工業材料雜誌9月專題 精闢剖析「電子構裝」&「顯示器技術」

 

刊登日期:2009/9/7
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■ 電子構裝技術專題
2008 年全球PCB 產業產值為482 億美元,較2007 年微幅成長1% 。2009 年正值金融秩序重整階段,依據Prismark 悲觀預期, PCB 將會有負16% 的嚴重衰退。由於我國PCB 產業藉由較早的兩岸佈局及文化、語言的優勢,在兩岸分工的主軸策略與中國大陸廣大內需市場的牽引下,具有相當的產業優勢與競爭力。從長期觀察PCB 產業的觀點檢視PCB的未來發展,兩岸的分工已有逐漸向兩岸競合的方向發展,如何保有原本我國PCB 產業優勢的整合與製造技術的領先,並強化與日本及韓國的競爭力,將是無可避免的議題。本期工業材料雜誌「電子構裝技術專題」特別針對關鍵電路板材料與製程技術作一系列介紹,期望以先進PCB 材料觀點看PCB產業的整體發展,提供國內業者跳脫單純由製造技術出發的思維模式,藉由創新材料的觀點為我國PCB 產業找出不同的價值創造模式。在擴大產線佈局及提升製程技術能力的同時,有機會以設計、製程搭配材料的整合開發策略,營造出高獲利與技術領先的新PCB 產業。

隨著電子系統朝輕薄短小、多功能化、高密度化、高可靠性、低成本及提升電氣的特性等高功率方向發展,如何散熱以維持系統的穩定運作將變得越來越重要。由於系統模組化構裝(System in Package; SiP)技術正是快速滿足上述終端產品的需求,且具最佳經濟效益的解決方案,當SiP 技術應用於3C 產品,如電腦(DT PC 、NB PC 及Server 等)、遊戲機、DVD 錄/ 放影機、電漿顯示器(PDP)、LED模組等,其散熱議題已成為產品在設計製造上重要的技術課題。一般散熱材料之組成及應用如圖一所示,為了將廢熱從元件、電源或IC中移出,如何在元件及IC間增加熱傳遞效率,其中介電絕緣材料在熱管理設計中扮演非常關鍵的角色。從「環保型散熱介電絕緣材料技術」一文中,將針對散熱介電絕緣材料的現況、未來發展需求,以及2009 JPCA Show環保型散熱介電絕緣材料相關資訊作一簡單介紹。


圖一、散熱材料之應用及組成

■ 軟電用基板及其相關技術發展
軟性電子基板是由軟質介電材料兼具支撐功能的一種線路基板,可提供多次連續性動態撓曲的特性,有別於傳統電子元件,另外亦擁有降低製程成本的優點,可以製造出輕薄的電子產品,應用領域廣泛,如可撓曲式之LCD 、OLED 、FPCB 、RFID 標籤與Solar Cell 等,所以軟性電子在未來電子科技具發展潛力。然而,目前如要大規模量產,仍有許多技術困難點需突破,而最基本的關鍵點就是基材。最理想的狀況是有一種基材的特性能適用於所有製程,包括基材要能忍受製程條件(如溫度、溼度、熱衝擊、化學腐蝕等),不過這種理想之材料仍在努力開發中,目前僅能在各種要求下找到適用之基材。「軟電用基板及其相關技術發展」一文針對基材所需具備的重要特性、國際高分子基板材料、元件製作新製程以及工研院材化所基板材料之發展現況來做詳細介紹,關心軟電材料發展的讀者,9月號工業材料雜誌千萬別錯過。

隨著產品高功能化的發展趨勢,近年來電子產品內的被動元件需求持續地大幅增加,因此在現行使用的分離式元件(Discrete Devices)表面黏著技術(SMT)製程下,對於承載元件的主要構件-印刷電路板的表面積需求也隨著持續擴大。但相對地,在電子產品輕薄化及可攜化的發展下,被動元件內埋化已逐漸成為整合性基板的重要製程技術。「內埋用襯銅薄膜電阻材料之應用特性與展望」一文除將針對目前高居市占率首位的內埋式電阻材料襯銅薄膜電阻之實際電性表現隨PCB 製程變動狀況予以說明外,另提出可有效克服目前襯銅合金電阻商品電阻值過低限制的新型金屬-銅氧化物複合電阻材料。

印刷技術是一項傳統的技術,長久以來被使用於書籍出版、文化事業及一些重要的工業,尤其在電子及光電產業上扮演重要的角色。近年來,由於印刷技術的不斷改良及進步,已跳脫過去只限於低階電子及光電產品的製程應用,逐漸呈現出取代目前主流的黃光微影製程技術的趨勢。加上全球節能減碳的強烈氛圍下,具有製程減縮、減少製程材料使用、低廢棄物生產的印製型製造技術,被期待是一項具有綠色生產的環境友善製程,符合現階段產業發展的需求。圖一為日本NEDO所做的電子元件製作及構裝的技術趨勢,從圖一中,可看出強調與環境共存的構裝技術將是幾項技術發展的關鍵之一,在創新與環保的雙重效益下,印製製程在電路板及其他電子與光電產業預期可營造前所未有的優勢,在「印製型電路技術概論」專文中,以長期眼光及國際技術發展趨勢來分析,認為目前印製電路技術具有相當的發展潛力,若持續的資源投入,以及更多的研發進展與技術的累積,相信印製型電路製程技術的到來,只是時間早晚的問題而已。


