由JPCA Show 2013看電路板材料技術發展趨勢
由日本電子回路工業會(JPCA)主辦之第43屆日本國際回路產業展(JPCA Show 2013)，在今年的6月5日至7日於東京國際展示中心(Tokyo Big Sight)舉行。今年的JPCA展覽場上綜合了電路板製造、開發、研究等相關供應鏈上的產品與服務，其類別包含電路板製造設備、主材料、絕緣材料，在主題上則聚焦在可攜式電子產品、汽車、醫療等三大主題。根據世界電子電路聯盟(WECC)公布今年的參展商總數為434家，共有1,320個展出攤位。WECC是由各國電子電路協會所組成的跨國組織，在1998年由亞洲、歐洲及北美電子電路行業協會共同籌組成立。WECC聯盟致力於提供電路板產業一個對話交流平台，讓世界各地的協會代表及業界先進能夠就重要的跨國合作和國際規範等議題共同討論、相互溝通。今年的JPCA除了展覽外，也同時舉辦規範委員會會議，JPCA、TPCA、CPCA、HKPCA、KPCA、IPC以及UL的成員均出席了本次會議，會議中深度討論了UL FR-4議題的最新狀況。
近年來，智慧電子產品在輕薄短小及行動化的潮流趨勢下，薄型化、構裝密集化、高速化、高導熱、觸控及節能均是智慧電子產品的需求，其中軟板因具有輕量薄型的特色，並且具有3D立體佈線及彈性組裝，使得軟板市場及軟板材料持續受到重視，綜觀今年JPCA SHOW 2013展出產品不外乎圍繞著幾個特色訴求: 薄型化(銅箔、基材、基板)、觸控(導電油墨)、高導熱(基板、膠材、石墨片)、低誘電率及低誘電正接(膠材、基板)、高耐熱(膠材、基材、基板)、感光PI、3D立體形狀(基材、基板)、透明性(基材、基板)等。從展出的產品資訊來看，似乎各家廠商都有志一同，歸納起來，其實對應智慧電子產品，輕薄短小、手持裝置、多功能化的發展趨勢，其材料的發展趨勢大致也是因應智慧電子產品的需求而產生。智慧電子產品中最大宗首推智慧手持裝置，其包含智慧手機與平板電腦，其所使用的材料零組件非常多，以下將針對今年各參展廠商展示的技術與產品做一說明。 JPCA 2013會場入口處有電路板的供應鏈大看板，從電路板製造流程及電路板組裝流程圖中，可了解今年各製造或組裝流程之相關展覽廠商，同時也提供我們電路板製造需要運用那些材料與相關的廠商。
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電路板製造流程暨相關廠商
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電路板組裝流程
■ KANEKA
Kaneka身為全球第二大Polyimide Film材料供應商，今年展出產品包括：Polyimide Film AH/NPI、Thermoplastic polyimide PIXEO BP、白色polyimide film、感光PI cover coat、超高導熱Graphite sheet。除了一般常見的AH/NPI、TPI PIXEO BP外，較特別的產品是白色PI film、感光型PI cover coat，以及超高導熱graphite sheet，從其展出的產品如12.5μm的PI film，取代傳統覆蓋膜coverlay的感光性PI，都可以看到薄型化的趨勢，其使用PI所燒製的石墨紙，以折紙鶴方式呈現其柔軟性，非常有創意。石墨紙因為其分子排列規則，有類似石墨烯的特性，其在XY平面的熱傳導係數可達1500 W/mK、Z軸方向為5 W/mK，具有超優異的熱傳導能力，智慧手機因為體積小又常需傳送多媒體影音資料，常會使機身發熱導致當機，因此熱管理一直是目前重要的議題。高導熱graphite sheet是目前智慧手機內的關鍵零組件材料，價格昂貴，非常值得國內投入開發，其所帶動的效益包含上游PI film的製造、高溫爐設備、下游智慧電子產業，對提升產業競爭力有很大助益；其中白色PI film主要是用於白色覆蓋膜，其用於LED light bar的線路保護，因為PI具有高耐熱性，因此可以避免因長時間高溫而產生黃變的問題。白色PI film所需的技術包括透明PI與白色粉體的分散，而透明PI是用來當作軟性顯示器的基材，目前也是大家注目的焦點。
KANEKA公司的產品分類
(資料來源：KANEKA; JPCA 2013)
KANEKA展示超高導熱石墨片及其散熱性能
(資料來源：KANEKA; JPCA 2013)
KANEKA展示 TPI PIXEO BP 12.5mm及特性
