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PCB圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備行業(yè)發(fā)展概況和趨勢(shì)
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 科視光學(xué)    2024-09-27

（1）行業(yè)簡(jiǎn)介

印制電路板（PCB）是電子元器件的支撐體，也是電子元器件電氣相互連接的載體，主要功能是使各種電子零組件形成預(yù)定電路的連接，起中繼傳輸作用。印制電路板是組裝電子零件用的關(guān)鍵互連件，不僅為電子元器件提供電氣連接，也承載著電子設(shè)備數(shù)字及模擬信號(hào)傳輸、電源供給和射頻微波信號(hào)發(fā)射與接收等業(yè)務(wù)功能，絕大多數(shù)電子設(shè)備及產(chǎn)品均需配備，因而被稱為“電子系統(tǒng)產(chǎn)品之母”。

印刷電路板廣泛應(yīng)用于通訊電子、消費(fèi)電子、計(jì)算機(jī)、汽車電子、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、國(guó)防及航天航空等領(lǐng)域，在電子工業(yè)中已經(jīng)占據(jù)了絕對(duì)核心的地位，其不可替代性是印制電路板制造行業(yè)得以長(zhǎng)久穩(wěn)定發(fā)展的重要因素之一。印制電路板的制造品質(zhì)不僅直接影響電子產(chǎn)品的可靠性，而且影響芯片與芯片之間信號(hào)傳輸?shù)耐暾?，其產(chǎn)業(yè)的發(fā)展水平可在一定程度上反映一個(gè)國(guó)家或地區(qū)電子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展速度與技術(shù)水平。

行業(yè)的供需狀況決定了行業(yè)的發(fā)展方向，規(guī)模上，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、虛擬現(xiàn)實(shí)、5G 通訊、新能源汽車等新興領(lǐng)域的快速發(fā)展，市場(chǎng)對(duì) PCB 的需求迎來(lái)新的一輪的增長(zhǎng)，尤其是以 ChatGPT 為代表的人工智能大時(shí)代來(lái)臨，全面帶動(dòng) PCB 產(chǎn)業(yè)的技術(shù)升級(jí)，PCB 產(chǎn)業(yè)迎來(lái)量?jī)r(jià)齊升的黃金時(shí)期。

技術(shù)上，經(jīng)歷了多年的發(fā)展，印刷電路板技術(shù)已從單面板發(fā)展到雙面板、多層板，目前多層印制電路板加工技術(shù)已成為主流方向，包括常規(guī)多層板、高密度互聯(lián)（HDI）板、撓性板、剛撓結(jié)合板等，并不斷向著高密度、細(xì)導(dǎo)線、小孔徑、高可靠性、低成本和自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)方向發(fā)展。印刷電路板的發(fā)展方向同時(shí)也決定了 PCB 生產(chǎn)設(shè)備將朝著為 PCB縮小體積、減少成本、提高性能的技術(shù)方向發(fā)展，使印制電路板在未來(lái)電子產(chǎn)品的發(fā)展過(guò)程中，保持強(qiáng)大的生命力。

（2）產(chǎn)業(yè)鏈構(gòu)成

PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備是 PCB 制造的核心裝備之一，屬于裝備制造領(lǐng)域，處于產(chǎn)業(yè)鏈中游，對(duì)應(yīng)的上游為裝備零部件供應(yīng)商，下游為 PCB 生產(chǎn)制造商以及各 PCB 應(yīng)用行業(yè)。

（3）PCB 行業(yè)穩(wěn)健增長(zhǎng)，產(chǎn)能向中國(guó)大陸轉(zhuǎn)移

PCB 作為電子零件裝載的基板和關(guān)鍵互連件，所有電子設(shè)備均需配備。近年來(lái)在下游服務(wù)器、基礎(chǔ)設(shè)施、汽車等成長(zhǎng)型市場(chǎng)的帶動(dòng)下，PCB 需求穩(wěn)健增長(zhǎng)。據(jù) Prismark 數(shù)據(jù)，2022 年全球PCB 產(chǎn)值達(dá) 817 億美元，預(yù)測(cè)到 2027 年全球 PCB 產(chǎn)值預(yù)計(jì)將達(dá)到 984 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為3.8%。

同時(shí)，伴隨著全球 PCB 產(chǎn)業(yè)向中國(guó)大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移，中國(guó)大陸成為 PCB 核心市場(chǎng)，我國(guó) PCB行業(yè)產(chǎn)值從 2014 年的 262 億美元上漲至 2022 年的 435.53 億美元，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為 6.56%，PCB產(chǎn)值占全球比提升至 53.28%。PCB 行業(yè)穩(wěn)健增長(zhǎng)帶動(dòng)了 PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備的發(fā)展。

