LIGHTING JAPAN & NEPCON JAPAN & AUTOMOTIVE WORLD 2014 特別報導系列(三)

 

刊登日期:2014/1/20
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黃淑禎、陳凱琪、廖鎔榆、陳品誠、蕭暐翰、洪銘聰、曾寶貞、高惠娟寄自東京

從基調演講/研討會看技術趨勢
今年的PWB EXPO基調演講以 ”Latest Trends of FPC Market and Technologies”為題,介紹了FPC的最新市場動態與發展趨勢。演講中提到,未來軟板市場的主流將是Double以及Multilayer的FPC,這樣的結果使得軟板在走向訴求薄型、可攜帶式資訊與通訊電子產業的發展上將占有舉足輕重地位。

演講中介紹一種目前應用在軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit; FPC)之電磁波屏蔽貼膠材料,其主要功能是抑制軟板因訊號傳遞時彼此之間所造成的電磁波干擾雜訊(Electro-Magnetic Interference; EMI)。

目前該材料為日本廠商所壟斷(市佔率>90%),其中又以TATSUTA公司為主,該公司所開發的SF-PC系列為目前市面上的主流。近年來由蘋果所開發的iPhone/ iPad帶頭衝刺,開啟智慧型手持裝置的潮流,使FPC的市場得以穩定發展。由於TATSUTA為Apple的材料主要供應商,因此其所展示與開發的新產品與蘋果未來所要推出的新產品有著息息相關的訊息。這回TATSUTA公司在展場中除了展示原本SF-PC系列之外,另外亦展出兩款新產品: FGBF-700及SF-PC3100-C。其中FGBF-700為一導電接著層,功能是當作金屬補強板與電磁波屏蔽層之間的接著劑;另一項產品則是將原本厚度為~100nm的導電銀層改成~5.5 μm的壓延銅箔,其餘的結構與SF-PC系列相同。整體來說,這兩項新產品主要是在高頻端的應用,因此在PCB產業中,材料的開發將往更高頻的應用趨勢非常清楚,眾家PCB廠商已嗅到市場之大餅也都各憑本事搶攻市場。


圖一、TATSUKA公司展示的技術重點可能透露Apple新產品訊息

照明大廠Panasonic、Toshiba及ROHM等三家公司在”Quality of Lighting”-Brightness and Cost Competitiveness of LED Lighting研討會中介紹了LED照明的光品質技術及策略。

Panasonic為日本照明龍頭,不管是在傳統或在LED照明,其市場佔有率均高居第一。Panasonic在這次照明光品質技術發表中,共提出美光色、昏暗度視覺(mesopic vision)、色溫調控及空間照度明亮感等幾項提高光品質的新型照明技術,如下圖所示。


圖二、Panasonic 提高光品質的新型照明技術

在美光色技術方面,Panasonic提出美光色指標PS(Preference Index of Skin Color),是以演色性加上日本人對於膚色的喜好程度作為評判標準。在美光色PS值高的照明下,會使皮膚肌色顯得更為自然,適合用在化妝品、珠寶等賣場照明。此項技術重點為利用波長調控技術,將578~580nm的光場強度降低,而得到所謂美白光光譜。至於昏暗度視覺技術,是將肉眼對光亮度敏感的 555nm波長強度shift到對於暗處敏感的 507nm波長強度,而使得人在昏暗處的照明顯得更明顯,因此,此技術適用於夜間防犯燈照明應用。在色溫調整部分,則如一般所強調,利用不同光譜與LED元件光學技術來調整色溫,達到空間的舒適、活化或是放鬆的感覺。

另外,該公司也提出一稱之為”Feu”的新指標,有別於傳統以流明之平面照度指標,Feu是以整體空間亮度作為指標,利用燈具的空間光學擺設設計,可以達到使用較少燈具即可達到較高的空間明亮感,即較高的Feu值,如下圖所示。提高光品質具有創造照明高價值之優點。


圖三、Panasonic “Feu”指標照明設計效果

Toshiba的演講主要介紹該公司如何將高光品質的LED照明導入到歷史悠久、世界知名的博物館---羅浮宮中。當初羅浮宮選擇LED照明的主要原因是為了(1). 節能、環境保護;(2). 文化遺產的保存、繼承。2012年5月Toshiba完成戶外Napoleon廣場的LED照明改裝,使得著名的玻璃金字塔在LED照明下,更顯得明亮、色彩繽紛,同時也達到了減少電力消耗73%,及減少每年17噸CO2排放量。在室內照明部分,2013年6月完成了部分展示館及著名的蒙納麗莎畫像的小型LED投射燈照明,該小型LED投射燈照明使用了高演色化及均一度照明兩項技術,在使用34個LEDs的情況下,色溫2700~3800K演色性高達95~98,除了讓畫像更真實呈現之外,降低UV光及紅外光的照射,也具有防止畫像劣化之優勢。預計在2014年底可完成羅浮宮室內及戶外完全LED的改裝。

