面对当前国内外电子品牌大厂积极推动产品碳中和浪潮下的绿色生产议题,却也累积推进台湾PCB厂商等上游制程端节能减碳的压力,持续往高阶供应链转型发展。并依TPCA盘点产业耗电後,更需要及早投入低碳制造布局,以维持产业竞争优势。
根据2023年台湾电路板协会(TPCA)最新公布台湾PCB低碳转型策略,遵循着自主节能、再生能源与负碳/碳交易3大推动主轴,揭示未来净零路径,将以2020年为基础,2030年减碳30%、2050年达净零排放为目标。
其中因为2023年碳排放量大幅下降,再加上持续导入节措施与再生能源。即便预估2024年与2025年整体碳排仍将缓步增加。但在增幅有限的情况下,台湾PCB产业已於2022年达到443万公吨/CO2e的峰值;2030年则维持以30%的减碳目标,促排碳量下降至303万CO2e。
从今年再次启动的观测研究中,也可看到台湾PCB产业已积极提早进行碳盘查与自主减碳,超前原路径进展,惟仍需要多元的低碳与再生能源,降低台湾电力系数,以因应未来PCB与载板厂持续在台扩充高阶制程的高能耗挑战,达到长期净零目标。
然而,目前台厂多采取购买绿电、汰换成高效率设备及部份制程升级等快速作法来满足供应链减碳要求,多於从简化基板结构或创新设备投入者。举制程设备约有60%碳排来自马达及动力系统为例,自马达智慧感控促使设备和制程低碳排,并於制程环境应用,提供空压及冰水系统降低排碳,进一步透过智慧感测资料,提供软体端进行精准智能化监控,提高整体节能减碳效益。

图一 : 台湾PCB产业已积极提早进行碳盘查与自主减碳,以因应未来PCB与载板厂持续在台扩充高阶制程的高能耗挑战。 |
|
东元与臻鼎战略合作 深化节能减碳与永续发展
机电系统大厂东元电机也与全球PCB制造大厂臻鼎科技共同宣布,双方将签署战略合作框架协议,推动PCB产业节能减碳和永续发展。首波将在「智慧能源管理」项目全方位合作,充分发挥各自的技术优势和创新能力;并透过技术交流与经验分享,共同推进PCB产业的低碳节能和绿色转型。
其中由东元提供的厂房节能「减碳包」,已於2023年在臻鼎科技集团深圳园区和秦皇岛园区顺利完工,实现了相当於150万人民币(约合台币683万元)/年的电费节约,年减少碳排放约1800吨CO2e,效果显着。

图二 : 东元电机与全球PCB制造大厂臻鼎科技共同宣布,双方将签署战略合作框架协议,推动PCB产业节能减碳和永续发展。(source:东元) |
|
东元电机董事长利明献表示,透过东元成熟丰富的节能改造方案和完善的维保服务体系,将为战略合作夥伴臻鼎科技集团的全球厂区,实现绿色转型,推动智慧能源管理进程。本合作案不但符合东元规划3年发展策略中的节能减碳项目,更进一步携手建构PCB产业的低碳生态,双方将以每年减碳5,000吨以上为目标,持续优化升级。
臻鼎科技集团董事长沈厌芳指出,此次合作期??利用东元的智慧化管理技术,协助臻鼎建立设备健康管理平台,利用最新物联网、云计算、大数据和行动通讯等技术,对设备运行状态进行全生命周期服务;并提供节能、创能及储能等绿色能源整合方案,为臻鼎安全生产、连续生产、低碳智慧生产保驾护航。
双方合作范围也涵盖东元电机为臻鼎提供各种工况的技改服务,与各种动力能源系统的整体解决方案,包括电机驱动系统、??圈水系统、风机系统、空调系统、空压系统、和馀热利用等;在能源管理合作方面,双方将优先试行太阳能、储能系统建设与运维;同时对设备智慧健康运行的监测、预警、诊断、趋势分析也将陆续展开深入合作。
聚焦全球载板减碳创新 囊括制造与厂务工程两端
此外,在今年TPCA展期中也透过举行「全球载板减碳创新论坛」,揭露台湾PCB与载板在低碳转型的深切呼吁与具体行动。工研院产科国际所研究员张渊??表示,据统计2023年台湾PCB与载板排碳量,整体PCB产业排碳达3,891,575吨/CO2e。其中载板业排碳1,696,234吨/CO2e,约占整体PCB排碳量44%,比起2022年下降约17%,主要原因是产业衰退导致生产量下降及排碳量减少。