根據(jù)威爾高、迅捷興的招股說(shuō)明書(shū)中披露的募投項(xiàng)目設(shè)備采購(gòu)數(shù)據(jù)，曝光設(shè)備投資金額占項(xiàng)目設(shè)備總投資金額的比例分別為10.06%、14.87%。根據(jù) Uresearch、思瀚數(shù)據(jù)顯示，2022 年全球 PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 183 億元，預(yù)計(jì)到 2027 年市場(chǎng)規(guī)模將達(dá) 292 億元，呈較快發(fā)展態(tài)勢(shì)。

與此同時(shí)，隨著我國(guó) PCB 產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，PCB 產(chǎn)能不斷提升，PCB 制造設(shè)備投資呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)趨勢(shì)。目前我國(guó)已是最大的 PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備消費(fèi)市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模占全球的比重已超過(guò)50%。根據(jù) Uresearch、前瞻產(chǎn)業(yè)研究院、思瀚數(shù)據(jù)顯示，2022 年我國(guó)圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到 98 億元，預(yù)計(jì)到 2027 年將達(dá)到 173 億元，呈良好發(fā)展態(tài)勢(shì)。

近 20 年，PCB 產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)歐美→日本→韓國(guó)→中國(guó)臺(tái)灣→中國(guó)大陸的轉(zhuǎn)移過(guò)程，與高端電子制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移基本同步。隨著主要 PCB 廠商積極在國(guó)內(nèi)投資擴(kuò)產(chǎn)，中國(guó) PCB 行業(yè)產(chǎn)值占比穩(wěn)步提升。根據(jù) Prismark 數(shù)據(jù)，2018-2020 年中國(guó)大陸 PCB 產(chǎn)值占比分別為 52.4%、53.8%和 53.8%，帶動(dòng) PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備的需求。

（4）下游行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

A、人工智能

人工智能作為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的核心驅(qū)動(dòng)力量，已成為了國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的新焦點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎。數(shù)據(jù)量和計(jì)算力作為人工智能發(fā)展的“兩個(gè)心臟”，是人工智能學(xué)習(xí)分析與決策應(yīng)用的根基。以 OpenAI 為代表的人工智能掀起了人工智能產(chǎn)業(yè)的新一輪升級(jí)浪潮，對(duì)數(shù)據(jù)量和計(jì)算力的需求促使包括芯片和 PCB 在內(nèi)的硬件的進(jìn)一步升級(jí)，帶動(dòng) PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備產(chǎn)業(yè)的增長(zhǎng)。

B、IC 載板

IC 載板是集成電路封裝環(huán)節(jié)的核心材料，資金、技術(shù)、客戶認(rèn)證壁壘較高。受益于先進(jìn)封裝工藝、新技術(shù)、新應(yīng)用的拓展，IC 載板需求不斷擴(kuò)容，根據(jù) Prismark 的數(shù)據(jù)，2020 年全球 IC 載板市場(chǎng)規(guī)模為 102 億美元，預(yù)計(jì) 2020-2025 年復(fù)合增長(zhǎng)率 9.7%，整體市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 162 億美金。目前 IC 載板由日韓臺(tái)廠商主導(dǎo)，前十大載板廠商市占率超過(guò) 80%，內(nèi)資廠商份額較小。隨著 IC載板快速發(fā)展，國(guó)內(nèi)廠商積極投建 IC 載板項(xiàng)目，帶動(dòng)對(duì) PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備的需求。

C、新能源汽車

隨著電池技術(shù)的發(fā)展與新能源汽車制造成本的持續(xù)下行，全球新能源汽車邁入加速發(fā)展時(shí)代，滲透率持續(xù)提升，推動(dòng)車用 PCB 市場(chǎng)逆勢(shì)增長(zhǎng)，預(yù)估 2023 年產(chǎn)值年增 14%，達(dá) 105 億美元。車用 PCB 占整體 PCB 產(chǎn)值比重也從去年的 11%升至 13%。按 2022-2026 年車用 PCB 產(chǎn)值 CAGR約 12%測(cè)算，預(yù)計(jì)到 2026 年，車用 PCB 產(chǎn)值有望增長(zhǎng)到 145 億美元，占整體 PCB 產(chǎn)值比重的15%。與此同時(shí)，隨著汽車設(shè)計(jì)的集成化、高壓化、智能化趨勢(shì)，對(duì)高端 PCB 的需求持續(xù)促進(jìn)PCB 產(chǎn)業(yè)升級(jí)，促進(jìn) PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備的需求與性能升級(jí)。

