【產學合作】成大國巨聯手打造前瞻共研中心，壯大我國被動元件產業實力、結盟國際頂尖產學

前瞻技術產學合作計畫
計畫名稱：前瞻被動元件技術研發中心
計畫主持人：國立成功大學電機系 李文熙教授
合作企業：國巨股份有限公司 
成果介紹：

被動電子元件產業涵蓋電子用電容器、變壓器、繼電器、電阻器等產品製造，廣泛用於手機、電腦、伺服器、網通設備、車用電子、視聽設備等。全球被動元件產業主要由日本主導，近年由於國內廠商併購及提升高階技術量能，加以疫情催化遠距商機，激勵資訊電子產業持續增長，被動元件產值持續提升。隨著全球經濟穩步復甦，5G智慧型手機滲透率提升，加上電動車、工控等下游需求暢旺，據經濟部統計處資料顯示，110年產值持續攀升至732億元，創下90年以來新高紀錄，年增21.6%，底定我國該產業發展前景勢不可當。

成大國巨合創產學共研基地 實踐鏈結在地產業圈

被動元件的應用，光是一支5G手機就會用掉超過1000顆積層陶瓷電容器(MLCC)，電動車創造的元件需求更是龐大商機。我國被動元件龍頭─國巨集團董事長陳泰銘表示，過去他總認為學術與產業僅止於交流，直到與成大校長蘇慧貞多次懇談，他發現學術與產業是可以融合，雙方決定成立共研基地。成大與國巨透過科技部前瞻技術產學合作計畫，建立「前瞻被動元件技術研發中心」，把實際產線的製程與製造深入帶進校園，成大也得以將先進創新技術及人才直接注入產業，有望鏈結南方科技廊帶，將台南已有基礎的車用相關產業，串聯高雄橋頭等產業資源，帶進材料與其他產業發展的生態系。

圖1：「國巨成大共研中心」109年底簽約揭牌與動土儀式

科技部鼓勵前瞻產學合作 成大國巨目標被動元件世界第一 

台灣被動元件產業跟隨半導體產業成為關鍵具有國際競爭力的重要產業之一，國巨在三大被動元件─電阻器排名世界第一，電感器排名世界第二，電容器排名世界第三，僅次於日本村田製作所與韓國三星，特別技術層次相當高的MLCC技術與日韓技術還有一段距離。科技部自109年協助成大國巨「前瞻被動元件技術研發中心」成立，促進台灣被動元件產業迎頭趕上日韓領先廠商，讓台灣被動元件成為世界第一。

該研發中心聚焦高附加價值藍海市場的車用電子前瞻被動元件材料、製程與結構等關鍵技術研發，茲舉目前研發亮點成果如下

亮點成果1：以直接電鍍鎳技術取代目前去銳角、端銅膏、氮氣高溫燒結技術製作積層陶瓷電容器端電極

直接電鍍製作端電極可以減少目前積層陶瓷電容器三道製程，並且不須 再使用端電極銅膏與燒結氮氣材料，預計每年可以減少此產業上億以上製造成本，且應用低溫無應力端電極技術的積層陶瓷電容器非常適用於低應力需求的車用電子被動元件，可為台灣被動元件產業進軍藍海車用電子市場提供良好的機會，此技術已申請多國專利，且已獲得台灣專利申請。

圖2：陶瓷電容器端電極剖面圖

亮點成果2：以卑金屬鋁膏取代目前貴金屬銀膏製作晶片電阻端電極

以卑金屬鋁膏取代貴金屬銀膏應用於晶片電阻器端電極，除了可以大幅降低端電極材料成本50%之外，且應用卑金屬端電極技術的晶片電阻器適用於抗硫化與抗銀遷移膏可靠度需求的車用電子，可為台灣被動元件產業進軍藍海車用電子市場提供良好的機會，此技術已獲得多國專利。

圖3：晶片電阻端電極剖面圖

亮點成果3：利用開發新的磁性材料(如軟磁複合材料, 鎳銅鋅鐵氧磁體/六方晶系鐵氧磁體鐵氧磁體等)、新的製程方法(如膠鑄成型, 熱壓印成型等)，或嶄新的結構(FeSiCrB alloy/NiCuZn ferrites/FeSiCr alloy三明治結構、平面型電感)來達到日系Murata, Taiyo Yuden之新產品規格，此項新材料或新製程技術已申請專利，將可持續應用在其他規格產品之開發上，持續領先或追上國際其他競爭者。

