NEPCON JAPAN 2019 日本東京特別報導系列一

 

刊登日期:2019/1/17
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何首毅、陳凱琪、簡仁德、王譯慧、范淑櫻/工研院材化所
 
由全球領先的展覽暨會議活動主辦單位Reed Exhibitions Japan公司企畫的第48屆電子研發&製造綜合展「NEPCON JAPAN」於東京時間1月16日上午10點在東京國際展覽館(Big Sight)隆重揭幕(圖一~二)。此外,第11屆「汽車技術博覽會(Automotive World)」、人氣熱門的第5屆「可穿戴式設備&技術博覽會(Wearable EXPO)」以及第3屆「機器人開發活用展(RoboDEX)」與「智慧工廠博覽會(Smart Factory Expo)」等,形成多展聯動的盛大規模,在新年伊始共同交流電子產業的最新趨勢與技術突破。
 
這場亞洲最具指標性的國際年度產業盛會,將從1月16日起一連三天,在東京國際展覽館展出最新產業資訊與技術成果。展會主題多元,規模為歷屆最大,預期將可為來自海內外參展的2,600家以上廠商帶來源源商機。
 
圖一、NEPCON JAPAN 2019在東京國際展覽館(Big Sight)隆重揭幕
圖一、NEPCON JAPAN 2019在東京國際展覽館(Big Sight)隆重揭幕
 
圖二、眾多海內外人士前來參與這場國際年度產業盛會
圖二、眾多海內外人士前來參與這場國際年度產業盛會
 
材料世界網/工業材料雜誌今年援往例,邀請工研院內多位技術專家共同執筆,自不同專業領域、多面向切入,為國內讀者在東京現場蒐集最新資訊,以最即時的電子報發送方式,提供大會直擊的第一手展場動態與趨勢洞察。欲了解產業最新動向、最具前瞻性的技術與產品展示,敬請關注此次的「NEPCON JAPAN 2019」系列特別報導。
 
海內外嘉賓雲集  隆重盛大開幕
開展首日上午舉行了隆重的開幕剪綵儀式,由Reed Exhibitions集團代表取締役社長石積忠夫先生親臨主持,今年邀請的剪綵嘉賓來自海內外各大車廠及零組件、半導體等相關業內領袖共36位,各界佳賓為2019年的年度盛會揭開序幕(圖三~四),並期許展會為產業開拓新契機。
 
亞洲最大的電子設計、研發和製造技術展覽會-「電子研發&製造綜合展(NEPCON)」今年參展企業廠商家數再創新高,達到900家,展場面積、參展廠商、專業規模皆創歷年新高,規模更勝既往。
 
各展會總參展商2,640家再創新高紀錄,匯聚了來自全球各地共28個國家參與,包括台灣、中國、南韓與歐美、東南亞參展商與觀展人士,預期參觀人數將會超越12萬5,000人次。
 
圖三、Reed Exhibitions集團代表取締役社長石積忠夫先生親臨主持開幕剪綵
圖三、Reed Exhibitions集團代表取締役社長石積忠夫先生親臨主持開幕剪綵
 
圖四、各界佳賓為2019年的年度盛會揭開序幕
圖四、各界佳賓為2019年的年度盛會揭開序幕
 
展場巡禮
今年參展的國際材料大廠除了在既有先進半導體構裝領域的佈局之外,也紛紛展現其在車用電子構裝的材料技術能量。日立化成(Hitachi Chemical)公司當然也沒有缺席這一年一度的盛會,以下針對這次Hitachi Chemical於不同模組應用所開發的封裝材料進行解析。Hitachi Chemical開發多款車載元件毫米波雷達模組(mm Wave Radar Module)的相關材料技術(圖五),針對Radar Antenna Module應用的封裝材料,有RF chip構裝用的MUF材料,CEL/GE系列的compression molding material 以及EB系列的內埋式片狀封裝材料(Embedding Insulation Sheet)。
 
圖五、Hitachi Chemical車載元件毫米波雷達模組相關材料技術
圖五、Hitachi Chemical車載元件毫米波雷達模組相關材料技術
 
CEL-X-DF系列封裝材料主要即是針對5G應用所需開發的低介電損失封裝材料(圖六),在Antenna Package結構中封裝材料除了原先既有的高信賴性需求之外,還需要具備低介電損失的材料特性,Hitachi Chemical目前的封裝材料是利用compression molding模封製程開發的granule type型態封裝材料,Dev.1的填充粉體(filler)最大粒徑為53μm、Dev.2的填充粉體最大粒徑為20μm、Dev.3為底部填充材料、需要小粒徑高流動性的材料設計、其填充粉體最大粒徑為10μm。在60GHz條件下三種封裝材料的Dk都在3.5~3.6,Df為0.004。
 