D、新型顯示面板（mini LED、OLED、micro LED、nano LED）

顯示面板是一個(gè)千億美元級(jí)大市場(chǎng)。2022 年，全球面板市場(chǎng)規(guī)模約為 1,227 億美元，面板出貨總量約為 35.1 億片，出貨總面積約為 2.5 億平方米，后續(xù)將呈現(xiàn)穩(wěn)定增長(zhǎng)趨勢(shì)，預(yù)計(jì) 2030 年，面板市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 1,487 億美元，面板出貨總量約為 40.8 億片，出貨總面積約為 3.3 億平方米。

目前顯示面板仍以 LCD 為主流，OLED、mini LED、micro LED、nano LED 等正蓄勢(shì)成為新的行業(yè)增長(zhǎng)點(diǎn)。以 Mini/Micro LED 為例，目前產(chǎn)業(yè)化較為成熟的是“Mini LED+LCD”背光技術(shù)，相較于 OLED 面板，該技術(shù)能夠在實(shí)現(xiàn)更輕更薄的情況下達(dá)到媲美 OLED 面板的顯示效果，且在顯示亮度、成本方面更具優(yōu)勢(shì)。

2021 年，蘋(píng)果公司發(fā)布搭載 Mini LED 顯示面板的 IPad Pro 及 MacBook Pro 產(chǎn)品，Samsung、LG、TCL 先后推出 Mini LED 電視，標(biāo)志著 Mini LED 技術(shù)開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于高端消費(fèi)電子領(lǐng)域。根據(jù) Omdia 數(shù)據(jù)，2021 年 Mini LED 背光 LCD 終端產(chǎn)品出貨量約為 1,630 萬(wàn)臺(tái)，預(yù)計(jì)到 2026 年將增長(zhǎng)至 3,590 萬(wàn)臺(tái)，其中高端電視的出貨量將由 190 萬(wàn)臺(tái)增長(zhǎng)至 2,760 萬(wàn)臺(tái)。

伴隨消費(fèi)升級(jí)、產(chǎn)能向大陸加速轉(zhuǎn)移、產(chǎn)業(yè)鏈本土化發(fā)展以及新型顯示技術(shù)驅(qū)動(dòng)，電視面板市場(chǎng)正在向大尺寸、超高清顯示技術(shù)發(fā)展，在消費(fèi)市場(chǎng)和商用市場(chǎng)雙雙加持下，液晶顯示面板將迎來(lái)高速發(fā)展，進(jìn)一步催生對(duì) PCB 的大量需求，從而為 PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備在 Mini LED 等領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用創(chuàng)造廣闊的市場(chǎng)空間。

（5）技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

A、終端應(yīng)用的發(fā)展方向驅(qū)動(dòng) PCB 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)

電子產(chǎn)品輕量化、集成化趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)國(guó)內(nèi) PCB 產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級(jí)。從產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)上看，目前，美國(guó)制造的 PCB 產(chǎn)品以 18 層以上的高層板為主，日本 PCB 技術(shù)領(lǐng)先主要產(chǎn)品系多層板、撓性板和封裝基板；中國(guó)臺(tái)灣 PCB 以高階 HDI、IC 載板、類載板等產(chǎn)品為主。

整體來(lái)看，與日本、韓國(guó)等國(guó)家相比，我國(guó) PCB 產(chǎn)品以中低端底層 PCB 產(chǎn)品為主，中高端 PCB 占比較低，2021 年多層板占比達(dá)47.6%，單雙面板占比 15.5%。其次是 HDI 板，占比 16.6%，柔性板占比為 15%，封裝基板占據(jù)比重較少，為 5.3%，在技術(shù)含量更高的產(chǎn)品方面還具有較大的提升空間，電子產(chǎn)品向集成化、小型化、輕量化方向發(fā)展的趨勢(shì)將會(huì)不斷帶動(dòng) PCB 板向高端方向發(fā)展。

B、先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)驅(qū)動(dòng) PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備升級(jí)

先進(jìn)工藝節(jié)點(diǎn)也提升對(duì)專用設(shè)備要求，高單價(jià)設(shè)備需求有望迎來(lái)高速增長(zhǎng)。高多層板、HDI板、IC 封裝基板、撓性板及剛撓結(jié)合板等中高端 PCB 板市場(chǎng)的快速發(fā)展主要受到半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的持續(xù)推動(dòng)，目前其最先進(jìn)的 5 nm 工藝將芯片的密度進(jìn)一步提升，芯片的 I/O 數(shù)量增加節(jié)距減小，BGA 的最小節(jié)距從 0.4 mm 縮小至 0.35 mm 以下，孔徑及線路的特征尺寸都需要相應(yīng)的微縮，孔密度將提升 30%，相應(yīng)的最小線寬則從最小 40 μm 減小到 30 μm 以下。

PCB 的特征尺寸微縮及 I/O數(shù)量的增加，對(duì)鉆孔、曝光、成型、檢測(cè)等設(shè)備提出了更高的要求。隨著我國(guó) PCB 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)升級(jí)，高單價(jià) PCB 圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備需求將顯著增長(zhǎng)。

