被動元件－從5G到汽車電子
在電子零組件族群中，被動元件雖然不像半導體那麼醒目，但卻也是不可缺少的重要角色。從1970年代開始，被動元件由早期以影音產品為主的插腳式零件，到1980年代PC時期的晶片式零件，到現在5G/車用的模組化產品，其產品要求從性能導向到高可靠度，一路驅動著材料及產品技術的進步。在進入汽車電子、5G與IoT工作頻率以十倍躍進，工作溫度上看150˚C的新世代，高頻、高功率、高溫穩定性等應用中被動元件將面對全新的挑戰。隨著電動車及自駕車應用興起，車用功率被動元件的需求將會持續增加，帶動下一波高階新型被動元件之發展。如何連結新的材料-製程-設計-驗證，開發新一代被動元件，實為目前一大挑戰。

隨著5G通訊時代的來臨，新的通訊頻段與新的通訊標準正持續公布，因此未來在通訊模組中將整合多種通訊頻段，各頻段間之訊號隔離將靠濾波器來處理。目前依據需求，各大廠也開發出適用於不同頻段與不同通帶特性之濾波器，以符合頻寬、損耗、頻率選擇性之應用需求。而元件小型化、模組一體化與高溫穩定性也是目前元件設計與材料開發之趨勢。「5G通訊濾波器」一文將依據應用頻段與濾波器特性進行分類介紹，同時解析毫米波濾波器技術的發展方向與設計關鍵參數。

直流對直流轉換器被廣泛的應用在各種電子產品當中，隨著電子產品的日新月異，直流對直流轉換器在設計上也逐漸朝向大功率與微型化的方面發展。而直流對直流轉換器在面積、效能和輸出漣波都與被動元件特性選擇相關，因此隨著電子產品對電源供應電路的需求，直接帶動了被動元件的技術研發朝向微型化、降低等效串聯電阻(ESR)與等效串聯電感(ESL)、耐高電壓高電流的方向發展。「從直流對直流轉換器看被動元件發展方向」一文介紹直流對直流轉換器與被動元件的技術發展。隨著被動元件特性不斷的提升，相信在不久的將來，直流對直流轉換器電路可以整合並應用在微型化的電子產品中，帶動更多微型化電子產品的創新。

「導電高分子混成電解電容器開發近況」報導混成電解電容器之研發成果、商業發展近況與其特色和優勢所在。該工研院材化所開發出一種導電高分子混成電解電容器，以導電高分子與液態電解質之混合物為電解質之電容器，其工作溫度可達135˚C，並同時具有固態電解電容器的低阻抗與高可靠度，以及液態電解電容器的高工作電壓與高靜電容量等優點。由於車用電子、行動通訊和醫療電子等市場對高品質電容器的需求不斷增加，全球鋁電解電容器的市場將以複合年均成長率3.8%成長，至2026年市場預估將達到79億美元。汽車電子與通訊領域兩大應用所需之電容器須具備有低阻抗、高漣波電流以及高可靠度的特性，在汽車電子領域，高耐溫和高抗震也是須具備的，因此未來電容器的發展將朝向這些特性進行開發改良。

「功率磁芯材料及電感技術發展趨勢」一文指出，因應電子產品不斷朝向高頻、高速、薄型化及低功耗設計發展，如何能夠長久提供穩定之高效電力品質已成為電源業者重要之研發方向。在眾多電源模組用主動或被動零組件中，功率電感負責電磁儲能轉換，是高效能及微型化進程中，扮演著重要角色的電子元件。電感用磁芯材料性能與結構參數最佳化設計，將成為突破下世代高頻小型化/大電流瓶頸之關鍵技術，以達到高封裝密度電源模組開發。這些高階電源模組可廣泛應用於5G毫米波小型基站Small Cell、高階伺服器如AI/雲端運算/資料中心、智慧車載等終端電子產品，其中以智慧車載應用深具發展潛力且具高附加價值。國內磁芯及電源元件業界皆加把勁投入研發車規用之關鍵零組件，克服組件面臨極度嚴苛之環境測試困難，及早切入高階電源材料及元件開發，相信隨著電動車或自駕車應用開始興起，車用功率磁芯電感數量將會持續增加，帶動下一波高階新型被動元件之發展潮流，並促進業界研發能量升級。

