2019年，激光加工市場規模增速進一步放緩，部分應用市場的成熟與(yu) 紅海競爭(zheng) ，也讓相關(guan) 企業(ye) 麵臨(lin) 經營壓力增大、業(ye) 績下滑的困境，2020年的新冠肺炎疫情更是給激光企業(ye) 的發展蒙上陰影。而在這樣的環境下，OFweek激光網發現與(yu) PCB加工相關(guan) 的激光市場卻仍保持增長，在部分上市公司披露的數據中，PCB業(ye) 務的訂單成了支撐業(ye) 績增長的主要動力。PCB市場的發展情況如何？又為(wei) 何能為(wei) 激光企業(ye) 帶來巨大的增長動能呢？

PCB、FPC產(chan) 業(ye) 快速發展 市場增量巨大

PCB是印刷電路板（Printed Circuit Board）的簡稱，是電子工業(ye) 的重要部件之一，幾乎用於(yu) 所有的電子產(chan) 品，主要作用是實現各個(ge) 元件之間的電氣互連。PCB由絕緣底板、連接導線和裝配焊接電子元件的焊盤組成，具有導電線路和絕緣底板的雙重作用。其製造品質可直接影響電子產(chan) 品的可靠性，是當今電子信息產(chan) 品製造的基礎產(chan) 業(ye) ，也是目前全球電子元件細分產(chan) 業(ye) 中產(chan) 值最大的產(chan) 業(ye) 。

PCB的應用市場十分廣泛，包括消費電子、汽車電子、通信、醫療、軍(jun) 工、航天等。目前消費電子和汽車電子發展快速，成了PCB應用的主要領域。長期以來，全球PCB產(chan) 值主要集中在北美、歐洲及日本等地區，2000年後PCB產(chan) 業(ye) 重心開始向亞(ya) 洲地區轉移，尤以中國市場為(wei) 最。2009年，中國大陸PCB產(chan) 業(ye) 產(chan) 值約占全球的1/3，到2017年已達50.5％，占據全球PCB產(chan) 值的半壁江山。

數據來源：Prismark、OFweek產(chan) 業(ye) 研究院

2019年，受貿易摩擦、終端需求下降和匯率貶值等影響，全球PCB產(chan) 值略有下降，但中國市場受益於(yu) 5G、大數據、雲(yun) 計算、人工智能、物聯網等行業(ye) 快速發展，成為(wei) 2019年唯一成長的地區。Prismark數據顯示，2019年中國PCB市場規模約329億(yi) 美元，占全球的53.7％。

而在消費電子的PCB應用中，FPC的發展速度最快，占PCB市場的比重不斷提升。FPC 是柔性印刷線路板（Flexible Printed Circuit）的簡稱，是以聚酰亞(ya) 胺（Polyimide，PI，工業(ye) 界又稱之為(wei) PI 覆蓋膜）或聚酯薄膜為(wei) 基材製成的一種具有高度可靠性，絕佳的可撓性印刷電路板，具有配線密度高、重量輕、厚度薄、彎折性好的特點。在當下移動電子產(chan) 品智能化，輕薄化的趨勢下，FPC憑借密度高、重量輕、厚度薄、耐彎曲、結構靈活、耐高溫等優(you) 勢被廣泛運用，並成為(wei) 目前滿足電子產(chan) 品小型化和移動要求的惟一解決(jue) 方法。

快速發展的PCB市場培育了巨大的衍生市場。隨著激光技術的發展，激光加工逐漸取代傳(chuan) 統的模切工藝，成了PCB產(chan) 業(ye) 鏈的重要一環。因此在激光市場整體(ti) 增速放緩的背景下，與(yu) PCB相關(guan) 的業(ye) 務依然能夠保持較高增長。

激光在PCB、FPC加工的優(you) 勢

激光在PCB上的應用主要包括切割、鑽孔、打標等，尤以切割為(wei) 主。與(yu) 傳(chuan) 統的模切工藝相比，激光切割屬於(yu) 無接觸加工，無需價(jia) 格昂貴的模具，生產(chan) 成本大大降低；此外，傳(chuan) 統工藝難以解決(jue) 邊緣有毛刺、粉塵、應力、無法加工曲線等一係列的問題，而激光在聚焦後光斑僅(jin) 有十幾微米，能夠滿足高精度切割和鑽孔的加工需求，解決(jue) 了傳(chuan) 統工藝中遺留的一係列問題。這一優(you) 勢正迎合電路設計精密化的發展趨勢，是PCB、FPC、PI 膜切割的理想工具。

實際上，PCB激光切割技術在PCB行業(ye) 中的應用起步較早，但早期采用CO2激光切割，熱影響較大，效率較低，一直未能獲得較好的發展，隻在一些特殊領域（如科研、軍(jun) 工等）有所運用。隨著激光技術發展，能在PCB行業(ye) 應用的光源越來越多，也為(wei) 實現激光切割PCB的工業(ye) 化應用找到了突破口。