（6）PCB 圖形轉(zhuǎn)移工藝與技術(shù)

A、PCB 制造工藝簡(jiǎn)介

印制電路板的制造品質(zhì)直接影響電子產(chǎn)品的可靠性，而且影響芯片與芯片之間信號(hào)傳輸?shù)耐暾裕虼?，其制備工藝技術(shù)尤為重要。PCB 主要由線路與圖形、介電層、導(dǎo)通孔、阻焊油墨、字符絲印、表面處理層等構(gòu)成，不同部件的主要功能如下：

線路與圖形：線路是作為電子元件之間導(dǎo)通的通道，在設(shè)計(jì)上會(huì)另外設(shè)計(jì)大銅面作為接地及電源層，線路與圖形往往同時(shí)制備。

介電層介：電層用來(lái)保持線路及各層之間的絕緣性，俗稱為基材。按照不同的基材材質(zhì)可分為玻璃纖維板、紙基板、復(fù)合基板、陶瓷基板、金屬基板、熱塑性基板等。

導(dǎo)通孔導(dǎo)：通孔可使兩層及以上的線路彼此導(dǎo)通，較大的導(dǎo)通孔則作為零件插件用，另外有非導(dǎo)通孔通常用來(lái)作為表面貼裝定位或組裝時(shí)固定螺絲用。

阻焊油墨：主要用于永久性保護(hù)印刷線路板上的線路，防止線路間形成焊橋，或者線路的氧化、腐蝕、刮花等可能導(dǎo)致開(kāi)路或短路等問(wèn)題。根據(jù)不同的工藝，阻焊油墨可分為白油、綠油、紅油、藍(lán)油等。

字符絲印：絲印為非必要之構(gòu)成，主要的功能是在電路板上標(biāo)注各零件的名稱、位置框，方便組裝后維修及辨識(shí)用。

表面處理層：由于銅在空氣中容易氧化，可能導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行可靠焊接，因此需要對(duì)焊盤(pán)和測(cè)試點(diǎn)進(jìn)行表面處理。表面處理的方式有噴錫、沉金、沉銀、沉錫、有機(jī)保焊（OSP）等。

現(xiàn)代 PCB 生產(chǎn)制造工藝主要分為減成法、加成法與半加成法。減成法是利用化學(xué)或機(jī)械的方法將覆銅基板上不需要的地方除去，余下的地方便是所需要的電路。加成法是指通過(guò)網(wǎng)印或曝光工藝實(shí)現(xiàn)圖形化，經(jīng)鉆孔、沉銅等工藝加工，直接在絕緣基材上生成導(dǎo)電線路。半加成法是將加成法與減成法相結(jié)合，利用兩種加工方法的特點(diǎn)，在絕緣基材上形成導(dǎo)電圖形。

目前業(yè)界應(yīng)用最廣泛的剛性多層板主要采用減成法生產(chǎn)工藝。在印制電路板的制造工藝中，圖形轉(zhuǎn)移工藝被大量應(yīng)用在內(nèi)層線路加工、外層圖形加工、阻焊加工、字符印刷等各個(gè)環(huán)節(jié)，成為決定印制電路板質(zhì)量的關(guān)鍵工藝技術(shù)。隨著電子產(chǎn)品持續(xù)朝輕薄化、小型化、便攜化方向發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)更少空間、更快速度、更高性能的目標(biāo)，印制電路板也在朝著“輕、薄、小”方向發(fā)展，對(duì)圖形轉(zhuǎn)移加工過(guò)程中的精細(xì)化程度要求持續(xù)提升。電路板圖形向著寬度更細(xì)、間距更小的方向發(fā)展，推動(dòng)著精細(xì)圖形制作技術(shù)的快速進(jìn)步。

B、線路層與阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工序

通常將外層線路圖形和內(nèi)層線路圖形的轉(zhuǎn)移統(tǒng)稱為線路層圖形轉(zhuǎn)移，線路層與阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工序的具體技術(shù)原理相似，均為在機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)下，將掩膜版（包括菲林掩膜版與數(shù)字虛擬掩膜版）上的線路圖形與阻焊圖形精確地轉(zhuǎn)移至 PCB 基板上的設(shè)計(jì)位置。

但由于線路圖形與阻焊圖形的特征差異較大，因而兩者的工藝處理、技術(shù)側(cè)重點(diǎn)以及行業(yè)技術(shù)難題等存在較大差異。線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝主要關(guān)注線寬解析度、對(duì)位精度、層間偏移等問(wèn)題，而阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工藝則需要解決開(kāi)窗尺寸、開(kāi)窗異常、側(cè)蝕、掉橋、對(duì)位精度、色澤等大量技術(shù)難點(diǎn)，相對(duì)于線路層圖形轉(zhuǎn)移工序而言，其技術(shù)難度與復(fù)雜程度更高，是 PCB 的整個(gè)制造流程中品質(zhì)最難控制的工序之一。

