從2017 JPCA Show看PCB材料技術發展趨勢與應用(上)

 

刊登日期:2017/10/23
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呂常興/ 工研院材化所

日本國際電子回路產業展(JPCA Show) 每年於東京 Big Sight舉行,由此展覽可洞悉未來整個PCB產業的技術趨勢及應用領域。而由2017年的展會來看,整個材料的技術趨勢包含下列幾個重點方向:(1)高頻基板材料(Low DK/Df) (2)感光型材料(3)導熱基板材料(4)PI薄型化及功能化材料(5)電磁波屏蔽材料(EMI)(6)導電油墨材料(銀漿/銅漿),其應用領域除傳統3C通訊產品資訊外,在車載裝置、LED背光/照明、機械人及生醫、醫療感測元件材料等方面的應用也逐漸擴展之中,本文將就各材料領域最具代表性的參展廠商所發表的產品特色及技術趨勢,分述於后。

高頻基板特性與應用
電子設備高頻化是發展趨勢,尤其在無線網路、衛星通訊的日益發展下,資訊產品走向高速與高頻化,及通訊產品走向容量大、速度快的無線傳輸語音、視像和數據規範化,因而,設計發展新一代的產品都需要使用高頻材料(表一)。

表一、高頻基板材料應用領域
表一、高頻基板材料應用領域

對於表一中衛星系統、行動電話接收基地台等通訊產品必須應用高頻電路板, 而高頻基板材料的基本特性需求如下。
(1) 介電常數值 (Dielectric Constant, Dk)必須小而且很穩定,通常是越小越好,信號的傳送速率與材料介電常數的平方根成反比,高介電常數容易造成信號傳輸延遲
(2) 介質損耗值 (Dielectric Loss , Df)必須小,這主要影響到信號傳送的品質,介質損耗越小,信號損耗也越小。
(3) 樹脂系統與銅箔的熱膨脹係數盡量一致,因為不一致會在冷熱變化中造成銅箔有剝離之虞,且與銅箔的粗糙度作匹配,避免產生集膚效應而使信號延遲。
(4) 樹脂吸水性要低,吸水性高就會在受潮時影響介電常數與介質損耗的穩定性。
(5) 其它耐熱性、抗化學性、衝擊強度、剝離強度等亦必須良好。

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被干擾,因為高頻基板的電氣特性,即材料介電常數(Dielectric Constant)與介電損失(Dielectric Loss)會直接影響傳輸訊號的速度與品質,因此可藉由降低基板材料的介電常數和介電損失來改善訊號延遲(Signal Propagation Delay Time)與減少訊號傳輸損失(Signal Transmission Loss),同時也必須要兼顧機械、耐熱與穩定等特性,目前為各大基板材料廠的開發重點。

高頻多層板接著材
在軟性高頻多層板結構中,需要使用低介電膠材來做為增層用接著材,此次有Nikkan、Namics與Toyo Ink等三家公司展出。Nikkan主要的Low Dk/Df產品為對應高頻軟板材料所需的覆蓋膜材料(Coverlay)及純膠材料(Bonding Sheet),商品名分別為CNSX及SAFX,其Dk/Df為2.5/0.002(10GHz) (圖一);另表二為 Namics的高頻絕緣接著膜材NC0209產品特性,其Dk/Df為2.4/0.0017,圖二為東洋油墨Toyo Ink所展出的低介電接著膠材,目前其開發品之DK/Df已經可以達到2.25/0.0005(18.4GHz),並強調其膠材的耐熱性可通過260℃耐焊錫回焊5次。

圖一、Nikkan高頻產品
圖一、Nikkan高頻產品

在高頻用PI Film部分,Kaneka(鐘淵化學) 公司也有推出高頻用的PI Film,現有商品(FRS#SW)與開發品兩者之差異在於------以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

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