一根鑽針的極限：機械鑽孔在矽光子與先進封裝中的物理瓶頸

為什麼AI伺服器需要從「機械鑽」轉向「雷射鑽」

5G、AI伺服器、高效能運算、矽光子等已經是確定的趨勢，在加工製造載板現階段主流仍是是機械鑽孔，但在大多數高密度先進應用中，已經被雷射鑽孔大幅取代，甚至未來很可能在微小孔徑領域「機械鑽針鑽孔會被邊緣化」。

小孔趨勢的優點與挑戰：

優點：

• 更高佈線密度：更小的PCB尺寸、更多功能。

• 訊號傳輸效能更好：可縮短訊號路徑、減少干擾，提高訊號完整性與傳輸速度，特別適合5G、高頻高速、AI應用。

• 產品輕薄化與小型化：支援更薄的板材與更細的線寬，幫助終端裝置實現更輕、更薄的設計（如折疊手機、穿戴裝置）。

挑戰與機會：

• 製程難度大幅增加：孔徑越小，鑽孔對位精度、孔壁品質要求越高，容易出現孔壁粗糙、斷裂或偏移等問題。機械鑽孔已逐漸不敷使用，必須仰賴昂貴的雷射設備。

• 成本上升：雷射鑽孔機投資高、小孔也代表著更多雷射步驟 + 更嚴格的除膠渣/電鍍製程。

• 良率與可靠性挑戰：小孔容易受熱應力、材料膨脹影響，導致層間對位不良或訊號衰減。高層數板（多層板）的小孔更易出現共振或熱管理問題，影響產品長期穩定性。

• 技術與人才瓶頸：需要高精密設備與專業製程控制，技術工人短缺；此外，隨著孔徑持續微縮，物理極限（例如熱消散、材料強度）也帶來新的工程難題。

機械鑽孔與雷射鑽孔應用領域：

機械鑽孔（Mechanical Drilling）主要應用領域：

• 機械鑽孔：適合較大孔徑與較厚板材，成本較低，仍是PCB製造的主力之一。

• 成本敏感產品：消費性電子基礎板、汽車電子（部分）、工業控制、電源供應器等。

• 其他非PCB領域：金屬零件加工、傳統機械製造中較大孔徑的鑽孔。

雷射鑽孔（Laser Drilling）主要應用領域：

• 雷射鑽孔：適合極小孔徑與高密度互連，已成為高階PCB的關鍵技術，在新材料趨勢（玻璃基板FOPLP、M9布料也是必須的）

• 輕薄高性能電子產品：

  • 智慧型手機、平板、穿戴裝置、折疊手機等消費性電子（需極高佈線密度）。

  • 5G設備、AI伺服器、高效能運算（HPC）板。

  • 汽車電子（ADAS、先進駕駛輔助系統）、醫療電子（需高可靠度）。

• 高頻高速與多層複雜板：訊號完整性要求高、層數多的板，雷射可精準控制深度，避免機械鑽孔的振動與對位誤差。

• 矽光子與CPO：用於矽中介層TSV、玻璃基板上的電光混合互連、光纖陣列相關微結構、垂直光學導孔。能實現低損耗、高密度整合，解決AI資料中心高速傳輸的功耗與延遲問題。

• 混合製程中的微孔部分：許多板會「機械鑽大通孔 + 雷射鑽微盲孔/埋孔」，雷射負責HDI堆疊層。

未來趨勢（2027–2030 年）：

• 雷射主導微孔與高密度應用。

• 混合鑽孔系統（同一台機台可切換機械 + 雷射）越來越普及。

• 機械鑽孔退守「大孔 + 低密度板 + 成本敏感產品」。

總結：機械鑽針鑽孔有明確物理上限，在高階 PCB 中已被雷射大幅取代，且這個取代趨勢還會繼續加速，但不會完全消失就像汽車有電動車崛起，但燃油車短期內不會絕跡一樣。同時我們可以思考未來矽光子、5G、AI伺服器、高效能運算是否會加速普及？如果會的話你會怎麼做？

下篇會寫台灣雷射玩家與大家分享～

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