圖六、Hitachi Chemical 5G應用低介電損失封裝材料
圖六、Hitachi Chemical 5G應用低介電損失封裝材料
 
在Fan-out Package構裝模組中(圖七~九),Hitachi Chemical開發低翹曲的(low warpage)壓合模封材料(CEL-400系列)、薄膜狀封裝材料(EB-4000系列)以及高流動性、高信賴性underfill (CEL-C系列)。 CEL-400是低翹曲的大面積模封材料,最大的無機粉體尺寸為20μm,材料設計上以low modulus材料設計開發,12吋wafer的大面積模封硬化後翹曲量僅有1000μm。
 
圖七、Hitachi Chemical Fan-out Package構裝模組產品項
圖七、Hitachi Chemical Fan-out Package構裝模組產品項
 
圖八、Hitachi Chemical低翹曲壓合模封材料CEL-400系列
圖八、Hitachi Chemical低翹曲壓合模封材料CEL-400系列
 
圖九、12吋wafer的大面積模封硬化後翹曲量僅有1000μm
圖九、12吋wafer的大面積模封硬化後翹曲量僅有1000μm
 
EB-4000為薄膜狀封裝材料(圖十)由一層的carrier與B-stage的Film Type封裝材料組成。由於是薄膜狀的材料,可以精準控制模封厚度,厚度範圍可以在50~200μm之間,可以快速進行壓合模封(圖十一)製程與後段固化。
圖十、Hitachi Chemical薄膜狀封裝材料EB-4000
圖十、Hitachi Chemical薄膜狀封裝材料EB-4000
 
圖十一、以EB系列成形之FO-WLP
圖十一、以EB系列成形之FO-WLP
 
而underfill封裝材料部分是Hitachi Chemical開發許久的高階液態封裝材料,此次因應車用模組構裝需求而開發的高信賴性underfill則展現了其高耐熱的封裝材料特性,如圖十二所示的CEL-C系列underfill封裝材料在經過高溫175℃/1000hrs儲放之後,材料依舊完好,而比較品材料此時已經有裂痕(crack)的現象了。
 
圖十二、Hitachi Chemical CEL-C系列underfill封裝材料特性
圖十二、Hitachi Chemical CEL-C系列underfill封裝材料特性
 
由積水化成品工業所開發的「ST-LAYER」為碳纖維強化塑膠(CFRP)與發泡成形體的複合材料,除了具有高彈性率、高剛性、熱穩定性等CFRP特性之外,並有形狀自由度高、輕量性、衝擊吸收性等發泡體特性(圖十三)。與同樣強度的金屬材料相比更為輕量,也比CFRP單體材料的強度來得更高且強韌,可選擇發泡芯材,依用途、規格等需求進行客製化製作,並可賦予其制震性、電磁波遮蔽、X光線透過性等各種機能。此外,現場也展出一款以Honda輕型車規格兩人座敞篷車「S660」為原型,並採用積水化成品共14項FRP製(CFRP、GFRP)外裝組件「S660 Neo Classic KIT」的展示車(圖十四~十五)。
 
圖十三、CFRP複合發泡成形體「ST-LAYER」應用
圖十三、CFRP複合發泡成形體「ST-LAYER」應用
 
圖十四、「S660 Neo Classic KIT」應用於車體各部位
圖十四、「S660 Neo Classic KIT」應用於車體各部位
 
圖十五、「S660 Neo Classic KIT」展示車
圖十五、「S660 Neo Classic KIT」展示車
 
日本電氣硝子利用其G-Leaf Touch技術開發了一款透明觸控開關(Touch Switch),其構成特徵為在玻璃基板的兩面形成銅迴路(感測迴路、LED亮燈迴路)、白色觸控感測器,並可在保護玻璃(Cover glass)上進行設計裝飾(圖十六~十七)。低電阻的金屬銅迴路為非接觸式檢知(>10CM)、高電流密度,一片玻璃上可同時具有感測器與Active Chips,並呈現玻璃感測器的美觀與質感,且能帶來高設計自由度。
 
圖十六、日本電氣硝子G-Leaf透明觸控開關
圖十六、日本電氣硝子G-Leaf透明觸控開關
 
圖十七、G-Leaf透明觸控開關構成特徵
圖十七、G-Leaf透明觸控開關構成特徵
 
日本AGC與NTT DOCOMO成功地開發了低傳送損失、具透明性,且可望適用於5G通訊之合成石英玻璃天線。新開發品可貼附於既有窗玻璃的室內一側,不會影響於景觀視線或室內設計,且是世界首度可以進行電波傳送接收的玻璃天線(圖十八)。
 
