TPCA Show 2016 登場,工研院展現 PCB 智慧製造創新研發成果

作者 | 發布日期 2016 年 10 月 26 日 15:35 | 分類 光電科技 , 市場動態 , 材料、設備
新聞稿

台灣印刷電路板(PCB)產業即將邁向兆元等級,智慧製造是關鍵!在經濟部技術處支持下,工研院在 2016 年台灣電路板產業國際展覽會(TPCA Show 2016)中,展現創新技術實力,展示「高深寬比無光罩超細線印刷技術」、「加成式細微導線製造技術」等 PCB 智慧製造創新技術,以及「車用電池微型智慧功率控制模組」等研發成果。工研院創新技術有助於帶動台灣在 PCB 產業鏈的上下游產值,為台灣打造 PCB 成為兆元產值的目標奠定深厚的基礎實力。




工研院電子與光電系統研究所所長吳志毅表示,電子產品從過去的標準化規格,轉變為以彈性客製化規格為主的形態,面對未來科技產品「少量多樣」的趨勢,台灣 PCB 產業必須加速朝智慧製造邁進,才能快速滿足客戶多變的需求。有鑑於產業對智慧製造的高度需求,工研院全力將 PCB 供應鏈上下游廠商從「自動化製造」推向「智慧製造」。

吳志毅進一步指出,卷對卷細線化技術就是工研院技術上的突破,係以加成的方式取代黃光蝕刻製造線路,其技術應用於軟板產業,讓生產更有效率;搭配工研院入圍今年全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)的「智慧減碳卷對卷製造系統(SAMMCERS)」,還能達到低碳製造的目的,迎合智慧產線的趨勢。而工研院內也建置「超高頻系統實驗室」,是台灣第一座超高頻系統實驗室,為發展超高頻毫米波系統的設計、量測與驗證實驗室,具備電路板的完整測試能量,可提供高頻元件及系統研發環境,有利於提供 PCB 產業面對產品細線化與高頻高速需求的解決方案。

工研院 IEK 認為,電子產品在高規格及高精密度的要求下,PCB 產業必須持續投入印製、立體、薄型、高密度、卷對卷(Roll to Roll)、光學技術等生產技術,引領台灣 PCB 產業邁入新的里程碑。工研院 IEK 預估 2020 年台灣 PCB(含材料及設備)產值將有希望挑戰兆元產值規模,成為半導體與平面顯示器產業後,再造台灣兆元等級之新產業,並成為台灣第三大的零組件產業。

工研院本次展出的重點成果有:

  • 高深寬比無光罩超細線印刷技術

隨著行動裝置的資訊傳輸量增加與體積輕薄化,不僅對於細線化要求增加,也對於電流負載與日俱增。未來 3 年,PCB/FPC 各式產品大多進入到 15~20µm 線寬需求。採用可降低成本的印刷法及半加成法為細線化重要方向,但過去此種方法形成的電路剖面是半圓形,深寬比不足,以致於無法應用於高密度 3C 產品、車用等高階應用。工研院此次與日本印刷大廠 SERIA 公司所共同展示深寬比達 1:1 以上的印刷式半加成導線製作技術(High Aspect Ratio Semi-Additive Process,HA-SAP),結合高速印刷製程,突破高容量電路之瓶頸,其所製作的銅導線側壁垂直度幾近 90 度,不僅提供高電流承載、相容現有電路設計的特性,而且能節省曝光設備的高資本支出,同時可與現有製程設備相容,促使產業往高單價細線化產品邁進,提升 PCB 及軟板產業的競爭力。

此技術亦可搭配工研院入圍今年全球百大科技研發獎(R&D 100 Awards)的「智慧減碳卷對卷製造系統(SAMMCERS)」,以達到智慧產線的目的。當製程即將超出參數所設定的最佳值,SAMMCERS 會立即發現偵測製程,同時預測是否可能會有不良品出現,進而修正參數、導正系統。在以上監測機制下,產線不但可以減少產生不良品,同時還能達到低碳製造的目的,估計可以減少 50% 的碳排放量。

  • 車用電池微型智慧功率控制模組

由於節能和環保的要求,車廠開始整合新技術,電池蓄電容量備受重視,進而帶動車用電池功率模組的需求。工研院研發團隊透過熱電力耦合原理設計車用電池微型智慧功率控制模組,使其達到低電壓/高電流(24V/380A)的規格;再以具量產性的專利架構實現低導通電阻與高可靠度需求,現已通過台灣車用電池廠的電池系統實測,並搭配電池系統通過歐洲車廠認證。此模組未來可配合 PCB 板內埋元件製程縮小體積,提供電池控制系統更好的性能。

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▲ 工研院研發團隊透過熱電力耦合原理設計車用電池微型智慧功率控制模組,未來可配合 PCB 板內埋元件製程縮小體積,提供電池控制系統更好的性能。

  • 加成式細微導線製造技術

工研院發展加成式細微導線製造技術,因掌握特殊材料技術,並發展創新的轉印設備、凹版模具等模組,已可印刷出線寬 5 µm 以下之圖案化製程,更重要的是,此創新綠色製程技術,最多可縮減 80% 以上的材料使用量與 60% 以上的能源消耗量。同時,加成式細微導線製造技術亦可應用於曲面玻璃、  PET 塑料上,未來包括儀表板等弧面車內裝結構件,或產線所使用的曲面機器手臂等,都可直接將設計好的電路「印」在上頭,受惠於印刷技術的突破,有效擴張了電路設計使用範圍與可能性。目前,工研院與嘉聯益共同合作製成全加成超細線寬軟板,現已應用於智慧型手機、平板電腦的觸控模組。

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▲ 工研院發展加成式細微導線製造技術,已可印刷出線寬 5 µm 以下之圖案化製程,可縮減 80% 以上的材料使用量與 60% 以上的能源消耗量。

  • PCB 設備通訊軟體

由於現階段台灣 PCB 廠商的產線機台,採用的通訊介面皆不一致,使得資料蒐集與上傳都面臨挑戰。為此,工研院開發 PCB 設備通訊軟體,能有效建立設備間通訊,提供可靠及符合 SEMI E4/E5/E37/E30 的通訊,並可廣泛應用於半導體、LED、LCD 及 PV 等產業。此外,工研院也與台灣電路板協會攜手擬定台灣 PCB 設備通訊協定,希望建立機台通訊介面的共同標準,如此一來,將有助於建立 PCB 產線的資料儲存與分析平台,真正達到建構整廠生產資訊系統,發揮預兆診斷、即時監控、機台相互溝通等智慧製造效益。 

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