由2016 JPCA Show看PCB材料技術發展現況與應用

刊登日期:2016/10/5
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第46屆國際電子電路產業展與先進封裝技術研討會 JPCA Show 2016,於6月1~3日在東京有明展覽場隆重舉行。今年的展會計有760家廠商聯袂參展,三天展會期間共吸引超過四萬人次的參觀者入場。整體而言,JPCA Show 近年來的規模與印刷電路板產業的發展息息相關,所謂“春江水暖鴨先知”,從其展出材料技術趨勢可以看出未來下世代印刷電路板產業的走向。
 
隨著網路與電子產品科技日新月異,其中以物聯網(IoT)相關科技應用:如車用電子、智慧自動化虛實整合,及因應產品微小化的細線路化印刷電路板與先進電子構裝技術等,都與PCB產品與技術演化息息相關。此次JPCA展會聚焦於IoT相關的材料、車載電子與智動化生產設備三大方向。特性上可以大致區分為高頻用相關材料(基板、樹脂、銅箔)、薄型化材料、功能型材料、車用高耐熱與高可靠性材料。

在生產設備方面,有智動化生產設備呼應工業4.0,在此以IoT作為通訊串連,連結機器、電腦與人員之間的生產管理,並導入大數據分析技術,於機台製程中進行即時的資料分析與警示,以增加產品良率及生產效率。以下將針對此次展會中高頻用相關材料(基板、樹脂、銅箔)、薄型化材料、功能型材料、車用高耐熱與高可靠性材料等技術現況與未來發展趨勢,進行歸納說明。

因應物聯網(IoT)與雲端運算以及新世代各項寬頻通訊之需求,發展高速伺服器與更高傳輸速度之手持裝置已成市場之趨勢。一般而言,PCB是整個傳輸過程中主要之瓶頸,若欠缺良好之設計與電性佳之相關材料,將嚴重延遲傳輸速度或造成訊號損失;自然也就成為各廠商的技術發展重點。
 
從圖一公式中可以得到訊號傳輸的損失來自於導體的損失與介質的損失,而目前PCB中的導體即銅箔,而銅箔的傳遞損失主要來自於其表面粗度的影響,導體銅箔的表面粗糙度隨製造方式(電解或壓延)及其表面處理技術會有不同。一般而言,電解銅箔的表面粗度較大,同是電解或壓延銅箔還會因表面處理技術不同,而區分成各種表面稜線高度不同的品號。

高頻訊號因為速度快,當線路傳輸速率在1~25 GHz,甚至更高的應用場合時,導體內的電流會集中在導體的表面,是為集膚效應。當訊號傳輸僅通過導體表面,而導體表面粗糙、電流又必須流經導體表面時,電流流經的路徑較長,因此總電阻值較大,容易導致訊號的延遲或失真;因此當銅線路的表面粗度越大時,集膚效應會越嚴重而使訊號傳輸損失越大,所以作為高頻訊號傳輸的銅箔必須選擇表面粗度較低的種類型號,以降低因集膚效應而產生的傳輸損失。然而,魚與熊掌不可兼得,一般低粗度的銅箔將使軟板的接著力下降,所以在考慮銅箔種類時,須注意滿足接著特性的要求。一般銅箔廠都會提供各種不同表面處理型式的銅箔來兼顧接著與高頻特性,甚至發展高頻專屬應用的銅箔。



圖二、高頻FPC用的壓延銅箔
 
高頻基板所使用的材料要求不外乎能夠快速傳送大量資訊,並且在傳輸過程中不會造成資料的損失及被干擾,因為高頻基板的電氣特性即材料介電常數與介電損失會直接影響傳輸訊號的速度與品質,因此……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。


圖十一 感光性覆蓋膜
 
作者:鄭志龍 / 工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」358期,更多資料請見下方附檔。

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