當前用在FPC、PI 膜切割的激光器主要為(wei) 納秒級固體(ti) 紫外激光器，其波長一般為(wei) 355nm。相對於(yu) 1064nm 紅外和532nm 綠光，355nm 紫外有更高的單光子能量，材料吸收率更高，產(chan) 生的熱影響更小，實現更高的加工精度。

從(cong) 原理來看，脈衝(chong) 激光切割材料可分為(wei) 兩(liang) 種情況：一種是光化學原理，利用激光單光子能量達到或超過材料化學鍵鍵能，打斷材料某些化學鍵來實現切割；另一種是光物理原理，當激光單光子能量低於(yu) 材料化學鍵鍵能時，依靠聚焦光斑處非常高的能量密度，超過材料的氣化閾值，從(cong) 而瞬間氣化材料，實現材料的切割。但實際在用紫外激光切割FPC或PI膜時，光化學和光物理切割原理同時存在。

下麵以PI 膜為(wei) 例講解兩(liang) 種加工原理。常態下的C－C 鍵和C－N 鍵的鍵能分別為(wei) 3.45eV 和3.17eV，而355nm 紫外激光的單光子能量為(wei) 3.49eV，高於(yu) 常態下C－C 鍵和C－N 鍵的鍵能，可直接破壞材料的化學鍵。（參考文獻：張菲， 段軍(jun) ， 曾曉雁， 等． 355nm 紫外激光加工柔性線路板盲孔的研究[J]. fun88官网平台, 2009, 36(12):3143-3148.）

在光物理效應中，會(hui) 有熱量的產(chan) 生和積累，材料溫度不斷上升。當 PI 材料溫度高於(yu) 600℃時，相對於(yu) C元素，N和O兩(liang) 種元素的比例會(hui) 不斷減小，最終材料中主要以C 元素為(wei) 主，即材料發生碳化。材料吸收激光能量轉化為(wei) 熱能的擴散距離公式 L＝[4Dt]^1/2，其中D為(wei) 材料熱擴散率，t為(wei) 激光脈寬。（參考文獻：張鵬， 遲偉(wei) 東(dong) ， 沈曾民． 高溫炭化對聚酰亞(ya) 胺（PI） 薄膜結構與(yu) 性能的影響[J].炭素技術, 2008, 27(6):10-12.）

由此可知，當材料一定時，激光脈寬越大，激光產(chan) 生的熱能在材料上的擴散距離越大，對材料的熱損傷(shang) 越大。因此脈寬越窄，加工效果越好。

20W／25W納秒紫外激光器：更高功率，更優(you) 效果

前文提到，我國PCB產(chan) 業(ye) 受益於(yu) 5G、大數據等新興(xing) 產(chan) 業(ye) 而快速發展，新產(chan) 業(ye) 、新技術的出現也對FPC、PI膜切割行業(ye) 提出更高的要求。為(wei) 了實現更少碳化和更快效率，激光器企業(ye) 也在不斷進行技術革新，不斷探索更高頻率、更窄脈寬、更高功率。

據了解，英諾激光於(yu) 2019年在舊款AWAVE係列15W＠50KHz納秒紫外激光器的基礎上，推出了新一代高頻短脈寬納秒紫外激光器FORMULA係列15W＠50KHz，並於(yu) 今年初將最高功率提升至25W，最高單脈衝(chong) 能量超過500uJ。

圖片來源：英諾激光

英諾激光的技術人員向OFweek激光網介紹說：“在推出FORMULA係列15W＠50KHz之後，加工效果和效率比傳(chuan) 統的AWAVE 15W ＠50KHZ有了很大改善，但對於(yu) 很多應用，效率還是不夠。現在新款激光器將功率提升至20W／25W，最高單脈衝(chong) 能量也超過500uJ，這大大提高了很多材料的切割效率，使很多種材料的量產(chan) 變的可能。”

新款高頻短脈寬納秒紫外激光器能給PCB加工帶來怎樣的改變呢？以下展示部分加工案例（以下圖片由英諾激光提供）：

金手指切割

AWAVE 15W ＠50KHZ切割效果，有效速度：50mm／s（左）

FORMULA 15W ＠150KHZ切割效果，有效速度100mm／s（右）

在厚度為(wei) 150um金手指切割對比中可見，與(yu) 傳(chuan) 統AWAVE係列激光器相比，FORMULA係列激光器的切割效果明顯改善，切割效率也實現了100％的提升。

銅箔鑽孔

正麵（左） 反麵（右）

在厚度為(wei) 100um的銅箔上鑽孔，20W FORMULA係列激光器的效率比15W提升了60％，達到250 mm／s。

PCB切割

正麵未擦拭（左） 反麵未擦拭（右）

厚度為(wei) 400um的PCB切割，20W FORMULA係列激光器的效率比15W提升了50％，達到60mm／s。

FPC補強板切割

正麵（左） 反麵（右）

PI厚度為(wei) 100um的FPC補強板切割，20W FORMULA係列激光器的效率比15W提升了60％，達到250 mm／s。

正麵（左） 反麵（右）

厚度為(wei) 130um的FPC補強板切割，20W FORMULA係列激光器的效率比15W提升了40％，達到140 mm／s。