在工藝路徑上，線路層圖形轉(zhuǎn)移及阻焊層圖形轉(zhuǎn)移均可通過(guò)兩種方式實(shí)現(xiàn)，兩者的區(qū)別在于所運(yùn)用的技術(shù)不同，其中方式一是通過(guò)運(yùn)用菲林曝光技術(shù)實(shí)現(xiàn)線路層及阻焊層圖形轉(zhuǎn)移，而方式二則通過(guò)運(yùn)用直接成像技術(shù)實(shí)現(xiàn)，兩種技術(shù)方式各有優(yōu)勢(shì)。

C、PCB 圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)

印制電路板圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)主要應(yīng)用于內(nèi)層線路、外層線路和組焊層的加工上，不同功能層的制備均遵循類似的前后道工序，主要包括涂覆感光材料、圖形轉(zhuǎn)移、顯影三個(gè)過(guò)程。

圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)的具體工作過(guò)程為，首先在 PCB 基板涂覆功能層感光材料，然后通過(guò)與該感光材料相匹配的光源進(jìn)行曝光，使感光材料發(fā)生聚合交聯(lián)反應(yīng)，并轉(zhuǎn)變?yōu)楸∧す虘B(tài)層，輔以后續(xù)的顯影工藝完成圖形轉(zhuǎn)移。在印制電路板的生產(chǎn)制造中，該過(guò)程需要通過(guò)專用圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備，并在機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)下完成，設(shè)備的性能以及工藝技術(shù)的水平與下游 PCB 產(chǎn)業(yè)的發(fā)展關(guān)系密切。PCB 圖形轉(zhuǎn)移工藝可通過(guò)兩種技術(shù)方式實(shí)現(xiàn)，包括菲林曝光技術(shù)與直接成像（DI）技術(shù)，兩者對(duì)應(yīng)的設(shè)備分別為菲林曝光設(shè)備與數(shù)字光刻設(shè)備。兩種技術(shù)及設(shè)備均可應(yīng)用于線路層（包括內(nèi)層線路和外層線路）以及阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工藝中。

a、菲林曝光技術(shù)原理

菲林曝光技術(shù)是指將已制作在菲林掩膜版上的圖形通過(guò)曝光工藝轉(zhuǎn)移到 PCB 基板上，其具體工作原理為：首先通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)對(duì) PCB 基板上的特征進(jìn)行識(shí)別，引導(dǎo)菲林掩膜版與 PCB 精確對(duì)位后覆蓋在涂覆有感光材料的 PCB 基板上，然后通過(guò)高功率紫外光束進(jìn)行大面積照射，使菲林掩膜版上透光部分位置的感光油墨發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)并固化，未透光的部分由于并未發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，將在后續(xù)顯影工藝中溶解于顯影液并被去除，從而在基板上形成與菲林掩膜版上相同的圖形，完成圖形的轉(zhuǎn)移。

b、直接成像技術(shù)原理

直接成像（DI）技術(shù)是指通過(guò)計(jì)算機(jī)將 PCB 設(shè)計(jì)圖形轉(zhuǎn)換為機(jī)器可識(shí)別的圖形數(shù)據(jù)，并由計(jì)算機(jī)控制數(shù)字光束調(diào)制器實(shí)現(xiàn)圖形的實(shí)時(shí)復(fù)現(xiàn)。其具體的工作原理為，機(jī)器視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)首先對(duì)PCB 基板上的特征進(jìn)行識(shí)別，通過(guò)機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)實(shí)現(xiàn)投影成像光路與 PCB 基板的對(duì)準(zhǔn)定位。然后計(jì)算機(jī)將待復(fù)現(xiàn)的圖形數(shù)據(jù)與機(jī)器視覺(jué)識(shí)別采集的數(shù)據(jù)相結(jié)合，完成復(fù)現(xiàn)圖像的校正后傳輸至數(shù)字光束調(diào)制器的控制模塊，輸出圖形光束并通過(guò)光學(xué)成像系統(tǒng)投影至已涂覆感光材料的 PCB基板表面上，完成圖形的曝光處理，再輔以后續(xù)的顯影等后處理工藝，最終完成圖形的轉(zhuǎn)移。

相較于傳統(tǒng)的基于實(shí)體掩膜版的圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)，直接成像技術(shù)通過(guò)數(shù)字光束調(diào)制器實(shí)時(shí)生成圖形實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)掩膜版的功能，具備傳統(tǒng)掩膜版所無(wú)法比擬的高度靈活性以及智能補(bǔ)償特性等優(yōu)勢(shì)，因此，數(shù)字光束調(diào)制器也被稱為數(shù)字虛擬掩膜版。

