洪銘聰/工研院材化所
前言
2019年的日本國際電子回路產業展(JPCA Show 2019)於6月初在Tokyo Big Sight舉行。由今年的展會來看，整個材料的技術趨勢包含下列幾個重點方向：5G車載應用、物聯網與5G相關基礎設施佈建，這些應用都與高速、穩定的資料傳輸息息相關；從5G基地台到車載5G互聯網，勾勒出對高頻材料的需求。面對5G高速網路來臨，高頻材料的重點在於低傳送損失、良好加工性與高可靠度。另外，低粗糙度的銅箔與低介電特性的上游樹脂原料更是重點。綜合今年展覽會場以5G技術為主題，開拓周邊領域及合作關係。相關電子技術包含生醫、綠能、資訊、通訊、消費性電子、車用電子等領域，都與目前工研院材化所主導開發之計畫關聯性甚高。
近幾年隨著智慧型手機、平板電腦以及筆電的普及化，「上網」已經變成普羅大眾每天必要的行程之一，帶動整體網通市場的蓬勃發展。然而，無線裝置創造並消耗資料的同時，連接這些裝置的無線通訊基礎設施也必須隨之演進，才能滿足成長的需求。而印刷電路板（PCB/PWB）則是整個電子構裝技術的要角，除了作為功能元件的承載與訊號連接之外，隨著終端應用產品的需求在功能特性上必須有所搭配，才能符合新一代構裝基板的需求。因應未來5G網絡的發展，製造業需要大數據、人工智慧等技術配合，才能實現數據化、網絡化管理，而5G設備採用的PCB基板材料，直接影響信號傳輸的延遲性和數據速率，此舉對於高頻/高速PCB基板材料的需求必然大幅提升，並且吸引眾多廠商投入相關領域的開發，此材料的應用市場大餅商機值得期待。
5G技術所衍生的電路板需求及商機
不管5G技術未來究竟如何發展，對PCB電路板及材料產業而言，高頻、高速的設計導入已成必然，因此，具有低介電與(超)低傳輸損失介電材料的選用，將是未來在5G技術實現高可靠度、低延遲性的大規模資料傳輸成敗的主要訴求重點。另外，5G行動通訊網路除了因為更高頻率的應用環境，需要克服訊號損失的難度更高而受到關注外，最主要還是在未來眾多高頻應用中潛在龐大的市場商機（如圖一所示）。
圖一、5 G技術衍生之電路板相關需求
由市場趨勢顯示，近年來，隨著資訊處理的需求容量與速度持續增加，對於硬碟容量、路由器以及伺服器的需求持續成長。其中，雲端伺服器出貨量佔所有伺服器出貨量的比重將愈來愈大。另外，逐漸成形的物聯網風潮，傳統產品被加注了通訊和無線連結的功能，進而轉變為智慧化電子產品，將帶動網路建構更趨完整以及無線網路的擴大佈建，所應用的路由器、交換機、防火牆、IPS、VPN......等網路設備也會呈現正成長。由此可知，隨著高速傳輸需求的增加，電路板需要耐高溫和低雜訊，且穩定度要求高，也直接提升高速高頻PCB材料的需求增加。
高頻基板材料發展趨勢
初步來看，5G行動通訊的商機將在2019年先行引爆。除此之外，包括接續而來的5 G智慧型手機、各式各樣的5G應用均有龐大潛在電路板商機，但不論是高頻硬板或是高頻軟板，首要需先解決高頻高速材料的問題，才能確保訊號的穩定性與完整性。綜觀來看，其中以介電損失（Df）是目前無論高頻基板材料廠商還是5G、IoT等使用的高頻電路的設計者，越來越關注的重要參數。介電損失（Df）又稱為損失正切（Loss Tangent），是訊號中已經漏失到絕緣板材中的能量對尚存在線中能量的比值。由於訊號傳輸與Dk的平方根成反比，因此降低板材的Dk可以有效提高訊號傳輸速率，間接可以提升特性阻抗，而Df值的降低可減少訊號在基材中的損失，保持較佳的訊號完整性。目前的高頻基板材料按照傳輸損耗及應用頻率頻段的不同歸結為三大類 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。