類載板的來臨能否帶給國內材料供應商新生機

 

刊登日期:2017/10/5
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蘋果手機的上市為廣大群眾帶來生活型態的改變,但同時更影響相關產業的變革,尤其在零組件組裝用的主機板(PCB),從HDI板時代精進到類載板的規格。雖然過去幾年在上游國產材料尚能自主化的供應下,讓我國(兩岸台商)的PCB產值一直保持全球前三大的榮耀,但是進步到類載板的時代,上游關鍵材料仍為國際大廠所掌握。

時空環境下為何要用類載板
類載板(Substrate Like PCB; SLP),顧名思義是以類似載板規格形式呈現的主機板,意思是雖然仍稱之為高密度的印刷電路板,但其規格儼然已接近IC封裝用載板的等級了。然而不禁要問,儘管最近幾年為因應下游輕薄短小的需求,已讓PCB的發展從早年應用於PC或NB的多層板進展到近年手機用高密度互連技術板(High Density Interconnect; HDI)的規格,那為何又出現類載板的形式呢?

從回顧過去iPhone 3到 iPhone 7的五代蘋果手機規格的演進(圖一)或許可窺知一二。眾所周知手機面板的尺寸越來越大,產品的功能與頻寬、速度皆同步增加,在PCB尺寸卻被要求減少了~50%、操作功率也被要求要降低50%的嚴苛條件下,光是要求IC或其他零組件縮小體積,仍然無法滿足傳輸速率的增加與低功率耗損等要求。如果能夠在主機板組裝的過程直接將IC從晶片型態組裝/焊接到電路中,除了可以節省組裝後的高度,更重要的是能縮短電路的傳輸路徑、增加傳輸效率、減少散熱的壓力,因此工程師開始將HDI板朝向載板的規格設計,以便於IC的組裝。

圖一、iPhone手機尺寸的演進
圖一、iPhone手機尺寸的演進

類載板結構
目前以BT樹脂為基板的製程是先以玻纖布預浸BT樹脂,成為膠片(Prepreg; PP),再在PP上/下各貼合一層銅箔成為雙面核心(銅箔)基板(CCL)(圖二),之後隨著構裝線路設計者的需求,經由類似以往PCB的線路製作方式,再加增銅箔基板的層數,以完成IC載板的線路佈施工程。

圖二、CCL的BT樹脂與RCC的ABF樹脂結構
圖二、CCL的BT樹脂與RCC的ABF樹脂結構

我國類載板的產業結構
由於類載板的規格幾乎與載板的等級相當,因此生產5 μm規格以下薄銅箔的供應商目前以三井、古河、日鑛與台銅為主要;而生產1067、106、1037以下(1027/1017)規格玻纖布的供應商有Nittobo、Asahi Kasei(簡稱Asahi)、宏和電子、南亞、建榮與富喬等台、日多家企業。生產介電材料最具代表的供應商是三菱瓦斯化學,由於三菱瓦斯化學公司是最早開發出BT樹脂材料的供應商,又經過Motorola公司認證通過,擁有專利且商業化量產,因此目前也是全球最大的BT樹脂製造商。國內生產類載板用CCL廠所採用的介電材料仍以BT樹脂與類BT樹脂兩系列為主,後者的供應商除了日立化成外,還有Panasonic,而採用該產品的CCL廠有台光電、台燿、聯茂與聯致。

類載板材料與機會
類載板的出現來自於下游手機大廠產品的設計需求,類載板產品規格的認證當然也需由手機原廠來執行,其認證的程序冗長複雜但卻是Design in的最佳機會。從圖三所整理的產業上/下游關係可以明瞭我國CCL供應商所採用的介電材料有一半是屬於BT樹脂系列,另一半是屬於BMI加環氧樹脂系列,然而不論使用哪種系列的介電材料,都必須一一通過其每一階使用者的驗證,因此認為只要產品夠好,此時便是最佳Design in的時段。從圖四的整理也能很快的明瞭:CCL的上游玻纖布、銅箔以及...…以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:張致吉 / 工研院產經中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」370期,更多資料請見下方附檔。


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