對(duì)高速PCB有影響的三要素

高速PCB主要用于高速數(shù)字電路中，需要保證信號(hào)傳輸?shù)耐暾?。高頻PCB主要用于高頻（頻率在1GHz以上）和超高頻（頻率在10GHz以上）電子設(shè)備，如射頻芯片、微波接收器、射頻開(kāi)關(guān)、空位調(diào)諧器、頻率選擇網(wǎng)絡(luò)等。和高頻PCB不同，設(shè)計(jì)高速PCB時(shí)，更多需要考慮到信號(hào)完整性、阻抗匹配、信號(hào)耦合和信號(hào)噪聲等因素。為了滿足這些要求，高速PCB需要采用特殊的材料并采用特殊的工藝，在高速PCB設(shè)計(jì)中，選擇合適的高速CCL材料至關(guān)重要。?

數(shù)據(jù)中心交換機(jī)和AI服務(wù)器是高速板的重要應(yīng)用領(lǐng)域。AI服務(wù)器通常具有大內(nèi)存和高速存儲(chǔ)器、多核心處理器等特點(diǎn)，需要PCB的規(guī)格和性能與之匹配。國(guó)內(nèi)主流的數(shù)據(jù)中心交換機(jī)端口速率正在由10G/40G向400G/800G升級(jí)演進(jìn)。根據(jù)Dell’Oro發(fā)布的報(bào)告，預(yù)計(jì)到2027年，400Gbps及更高速度將占據(jù)數(shù)據(jù)中心交換機(jī)銷售額的近70%，這些都離不開(kāi)高速PCB的應(yīng)用。

汽車智能化對(duì)高速板的需求提升。在電氣化、智能化和網(wǎng)聯(lián)化的驅(qū)動(dòng)下，ADAS（高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)）、智能座艙、動(dòng)力系統(tǒng)電氣化、汽車電子功能架構(gòu)等領(lǐng)域?qū)χ懈叨薖CB的需求持續(xù)高增。具有整合性、多功能、高效能等特性的電子控制單元（ECU）將推動(dòng)相關(guān)高端汽車板的需求增加。

高速CCL是高速板的核心材料，高端領(lǐng)域主要由臺(tái)企和日企主導(dǎo)，CCL是PCB主要材料之一。

覆銅板（CCL）作為PCB制造中的核心基板材料，對(duì)PCB主要起互連導(dǎo)通、絕緣和支撐的作用，對(duì)電路中信號(hào)的傳輸速度、能量損失和特性阻抗等有很大的影響。CCL的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)與PCB的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)相一致，主要體現(xiàn)在微型化、高層化、柔性化和智能化等方面。例如，HDI板和類載板對(duì)CCL的微細(xì)化能力要求更高；高多層通孔板和背板對(duì)CCL的層數(shù)和結(jié)構(gòu)要求更高；柔性板和剛撓結(jié)合板對(duì)CCL的柔韌性和可靠性要求更高；封裝基板和嵌入式元件板對(duì)CCL的集成度和智能度要求更高。

高速CCL是指具有高信號(hào)傳輸速度、高特性阻抗精度、低傳送信號(hào)分散性、低損耗（Df）的覆銅板。高速板分了很多等級(jí)，一般用標(biāo)桿公司松下（Panasonic）的M系列對(duì)比，如M4、M6、M7等，數(shù)字越大越先進(jìn)，適應(yīng)的傳輸速率越高。M4級(jí)別是low loss級(jí)別的材料，大致對(duì)應(yīng)傳輸速率為16Gbps，M6級(jí)別是very low loss級(jí)別的材料，M7級(jí)別是super ultra low loss，大致對(duì)應(yīng)傳輸率為32Gbps。

高速板的核心要求是低介電損耗因子（Df)，Df越小越穩(wěn)定，高速性能越好。介電損耗因子（Df）是樹脂的一種特性，一般來(lái)說(shuō)，降低Df主要通過(guò)樹脂、基板及基板樹脂含量來(lái)實(shí)現(xiàn)。普通CCL使用的環(huán)氧樹脂主要是FR-4，其Df值在0.01以上，而高速CCL需要在此基礎(chǔ)上改性或加入PPO/PPE等樹脂材料，各種樹脂材料中PTFE和碳?xì)浠衔飿渲▋煞N典型的高頻材料）Df值最低，在0.002以下，最終高速材料所用樹脂的Df介于高頻材料和FR-4之間。

