析技術，於機台製程制程中進行即時(Real-time)的資料分析與警示，以增加產品良率及生產效率。據Prismark指出晶圓代工廠的人均產值達54萬美元，而PCB廠人均產值僅13萬美元。
當PCB產業面臨到市況變化迅速，接單難以預料，產業獲利能力偏低等嚴峻情況，又面臨到兩岸缺工的情況下，加速製程自動化甚至智動化著實課不容緩。TPCA成立專案工作小組，集結產學研資源並配合白皮書六年計畫，透過問卷調查與訪談，發行PCB設備通訊協定標準，期望帶領PCB產業單機自動化與資料處理的自動化初始階段，讓各節點之間的設備能相互溝通，提前揪錯並提升全製程的管控與良率。以達成到2020年台灣PCB產值來到1.15兆元台幣的目標。