紡織產業之次世代革新－數位化紡織品
台灣無論於紡織、電子或資訊領域，在全球皆具特定之優勢。在此發展背景下，也帶動台灣相關產業近年來積極布局智慧型紡織品，或有跨域合作開發、或集團垂直整合布局等，創新研發技術及產品也相繼發表。儘管台灣紡織產業持續扮演全球主要機能性布料之供應重鎮的角色，然近年在全球市場成長動能趨緩的情況下，各業者也開始思索在競爭激烈的紅海市場以外，開發一創新並突破既有商業模式之產品或服務。台灣紡織業開發智慧型紡織品可說仍皆處於產業發展的模糊前沿階段，習慣在現有領域中，應用既有業務整合既有技術。然此過程可能面臨部分制約因素，因此，應橫向整合既有技術、並以生態系的觀點做布局，以尋求突破，找到新經濟利益的可能性。

物聯網(IoT)的概念不斷擴展到各領域應用，紡織品數位化之趨勢在近幾年來顯著發展，尤其是結合紡織技術與偵測元件進行數據收集與分析並應用於運動或照護管理。根據市場調查機構IDTechEx預估，全球智慧型紡織品市場規模正快速成長，預估到2026年將達32.6億美元，年均複合成長率達33%。各類別中最大占比項目為運動健身，預估至2026年市場規模將達15.3億美元。「紡織數位化趨勢與高分子材料應用」介紹聚氨酯材料特性及數位化紡織技術，藉由高分子材料與相關數位設計，實現紡織品智能化與智慧化，未來可望進一步應用於軟性電路模組，促成紡織關鍵技術升級。

智慧服飾是紡織品與電子元件的軟硬結合，早期在感測模組設備尚未微型化時，常會令使用者感到不舒適、有異物感，但隨著相關電子裝置的精進以及導電織物的開發，智慧服飾已更接近一般衣服，減輕使用者的負擔。而功能上從娛樂時尚、安全防護、運動管理乃至健康照護，正逐步貼近你我的生活。據市調預測，柔性智慧型紡織品在2021年的市場可望達25億美元以上，智慧型服飾裝置市場出貨量從2017年的500萬部到2022年將達到3,100萬部，複合年均增長率45%。「智慧服飾的發展概況與未來趨勢」一文針對國際各家廠商的開發現況並依照各不同類型之智慧服飾發展概況進行介紹。智慧服飾涵蓋不同產業，跨領域整合的研發週期雖相對較長，但國內機能性紡織產品世界聞名，而資通訊電子產業更在全球有舉足輕重的地位，台灣應更有自信能在全球智慧服飾產業中占有一席之地。

數位紡織印花是將目標圖案或花樣經過電腦分色轉換後，以直接或間接的方式噴印在紡織布料上的技術。「數位紡織印花的應用與發展」一文指出「快時尚」潮流正迅速席捲全球，數位紡織印花正改變時尚行業。在消費者對於快速、獨特性及多樣化的需求下，造成紡織商品上市週期短、訂單小、多批次生產，再加上環保意識抬頭，紡織業為因應快速打樣、低污染、節能減碳等需求，數位紡織印花與環保結合的智慧製造，將成為紡織發展的新趨勢。全球數位紡織印花產值預估到2023年將達到46.49億美元，年複合成長率17.9%。數位印花是高單價、特殊應用、少量多樣化的產品，透過客製化之市場動能，結合紡織數位技術，使業者能掌握市場時尚及流行脈動，有效縮短製程、降低成本，輕鬆創造少量多樣生產、客製化高附加價值產品，未來極具成長性。

主題專欄
市場瞭望專欄本期推出「全球銅箔基板市場發展趨勢」。2018年全球銅箔基板市場達10,924百萬美元，預估2021年全球銅箔基板市場將來到11,512百萬美元，年複合成長率1.8%。本文將向讀者呈現2017~2021年全球銅箔基板市場，從銅箔基板性質分析下游應用的需求，以及未來應用發展所將帶動基板的趨勢，再進一步分析2018年全球銅箔基板市場分項產品市占比重（包含各類硬式基板和軟性基板）及追蹤國內外銅箔基板供應商現況。