若从碳排放密度看来,2023年数据低於2021年,主因是厂商持续汰换老旧设备,并提升能源使用效率;但比2022年略高的主因,则是厂商为了改善生产良率,提高了无尘室等级和适用范围,导致厂务设备耗电量大幅增加。进一步分析整体PCB产业耗电热点,包含制程设备41.3%、厂务设备47.5%;载板产业的耗电热点,包含制程设备36.2%、厂务设备54.5%。
景硕科技公司??永续长黄耿芳也呼应荣誉董事长童子贤的意见,认为:「危害地球的是排碳而非核能,台湾缺少的是低排碳的电,并敢於挑战能源5:3:2配比,降低台电碳排系数,至今仍不放弃寻找自发自用的合作方案。」包含2016~2025年间厂区广设太阳能板;厂务部也规划2024年将斥资8500万元预算,针对制程节能减碳的流程合理化、淘汰耗能机台、引进新技术。
例如藉此引进声学成像仪检测机台设备时,常态性量测距离3m、最长10m,即可利用气体泄漏产生湍流,或物体摩擦时发出的声波和超音波与影像合成技术,立即判断异常点而缩短查修时数、减少泄漏损耗,来达到节能减碳目标;进而提前示警以减少异常发生,可应用於气体、蒸气泄漏、异音检测,降低环境灾害风险。
由长兴材料公司制程技术部长罗仕瀚分享的净零碳排执行策略,也针对绿色制程「节能减碳」的制程创新领域,为降低冷/热能耗损时,重新设计废气助燃风量控制策略为PID自动变频控制,调整天然气燃烧空气量,控制减少尾气过剩氧含量现象;进而优化生产控制策略排程,包含产能分配、营业需求预估、公用能资源供应,以及产品库存指数,极大化能资源使用效率。并利用模拟计算资源,重新设计制程单元操作技术;长兴也自2012年起开始新购或汰换改用IE3以上高效能马达,并尝试导入创新节能公用设备。
在洁净能源领域加强更换低碳燃料,自2015年逐步取代化石燃料专案,2024年起长兴在世界各地工厂主要直接燃烧的温室气体排放源几??无重油/柴油,现在持续推动生活、运输,或备援发电机等辅助工具电气化或低碳化燃料汰换;且自2020年起,逐步提高绿电使用量占全球总用电量占比。
东台PCB整合性生产解决方案 协助制程设备优化节能
东台精机??总经理陈育??进一步指出,该公司正朝「价值创造流程」的方向转型前进,协助解决客户痛点。认为台湾PCB制造耗能的热点,以电镀(16.0%)、线路(10.1%)、压合(6.6%)及空调(19.0%)、空压(10.5%)、冰水系统(6.5%),分占制程与厂务设备耗能的前3名。
至於机械钻孔在厂务设备主要的能耗来源,则包含空调/冰水、空压、集尘、照明。东台提供的集尘节能方案,便透过智能化排程,增加集中使用集尘设备期间,将有效减少15%的集尘电力损耗;冷却循环节能方案,则是当待机时间超过设定时间时,将会自动关闭空气供给阀门与冷却水系统;空压设备管制,则是若设备闲置时间超过设定值,将会停止供应压缩空气。
另加入降低冰水机散热对厂内空调耗能方案,采用外循环冰水机,利用热交换方式取得冷却机台用冰水;经过水冷系统系统进行冷媒散热;再利用排风罩将冷却机热方引导到工厂外部。降低压缩机工作时间,即等於增加冷却系统效率。
此外,东台还发现微泡对切削的作用,有助於切削冷却、水槽的散热,亦可抑制机械的温升、降低热变位,并提高机械精度。切削液因此有较大表面积,冷却作用向上,使切屑的洗净效果较隹;切削液浓度可降低而节省原液,降低切削液的供给量而抑制腐败。经过车削的实验结果,微泡对切削点的冷却及刀具与工件之间润滑,将有助於抑制刀具磨耗。在切削高温下让刀具充份冷却而保持硬度,不易磨损,提升面粗品质。
在精密研磨时采用微泡研磨液,同样可因微泡破裂产生的冲击波,将附着於磨粒上的切削去除而保持锐利度,而增加切削条件、缩短研磨时间。若用於SiC晶圆镜面研磨,也会收到同样效果。因微泡破列去除切屑及工件面的洗净,让面粗度提高、浸透性良好,藉此降低磨擦,而延长氧化磨粒寿命。