目前，普遍采用數(shù)字微鏡器件（DigtialMicromirror Devices，DMD）作為數(shù)字光刻設(shè)備虛擬掩膜版模塊的核心元件，該元件是一種基于半導(dǎo)體制造技術(shù)，由高速數(shù)字式光反射開(kāi)關(guān)陣列組成的器件，通過(guò)控制微鏡片繞固定軸（軛）的旋轉(zhuǎn)和時(shí)域響應(yīng)（決定光線的反射角度和停滯時(shí)間）來(lái)決定成像圖形和其特性。

具體來(lái)說(shuō)，計(jì)算機(jī)把已計(jì)算好的圖形數(shù)據(jù)傳輸至控制 DMD 的芯片組處，DMD 控制器根據(jù)數(shù)字圖像像素的亮暗程度為每個(gè)獨(dú)立的微鏡單元輸送數(shù)字信號(hào)，使扭力鉸鏈結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)狀態(tài)。微反射鏡單元僅有“開(kāi)”、“無(wú)信號(hào)”和“關(guān)”三個(gè)穩(wěn)態(tài)，當(dāng)給某個(gè)微反射鏡單元輸送信號(hào)“1”時(shí)，其偏轉(zhuǎn)至狀態(tài) 1，并將入射的光束反射至光學(xué)投影鏡頭所在的光路上，實(shí)現(xiàn)投影圖像像素位置的亮點(diǎn)輸出；當(dāng)給某個(gè)微反射鏡單元輸送信號(hào)“0”時(shí)，其偏轉(zhuǎn)至狀態(tài) 2，并將入射的光束反射至光吸收結(jié)構(gòu)部分，從而在投影圖像上的對(duì)應(yīng)位置實(shí)現(xiàn)暗像素輸出，如下圖所示。從而，整個(gè)投影圖像的形成由 DMD 輸入信號(hào)的控制實(shí)現(xiàn)，只要將相應(yīng)圖像輸入至 DMD 控制組件，即可將圖形輸出至電路基板表面處。

根據(jù)使用發(fā)光元件的不同，直接成像技術(shù)可進(jìn)一步劃分為激光直接成像技術(shù)（LDI）以及非激光的紫外光直接成像技術(shù)，如紫外 LED 直接成像技術(shù)（UVLED-DI），其中 LDI 采用紫外激光器作為輸出光源，更多地應(yīng)用于 PCB 制造中的線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝，而 UVLED-DI 則采用紫外發(fā)光二極管作為輸出光源，更多地應(yīng)用于 PCB 制造中的阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工藝。

c、PCB 圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)對(duì)比

菲林曝光技術(shù)目前更為成熟，其基于接觸式圖形轉(zhuǎn)移的方式，使其在作為圖形轉(zhuǎn)移載體的菲林掩膜版與涂覆感光油墨的基底間無(wú)需配備額外的光學(xué)成像系統(tǒng)，一方面極大地減少了光的衍射效應(yīng)所帶來(lái)的分辨率限制、像差等因素的影響，同時(shí)也避免了復(fù)雜的適配算法所引入的額外工藝誤差；另一方面也極大減少了由于光學(xué)系統(tǒng)的引入所導(dǎo)致的光功率衰減以及高光功率導(dǎo)致的光學(xué)元件損傷等問(wèn)題，具有較高的光能利用率，也大大減少了生產(chǎn)過(guò)程中光學(xué)元件的調(diào)整、更替與維護(hù)。

此外，由于技術(shù)上具備更高的光能利用率，生產(chǎn)過(guò)程中不同感光能量要求的油墨的更替對(duì)生產(chǎn)效率帶來(lái)的影響相對(duì)更小，且在針對(duì)高能量要求的感光油墨應(yīng)用場(chǎng)景中更具備效率優(yōu)勢(shì)。直接成像技術(shù)采用非接觸式的圖形轉(zhuǎn)移方式，從原理上避免了復(fù)雜且繁瑣的菲林掩膜版制備過(guò)程，精簡(jiǎn)了 PCB 生產(chǎn)流程，同時(shí)也避免了生產(chǎn)過(guò)程中運(yùn)用菲林掩膜版所導(dǎo)致的刮花、破損、顆粒沾污的產(chǎn)生等問(wèn)題。

由于直接成像技術(shù)所產(chǎn)生的圖形由數(shù)字虛擬掩膜版的特征尺寸與投影成像鏡頭的性能所決定，避免了菲林掩膜版對(duì)工藝解析能力的限制，通過(guò)設(shè)計(jì)高性能的光學(xué)投影鏡頭可實(shí)現(xiàn)高達(dá) 5μm 的工藝解析能力。該技術(shù)采用的數(shù)字虛擬掩膜版具備極高的靈活性，切換不同的制備圖形無(wú)需制作或操作實(shí)體掩膜版，因而特別適用于需要頻繁切換制備圖形的生產(chǎn)過(guò)程。