(資料來源：KANEKA; JPCA 2013)
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■ UBE
UBE也是全球知名Polyimide Film材料供應商，UBE PI因其BPDA主結構相較一般Kapton PI剛硬、耐熱性佳，大部分被應用於TAB載板耐高溫應用等，今年展出產品包括：UIP-R,S(Polyimide powder)、UPILEX-S、UPILEX-CA、UPILEX-VT、U-VARNISH、UPILEX-RN。除了塗料、薄膜、基板的應用外，其中較特別的是UPILEX-RN，可被thermal forming成為不同形狀，後續報告中亦有幾家有做類似產品及其應用。從SEM圖可以看出UPILEX-S的表面與從來品相較有更多細微且均勻的坑洞，其認為此一特性有利於金屬(Ag)在其表面的沉積並有更好的接著強度。
UBE 展出開發品UPILEX-S及其表面型態
(資料來源：UBE; JPCA 2013)
另外還有水溶性PI產品，目前UBE是唯一有公開展示水溶性PI的公司，其雖然符合環保性，並能兼具機械、耐熱及耐藥品性，但終端客戶的接受度仍有待考驗，目前該產品仍開發中，開發環境友善的產品亦點出企業永續經營與對環境保護的責任，此次展會中亦有其他公司透露未來ROADMAP中對於生質原料的使用。圖中顯示UBE日東的FCCL軟性銅箔基板產品，其重點仍然在於整體基板薄型化，與Kaneka一樣推出12.5μm的PI film搭配上下12μm的銅箔，其亦有上6μm銅厚的雙層板可再經由微蝕做銅皮減薄的製程。另外，此次可以看到有許多FCCL廠商推出低粗糙(low profile)銅表面的FCCL，因為銅表面的粗糙度會影響到後端銅線路蝕刻後的PI基材的穿透性，從圖中可以清楚的看到PI基材的穿透性對CCD對位精度的影響。
UBE 展出 UPILEX-S、UPILEX-RN的耐藥品性
(資料來源：UBE; JPCA 2013)
UBE 展出/開發品UPILEX-RN
(資料來源：UBE; JPCA 2013)
UBE 展出FCCL軟性銅箔基板及其穿透性
(資料來源：UBE; JPCA 2013)
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■ Mektec
全球最大軟板廠商日本旗勝Nippon Mektron，本次展出產品種類眾多，包括車載用FPC、導熱FPC、LCP-FPC、High density multilayer FPC、光波導FPC、透明FPC、防水FPC、超薄FPC、Flexible Tactile sensor built into FPC、3D forming FPC、Integral molding FPC、Stretchable FPC、Hybrid stretchable FPC、超細線路FPC。其中較特別的是3D立體成型FPC、立體形狀FPC、Stretchable FPC，具有波浪形、U形、螺旋形等立體形狀，強調立體軟板應用於LED燈泡、LED燈具、機器手臂、工業設備、手機天線、醫療、體感等，分析其發展特色為具有「輕薄」、「能彎曲」、「能形成電路」、「能保持立體形狀」功能的軟性印刷電路板，符合電子產品設計上輕薄短小，多模組連結及高密度構裝需求。 另外一款全透明FPC相當地獨特，使用PET當基材，導體層使用ITO，不同於傳統FPC使用銅箔，透光率達>80% (550nm)，可應用於手機、汽車、消費性電子、光元件等。日本旗勝Nippon Mektron是全球最大軟板廠商，因此觀察其產品的發展趨勢對材料的開發有很大助益，車用、高頻、散熱等議題都包含在內，另外就是醫療用FPC，Mektron可以說是這方面的先驅者。
Mektec展示具立體形狀之3D forming FPC
(資料來源：Mektec; JPCA 2013)
Mektec展示透明FPC的特性與結構
(資料來源：Mektec; JPCA 2013)
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■ OKI
沖電線 OKI日本沖電線本次展出產品，主要包括立體形狀FPC、自立摺動FPC、高速傳送FPC、高屈曲FPC。其中較特別是OKI早於JPCA 2008提出立體形狀FPC，強調軟板可被自由設計成波浪形、凹凸、曲面、螺旋形等，並具有三維形狀的自我保持性(反發力0)，可運用於有限空間之零組件模組線路任意連結等，應用於產業機器、醫療機器、光學機器等。另外，高速傳送FPC係使用LCP材料，強調高周波電氣特性(低誘電率、低誘電正接)、低吸水率等，針對傳送速度~5Gbps (USB3.0、HDMI)，~20Gbps(光通信)。基本上沖電線的產品研發方向與Mektron雷同，但類別略少。