东台精机今年和东捷科技、阳程科技、得力富企业联合展出「PCB整合性生产解决方案」,结合东台钻孔机、东捷TGV技术、阳程自动化与得力富X-ray设备等各自的技术优势,共同致力於提升PCB产业的自动化与精密加工水准,为客户提供更加高效、智能化的解决方案。
东台精机为此展出两台大台面展机,分别为独立轴钻孔机TCDM-6CL与线性马达钻孔机TDL-6CL,各轴独立线性马达钻孔机TCDM-6CL,采XYZ轴独立控制,搭载CCD视觉系统,可补偿板材歪斜与涨缩,专为HLC伺服板/IC载板高精密加工设计;高效型线性马达钻孔机TDL-6CL首次采用人造矿物铸件,具备优异的吸震性及低导热性,适用於高精度载板、HDI及PCB等各式复杂加工需求。
东台精机更与阳程科技共同推出钻孔自动化解决方案,具备智能钻孔上下料自动化及智慧排程设计,与传统上下料设备相比,能显着提升场地利用率;还能与旧机台兼容,为客户提供灵活的升级选项。该方案还可整合配针系统,并搭载智能化加工排程功能,进一步提升生产效率与产品品质。
得力富在背钻加工领域也有突破性的发展,其设备能在背钻前後进行讯号层深度精准量测,经专利演算法搭配东台钻孔机加工,使背钻精度轻易达到4mil(±2mil)以内,显着提高PCB制造的精密度与一致性。这一创新技术,将大幅降低背钻板制程中所产生累积误差的不确定性,为高阶高层伺服板制造提供更可靠的技术支撑。
东捷科技重点展示「先进玻璃载板制程解决方案」特别是高精度玻璃载板穿孔(TGV)、玻璃雷射切割及3D自动光学检测技术,更结合子公司富临科技在TGV种子层(Seed Layer)镀膜及电浆蚀刻设备方面的领先优势,进一步提升先进载板线路制程的生产效益与品质,支援下一代先进封装技术的玻璃基板(Glass Core Substrate;GCS)。

图三 : 东台精机今年和东捷科技、阳程科技、得力富企业联合展出「PCB整合性生产解决方案」,为客户提供更加高效、智能化的解决方案。(摄影:陈念舜) |
|
乐观PCB设备产业否极泰来 预估2024年产值达新台币590亿元
依TPCA统计2023年台湾PCB设备产值(含外商在台生产)约为560亿新台币,较2022年衰退16.8%。在产品结构部份,前5大制程设备分别为机械/雷射钻孔、成型等工具机(19.2%);湿制程,包含DES、前处理、水洗线等设备(15.0%);针具/刀具,如钻针、铣刀等(12.2%);输送及自动化设备(11.3%)、防焊,包含涂布印刷机、烤箱等(9.1%)。
面对当时市场景气不振,PCB板厂被迫大砍资本支出或延缓进机日程,导致几??所有设备营收都衰退,仅防焊类逆势成长。这主要得益於台系防焊设备皆已成功打入载板与半导体市场,能在主打性价比的陆系品牌,以及高阶路线的日韩品牌中突围,并具备一定的市场占有率。
预估未来PCB产品朝向高阶化与高值化发展是必然的趋势,特别是细线路制程会是最关键领域,技术的提升会驱动板厂汰旧换新设备,进而在设备市场形成正向循环,推进长期发展。否则回头来看,PCB产业2023年表现不隹的设备类别,多与高阶细线路制程相关,反映出台厂在高阶应用的不足,是台湾PCB设备业的一大隐??。

图四 : 随着全球经济和终端市场展??逐步明朗化,加上AI与电动车市场需求的推动力,可以乐观期待PCB产业前景,也有部份板厂开始扩张资本支出,预计2024年将进入装机热潮。 |
|
展??2024年,随着全球经济和终端市场展??逐步明朗化,加上AI与电动车市场需求的推动力,可以乐观期待PCB产业前景,也有部份板厂开始扩张资本支出;同时在东南亚的建厂进程亦在持续推动,预计2024年将进入装机热潮。
但台厂同时须警惕来自国际同业的挑战,尤其是产品定位相近的陆资设备厂,将会对产业发展构成不利影响。因此预估PCB设备市场成长速度将略低於制造和材料厂,2024年成长率5.4%,产值约为新台币590亿元。