亮點成果4：受惠於人工智慧物聯網、電動車、5G通訊、高階運算系統市場的驅動，先進電子封裝製程技術日趨精密且複雜，其中Cu-to-Cu接合在封裝製造中扮演關鍵技術。在元件尺寸微型化的訴求下，2.5D/3D高階半導體封裝元件中的銅凸塊尺寸也不斷地縮小，低溫銲接方法以達低晶圓翹曲、提高對位精確度等係為重要議題。此外，微凸塊銲點將面臨全數反應為脆性的介面金屬共化物（intermetallic compound, IMC）之問題，形成純介面金屬共化物之接點，使得銅-銅接面的機械強度、電傳導性之可靠度問題備受考驗。本研究自行研製新穎Ga基漿料，並轉移微量的 Ga至 Ni /Cu下進行反應擴散，將Cu/Ni/Ga/Ni/Cu 夾層轉變為 Cu/fcc-(Ni,Cu,Ga)/Cu 單相固溶體接面，進行暫液相接合，具備高界面強度等特性，可望達成低溫接合製程，並已有國際期刊論文發表。Ga基漿料不同於傳統的銲錫、銀漿料等不同場域之接合利用材料，具備低溫（融點接近室溫）、成本較低（為Ag的價格1/3），極具接合材料之潛力。

圖4：Cu/Ni/Ga/Ni/Cu 夾層轉變為 Cu/fcc-(Ni,Cu,Ga)/Cu 單相固溶體接面

產業人才培育與產業鏈串聯 雙軌並進

成大國巨「前瞻被動元件技術研發中心」亦積極引導我國產學界被動元件領域發展，在校內透過產學共開課程與專班、提供獎助學金、舉辦國巨日結合人才媒合活動等方式，多元培育相關科技人才，並橋接至產業就職。

圖5：中心營運模式

共研中心自109年起舉辦「前瞻被動元件技術論壇」，邀請台灣電子產業相關專家和學者進行專題演講，藉由跨業交流與互動，期待能帶給被動元件產業更多不同視野與更多商機。此外，為積極培育不同領域的高階技術人才，共研中心於110年舉辦「前瞻被動元件技術論壇」，同場共同舉行「成大前瞻被動元件產業博士班」說明會，吸引上百位產業界工程師與青年學子來參與及諮詢。

圖6：多位學者積極參與「前瞻被動元件技術論壇」

圖7：110年成大前瞻被動元件產業博士班說明會，吸引上百位產業界工程師與青年學子來參與與諮詢

為促進人才培育、交流與技術突破，成大國巨於111年3月30日舉辦「2022 YAGEO DAY 國巨日」，除了頒發專題論文競賽獎項以鼓勵各校師生能持續在被動元件技術裡深入研究，並邀請國巨集團創辦人暨董事長陳泰銘到場演講，透過國巨與成大的合作成果，共創產學雙贏的最佳典範。此外，國巨自 2021 年起設立「國巨教育獎學金」，提供每年至多 15 位成功大學學生，不限科系的大學部及研究所一般生皆可提出申請，每名可獲新臺幣 6 萬元整。經系所篩選與國巨審核後，2021 年獲獎生包含理工、人文、商管、生醫、電資等領域，共有 7 名大學部、7 名研究生以及 1 名博士生，於當天正式頒獎。

圖8：「2022 YAGEO DAY 國巨日」當日獲獎學生

圖9：國巨集團創辦人暨董事長陳泰銘到場演講

針對產業端資源串聯，科技部前瞻被動元件研發中心進一步於111年成立「台灣被動元件產業協會」扮演介接產官學研及國際資源平台，整合台灣被動元件上中下游產業整合與人才培訓，積極打造台灣被動元件國家隊。

圖10：台灣被動元件產業協會成立大會上，與會貴賓一同合影

圖11：台灣被動元件產業協會推動宗旨

國際合作壯大先進技術開發與跨國產業結盟

研發中心亦積極促成國際交流與合作，110年3月舉辦第一次「台日被動元件國際論壇」，身為全球被動元件產業第一第二的兩個主要領導國家，在技術上與市場上皆呈現互補相輔相成關係，透過論壇匯聚台灣超過40家廠商與上百位產學專家參與，日本也有將近70位被動元件產業與學術專家參與，促成台日雙方在被動元件技術更密切交流與未來持續不斷互動，讓台日一起主導全球被動元件產業技術發展方向與發揮對全球電子數位產業的關鍵影響力。

圖12：2021台日被動元件國際論壇現場

此外，為了能有足夠破壞式創新材料的研發突破，研發中心亦與美國麻省理工學院(MIT)nano-Lab合作。日前MITnano Lab 帶團拜訪成大蘇校長談雙方未來合作方向與目標，期間Prof. Vladimir Bulović也詳細介紹有關 MITnano Lab定位與研究方向。相信籍此跨國合作，能夠為台灣被動元件產業注入不同的新思維，使台灣成為全球創新的亮點。

圖13：MIT Nano Lab拜訪成功大學與蘇慧貞校長簽訂合作協議書

成大國巨產學研發中心是我國先進被動元件超前發展的動力，國巨成大共研中心以兩大目標、三大核心技術、六大被動元件產品研發讓共研中心營運能量與影響力不斷提升，未來會持續透過產學合作帶動被動元件下世代創新技術蓬勃發展。

圖14：共研中心兩大目標