工業材料雜誌10月號推出「下世代基板材料及量測」與「行動裝置散熱」兩大技術專題

刊登日期:2016/10/12
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下世代基板材料及量測技術發展 
近年來,由於通訊技術的蓬勃發展,第四代行動通訊技術( 4G )已走向成熟,而第五代行動通訊技術( 5G )亦正如火如荼的發展中,預計在近期即會有在場域的技術驗證展示。傳輸速度成倍數的提升,將導致雲端、穿戴及物聯網產業的快速興起,以致資料傳輸量大幅增加。根據伺服器大廠思科的統計及預估,單在 Data Center 的資料傳輸量將由 2013年的 1.6 Zettabyte/year 快速成長到 2018年的 6.5 Zettabyte/year,年成長率達32%。因此,不斷要求提升電路板上的資料傳輸速度,預期將帶動電路板產業在高頻/高速應用中的新材料發展。

有鑑於此,工業材料雜誌 10月號推出「下世代基板材料及量測技術發展」技術專題,「由2016 JPCA Show看PCB材料技術發展現況與應用」一文以JPCA Show為基礎,介紹以銅線路為主體的材料技術中,目前電路板產業的最新發展情形;「從高質化PCB的應用市場看材料產業的佈局」一文主要從電路板材料高質化的應用與市場的角度,導引出相關材料產業可能的佈局機會;「擁抱矽光子技術的IBM能否重返榮耀」介紹國際大廠IBM持續在光通訊領域,針對如何設計一個既符合成本效益又要使資料在晶片、模組、基板及背板中,高速傳輸的寬頻互連解決方案之光相關的技術投入研發;「高頻毫米波材料介電特性量測技術」則特別針對相關的高頻量測技術進行深入淺出的介紹。
 
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月初在東京有明展覽場隆重舉行。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。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。「由 2016 JPCA Show看 PCB材料技術發展現況與應用」一文將彙整本次展會中參展廠商的材料發展現況與其應用,並重點歸納相關技術的趨勢走向,提供給相關業者做產品開發與規劃的參考。
 
長久以來,台灣印刷電路板(PCB)產業總體產值排名一直維持在全球前三大,在全球電子組裝業的上游零組件供應更具重要地位,能夠維持此高度競爭力的關鍵,主要在於高質化材料的投入,方使我國PCB產業穩定發展。「從高質化PCB的應用市場看材料產業的佈局」一文從鑑往知來的歷史見證過去的成功,並從材料的組合與規格找出維持競爭優勢的關鍵,未來也希望從新的應用市場找到高質化材料的需求與產業佈局。
 
隨著晶片數量不斷倍增,高速電腦即將發展到需要從晶片直接對晶片進行光傳輸才能有效降低耗電量。2013年 TOP 500 桂冠中國天河二號的全運轉功耗即高達 24兆瓦;在重新設計晶片並採用更多光傳輸技術後,2016年TOP 500新科狀元神威太湖之光才將功耗降到 15兆瓦。IBM 在 2015年突然大量發表矽光子技術的研究成果,除了喚醒相關領域的同業競合,也暗示將憑藉矽光子技術奪回 TOP 500 排名寶座。「擁抱矽光子技術的 IBM 能否重返榮耀」一文將簡要介紹IBM規劃的矽光子技術發展,並分析未來台灣相關產業可能的機會與挑戰。
 
近年來,隨著毫米波頻段的應用普遍被使用於 60GHz,例如無線傳輸速率達 7Gbps 的 802.11ad (WiGig)及 25~28 Gbps 的 802.15.3c (WiHD) 系統。另外,第五代行動通訊系統在頻率上,亦朝向高於 30GHz 之頻段設計,使得各種應用於毫米波頻段的材料更成為新的開發領域。材料的開發過程中,材料的介電特性量測與驗證成為材料可否應用於毫米波頻段之一大因素,故毫米波頻段之材料介電特性量測,更為材料開發之關鍵。「高頻毫米波材料介電特性量測技術」一文將介紹目前應用於毫米波頻段之材料介電特性驗證方法。
 
行動裝置散熱 
在目前這個 2G通訊逐漸退場、4G快速上網,甚至 5G超高速網路世界即將登場的時代,由於運算晶片能力大幅提升,以往可說是人手一機的功能性行動電話、隨身聽、口袋遊戲機,甚至電子辭典等風靡一時的電子產品,曾幾何時,都已被時下的行動裝置,如智慧型手機或平板電腦所取代。行動智慧裝置強大的功能,對於我們生活的影響愈來愈大。在以幾何級數增加的運算處理能力及聯網速度下,配合消費者對於輕薄短小的產品需求,行動裝置產品的散熱問題成為技術挑戰,也是產業界在未來需持續克服的難題。

工業材料雜誌10月號推出「行動裝置散熱」技術專題,特別邀請來自產業界與研究單位的專家,為各位讀者提供有關行動裝置散熱技術發展的最新資訊。內容包括「石墨烯於行動裝置熱管理的發展與未來趨勢」、「行動智慧、穿戴式裝置之散熱發展與趨勢」、「智慧型手機及可攜式裝置散熱元件技術」及「穿戴式裝置用散熱材料技術」等,期望各位讀者透過上述文章,對於行動裝置發展及散熱應用需求,可以有更為清晰的瞭解與認識。
 
石墨烯因在各領域具備相當優異之性質與應用潛力,現已成為奈米科技中最重要的新型材料。但石墨烯發展至今,仍受限於其高昂的價格,使石墨烯散熱材料的應用仍侷限於實驗室研究階段,無法進入產業應用範疇。現有人工石墨紙之平面熱傳導係數可達1,600 W/m·K,並具備可撓曲及優異的導電特性而廣受多數3C產業青睞,但其繁瑣的加工條件與規格,正是石墨烯可切入市場的關鍵因素。「石墨烯於行動裝置熱管理的發展與未來趨勢」一文將以材料觀點來論述石墨烯在散熱應用上之發展,並介紹紡織所目前在相關領域研究之成果。
 
