從IPC APEX EXPO 2024看電路板材料發展趨勢

 

刊登日期:2024/8/19
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黃莉婷 / 工研院材化所
 
IPC APEX EXPO是美國最大的電子元件和電子生產設備展覽會之一,展出最新印刷電路板材料技術、封裝電子元件、電子組裝和產品品質/可靠性檢測技術之相關設備,其展期與IPC國際電子工業聯接協會主辦的世界電子電路大會(ECWC16)研討會同時展開,為分享全球電路板(PCB)需求與製造製程最新資訊提供交流平臺,吸引來自數百家參展商和近萬名電子行業參與。
 
此次展覽展出主要以電子元件及生產設備為主,對於基板翹曲、微孔可靠性、混合焊膜設計以及數位直接製造(Direct Digital Manufacturing; DDM)提出相對應的解決方法,本文將摘錄此展覽攤位中筆者較關注的材料技術類產品,以及因應未來高頻通訊需求、電子元件組裝的材料發展趨勢。
 
1. 美國Arlon 
Arlon主要生產基於聚亞醯胺的熱固性產品、聚合物樹脂、聚四氟乙烯的產品、陶瓷填料等,在聚亞醯胺層壓板和特殊環氧樹脂層壓板方面有多年的經驗,高頻板材料因其優越的熱穩定性、良好的抗化學性和機械性能,被廣泛應用於航太、工業及軍事國防等用途,此次展出的電子材料有兩類,一為Arlon高可靠性聚亞醯胺層壓板(86HP),主要用於對溫度和使用環境要求較高的工作應用,可耐高溫300℃達60分鐘,且在Z軸的熱膨脹性(50℃~260℃)極低<1.0%,具有低介電特性,其介電常數Dk為3.7、損耗因子Df為0.007@10GHz,專為密集電路配置而設計,在85% RH/85℃下具有超過1,000小時的抗電路板內微短路的特性(CAF Resistant),同時具有0.6 W/mK的高導熱率、0.12%的低吸濕性,非常適合用於非常高層數的PCB加工,產品特性符合IPC-4101E/40/41規範,如圖二所示……
 
圖二、高層數、高溫應用之聚亞醯胺電子材料
圖二、高層數、高溫應用之聚亞醯胺電子材料
 
2. 日本艾杰旭(AGC)
AGC公司所開發及製造的數位和射頻/微波的印刷電路材料,為適用於毫米波頻率的新型5G基板,提供全系列的預浸料和層壓PCB材料,經改質的環氧樹脂材料可應用於高溫並提高可靠性,具有高Tg≧200℃(DMA)特性,10GHz下的Dk介於3.1~3.6、Df介於0.004~0.008,在寬頻率範圍內具有穩定的介電性能(Mercurywave® 9350,如圖四),而為了進一步提高材料Tg並增加基材的韌性,以聚亞醯胺開發出新一代高Tg、陶瓷填充之增韌聚亞醯胺預浸料N7000-3F,其Tg為260℃(DSC)、可耐260℃達120分鐘、導熱值為0.45W/mK,Dk為3.5、Df為0.009@10GHz,其低的Z軸熱膨脹性CTE<2.2%和增韌用的聚亞醯胺可提供良好的尺寸安定性,用來防止在含有厚銅的聚亞醯胺多層板中填充蝕刻區域發生開裂,適用於精細幾何多層結構和極高可靠性的應用,特性規格如圖五所示。
 
3. 韓國斗山(Doosan)
斗山是韓國最大的覆銅板(CCL)製造商之一,廣泛應用於智能設備、IC封裝、網絡設備、5G/6G通信等領域,目前輝達AI伺服器的CCL材料由台光電的EM892K與斗山的DS-7409D提供,均屬高毛利率的超低耗損材料。斗山公司針對Beyond 5G的材料技術部屬,開發超低XY軸熱膨脹係數9~10 ppm/℃及超低損耗因子Df≈0.0010之高密度連接板覆銅板材料(HDI CCL),其開發品DS-8502UQN之Dk為3.1、Df為0.0002,CTE<7 ppm/℃,預計2025年第四季上市,而背膠銅箔材料(RCC)的技術開發也往高模量、超低損耗因子發展,如圖六所示。軟性的覆銅板材料也是斗山公司旗下開發的重要項目之一,標榜不需要接著膠而是直接將……
 
圖六、HDI CCL & RCC材料特性發展   圖六、HDI CCL & RCC材料特性發展    
 
4. CHT
CHT公司是以矽膠(silicone)材料生產一系列灌封膠、封裝劑、黏合密封劑、敷形塗層、矽膠發泡,以及其他用於汽車、照明、醫療和電子應用中的環境保護和熱管理的輕質化學品,此次展出的SILCOTHERM® 熱轉移矽膠(Thermal Transfer Silicones)用於消除電子元件在使用時產生的熱,將不必要的熱量從元件中消散,以保持性能並避免元件或設備過早失效,其矽膠材料的工作溫度範圍為-115℃ ~300℃,具有優異的電器性能、耐化學性及抗UV,並具導熱、耐濕性,屬於無毒或低毒性之材料方便使用。圖九為使用導熱矽膠來密封和保護電子產品背後的HB LED陣列,並且保持其涼爽以維持效能和提高工作壽命……
 
圖六、HDI CCL & RCC材料特性發展
圖九、導熱矽膠應用於緊急車輛燈
 
5. 韓國Nopion
Nopion為擁有金屬、陶瓷、聚合物、複合材料、功能性粉末、有機和無機複合薄膜以及導電黏合劑等廣泛的製造技術,利用細磁粉的顆粒形狀控制和奈米材料在導電粉末表面均勻的塗覆技術,開發出SACA® 自組裝各向異性導電黏著材料(膜&膏)、導熱膠及功能性粉末(具導電性&具磁性),也是此次展覽展出的重點 ---以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。       
           圖十三、SACA®之製程差異
圖十三、SACA®之製程差異

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