■ 顯示器技術專題
2008 年起,軟性顯示器應用產品開始進入市場,產值約為8,500 萬美元,未來的市場預估將有相當幅度的成長。數位化的生活促使行動裝置的需求日漸增加,顯示器輕薄化與易攜帶性為未來之趨勢。軟性顯示器因具有薄型、輕量化、耐衝擊、可撓曲、攜帶方便等優點,適合用在各種場合,因此軟性顯示器儼然成為目前平面顯示器發展的新趨勢。本期顯示器技術專題以兩大主軸為報導的方向,其一包含介紹未來彩色電子紙技術、材料技術現況及未來發展趨勢,另外,以液晶面板之配向布品質檢測技術及平面顯示器國際標準現況的議題做進一步的探討與解析。

近三十年來,電子紙的技術已發展成結合類紙基材,將顯示資訊以軟性可折的形式呈現,目前已有超過數十家公司投入相關的研發,截至目前為止也有不少商品湧現,如Amazon的Kindle電子書、Sony的Reader等。由Techno Systems Research 調查顯示,以2007 年為基數評估2012 年的市場規模可達到約330 億日圓,而Display Bank 在2008年7 月的研究也顯示電子紙到2012 年約為1,000 Mili US$,因此軟性電子行業市場潛力無窮(圖一)。截至目前為止,所開發的電子紙技術,依照顯色方式分類彙整後共有7 大項(表一)。其中,根據Display Search 發佈的“2008 年軟性電子及顯示器”的內文所述,目前市面上熱銷的電子書多半使用E Ink 的微膠囊型(Microencapsulation)電泳技術,或是以SiPix 的微杯型(Microcup)電泳技術等粒子運動電泳模式所開發的電泳式顯示器(Electrophoresis Display; EPD)。電泳式顯示器主要利用電壓控制帶電性的有色分散粒子,使其分散在介電介質中,且在電場的驅動下移動,以達到顯示的目的。「軟性彩色電子紙技術趨勢分析」一文中,將探討諸多電子紙技術之間的差異,並進一步討論目前台灣兩大電子紙龍頭廠E Ink及SiPix之技術源頭的專利現況。

表一、電子紙技術分類

根據2009 年初DisplaySearch 所公布之軟性顯示器市場預測(如圖一),2008 年軟性顯示器應用產品紛紛進入市場且有8,500 萬美元的產值,其市場預估將有相當幅度的成長,在未來十年內均可維持高的年成長率。預估2018 年產值為82 億美元,可見DisplaySearch 對軟性顯示器的市場相當看好。另外,由圖一可看出各種不同顯示介質的預估產能之比較,雖然許多顯示介質均有穩定成長,但未來軟性顯示器用的顯示介質仍以電泳顯示(Electrophoretic Display; EPD)為主。可撓式顯示器已被視為下一波顯示革命,而軟性基板材料為影響可撓式顯示器發展的關鍵因素,因此在國內外各大廠積極研發之下,軟性電子的開發逐漸趨於成熟,使得開發軟性基板材料更顯得重要,「可撓式顯示器基板材料與成型技術」一文將針對可撓式顯示器用基板材料與成型技術發展現況進行介紹。

全球面板廠目前集中於亞洲,而其主要生產國家為日本、韓國、台灣及中國大陸,其中以日本的技術為最領先,預計將在2009 年開始量產10 代線,而緊追在後的韓國預計於2011 年量產11 代線;在產能方面,目前為止韓國仍為全球第一,台灣為全球第二;但若以技術能力而言,日本與韓國相對領先,台灣技術稍許落後,而中國大陸不管在技術或產能皆嚴重落後(圖一)。由於配向布的品質優良與否決定液晶顯示器面板之品質,所以配向布品質檢測技術對於面板製程極為重要。「液晶顯示器用之配向布品質檢測技術」一文主要介紹現今液晶顯示器發展趨勢、配向技術發展現況、配向布材料及其配向布之結構、材質、商用規格,以及未來發展趨勢等,另再詳述配向布之品質檢測技術,期能提供面板廠另一個檢測技術之參考。

國際標準的制定在某種程度上,代表推動產業技術精進的一股力量。所以掌握標準的趨勢,如同掌握著國際的技術趨勢與脈動。以目前平面顯示器FPD 制定相關標準之國際標準組織中,重要且較具有影響力的規範包括ISO 、IEC 、TCO 、VESA 、ICDM 、JEITA 、SEMI 等。ISO 及IEC 屬於國際標準;TCO 、JEITA 、SEMI 則屬於產業標準。前六個組織或協會所制定之相關TFTLCD量測標準多屬於面板端或成品端的測試規範;而最後者則與元件材料或自動化生產機制有關。「平面顯示器國際標準現況-掌握國際技術發展趨勢」一文將針對這些組織FPD相關之標準制定現況作一說明。