此外，憑借數(shù)字虛擬掩膜版的高靈活性，可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)環(huán)境的溫度、濕度、基板形變情況等條件進(jìn)行實(shí)時(shí)的高精度調(diào)整及補(bǔ)償，且可以通過(guò)算法的設(shè)計(jì)進(jìn)一步提升圖形轉(zhuǎn)移工藝的解析力，保證了該工藝在不同生產(chǎn)環(huán)境下的精度、穩(wěn)定性、產(chǎn)品良率等性能表現(xiàn)。線路層圖形轉(zhuǎn)移在過(guò)去廣泛采用基于膠質(zhì)菲林的菲林曝光設(shè)備，隨著直接成像技術(shù)的不斷發(fā)展，以及部分激光光源成本的降低，線路層數(shù)字光刻設(shè)備的曝光良率、精度和綜合成本優(yōu)于菲林曝光設(shè)備。

因此，目前線路層圖形轉(zhuǎn)移普遍采用激光光源的數(shù)字光刻設(shè)備。目前，PCB 阻焊層圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備領(lǐng)域?yàn)榉屏制毓庠O(shè)備與數(shù)字光刻設(shè)備兩者并存的局面，兩者各具優(yōu)勢(shì)。菲林曝光設(shè)備由于具備更高效的光能利用率，對(duì)于生產(chǎn)過(guò)程中需要多款阻焊感光油墨的場(chǎng)景更具優(yōu)勢(shì)；數(shù)字光刻設(shè)備由于其靈活性，在需要頻繁切換料號(hào)的生產(chǎn)場(chǎng)景下更具優(yōu)勢(shì)。

D、線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝

線路層是 PCB 中用以導(dǎo)電的部分，是連接 PCB 上各電子元件的基礎(chǔ)部分。線路層包括內(nèi)層線路與外層線路，線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝的目的是將計(jì)算機(jī)中已完成的線路設(shè)計(jì)圖形通過(guò)曝光工藝轉(zhuǎn)移到涂覆在 PCB 表面的感光材料上，再通過(guò)顯影、蝕刻等后續(xù)工序最終在 PCB 板上形成所需要的線路圖形。外層線路圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)側(cè)重點(diǎn)包括曝光解析度、效率、對(duì)位精度及穩(wěn)定性等，內(nèi)層線路圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)側(cè)重點(diǎn)包括曝光解析度、層間偏移、效率、對(duì)位精度及穩(wěn)定性等。

線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝在過(guò)去廣泛采用基于膠質(zhì)菲林掩膜版的菲林曝光設(shè)備，隨著直接成像技術(shù)的不斷發(fā)展，以及部分激光光源成本的降低，線路層數(shù)字光刻設(shè)備的曝光良率、精度和綜合成本等方面優(yōu)于菲林曝光設(shè)備。

因此，目前線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝普遍采用基于激光光源的數(shù)字光刻設(shè)備實(shí)現(xiàn)。

E、阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工藝

阻焊層是指印刷電路板上需要通過(guò)聚合物覆蓋的部分區(qū)域，通常以綠油、藍(lán)油、白油等顏色的感光油墨作為覆蓋層材料。阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工藝的目的是長(zhǎng)期保護(hù) PCB 上的線路圖形，避免外層線路因灰塵、水滴或碰撞等外界環(huán)境因素造成的氧化、腐蝕及斷線等問(wèn)題，同時(shí)防止在 PCB 電子元件焊接過(guò)程中出現(xiàn)的短路等隱患。另一方面，通常需要在 PCB 外層線路的阻焊層上額外設(shè)計(jì)一些焊接窗口，以便在后續(xù)工序中，在焊接窗口位置形成器件焊接的焊盤(pán)、過(guò)孔或測(cè)試用的測(cè)試點(diǎn)。

PCB 表面兩個(gè)焊盤(pán)開(kāi)窗之間的間距被稱為阻焊橋，阻焊橋的作用是防止焊接時(shí)焊料流動(dòng)造成器件管腳之間形成連錫短路等隱患。阻焊橋的加工精度是 PCB 產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵指標(biāo)，由于阻焊橋的大小與線路層的焊盤(pán)間距關(guān)系密切，焊盤(pán)間距越小阻焊橋尺寸也會(huì)相應(yīng)縮小，相應(yīng)的阻焊橋加工精度對(duì)后續(xù)焊接性能的影響也越大。

