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5G通信对PCB工艺的挑战

5G通信对PCB工艺的挑战

  • 分类:行业动态
  • 作者:
  • 来源:国际电子商情
  • 发布时间:2019-06-19 14:55

5G通信对PCB工艺的挑战

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  • 来源:国际电子商情
  • 发布时间:2019-06-19 14:55
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5G通信对PCB工艺的挑战
 
对材料的要求:5G PCB一个非常明确的方向就是高频高速材料及制板。吴均指出,高频材料方面,可以很明显地看到如联茂、生益、松下等传统高速领域领先的材料厂家已经开始布局高频板材,推出了一系列的新材料。这将会打破现在高频板材领域罗杰斯一家独大的局面,经过良性竞争之后,材料的性能、便利性、可获得性都将大大增强。所以说,高频材料国产化是必然趋势。
 
在高速材料方面,吴远利认为400G产品需要使用M7N、MW4000等同级别材料。在背板设计中,M7N已经是损耗最低的选择,未来更大容量的背板/光模块需要更低损耗的材料。而树脂、铜箔、玻布的搭配将达成电性能与成本最佳平衡点。此外,高层数和高密度也会带来可靠性的挑战。
 
对PCB设计的要求:板材的选型要符合高频、高速的要求,阻抗匹配性、层叠的规划、布线间距/孔等要满足信号完整性要求,具体可以从损耗、埋置、高频相位/幅度、混压、散热、PIM这六个方面入手。
 
对制程工艺的要求:吴均认为,5G相关应用产品功能的提升会提升高密PCB的需求,HDI也会成为一个重要的技术领域。多阶HDI产品甚至任意阶互连的产品将会普及,埋阻和埋容等新工艺也会有越来越大的应用。
 
陈春补充道,PCB的铜厚均匀性、线宽的精准度、层间对准度、层间介质厚度、背钻深度的控制精度、等离子去钻污能力都值得深入研究。
对设备仪器的要求:吴远利指出,高精度设备以及对铜面粗化少的前处理线是目前比较理想的加工设备;而测试设备就有无源互调测试仪、飞针阻抗测试仪、损耗测试设备等。
陈春则认为,精密的图形转移与真空蚀刻设备,能实时监控与反馈数据变化的线路线宽和耦合间距的检测设备;均匀性良好的电镀设备、高精度的层压设备等也能符合5G PCB的生产需求。
 
对品质监控的要求:由于5G信号速率的提升,制板的偏差对信号性能的影响变大,这就要求制板的生产偏差管控更加严格,而现有主流的制板流程及设备更新不大,会成为未来技术发展的瓶颈。PCB生产企业如何破局,至关重要。
 
在品质监控上,金百泽更加强化关键产品参数的统计制程控制,要更实时化管理数据,使得产品的一致性得到保证,以满足天线在相位、驻波、幅度等方面的性能要求。
如何管控5G的成本投入?
 
任何一项新技术,其前期研发所投入的成本都是庞大的,况且5G通信迟迟未有产品落地,“投入高、回报高、风险大”成为业内共识。如何平衡新技术的投入产出比例?本土PCB企业在成本管控上各显神通。
 
吴均认为,成本管理有两条路,一条是通过生产规模和产能的增大来平衡成本,这会形成一些大型的生产企业;另一条路是针对产品快速研发、交付的PCB生产企业,产品设计研发更灵活,从而应对产品周期缩短带来的快速交付压力。
 
拥有硬件设计、PCB设计优势的金百泽认为,降本增效最关键的是从源头抓起。陈春解释道,首先在PCB的工程设计阶段,就要围绕成本进行优化设计,并召集跨部门小组进行成本方面的专项评审,通过采购、生产和工艺等部门的工程阶段的早期参与,提出更多的降成本设计。比如可以通过定制板材尺寸、相似工艺流程产品合拼来提升利用率,加大生产板尺寸,优化叠层结构降低板材成本。
 
区别于前两者,兴森科技的成本管控逻辑更有大刀阔斧的特色,只要投入产出一定成正比,兴森就有信心攻破。就以其IC载板业务来说,从2013年布局至今,五年内投入超过10亿元人民币,却得到连续五年的亏损。直到2018年下半年,兴森科技终于成功切入到韩国三星、金士顿、海力士等知名企业的产业链,订单如同雪花般涌来。目前公司IC载板业务已经满负荷运作,订单甚至排到了明年。
 
同理,兴森科技肯定不会错失5GPCB市场的无限商机。吴远利表示,一方面5G PCB技术起点高,前期设备投入资金大,专业人士缺乏,一般的中小型企业是很难一蹴而就的。而兴森科技在工艺技术、配套设备、专业人才上就一直储备着竞争优势。另一方面,由于5G通信产品迟迟未落地,短时间内5G PCB本质上是配套终端客户研发的试产产品,这就要求PCB企业要全方位地与终端客户、与设备厂商同步接轨,不断调整、匹配客户需求。目前兴森科技已经与三星、华为、中兴等全球5G领跑者达成长期合作,拥有明显的客户优势。
此外,为了减少客户采购和公司销售的双重成本,兴森科技还不断深化一站式的PCB定制化服务,从CAD设计、销售、制造、SMT表面贴装,甚至到电商平台都在筹备之中。
 
在更智能、环保的环境下制造PCB
 
不可置否,PCB属于高科技行业,但由于PCB制造过程中包含了蚀刻等工艺,PCB企业不知不觉间被误解为“污染大户”“耗能大户”“用水大户”。在高度重视环保和可持续发展的今天,PCB企业一旦被扣上“污染帽子”将会是举步维艰,更别提发展5G技术了。因此中国PCB企业纷纷建设起绿色工厂、智能工厂。
 
环保方面,PCB企业所处地区的经济越发达,受到的限制和管理就越大。兴森科技、金百泽科技、一博科技三家制造工厂分别位于广州、惠州、深圳,处于全国经济最发达的广东地区,所以在谈及PCB环保工作时三位受访者都深有感触。
 
“节能环保是PCB企业绕不开的坎儿,兴森科技除了投入巨资推进节能减排工作,还与政府机构、环保单位定期开展沟通交流,坚持贯彻国家政府的环保目标和要求。”吴远利说道。
 
智能工厂方面,由于PCB的加工流程很复杂,设备种类和品牌也很多,全面实现工厂智能化的阻力极大。目前一些新建工厂的智能化水平是比较高的,国内部分先进新建智能工厂的人均产值可达到行业平均水平的3~4倍以上。但另外一些是旧工厂的改造升级,不同设备之间、新旧设备之间均涉及不同的通信协议,智能化改造的进度缓慢。
据透露,兴森科技在广州科学城的智能工厂改造项目将于今年年底完成竣工。届时,智能工厂内几乎实现全自动化,所需的工作人员会进一步减少,预计产值会比原来的高出三倍以上。
“2019年金百泽正在探索打造一个数字化的中台,来联接前端服务和后端制造系统。”陈春介绍道,“对金百泽自身而言,我们是比较早导入智能设计和制造概念的,因为我们多品种少批量柔性制造的特点,所以早十年前就应用了数字化的直接激光成像系统、智能喷墨打印系统等智能设备和智能工程软件,这在行业是比较领先的。”
 
来源:《国际电子商情》2019年6月刊
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