■ 主題專欄及材料補給站
全球封測產值2008 年達到440 億美元,來自整合元件製造廠(Integrated Device Manufacturer; IDM)的產值從2007 年占57% 的比重,預估2012 年比重將下降至51% , 而IDM 廠與專業封測業者(Semiconductor Assembly and Test Services; SATS)之市場規模比將接近1:1 。此外, 預估2008~2012 年,委外封測市場之年複合成長率將達4.59% ,高於IDM 之0.27% ,未來SATS 產值占全球封測產值比重將會超越IDM ,成為封測市場上的主角(圖一)。IC封測產業為我國半導體產業供應鏈上重要的一環,「封測產業之趨勢與展望」一文藉由分析全球及台灣封測業者、封測產值、封裝產品型態、營運指標、客戶分佈,以及技術發展等,對封測產業作一全面的剖析。

矽基太陽電池與模組缺陷檢測技術介紹」一文以矽基太陽電池的缺陷特性利用螢光影像技術檢測,此法如同半導體元件之發光二極體(Light-Emitting Diode; LED),矽基材料元件會發出非可見光的近紅外光波長,使用電荷耦合元件(Charge Coupled Device; CCD)之電致發光(Electroluminescence; EL)影像可精準檢測太陽電池與模組缺陷特性,以不同電致發光操作方法可分別檢測出太陽電池與模組之網印缺陷、電極缺陷、隱裂與破裂缺陷、傳導不良區域。電致發光缺陷檢測技術是種簡易、高靈敏度與快速的方法,可應用於太陽電池的區域特性檢測、製程參數回饋與產品品質管控。

「京都議定書」於2005年2月16日正式生效後,引發各國對於環保與節能議題的重視,而減少燈源耗電量便成為主要政策目標,LED在此全球趨勢下竄起,成為各國政府對新世代光源的重要評估選項。有鑒於此,相對於LED 所需的高功率LED 驅動IC 也將隨之扮演不可或缺的角色,「交換式LED 驅動IC 的發展趨勢」一文將逐一介紹國際知名廠商的高功率LED驅動IC產品,並藉此歸納出其發展趨勢。

麥克風在日常生活中應用廣泛,只要是接收聲音轉換為電訊號的場合都看得到,例如手機、電話、對講機、耳機、多媒體電腦、錄音筆、助聽器,以及目前流行的互動式電子狗、電子恐龍等;還有識別身分的聲紋辨識與衛星導航或是家電人工智慧的聲控裝置等新興潛力應用。利用半導體加工製作且耐高溫的麥克風與傳統麥克風(Electret Condenser Microphone;ECM)相較,具有微型化、省電與多功能的特性,特別適用於助聽器或超薄手機等高階市場。「淺談MEMS 麥克風封裝技術」一文中介紹電容式微機電麥克風封裝之相關技術與工研院南分院微系統科技中心所進行之封裝研究結果,此技術成果可達到數位及陣列化之未來需求,讓國內產業於技術競爭上取得優勢,進而提升國內產業競爭力。。

石墨層(Graphene)為當今最熱門的材料學研究題目,其導電率比銅高百倍,而強度則比鋼高百倍。石墨層已被鎖定為下世代積體電路、透明電極、振動濾波、紫外線LED、氣體感測、超級電容、生物晶片等的關鍵材料,然而目前並沒有生產石墨層的有效方法。石墨層的應用潛力無窮,但實驗用商品價格卻非常昂貴($10/μm2)。「液相催化生長大面積的石墨層」本文介紹一種以融熔合金(如鎳)分離石墨層並將之長大的新技術,可以將細粒的石墨重新組合長出數公分大的石墨疊層。石墨疊層加入酸中,以超聲振盪可分離出大面積的石墨層,此種創新製程可以極低的成本(<$0.1/cm2)大量生產,初期的用途為貼在矽晶圓上生長GaAs、InN 乃至GaN等半導體基材。

設計始終帶著神祕的色彩,即使我們可以多少感受到品牌藉由設計的過程,想傳達其品牌價值,仍不易清楚描繪其模式,有鑑於93%訊息的意義是非文字語言傳達,藉由『方法目的鏈』與『隱喻誘引技術』相互配合,並以無印良品為例,探討無印良品高涉入消費者喜好之產品屬性、消費結果和價值的關連性,尋求其品牌價值及構成其品牌價值之產品屬性,藉此解開品牌設計基因之密碼。「探索品牌基因密碼」一文中以結合應用於產品概念發想與設計實務,介紹2009年獲得產品設計類銅牌獎及多項廠商特別獎的作品,藉由隱喻誘引技術的導入,能有效的探索出品牌的設計密碼。

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