OKI沖電線展出具立體形狀FPC及各種不同的形狀範例
(資料來源：OKI沖電線; JPCA 2013)
OKI沖電線展示自立摺動FPC及性能
(資料來源：OKI沖電線; JPCA 2013)
■ JX日礦日石金屬
日礦是FPC銅箔材料的領導大廠，今年展出產品包含HA銅箔(立體成型FPC適用)、高周波FPC用壓延銅箔、6μm & 9μm超薄壓延銅箔、細線路用銅箔等。其產品走向以薄型化、細線化、高密度、3D forming、高撓曲、高周波等機能性為主要訴求。由於高頻訊號在傳送時會有集膚效應(Skin Effect)，亦即訊號傳輸會集中在導體（銅線路）的表層，如果導體表層粗糙度太大，會導致高頻訊號傳輸時產生傳輸損失，使訊號強度衰減或失真，稱之為導體傳輸損失(Conductor Loss)。所以低表面粗糙度的銅箔在阻抗匹配的需求是必要的，當然低表面粗糙度會讓銅箔接著性下降，但銅箔供應商會藉由銅箔的表面處理技術，讓銅箔在低表面粗糙度下依然保有良好的接著。同時因為採用低表面粗糙度的銅箔，在線路蝕刻後會讓基材呈現較佳的透光性，這樣不僅可以達成阻抗匹配的需求，同時也因基材的透明性增加，在元件組裝對位時的難度下降（效率增加）。
JX日礦日石金屬展示高頻用壓延銅箔及優異的傳輸性
(資料來源：JX 日礦日石金屬; JPCA 2013)
■ PRIMATEC
PRIMATEC本次主要展出的產品，包括LCP film(BIAC film)、LCP銅箔積層板(BIAC CCL)、FPC用補強板(STABIAX)， BIAC該款LCP誘電率2.8(1~25GHZ)，誘電正接0.002(1~25GHZ)，拜高頻高速的資通訊傳輸需求蓬勃所賜，LCP是目前軟板在高頻應用中非常重要的角色。過去10年來，LCP一直被認為有機會取代PI，成為軟板的新基材，原因在於LCP具有低吸濕、低介質常數及低介質損失等高頻高速訊號所必備的特性，但過去高頻產品市場尚未成熟，所以LCP的熱度下降，叫好不叫座。雖然之後又以LCP是熱可塑性材料、可以使用後回收的環保議題做訴求，但因其價格及回收成本太高，終究無法在市場上獲得青睞。直到最近因行動通訊高頻高速化的需求已成形，市場的呼喚聲音再起，看來這次LCP來勢洶洶，在終端應用需求的加持下，有較大的機會一戰成名。與PI膜一樣，LCP因為材料具有異方性（XY與Z方向的特性差異很大），所以成膜技術具有高難度，目前還是屬於寡占市場，可以製造LCP膜的公司屈指可數。日本是全球LCP 膜的主要製造與供應者，Primatec公司除了提供25~75 μm 的LCP 膜(BIAC Film)給下游製作FCCL及FPC外，並提供厚度自125~500μm的LCP膜(STABIAX)給FPC業者做補強板用。另外，也用自產的LCP膜製作LCPFCCL(BIAC CCL)銷售，營業模式與其它LCP膜製造商較不同，該公司在JPCA Show所展出的高厚度LCP補強板材，除具有低吸濕率的組裝優勢外，也強調其低反發力及易沖切、無塵等優點，試圖與傳統PI補強材做定位之區隔。
PRIMATEC展出BIAC Film及其主要特性
(資料來源：PRIMATEC; JPCA 2013)
■ 日本電氣硝子(Nippon Electric Glass)
Nippon Electric Glass本次展出產品，主要包括Ultra thin glass roll超薄板、Ultra thin glass laminated樹脂積層體、超薄板厚度35μm等，強調其平坦性、平滑性、耐熱性、光學特性、電氣絕緣性、阻氣性、耐候性，可應用太陽電池、電子紙、觸控面板、OLED等，捲狀玻璃令人眼睛為之一亮，其可以使用roll to roll製程，且沒有一般軟性樹脂基材不耐溫或水汽阻隔的問題，只要其撓折的程度能被接受，這將是智慧手持裝置應用中殺手級的產品。
Nippon Electric Glass公司展出 Ultra thin glass roll超薄板
(資料來源：Nippon Electric Glass; JPCA 2013)
作者：鄭志龍/工研院；材料世界網編輯室整理
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