至於ROHM的演講則是藉由該公司LED改裝實例介紹LED照明技術。ROHM成立於1958年,是京都著名企業之一,其IC半導體及被動元件佔該公司約8成營業額,ROHM結合此項優勢,將LED照明技術拓展到住宅與店鋪照明兩大應用市場。以該公司位於京都車站前的本社LED照明改裝為例(如下圖所示),ROHM將其本社33年的舊建築,以自然能源利用、最高技術、全面LED化來打造安全性、功能性及舒適性提升的綠色建築。除了達到減少35% CO2排放量目標,更增加其企業形象。


圖四、ROHM裝置京都車站前之LED照明改裝實例

在OLED照明研討會方面,Panasonic講述其一種名為BLES(Built-up Light Extraction Substrate)的取光技術,利用高折塑膠基板(PEN)及高折樹脂(製作微結構)來達到高取光功效,再搭配玻璃基板解決了阻水、氧的問題。透過模擬及實驗結果驗證,此法較傳統玻璃基板加外部取光的增益可再多出50~70%的效果,且是一種可量產製造的技術。目前利用此技術在小元件(1 cm2)可達到114 lm/w的效率,而在大面積(64 cm2)下,可達88 lm/w的水準(@3000cd/m2;CCT = 2800 K;CRI = 73)。此外,講者也介紹了該公司在取代ITO膜技術的開發現況,主要是利用Die Coating塗佈奈米金屬材料來達到圖案化電極的效果,目前製作之OLED元件也能和ITO電極元件達相同水準。


圖五、Panasonic光取出技術分析比較


圖六、Panasonic最新OLED元件特性

另外,Konica Minolta在2010年時就已經對外報導過四層全溶液塗佈OLED元件,效率為52 lm/W。不過當時的問題在於發光層以溶液塗布時,壽命則減為蒸鍍的一半,以阻抗分析法分析該膜層發現,HTL層與EML層有互溶的現象,所以在阻抗分析上呈現為同一層。之後,該公司改用新型的EML的主體材料,解決互溶問題,同時提升壽命,與全蒸鍍元件相比,效率與壽命皆差異不到5%。再加上該公司同時也開發內取光材料結構,使用光擴散顆粒及高折射率填平材料,在去年十月展出四層全溶液白光OLED元件,效率高達103 lm/W,壽命大於5000小時@1000 nits。該公司的四層全溶液塗佈看起來是一層一層疊加起來的,塗布時材料可溶,成膜後不溶。此外,該公司同時也開發高阻氣性塑膠基板(~10-6 g/m2 day)以及ITO Free的陽極導電層(使用Photo-sintering奈米銀電極及導電性高分子),目前可達3 ohm/sq.的片電阻值。


圖七、2010年時Konica Minolta四層全溶液塗佈OLED元件規格


圖八、以阻抗分析法發現塗布的HTL層與EML層無法分開,認為有互溶現象


圖九、使用新型Host材料,改善與HTL的互溶,提升效率與壽命


圖十、內取光結構,包括了Layer-1的光擴散顆粒以及Layer-2的高折射率取光材料


圖十一、Konica Minolta新發表103 lm/W高效率四層全溶液塗布OLED元件


圖十二、Konica Minolta自行開發的高效能阻氣塑膠基板以及ITO-Free電極

展會現場再巡禮
NEPCON JAPAN 2014在有明展覽場會期的最後一天,與會的相關業者還是絡繹不絕。在電子材料展區可發現Hitachi Chemical 在許多光電應用上都投入許多相關材料的開發,在IC構裝材料上,因應現在的3D構裝與TSV填孔製程開發Temporary Bonding Film,TM系列的材料雖然仍屬開發品,但是仍有許多優點,例如,無須再多做任何離型處理添加離型劑,僅要機械式的剝離即可輕易將Temporary Bonding Film取下;薄膜材料厚度控制均一、變異性小於3μm,如下圖所示。


圖十三、Hitachi Chemical 開發之Temporary Bonding Film 技術

Hitachi Chemical亦針對次世代半導體構裝開發低熱膨脹係數(CTE)、多層板用的基板材料(core material) MCL-E-770G,此材料具有非常低的CTE,可以有效降低基板在整體構裝後的翹曲量(Warpage)。另一超低CTE的材料MCL-E-770(LH)的CTE僅有2ppm/℃不到,從下圖可以看出,依同一構裝型態進行實驗,使用E-770系列材料的Warpage明顯低於其他E-705的材料。即使在大尺寸構裝(構裝尺寸45×45mm)(圖十四下圖),使用E-700G的構裝翹曲量不論在一模封完成時或是進行完reflow製程,都較E-705G來得低。