根據《Nature》報導，現今資料中心與整個ICT生態系統產生的總碳排放占全球2%以上，等同於全球航空業的燃料排放量。未來5G網路將隨著應用擴大，運算功能變得更強，也使得網路設備更加耗電。處理器IC之間的電訊號傳輸改由光訊號傳導，可能是人類手上能最快商業化，也最有機會大幅降低網路耗電量的技術方案。構裝散熱專欄「矽光子晶片封裝用之載板技術」一文探討PIC (Photonic IC)間單模態光傳輸回路的封裝發展、PIC載板的設計與製作方式，希望能喚醒國內工程師挑戰EOCB (Electro-Optical Circuit Board)載板的研發魂，在同步實現地球環境永續經營和萬物聯網的5G時代，投入參與降低IC運算耗電的研發工作。

固-液態擴散接合晶圓級構裝，是目前全球較為廣泛使用在紅外線陣列溫度熱影像感測元件的構裝格式，尤其是針對微測輻射熱計式紅外線感測元件。構裝散熱專欄「晶圓級紅外線感測器構裝概論」一文就目前全球在固-液態擴散接合製程與構裝參數議題，作一系列的介紹與彙整。除此之外，現有紅外線陣列溫度感測元件之相關構裝技術，與紅外線溫度感測為何需要真空氣密構裝等議題，在文中亦一併探討與說明。

聚氨酯(PU)由於其優異的性能，成為當今極為重要的聚合物材料之一。然而，製備PU所使用的異氰酸酯原料具有諸多缺點，例如高毒性和對水分的敏感性。以二氧化碳與環氧樹脂合成的環碳酸酯單體可進一步與胺基化合物反應，可製備非異氰酸酯型聚氨酯（或稱環碳酸酯樹脂），其製程減碳環保。此外，樹脂結構中氨基甲酸酯基團內形成分子內氫鍵，使得材料具備更優異的機械性能、耐化性及耐水解性。環碳酸酯樹脂已成為新一代綠色聚氨酯新材料。化學/化工專欄「環碳酸酯樹脂之製備及應用」將介紹環狀碳酸酯樹脂的合成方法及其產品應用，以及目前工研院的研究現狀。

蒸餾塔技術發展已超過百年，其學理基礎來自共通的化工理論，如熱力學、質能守恆及流體力學等，在準確的熱力學數據下如氣液相平衡，可透過化工計算得到良好的設計。蒸餾塔之平衡模式經FRI的塔器質傳構件效率資料庫修正，建立於實際發生的二相間之質傳速率，不需要依賴猜測之效率值。模式可模擬在實際操作下氣液相負荷之變化對效率造成之影響，是非常有力的操作與控制工具。「分離塔器優化設計與操控－甲醇水溶液動態模擬模型建立」一文在Excel-VBA平台上建立含板效率修正之蒸餾塔平衡模式。已針對甲醇水溶液之蒸餾系統獨立撰寫，包括熱力學、氣液相物性、蒸餾塔數學模式以及操作介面，來應用於現場操作之導引，並利用Aspen Plus蒸餾塔平衡與速率模式進行模式的驗證。

延續上期，循環經濟專欄「再生能源政策推動下的未來資源－鋰電池與太陽光電模組資源循環技術(下)」繼續探討太陽光電模組資源循環發展與相關技術。目前政策規劃於2025年提升再生能源發電占比達20%，其中太陽光電累積裝置容量目標為20 GW。但對於報廢的太陽能模組，台灣及全球目前尚無較符合循環經濟理念的回收技術，而全球太陽光電的安裝量則是以100 GW/年的速度快速累積中。各國除開始尋求更好的回收解決方案之外，積極面更由城市礦山資源化概念，希望能創造出一個綠能產業的永續發展機會。

能源/儲能專欄「儲能用鋰電池模組與系統並聯設計簡介(下)」亦延續上期繼續說明目前市售儲能系統的並聯架構種類與優缺點，並提出具備安全離線、自動並聯復歸的控制邏輯，結合電池管理系統(BMS)的開關控制，來解決現有並聯方式的缺點。最後，將上述提出的新穎並聯控制方法藉由48 V/3 Ah的實驗型支路電池系統完成可行性評估與驗證，未來將進一步針對48 V/2~10 kWh的儲能系統進行實測驗證。

熱門專利組合本月推出工研院材化所兩類八項優質專利組合。「軟板材料/元件技術專利組合」精選圖案化基板技術、熱硬化防焊膜、導電油墨材料技術、電感技術；「紡織應用技術專利組合」包括複合紡織品技術、環保染料/染色技術、奈米金屬應用於紡織纖維技術、碳纖維材料與製造。材化所技術豐富多元，歡迎業界與材化所智權加值推廣室（03-5913737）聯繫洽談。

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