先進電子材料及元件可應用於半導體、資通訊、顯示器、能源、醫療電子等產業，以提昇電子產品之附加價值，達到智慧化、環保、多功能整合、製程簡化、輕薄短小及節省能源等目標。其範圍包含顯示器材料與元件、半導体材料與元件、電子構裝材料與元件、能源材料與元件及感測器材料與元件等五大類。

先進電子材料的重要性高，以2006年全球電子材料產業市場規模估算，雖僅達792億美元，但其電子材料供需與材料性質的優劣，卻影響著的半導體、構裝、顯示器、印刷電路板與太陽光電等電子產業共達6,000億美元的市場，其重要性不言可喻。因其需與下游電子產業配合，技術複雜程度高；而電子材料實際上線測試機會成本高，同時品項多樣化，因此各單項材料市場規模小；且材料問題顯現具時間遞延等之特性，造成國內產業技術研發能量落後、有經驗人才供應不足等問題，國內廠商取得生產技術不易，無法帶動國內材料產業的發展，使得國內電子產業仍須倚靠國外廠商進口材料。

產業趨勢上，在電子廠商朝向上游垂直整合，電子材料的價格持續下滑，同時原物料的價格持續攀升，使得電子材料的競爭越形激烈，以往的高利潤的型態將面臨挑戰；而環保意識興起帶動新電子產品與材料的發展，電子材料廠商生存關鍵在於符合環保法規與突破專利限制，並以材料減量/再使用/回收(3R)以提高收益。

我國的電子材料產業具有掌握價值鏈最有附加價值的行銷、優越製程控制與降低成本能力、政府政策支持相關研發計畫的優勢，但卻有研發技術與國際先進技術差距稍大、廠商規模較小無法達到有效規模經濟以及基礎研究弱的弱勢；未來我國電子材料的機會在於下游應用市場逐年急速擴大、新技術應用帶動新材料開發，以及大陸市場興起帶來的商機；但同時也面臨韓國材料廠商採低價格策略競爭、新技術之替代威脅，造成上游材料供應變動，以及日韓廠商與大陸廠商結合，使得國內廠商在大陸市場備受競爭。

在國內電子產業缺乏強而有力的電子材料支援，同時電子材料產業面臨競爭越形激烈的情形之下，如何加強電子產業與材料產業合作，以落實本土材料產業的發展，同時以自主材料產業之支持，提升我國資訊電子產業的競爭力作為我國發展電子材料技術的願景。

藉由研究下游各電子產業的技術發展趨勢，配合主要材料的重要性與不確定性，以擬定各項電子材料的發展策略，與建議政府應採取的行動方案。

一、半導體材料

目前半導體線徑持續降低，目前65nm已是量產技術，45nm製程也逐步往量產邁進，預計2010年以前技術可望成熟，緊接著面臨的挑戰就是32nm以及22nm，22nm製程以下有其困難性，需尋找新的材料取代。

隨著微小化時代來臨，許多的材料也須跟著變更，技術難度也相對的提升，連接導電金屬現階段是以銅為主流，未來線路可能需要仰賴奈米碳管，但技術難度高，仍待突破。High K方面，Intel已成功研發成功新的材料HfO2來因應微小化的時代，未來期待2015年時能有新的材料出現；光阻材料需與微影技術相輔相成，通常由微影技術先做提升，再來更改光阻的材料，光阻材料一直有開發瓶頸，只能從厚度變薄的方向作製程改善，另外也試著使用不同的微影技術作顯影的動作，現在是以水為介質浸潤式微影技術方式，未來2015年何者會勝出，尚無明朗的定論。

二、構裝材料

封裝材料因半導體微縮化而各有不同的技術需求，如EMC(Epoxy Molding Compound)需求高純度、低應力、低熱澎脹性，而Underfil則要求流變性，滿足細線化後覆蓋率。另一方面在IC Substrate應用上，BGA改為Flip Chip，甚至是Wafer Package或3D IC Package後，亦是對構裝材料的挑戰，目前以埋入式被動元件技術及光波導技術發展力最大。埋入式被動元件技術，目的為將目前PCB基板表面的被動元件埋入或嵌在基板內部，也就是將傳統的表面黏著技術SMT(Surface Mounting Technology)的被動元件整合到印刷電路板中，將表面元件移到PCB內部的內埋化技術正加速發展中，在未來幾年內將會有重大的成果出現。

