曹翔雁 / 工研院材化所
前言
由日本辦展集團Reed Exhibitions主辦的2024日本國際電子製造展覽(Nepcon Japan)於東京BigSight盛大開幕(圖一)。展區內共有三大主題，分別為Nepcon Japan、Automotive World、Factory Innovation Week。其中在Nepcon Japan方面，包含第38屆InterNepcon Japan、第38屆 Electrotest Japan、第25屆IC & Sensor Packing Expo.、第25屆Electronic Components & Materials Expo.、第25屆PWB Epxo.、第14屆Fine Process Technology Expo.，以及2024年新增的第1屆Power Device & Module Expo.，合計共7個展同期舉辦。
Highly Functional Material Week 2024展場回顧
1. U-map
U-map 是全世界第一個生產纖維狀的氮化鋁粉體廠商，本次在展場中除了纖維狀的氮化鋁粉體外，也展示添加纖維狀氮化鋁粉體所製成的高強度氮化鋁基板(圖二)，以及薄型化的TIM材料(圖三)。纖維狀的氮化鋁具有高耐水性、高絕緣性，透過部分少量的添加可讓機械強度及導熱係數上升，展場中所展示的高強度氮化鋁基板其機械強度可達5.5 Mpa、導熱係數也可達到200 W/m*K以上。另外，展場中也實際展示了LED的散熱驗證，如圖四所示，其左邊為普通基板、右邊為高散熱基板，上方放置了一個LED，透過紅外線溫度顯示儀上可明顯發現使用高散熱基板的整體基板溫度較低。
圖二、高強度氮化鋁基板展品
2. 荒川化學
荒川化學本次展出感光型的Polyimide以及低介電常數的接著劑。藉由在感光的Polyimide上導入可進行UV反應的官能基，因此無須高溫即可進行顯影，形成 8 μm的穿孔圖案。另外，針對5G相關的通訊材料，荒川化學也展出了新開發的低介電常數接著膠，其中Dk=2.26、Df僅0.0018 @10 GHZ。而除了低介電常數為及低損失常數外，也具有高透明性以及高接著特性(如圖五)。
3. Namics
Namics展出多種高導熱材料以及電磁波吸收材料。在高導熱材料部分，Namics利用燒結銀的高導熱特性來製成導熱TIM材料，其中包含加壓以及可大面積無壓力的兩種Die Attach，加壓的燒結銀其導熱係數可達250 W/m*K、室溫下的儲存模數為30 Gpa、Die Shear Strength為80 N/mm2。而可大面積使用的無壓力Die attach其可對應的晶片面積為10*10 mm、導熱係數達200 W/m*K以上、室溫下的儲存模數為48 Gpa、Die Shear Strength為78 N/mm2，並通過-55℃~125℃的可靠度測試(圖六)。另外，針對穿戴式裝置、電動車等機能材料，Namics也展出了可拉伸銀膠以及可低溫硬化、低模數的導電接著劑。可拉伸銀膠材料在長度拉伸---此為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖七、可拉伸銀膠以及可低溫硬化、低模數的導電接著劑介紹
5. Adeka
在半導體功率模組的相關材料上，推出了Low CTE以及Low Df的絕緣接著膜材。Low CTE材料共有兩個型號，XE-15A以及XE-51，兩者的Tg均大於250℃，XE-15A主要為低模數材料，Modulus為13 Gpa；XE-51則是Low CTE材料，其CTE僅為9 ppm/℃。Low Df材料也是共有兩個型號XF-91以及X-16B，在10 GHz下Df均小於0.0025(如圖十一)。在高導熱材料方面，則是推出了燒結銅Paste系列商品，包含無溶劑系統以及有溶劑系統。其中---此為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十一、Low CTE以及Low Df的絕緣接著膜材介紹
6. Daikin
Daikin公司主要以氟素為主技術，氟素的化學特性包含耐候性佳、耐熱性佳、難燃性佳、Low Df、低折射率、非黏著性等。因為氟素的Df很低，所以目前也是5G應用發展的潛力材料之一。Daiki推出的PTFE、PFA、FEP等材料其Dk僅2.0、Df為0.0002~0.0004@6 GHz (圖十四)，並於現場也展示PTFE的介電波導試作品(圖十五)。此外，隨著AI、資料中心等邁入高密度運算世代，5G、AI、雲端等數種運算需求帶動伺服器成長。根據國際數據資訊(IDC)預估未來五年的算力需求年成長率高達150%。但目前伺服器散熱方式仍以空冷為主，採用空冷架構的資料中心PUE高達---此為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖十五、PTFE 介電波導試作品
8. Showa Marutsutsu (昭和丸筒)
為了順應SiC/GaN等新型半導體功率模組的興起，市場上眾多廠商競相推出了擁有超高導熱係數的熱介面材料，致力於滿足這些先進半導體技術日益增長的散熱需求。本次昭和丸筒公司在展會上也推出了一超高導熱TIM材料—TIM-Zebro(圖廿二)，這是一種利用石墨片製造的超高導熱熱介面材料。石墨片擁有天然的平面結構，使其在XY方向具有出眾的散熱性能。昭和丸筒通過將這些石墨片以垂直方式排列並使用專用黏合劑進行固定(圖廿三)，創造出了一種結構獨特的TIM。這種結構設計不僅讓Z軸方向的導熱係數驚人地達到800 W/mK，XY方向的導熱係數也達到400 W/mK，展示 ---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。