高頻CCL是指工作頻率在5GHz以上，適用于超高頻領(lǐng)域，具有超低介電常數(shù)（Dk）的覆銅板，同時(shí)也要求介質(zhì)損耗因子（Df）盡可能小。以CCL作為核心原材料制成的PCB可視為一種電容裝置，導(dǎo)線中有信號(hào)傳輸時(shí)，會(huì)有部分能量被PCB蓄積，造成傳輸上的延遲，頻率越高延遲越明顯。與高速CCL類似，降低Dk的方法主要是對(duì)使用的絕緣樹脂、玻纖、整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性。目前市場(chǎng)上主流的高頻CCL主要是通過(guò)使用聚四氟乙烯（PTFE）及碳?xì)浠衔飿渲牧瞎に噷?shí)現(xiàn)，其中使用PTFE的CCL應(yīng)用最廣泛，具有介電損耗小、介電常數(shù)小且隨溫度和頻率的變化小、與金屬銅箔的熱膨脹系數(shù)接近等優(yōu)點(diǎn)。

根據(jù)臺(tái)光電子披露的相關(guān)信息，2021年高速CCL的主要供應(yīng)商有臺(tái)燿科技、聯(lián)茂電子、日商松下電工、建滔集團(tuán)、生益科技、南亞新材等。其中臺(tái)燿科技的產(chǎn)品最頂尖，占有率最大，且技術(shù)壁壘高，臺(tái)燿科技、聯(lián)茂電子、臺(tái)光電子三家臺(tái)系企業(yè)的合計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到58%，前八大供應(yīng)商總計(jì)市場(chǎng)份額達(dá)到89%，行業(yè)集中度較高，且高速CCL主要集中于中國(guó)臺(tái)灣及日本，中國(guó)大陸企業(yè)的市場(chǎng)份額較少。

目前CCL行業(yè)往高頻和高速方向發(fā)展，具有較高的技術(shù)門檻。一是配方門檻，覆銅板樹脂填充物包含多個(gè)品類可以為不同的應(yīng)用場(chǎng)景改善性能，每個(gè)廠商的配方都是在多年的生產(chǎn)實(shí)踐中形成的，難以在短時(shí)間內(nèi)完成。例如PTFE成型溫度過(guò)高、加工困難以及粘接能力差，需采用共混改性、填料改性等方法淡化PTFE材料的缺點(diǎn)，如羅杰斯RO3000系列覆銅板中添加了陶瓷填料。二是工藝門檻。不同樹脂體系的加工難度不同，例如PTFE比環(huán)氧樹脂更軟、鉆孔難度更大，需要培養(yǎng)專門的核心NY員工。

在全球范圍內(nèi)，覆銅板行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局較為穩(wěn)定，主要由日本、中國(guó)臺(tái)灣和中國(guó)大陸的企業(yè)占據(jù)主導(dǎo)地位。日本企業(yè)在高端覆銅板領(lǐng)域具有較強(qiáng)的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和品牌影響力，主要代表有松下電工、三菱氣化、日立化成等；中國(guó)臺(tái)灣企業(yè)在中高端覆銅板領(lǐng)域具有較強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)和市場(chǎng)份額，主要代表有臺(tái)燿科技、聯(lián)茂電子、臺(tái)光電子等；中國(guó)大陸企業(yè)在中低端覆銅板領(lǐng)域具有較強(qiáng)的規(guī)模優(yōu)勢(shì)和增長(zhǎng)潛力，主要代表有南亞新材、華正新材、生益科技等。在中國(guó)大陸市場(chǎng)內(nèi)，覆銅板行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)格局呈現(xiàn)出國(guó)產(chǎn)替代正在加速實(shí)現(xiàn)的趨勢(shì)。

隨著國(guó)內(nèi)PCB上游廠商積極布局高頻高速覆銅板及PTFE領(lǐng)域，有望在5G建設(shè)中憑借性價(jià)比優(yōu)勢(shì)，改變現(xiàn)有格局，搶占更多市場(chǎng)份額。目前，國(guó)內(nèi)已有多家企業(yè)在高頻高速覆銅板領(lǐng)域取得了突破性的進(jìn)展，例如南亞新材、華正新材、生益科技等已經(jīng)開(kāi)發(fā)出不同介電損耗等級(jí)的全系列高速產(chǎn)品，并已通過(guò)華為等知名終端客戶的認(rèn)證；圣泉集團(tuán)、東材科技等已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了PTFE材料的自主研發(fā)和生產(chǎn)，并與多家全球知名的覆銅板廠商建立了穩(wěn)定的供貨關(guān)系。

編輯：黃飛

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