另一項內埋光波導傳輸線材料與技術，則因材料及製程技術發展得較慢而尚未看到明顯的突破。如果能將被動元件與光波導傳輸完全內埋於基板，同時搭配3D方式的主動元件構裝技術，那整合性基板技術才算完整，才能逐步實現SiP的構裝理想。

三、顯示器材料

目前主流的液晶顯示器(LCD)，相關材料與技術發展已經相當成熟，LED背光源、噴墨法製造彩色濾光片、光學膜整合等主要改變均會在2010年前陸續開發完成並商品化，並未有重大的技術突破。目前顯示器業者主要著重在有機電激發光顯示器(OLED)與可撓式顯示器的開發。

OLED面板方面，因具自發光、廣視角、快速反應時間、高發光效率等特色，符合市場對顯示器產品的期望，為世人矚目的顯示器明日之星。從應用、顯示效能、省電性以及製造成本等因素考量，未來若OLED可朝自發光、超薄、可撓式面板等特色發展，則OLED技術未來仍然可期。從OLED的材料來看，化學發光材料對於元件品質扮演極為重要的角色，為了能夠提升亮度與降低驅動電壓，開發更有效率的材料為目前業者普遍發展方向，雖然目前的白光效率僅4 lm/W，未來若要與其他顯示器技術競爭則須提升到20 lm/W，若要使用於照明則須要有100 lm/W，解決的方案則是將目前的螢光發光轉而開發磷光材料與新的元件結構設計，透過這兩種方式希望能有機會達到20 lm/W目標。現今量產的OLED產品壽命約為10,000小時，與LCD產品相比有極為明顯的差距，未來產品若要有競爭力，產品壽命勢必將是一個重要關鍵。產品彩色化將是必然的趨勢，但是目前在有機發光材料方面，部分材料一直壽命尚未達到標準，將導致元件使用一段時間後出現色偏情況，目前OLED彩色化方式為R、G、B三種色彩個別控制發光，也有利用白色發光材料直接發出白光，可加上彩色濾光片來達成彩色化目的。而從應用面看，利用白光OLED作為照明光源或作為LCD顯示器的背光光源，將是另一項新興應用方向。

可撓式顯示器材料主要的問題在於基板的選擇，玻璃、不鏽鋼與塑膠均有機會，但考量須配合低成本的Roll to Roll製程，塑膠基板的可行性較高。未來塑膠基板之發展機會有三，(1)PET系列材料將是最大贏家，透明與非透明之PET以及?二甲酸二甲酯(PEN)占有率估計超過70%，可廣泛應用於各領域，惟目前PET僅能用於單色被動式的顯示器；(2)添加無機顆粒之塑膠薄膜，具有高耐熱性及低收縮之塑膠薄膜，可應用高階產品以及現有製程上，如PI-SiO2混成基材；(3)開發降低水氣及氧氣穿透之阻隔層，技術發展以有機-無機多層薄膜結構以及有機/無機混成薄膜為主。塑膠基材之市場包含基材本身以及硬化層以及阻隔層，業界各有不同的發展方向，基材雖然不可或缺，但硬化層及阻隔層之加工更具附加價值，值得國內業者投入。

四、太陽光電材料

由於太陽光電材料種類很多，2015年前可以商業化的以矽晶圓型電池模組與矽薄膜電池模組為主。
矽晶圓型太陽能模組是目前最為成熟的項目，提升光電轉換效率以使得製造成本為主要努力方向。材料方面，開發低成本的多晶矽料，可迅速擴大產能的冶金純化法便受到矚目；目前使用的碳化矽線鋸切晶，但線寬不夠細而導致損耗過大，未來如電漿放電切晶法等新製程會逐漸發展以改善這些問題；目前長晶時所用使用的石英坩鍋只能用來長晶一次，但未來若發展出SiNx等新材質坩鍋，可以重複使用，將可大大降低生產耗材成本；主流的接著材料EVA材質要15分鐘的Curing，生產時的能源成本高且容易使電池本身受損，因此低溫短時間的Curing成為此材料的趨勢，如TPU或Ionomer等可使製程簡化的材料將會陸續出現。傳統的背板材料組合為Tedlar-PET-Tedlar，但Tedlar價格昂貴且內含氟成份，因此減少Tedlar的用量，如內層的Tedlar改用其他材料，甚至三層都使用PET的產品。