近年來,3C產品的散熱問題越來越令人擔憂,尤其手機芯片的頻率越來越高,以及伴隨著軟體不斷更新升級,再加上消費者對智慧型手機的功能需求大增,接踵而來的電池續航力問題以及體感滿意度,是目前消費者關注的兩大議題。在手機智能技術快速發展的今日,手機與實境或手機與各式各樣之可穿戴裝置間,已產生越來越密切的聯繫。「行動智慧、穿戴式裝置之散熱發展與趨勢」一文由行動裝置領導品牌業界專家,就目前包括智慧型手機、物聯網穿戴式產品,以及現下正在興起的虛擬實境(VR)產品,從應用層面說明對散熱技術的相關需求。
 
智慧型手機是目前全球產值最高及最重要的資訊產品。隨著智慧手機輕薄及功能提升之趨勢,發熱問題成為技術挑戰。目前多數智慧型手機採用石墨片及熱界面材料做為主要散熱元件,但由於手機功率提升,發熱增加,各研究單位及廠商已不斷投入先進散熱元件及材料技術研發。「智慧型手機及可攜式裝置散熱元件技術」一文將介紹智慧手機及可攜式裝置散熱設計評估及最新散熱技術之應用效能。
 
穿戴式裝置可說是今年市場上關注度最高的發展領域之一。伴隨這些穿戴式裝置不斷朝高功能與輕薄化方向發展,其單位體積所散發出的熱量愈來愈高,使散熱問題受到重視。除了散熱問題,因應電子產品輕薄化需求而發展出來的軟性電子,主要將電子元件建構在軟性基板上,以達到可撓曲之目的,可以滿足穿戴式裝置貼近人體運作的應用需求,因此散熱材料要能符合電子元件應用需求,將成為散熱設計的一項重點。「穿戴式裝置用散熱材料技術」一文將介紹可用於穿戴式裝置的散熱材料,特別是近年來極為熱門的人工石墨片,以及工研院在此領域的材料研發技術成果,內容相當精彩,值得一讀。
 
主題專欄 
韓國自2009年起,開始推動智慧電網發展,近年並致力於將濟州島示範計畫經驗拓展至韓國本島,同時也開始著手進行創新商業模式的開發與電力制度面之改革。「韓國智慧電網政策發展動向」一文透過探討韓國智慧電網政策內容與發展方向,從中提出三個我國可借鏡參考之處。
 
近年來,由於中國與韓國等廠家積極的投入,造成整個LED磊晶廠面臨極大的競爭,成本的壓力也日趨加大,國內LED相關廠家可透過關鍵材料的國產化來提高產業競爭力。而SiC鍍膜石墨盤為磊晶製程主要耗材,價格昂貴。如何建立SiC鍍膜石墨盤的製程技術、有效降低LED的成本,是促進LED產業競爭力的重要關鍵。「碳化矽塗層於LED與半導體產業之應用」一文將介紹SiC厚膜技術的現況與趨勢,並介紹工研院材化所SiC膜層的研發現況。
 
受到光纖網路與4G LTE逐漸普及的影響,使得雲端科技、物聯網、電子商務的數位時代即將到臨,手機、平板、筆記型電腦與數位電視也逐漸改成了高畫質顯示器、視網膜螢幕。此外,近期市場將推出8K超高解析度屏幕或是高解析3D數位顯示器,代表高解析度面板之細緻度已經是未來發展之趨勢。「從微米走向全世界─Micro LED微顯示技術市場現況」一文主要介紹微型發光二極體Micro LED技術演進、市場開發現況及其未來應用的新契機。
 
隨著IoT與手機、平板及穿戴等行動智慧裝置的鏈結趨勢越發明確,可以認定高度整合與功能強化的匹配性封裝需求,將伴隨此一態勢而生。為了維持高速傳輸訊號的傳輸品質,必須在印刷電路板設計時,確保特性阻抗的整合匹配,並採取抑制訊號衰減的對策,其涉及的層面,除了傳輸電路與接收電路的設計之外,還有印刷電路板的結構與材料的選擇。「材料設計與高頻高速電路」一文將由電路材料設計與選擇的觀點,探究高頻高速電路的需求,同時導入電路製程與結構對訊號傳輸特性的影響。
 
隨著經濟成長與社會進步,人們對於生活環境的問題亦日益重視,包括防止和降低居住環境中微生物對生活的干擾和危害、減輕由此引發的病菌感染等問題。「合成具強抗菌力之高價銀多孔矽材之相關技術」一文主要介紹一簡單且新穎之應用,將高價銀(Ag)穩定擔載於具螯合官能基之中孔二氧化矽載體上,合成一個具強抗菌力的含高價銀中孔二氧化矽複合材料(Ag-SBA15),其抗菌能力遠高於目前市售奈米銀產品。此類高價銀複合材料可進一步利用簡單的製程,應用於抗菌產品中,且低劑量之添加即可具有高效之抑菌能力,實為提升產品價值與民眾生活品質之優質潛力材料。
 
金屬粉末積層製造或 3D列印是近幾年來掀起新一波產業革命熱潮的領域。積層製造的優勢在於擁有短時間內,製造任意複雜零件之能力及結構輕量化之性質,此技術可以製作出傳統製造技術無法製作的高複雜度工件,特別是在航太、汽機車及生醫領域深具潛在應用商機。「金屬粉末積層製造技術在航太領域之發展與機會」一文主要介紹金屬粉末積層製造技術近幾年在航太領域的發展與應用趨勢。
 
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