新開發的玻璃天線係由具透明性的導電材料與玻璃組合而成,且採用了新開發的Glass Interface Layer,可抑制電波通過窗玻璃時的電波衰減或反射。新製品適用於頻率28GHz頻段。此外,在實驗中,使用新開發天線之車輛在高速行走中,亦能有穩定的5G通訊,並成功地達到最大11Gbps的傳輸速度。AGC與NTT DOCOMO也計畫將新玻璃天線應用於目前主流之LTE頻率的基地台,並將持續進行5G對應之玻璃天線的開發。
 
圖十八、AGC與NTT DOCOMO開發適用5G通訊之合成石英玻璃天線
圖十八、AGC與NTT DOCOMO開發適用5G通訊之合成石英玻璃天線
 
隨著機器人與智慧衣相關產業的興起,可拉伸導電線路扮演著不可或缺的角色。人體皮膚、關節及機器人關節等隨著移動都會有10%~50%不等的拉伸率,穿衣時,衣服的延伸更有可能達到100%以上的拉伸率,故線路是否可拉伸變的格外重要。從今年的穿戴展,我們可大致將可拉伸材料歸類為兩種:一種是將樹脂與金屬粉體混和形成本質性具有拉伸性的材料,此方式會隨著拉伸率的增加及拉伸次數的增加,粒子間的接觸有所改變,導致導電通路改變使電阻有所上升;另一種則是藉由線路設計,或是紡織的織法設計,達到可拉伸的目的,此種設計大致上不要拉伸超過圖案設計所能承受的最大拉伸率,電阻皆不會有所改變。以下為此次參展廠商展示實例。
 
Sanki Consys與信州大學纖維學系於2011年開始合作並開發HOTOPIA的產品,其產品特色為將奈米纖維織進布料中之技術,並將此技術進行專利保護。奈米纖維銀布料如圖十九,可以藉由織法的設計使其擁有可拉伸性,且此布料具有良好的透氣性、抗菌性。
 
Sanki Consys 公司以此技術發展出一系列具有加熱功能的不同款穿戴衣物,例如背心(販售價格隨著加熱區域的多寡,價格約落在28,800~38,000日圓不等)、手套、襪子、頸枕、護頸套等產品(圖二十),這些產品皆具有良好的可拉伸性、柔軟性、保溫性、熱的均勻性、可利用洗衣機清洗及遠端以手機app控制加熱溫度區間。訪談Sanki Consys 公司時亦透露,電源與衣物的結合更是非常重要,如何將兩者結合亦是公司重要的Know-how。另有LED mount結合奈米纖維布料,經實際拉伸此布料,LED並沒有因為拉伸率變長,導致電阻變大,使得通過LED的電流有所改變,而影響LED的亮度。
 
圖十九、Sanki Consys奈米纖維可拉伸布料
圖十九、Sanki Consys奈米纖維可拉伸布料
     
圖二十、Sanki Consys具加熱功能之背心、手套、頸枕
圖二十、Sanki Consys具加熱功能之背心、手套、頸枕
 
旭化成開發出一款新型的產品Roboden(圖二十一),傳統電線銅線被外層包覆形成硬式不可拉伸的電線,Roboden主要含有4種材料分別是以彈性體為主核心(圖二十二中心黑色材料),外層包覆一層彈簧狀的導線,並在圈與圈之間利用增加一加固細線(圖二十二圈與圈之間白色處),使其在拉伸後可回復到原本的位置,及最外層軟性可移動式的包覆材料。可靠測試中,在40%下,重複拉伸10,000次, 曲率半徑1cm 彎曲 10,000次,長度10cm下九十度來回旋轉10,000次及彎曲下40%拉伸,重複拉伸10,000次電阻只有微微上升。以AGW28-8 外徑4.5mm的電線在曲率測試時,11,200次後,電阻上升10%,對手的商品則是在15,400次時線路全部斷裂。針對不同的傳輸電流量及功率,旭化成亦可改變銅線的粗度,來傳輸更大電流量。依據不同的使用情境,旭化成也可改變銅線的包覆材料,使其可靠度更佳。
 
另外依據使用情境,如用在穿戴衣物或是穿戴式耳機等,線路有可能需要經過洗滌或是接觸到汗水,旭化成也有開發防水性的電線。旭化成將樹脂注入填充於外層包覆材料及核心彈性體間,達到防水的效果。洗滌測試可以看到,在40度下洗150次,電線並無明顯形變,反觀市場上的產品,已產生明顯的形變;曲率半徑1cm 九十度拉伸40% ,洗滌前後皆可拉伸超過30,000次。圖二十三為機器人手掌用的線路或耳機線路的應用例。
 