矽薄膜型太陽電池模組在材料的需求上與傳統的矽晶圓模組不盡相同。矽吸收層將由目前最主流的單層非晶矽薄膜因吸收光譜有限，，因此開始有新的Tandem型式薄膜出現，甚至有三層結構出現(Triple Junction)，利用各層不同的吸光領域，來提高光電轉換效率。為因應薄膜型太陽能模組常用來做建築一體的應用，通常會要求使用可透光模式，玻璃的貼合效果反而變得很重要，因此對於貼合效果較佳的PVB便成為未來薄膜型電池模組可能的主流。TCO(Transparent Conductive Oxide)材料目前以ITO為主，且主要是以TFT-LCD產業為主要供給對象，且ITO價格會受到稀有金屬銦的價格影響。而太陽能用的TCO為了減少ITO的高成本，轉而使用氧化錫，未來將朝導電性更佳的氧化鋅發展。

策略上，電子材料的發展建議利用下游兩兆產業優勢，發展兩兆產業相關的半導體材料、構裝材料以及顯示器材料；同時建議以長期發展的眼光與視野，投入高風險但具未來之產業，如發展能源材料、可撓式顯示器材料，以確保未來新興電子產業之競爭優勢。建議政府採取下列之行動方案：
●獎勵材料前瞻研究，培養跨領域整合人才。
●建構測試服務平台：結合產業上中下游，以及設備、材料廠商的合作，除減少材料的測試成本外，方有機會開發量產機台。
●建立國內技術能量：協助透過購併國際化工材料公司或技術合作累積能量，延攬國際技術優秀人才。
●推動建立產業標準：結合國內相關業者、機構、產業協會擬定產業標準。
●配合國際環保法規發展：評估環保法規管制對產業衝擊影響及因應策略。

目　錄

摘 要
第一章　緒 論
一、研究目的與架構
二、先進電子材料及元件之定義與範疇
第二章　先進電子材料及元件技術群組現況與趨勢
一、先進電子材料及元件未來應用情境
二、先進電子材料及元件特性與市場
三、先進電子材料及元件技術群組之趨勢與挑戰
第三章　先進電子材料關鍵技術發展目標與關鍵技術
一、先進電子材料及元件技術群組發展願景
二、先進電子材料及元件技術群組發展目標
三、先進電子材料及元件關鍵技術展開、定位與評估
第四章　技術發展策略與行動方案
一、協助創造電子材料市場應用機會
二、建構測試服務平台
三、建立國內技術能量
四、培養跨領域整合人才，獎勵材料前瞻研究
五、推動建立產業標準
六、配合國際環保法規發展
第五章　結論與建議
一、半導體材料
二、構裝材料
三、顯示器材料
四、太陽光電材料


圖目錄

圖1-1 研究架構
圖2-1 全球電子材料市場
圖2-2 全球IC構裝材料市場規模
圖2-3 全球平面顯示器材料市場預測
圖3-1 台灣IC製造業兩大支柱
圖3-2 台灣晶圓代工全球市占率
圖3-3 半導體製程
圖3-4 半導體材料技術發展趨勢(一)
圖3-5 半導體材料技術發展趨勢(二)
圖3-6 半導體材料技術風險與評估
圖3-7 2005~2009年台灣IC封裝業產值
圖3-8 傳統打線連接V.S.矽穿孔電極晶片連接
圖3-9 OLED顯示器材料技術發展趨勢
圖3-10 OLED發光材料重要性及風險性評估
圖3-11 軟性顯示基板材料重要性及風險性評估
圖3-12 太陽能電池分類


表目錄

表2-1 全球半導體材料市場預測
表2-2 全球液晶顯示器材料市場
表2-3 我國電子材料產業市場現況與預測
表2-4 我國電子材料產業產值現況與預測
表3-1 CMP研磨液種類與特點
表3-2 高介電材料種類及誘電率
表3-3 技術強度比較
表3-4 打線接合與矽穿孔電極優劣比較
表3-5 全球平面顯示器面板產值趨勢
表3-6 台灣平面顯示器面板產值趨勢
表3-7 各種軟性顯示基板矽性能比較
表3-8 軟性顯示塑膠基板性能比較