苹果继续风靡天下 Any Layer HDI技术为王 - EDA365电子工程师网

一般功能型手机内部PCB板采用1+2+1的HDI设计,中阶和高阶的智能型手机采用2+2+2和3+2+3设计，分别使用4层和6层HDI。另外，iPad1是1+8+1，iPad2是3+4+3，一共使用6层HDI，即Any-Layer HDI，将厚度降到仅有0.88公分，iPad1厚度为1.34公分。新款iPad能够较上一代薄型化1/3，最主要原因是HDI由原先传统多阶板进化为Any-Layer，且Any-Layer上钻孔密度更高，然因孔径过小，在进行全通孔必须以雷钻取代机钻。未来的iPhone5会仿效iPad2再轻薄化，全雷钻制程将持续发展。苹果智慧型手机及平板电脑产品带动HDI板需求增加。苹果iPhone4 和iPad2采用的Any Layer HDI将引发行业热潮，预计未来Any Layer HDI将在越来越多的高端手机、平板电脑中得到应用。现在Any-Layer HDI在智能型手机的渗透率已经逐渐提高，而今年将独领风骚的平板电脑，估计有将近80%以上的机种都采用HDI设计。

近日市场咨询公司Gartner指出，在平板计算机操作系统占有率上，苹果去年的市场占有率是84%，受google的Android系统平台影响，预估今年其占有率将下滑至69%。尽管在未来几年内iPad市场占有率将持续下滑，明年还是将以63%的市占率居冠，2015年也将以47%的占有率领先其它厂商。根据Gartner评估，撇开市占率不谈的话，iPad的销售数量将会持续攀升，从去年的1470万台成长到今年的4790万台，2015年更将达到1.38亿台。

iPad2全球主要供货商有四家，健鼎为台湾HDI主板唯一供货商，其余三家为美国的TTM、日本的IBIDEN、MEIKO。备选供应商全部为台湾厂家，分别是南电、金像电、华通、欣兴。

任意层高密度连接板(Any-layer HDI)为高阶HDI制程与一般差别在于，一般HDI是由钻孔制程中的机钻直接贯穿PCB层与层之间的板层，而Any-layer HDI以雷射钻孔打通层与层之间的连通，中间的基材可省略使用铜箔基板，可以让产品的厚度变更轻薄，从HDI一阶改使用Any-layer HDI，可减少近四成左右的体积。

在Any layer HDI的需求大增下，其PCB厂不仅制造难度大为提高，良率普遍不高，同时也将明显消耗产能，一时之间，一线HDI厂成为抢手货。从今年HDI的需求面来看，毋庸置疑将是难得一见的荣景，但是到底有哪一家业者才可以先驰得点，掌握商机?

欣兴：目前已经身为全球第一手机大厂的欣兴除了拥有诺基亚、苹果等一线客户之外，Any-Layer HDI的良率表现也属业界前段班，虽然这次的iPad 2并未纳入供应链之列，不过iPhone 5应该是胜券在握。另外，欣兴今年的扩产重点也放在HDI上面，资本支出60亿-70亿元，与去年相当，而目前HDI月产能为220万平方呎，接下来将在芦竹厂新增产能。

华通：则在去年就开始积极转型，提高高阶HDI比重，现已获得成效。公司今年营运极具转机性，同时在苹果光环簇拥之下，法人认为，华通今年3阶以上的HDI营收比重可望达30%。据华通介绍，今年计划资本支出约7亿-10亿元，用以汰旧换新以及扩增HDI生产设备。

耀华：目前耀华也积极投入HDI生产，且其最早拥有Any-Layer HDI的量产技术。于此同时，耀华还与宏达电(2498)维持长期的合作关系，并且公司今年将在宜兰增设新厂以扩大HDI高阶制程的生产需求，预计耀华今年的竞争力将会大大提高。

健鼎：而作为HDI产业的后起之秀健鼎，则在2年前挖角华通研发主管之后，便开始加速进入HDI市场，且其连续接获iPad第一代与第二代的订单。健鼎去年底陆续完成扩产之后，目前其HDI的月产能约100万平方呎，占整体营收比重约15%~20%，预计今年也将持续扩充HDI产能。

楠梓电: 高雄厂目前PCB月产能约80万平方呎，其中HDI占70%，今年公司将力企稳步成长，并针对HDI制程扩增产能汰旧换新和添购新设备，预估公司届时可增加10-20%的产能。

目前90%的微导孔是以雷射钻孔的方式成孔,而感光成孔目前也只有日本在使用,而且逐年在减少当中。电浆蚀孔法虽然在数年前曾经风靡过一段时间,但是因为专利的问题,目前只有开发技术的瑞士Dyconex公司在使用;另外,拥有ALIVH技术专利的Matsushita Electric Industry’s,以及拥有B2it技术专利的Toshiba,虽然仍有一定的市场占有率,但是这些基于特定市场需求所开发的制程,尚无法成为微孔板的主要技术;。雷射钻孔已成为非机钻式微孔的主流技术。以下介绍部分层间互连技术。

ALIVH，全称为Any Layer Inner Via Hole,即任意层内互连孔技术。此技术为日本“松下电子部品”（Matsushita Electric Component）的专利制程，是采杜邦公司之“聚硫胺”（poly-Aramid）商品Thermount之短纤纸材，含浸高功能环氧树脂类树脂而胶片，再以雷射成孔与塞入铜膏，并双面压覆铜皮以及线后，即成可导通互连的双面板。这项技术由于没有电镀铜层，仅仅由铜箔构成导体，导体厚度就一样高，有利于形成更精细的导线。松下电子与奥特斯科技与系统技术股份公司今日就授权AT&S使用松下ALIVH技术——任意层内导通孔多层印制电路板一事签订授权许可协议。

B2it技术是’1997年6月由日本东芝开发的。B2it（Buried Bump Imterconnection Technology）是一种嵌入凸块而形成的高密度互连技术（HDI），与传统的印制板工艺最大区别是，印制板层间电气互连不是通过“孔”来形成的，而是通过一种导电胶凸块穿透半固化片连接两个面铜箔来完成的，因而不需钻孔、化学镀铜和电镀铜等生产过程。

首先将导电胶（含银或铜等）印制于铜箔上，烘干后形成导电凸块。在压制互连过程中，加压和加热使导电凸块穿透半固化片树脂层，经过层压互连后的板进行传统的图像转移工艺来形成双面板。依此类推，在此双面板上叠上半固化片和带有凸块的铜箔，经过压制，图像转移便可形成4层板、6 层板等。

此项技术由日本North公司开发。其主要方法为：使用长在铜箔上的铜凸块来作各层间线路的导通，如此可以省去传统导通孔制作时所需的钻孔(机械钻孔或是雷射钻孔)以及电镀两个制程。更好的是，可以避免因电镀造成的镀铜不均，以致在蚀刻时线路宽度不易控制，以及造成阻抗难以掌控。生产工艺如下图所示。

日本Denso公司开发成功一种多层板的新工艺技术及其产品。这项技术被称为PALAP（Patterned Prepreg Lap up Process ）， PALAP基板“继承了过去全贯通孔和积层法多层板的各种优点, 全部各层中都体现了通孔直列层间排列的结构及可再循环化、低成本的特点。”其生产流程如下图所示：

针对Any Layer HDI制程，目前厂家良率普遍不高。为了回避专利困扰，PCB大厂目前仍主要采用镭射钻孔后镀满孔的方式来进行层间连接。然而，针对部分应用，不少一线PCB厂仍然纷纷寻求其主要技术所有人的授权。