圖二十一、旭化成開發出一款新型的產品Roboden
圖二十一、旭化成開發出一款新型的產品Roboden
 
圖二十二、旭化成Roboden實體結構
圖二十二、旭化成Roboden實體結構
 
圖二十三、旭化成Roboden實際應用例子
圖二十三、旭化成Roboden實際應用例子
 
杜邦公司於今年的Wearable Expo Japan延續去年以IntexarTM智慧服飾科技發展,應用於運動、健身及健康的服飾產品,第三代產品阻抗抗拉伸性有明顯進展,且洗滌後阻抗變化不大,也沒有peeling現象,結果凸顯其在智慧服飾的努力及進步。同時,杜邦公司也將IntexarTM應用在發熱應用,開發出薄型高效率發熱衣,如圖二十四所示,在導體上層塗佈一層高阻抗材料作為發熱層,同樣強調其可撓及水洗,再現場利用行動電源加熱,可以感受到微溫(圖二十四~二十五)。
 
圖二十四、 杜邦 IntexarTM的應用
圖二十四、 杜邦 IntexarTM的應用
 
圖二十五、杜邦公司發表的發熱衣應用
圖二十五、杜邦公司發表的發熱衣應用
 
TOYOBO公司在穿戴裝置的導電材料開發也是不遺餘力,今年發表印刷型cocomi可伸縮導電材料的開發進展,伸長率可達100%的一種可應用於穿戴裝置的導電材料薄膜,應用於可拉伸導線、電極及智慧衣,如圖二十六所示。具有卓越的彈性,強調穿戴裝置與身體的自然舒適性。結果顯示,伸長率及洗滌次數對阻抗的影響不大。另外,MITSUFUJI也在現場展示多樣穿戴式裝置,包括醫療用心電測試穿戴服、嬰幼兒作息、體溫監測服(圖二十七)、寵物關懷監測服(圖二十八)、手腕護具等,內容相當豐富精采。
 
   圖二十六、東洋紡發表的可伸縮導電材料應用於運動領域
圖二十六、東洋紡發表的可伸縮導電材料應用於運動領域
 
圖二十七、嬰幼兒作息、體溫監測服
圖二十七、嬰幼兒作息、體溫監測服
 
圖二十八、寵物關懷監測服
圖二十八、寵物關懷監測服
 
基調演講
展覽期間亦同時舉辦多場的技術研討會與基調演講,其中第五回WEARABLE EXPO Conference基調演講中,神戶大學大學院工學研究科塚本昌彦教授針對可穿戴式的本質跟商業觀點做分析。目前穿戴式裝置型式包括有:錶帶型、帽子型、指輪型、頭部裝置、掛飾型、腰帶式、靴型(鞋內)、貼附型、服裝式、支架型、隱形眼鏡式、動物使用等。2019年IoT將廣泛運用於健身、運動、生物科技等產品上,預估穿戴式裝備2022年需求量將上看2億台以上,未來10~15年後將是穿戴式的世代。
 
穿戴式眼鏡目前有單眼跟雙眼模式,配合AR及專用處理分析軟體,可增加實用性,但因為體積大、視覺範圍小、僅能使用於互動模式少的運用,目前因後端辨識系統不足,故穿戴式眼鏡尚無法廣為使用。
 
近幾年穿戴式手錶市場崛起,除了Apple Watch之外,還有針對壓力、溫度、心跳等類型,目前也有血糖測試的穿戴式裝置,但是準確度不高,未來可朝血糖測試或血液相關特性檢測的穿戴式裝置發展。
 
另一場演講由MITSUFUJI社長三寺步氏主講,主題係針對智能服裝的產業革命作介紹。西陣紡織工匠以西陣紡織工廠創業,自1992年以來一直致力於開發、製造和銷售鍍銀纖維AGposs(Ajie Pos),作為紡織品加工和製造的新業務發展,目前導電纖維受到很高的評價。
 
AGposs是在尼龍或聚酯表面鍍99.9%銀的纖維,與傳統纖維表面浸泡方式有所不同,具有更好的導電性、電磁波屏蔽效應、抗菌、除臭、保溫、隔熱和抗靜電效果(圖二十九)。銀纖維拉伸率27~35%,電阻率最低<5Ω/cm,強度138~512g(圖三十)。其纖維微觀如圖三十一,摩擦測試100回後,導電度無變化。
 
圖二十九、鍍銀纖維AGposs特徵
圖二十九、鍍銀纖維AGposs特徵
 
圖三十、鍍銀纖維AGposs特性
圖三十、鍍銀纖維AGposs特性
 
圖三十一、鍍銀纖維AGposs微觀
圖三十一、鍍銀纖維AGposs微觀
 
全球電子研發&製造產業年度最大盛會NEPCON JAPAN,此刻正在東京熱閙展開,明天將有更多第一手展會訊息在後續報導中呈現,敬請持續關注。---以上是材料世界網/工業材料雜誌編輯群:何首毅、陳凱琪、簡仁德、王譯慧、范淑櫻來自東京現場的Live 報導。
 

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