圖十四、Hitachi Chemical開發之多層板用的基板材料

除了進行新材料的開發,Hitachi Chemical對於已經開發的材料也因應構裝對於材料在不同應用的需求而不斷改進,無鹵材料(Halogen-Free Materials)即是一例。由於高速通訊時代來臨,高速運算模組的開發,無鹵材料需搭配低介電常數的高密度銅箔使用,因此,對於無鹵材料要求需同時具備有低介電常數特性。MCL-LW-910G材料的Dk可低至3.3;Df可低至0.0030@10GHz,並可以通過 Pre-condition測試與通過CAF/ 1000cycles測試。

TANAKA公司開發了新奈米銀導電油墨,其直徑約15至20 nm左右,可以銀固含量40 wt%存放於醇類長達一個月以上,塗佈於特定基材後,於室溫乾燥後再以120 ℃熱處理,其體積電阻可達10 micro Ω,期許能應用在電子電路的導線上。此銀薄膜經由熱處理過後厚度約為500 nm,其反射率與一般巨觀銀有不同的特性,在近紅外線的波段有非常好的反射率(>90 %)。除此之外,TANAKA也開發出更高熱傳導型之銀接著劑,約比市面上的導熱效果增加四倍。


圖十五、TANAKA開發之奈米銀導電膠與高導熱銀接著劑

TAIYO INK利用光微影製程開發出新型白色材料(White color solder resist & paste)應用於LED照明,主要改良其反射率的效果,並且在顏色變化率(color change reflow)上比原先的產品降低了一倍,同時開發出可應用於可撓曲基板之白色材料。更進一步,他們也正同時建立利用網版印刷搭配熱硬化型或UV硬化型之材料,應用於PCB版上,其光學效果表現佳,且成本低,可針對不同尺寸大小需求之廠商提供材料。


圖十六、TAIYO INK開發之新型LED白色材料

NIPPON MEKTRON利用購買來的奈米銀線,製作成透明導電膜,並製作成線路可以形成透明可撓曲印刷導電線路(Transparent Flexible Printed Circuit)。除此之外,他們也大幅利用可撓曲印刷導電線路(Flexible Printed Circuit;FPC)製作成各種成品,如與感應器結合做成穿戴衣物或與其他生活式的產品結合,即可隨時感知人體特殊狀況,提供各種身體訊息,甚至在日常生活中傳遞所需資訊於手持裝置中。

 
圖十七、NIPPON MEKTRON發開之透明導電FPC與各種複合FPC於生活上的應用

展會多元受肯定 創新更朝全方位邁進
Lighting Japan、NEPCON 和Automotive Japan等三大展會已於1/16下午五點圓滿閉幕。根據主辦單位Reed 公司展會事務局長Yuhi Maezono在接受本刊專訪時表示,由於此項展會集多項技術於一堂,只要走一趟有明國際展覽館,即可同時看到各項最新展品,並蒐集到相關資訊的印象已為業界肯定,因此今年參展商數達1770社,來場者人數預估為83,000人。更重要的是,今年Reed公司並不以追求人數的成長為目標,而著重在來場者質的提升。由該公司提供機票與住宿招待,邀請海外重要相關業者到場參觀,並積極安排洽商會,創造交流平台,促進商機。 

Reed集團副總裁鈴木一先生更進一步指出,去年設在西館的Lighting Japan展會今年移至東館,和NEPCON、構裝等相連在一起,更加發揮綜合效果。除了Design Lighting Tokyo EXPO的參展商數比2013年成長一倍外,今年更增設Bridge專區,引進歐美設計師的作品首度在日本亮相。在研討會的主題規畫方面則參考了去年的回收問卷,特別設計多場與OLED相關的主題,由此也可發現OLED之具話題性與受各界重視。將來的目標則除繼續耕耘LED、OLED之外,希望能與建築師、設計師等作更緊密的結合,創造更全方位的展會。


圖十八、Reed集團副總裁鈴木一(右)及海外市場部部長大道雪(左) 努力推展LIGHTING JAPAN成為國際照明產業的關鍵樞紐

材料世界網編輯群一連三天在日本所進行的現場報導將到此暫告一段落。更多與展會相關的技術走向探討與產品趨勢解析,將在三月號的工業材料雜誌與後續的材料世界網中做更詳盡的介紹,敬請期待。

以上是材料世界網/工業材料雜誌編輯群:黃淑禎、陳凱琪、廖鎔榆、陳品誠、蕭暐翰、洪銘聰、曾寶貞、高惠娟來自東京 LIGHTING JAPAN & NEPCON JAPAN & AUTOMOTIVE WORLD 2014 現場的Live 報導

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