近年來(lái)，在電子產(chǎn)品朝著微型化、便攜化方向發(fā)展的需求驅(qū)動(dòng)下，PCB 上線路和器件引腳的間距不斷縮小，對(duì)阻焊橋的加工精度要求持續(xù)攀升，不斷推動(dòng)阻焊層生產(chǎn)工藝技術(shù)持續(xù)迭代升級(jí)。阻焊層工藝要求大面積曝光，因此對(duì)位精度及產(chǎn)能效率指標(biāo)也是主要性能指標(biāo)之一。

PCB 阻焊層圖形通常較為復(fù)雜，需要專用設(shè)備實(shí)現(xiàn)阻焊層的加工制造。PCB 阻焊層加工步驟是先在線路板上印刷或噴涂已調(diào)配好的感光阻焊油墨形成油墨層，然后對(duì)油墨層進(jìn)行壓平、烘烤等預(yù)處理，再對(duì)油墨層依次進(jìn)行曝光、顯影等工序形成阻焊層。阻焊層的加工質(zhì)量主要受油墨涂覆、預(yù)處理、曝光、顯影等環(huán)節(jié)的質(zhì)量影響，其中曝光環(huán)節(jié)的質(zhì)量控制是阻焊層加工過(guò)程中的關(guān)鍵。

F、阻焊層與線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝與技術(shù)差異

線路層和阻焊層是 PCB 中兩種不同的功能層，雖然兩者在工序過(guò)程上較為類似，但兩者功能上的差異導(dǎo)致兩者在工藝和技術(shù)上存在較大差異。線路層圖形轉(zhuǎn)移工藝對(duì)線寬精度具有更高的要求，而阻焊層圖形轉(zhuǎn)移工藝對(duì)產(chǎn)能效率、表面質(zhì)量、穩(wěn)定性等方面具有更高要求。由于阻焊層需要兼顧的技術(shù)難點(diǎn)更多，相對(duì)于線路層來(lái)說(shuō)其圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)難度與復(fù)雜性更高，是 PCB 的整個(gè)制造流程中品質(zhì)最難控制的工序之一。

綜上，線路層圖形轉(zhuǎn)移與阻焊層圖形轉(zhuǎn)移的原理及工序相似，但是線路層圖形轉(zhuǎn)移與阻焊層圖形轉(zhuǎn)移的技術(shù)側(cè)重點(diǎn)及行業(yè)技術(shù)難題差異較大。阻焊層圖形轉(zhuǎn)移相對(duì)線路層圖形轉(zhuǎn)移技術(shù)難度更高，是 PCB 的整個(gè)制造工序中品質(zhì)最難控制的工序之一，需解決開(kāi)窗異常、掉橋、偏位、側(cè)蝕等大量技術(shù)難點(diǎn)。目前，PCB 阻焊層圖形轉(zhuǎn)移設(shè)備領(lǐng)域?yàn)榉屏制毓庠O(shè)備與數(shù)字光刻設(shè)備兩者并存的局面，兩者各具優(yōu)勢(shì)。

G、機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)

機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)是機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)的四大應(yīng)用方式之一，是機(jī)械系統(tǒng)智能化的重要體現(xiàn)。傳統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)只能進(jìn)行簡(jiǎn)單的任務(wù)，無(wú)法根據(jù)復(fù)雜的生產(chǎn)環(huán)境下完成復(fù)雜的指令。而智能化的精密系統(tǒng)及裝備中的機(jī)械運(yùn)動(dòng)可根據(jù)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景及環(huán)境的變化進(jìn)行自適應(yīng)的調(diào)整，以滿足應(yīng)用的及時(shí)性、準(zhǔn)確性等要求。

為了感知應(yīng)用場(chǎng)景及環(huán)境的變化，通常采取增加傳感器的方式，其中視覺(jué)傳感器由于采集信息量大、穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，成為應(yīng)用最為廣泛的傳感器系統(tǒng)，機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)也成為引導(dǎo)機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行精密自適應(yīng)運(yùn)動(dòng)的最主要方式。

通過(guò)機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)主動(dòng)性地采集環(huán)境的圖像信息，并進(jìn)行相應(yīng)的后處理與分析，實(shí)時(shí)獲取機(jī)械結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)任務(wù)的目標(biāo)位置、方向、運(yùn)動(dòng)路徑、附近障礙物等信息，引導(dǎo)機(jī)械結(jié)構(gòu)完成運(yùn)動(dòng)任務(wù)，提升了系統(tǒng)的靈活性、精確性和適應(yīng)性，并極大地拓展了工業(yè)系統(tǒng)及裝備的應(yīng)用場(chǎng)景。

隨著工業(yè)級(jí)機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)的快速發(fā)展，加速了基于機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)的系統(tǒng)及裝備的智能化進(jìn)程，使得工業(yè)生產(chǎn)線布局發(fā)生巨大改變，大幅提升工業(yè)生產(chǎn)線的效率。

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