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TPCA Show 2016 登场,工研院展现 PCB 智慧製造创新研发成果

TPCA Show 2016 登场,工研院展现 PCB 智慧製造创新研发成果

台湾印刷电路板(PCB)产业即将迈向兆元等级,智慧製造是关键!在经济部技术处支持下,工研院在 2016 年台湾电路板产业国际展览会(TPCA Show 2016)中,展现创新技术实力,展示「高深宽比无光罩超细线印刷技术」、「加成式细微导线製造技术」等 PCB 智慧製造创新技术,以及「车用电池微型智慧功率控制模组」等研发成果。工研院创新技术有助于带动台湾在 PCB 产业链的上下游产值,为台湾打造 PCB 成为兆元产值的目标奠定深厚的基础实力。

工研院电子与光电系统研究所所长吴志毅表示,电子产品从过去的标準化规格,转变为以弹性客製化规格为主的形态,面对未来科技产品「少量多样」的趋势,台湾 PCB 产业必须加速朝智慧製造迈进,才能快速满足客户多变的需求。有鉴于产业对智慧製造的高度需求,工研院全力将 PCB 供应链上下游厂商从「自动化製造」推向「智慧製造」。

吴志毅进一步指出,卷对卷细线化技术就是工研院技术上的突破,係以加成的方式取代黄光蚀刻製造线路,其技术应用于软板产业,让生产更有效率;搭配工研院入围今年全球百大科技研发奖(R&D 100 Awards)的「智慧减碳卷对卷製造系统(SAMMCERS)」,还能达到低碳製造的目的,迎合智慧产线的趋势。而工研院内也建置「超高频系统实验室」,是台湾第一座超高频系统实验室,为发展超高频毫米波系统的设计、量测与验证实验室,具备电路板的完整测试能量,可提供高频元件及系统研发环境,有利于提供 PCB 产业面对产品细线化与高频高速需求的解决方案。

工研院 IEK 认为,电子产品在高规格及高精密度的要求下,PCB 产业必须持续投入印製、立体、薄型、高密度、卷对卷(Roll to Roll)、光学技术等生产技术,引领台湾 PCB 产业迈入新的里程碑。工研院 IEK 预估 2020 年台湾 PCB(含材料及设备)产值将有希望挑战兆元产值规模,成为半导体与平面显示器产业后,再造台湾兆元等级之新产业,并成为台湾第三大的零组件产业。

工研院本次展出的重点成果有:

随着行动装置的资讯传输量增加与体积轻薄化,不仅对于细线化要求增加,也对于电流负载与日俱增。未来 3 年,PCB/FPC 各式产品大多进入到 15~20µm 线宽需求。採用可降低成本的印刷法及半加成法为细线化重要方向,但过去此种方法形成的电路剖面是半圆形,深宽比不足,以致于无法应用于高密度 3C 产品、车用等高阶应用。工研院此次与日本印刷大厂 SERIA 公司所共同展示深宽比达 1:1 以上的印刷式半加成导线製作技术(High Aspect Ratio Semi-Additive Process,HA-SAP),结合高速印刷製程,突破高容量电路之瓶颈,其所製作的铜导线侧壁垂直度几近 90 度,不仅提供高电流承载、相容现有电路设计的特性,而且能节省曝光设备的高资本支出,同时可与现有製程设备相容,促使产业往高单价细线化产品迈进,提升 PCB 及软板产业的竞争力。

此技术亦可搭配工研院入围今年全球百大科技研发奖(R&D 100 Awards)的「智慧减碳卷对卷製造系统(SAMMCERS)」,以达到智慧产线的目的。当製程即将超出参数所设定的最佳值,SAMMCERS 会立即发现侦测製程,同时预测是否可能会有不良品出现,进而修正参数、导正系统。在以上监测机制下,产线不但可以减少产生不良品,同时还能达到低碳製造的目的,估计可以减少 50% 的碳排放量。

由于节能和环保的要求,车厂开始整合新技术,电池蓄电容量备受重视,进而带动车用电池功率模组的需求。工研院研发团队透过热电力耦合原理设计车用电池微型智慧功率控制模组,使其达到低电压/高电流(24V/380A)的规格;再以具量产性的专利架构实现低导通电阻与高可靠度需求,现已通过台湾车用电池厂的电池系统实测,并搭配电池系统通过欧洲车厂认证。此模组未来可配合 PCB 板内埋元件製程缩小体积,提供电池控制系统更好的性能。

TPCA Show 2016 登场,工研院展现 PCB 智慧製造创新研发成果

工研院研发团队透过热电力耦合原理设计车用电池微型智慧功率控制模组,未来可配合 PCB 板内埋元件製程缩小体积,提供电池控制系统更好的性能。

工研院发展加成式细微导线製造技术,因掌握特殊材料技术,并发展创新的转印设备、凹版模具等模组,已可印刷出线宽 5 µm 以下之图案化製程,更重要的是,此创新绿色製程技术,最多可缩减 80% 以上的材料使用量与 60% 以上的能源消耗量。同时,加成式细微导线製造技术亦可应用于曲面玻璃、  PET 塑料上,未来包括仪表板等弧面车内装结构件,或产线所使用的曲面机器手臂等,都可直接将设计好的电路「印」在上头,受惠于印刷技术的突破,有效扩张了电路设计使用範围与可能性。目前,工研院与嘉联益共同合作製成全加成超细线宽软板,现已应用于智慧型手机、平板电脑的触控模组。

TPCA Show 2016 登场,工研院展现 PCB 智慧製造创新研发成果

工研院发展加成式细微导线製造技术,已可印刷出线宽 5 µm 以下之图案化製程,可缩减 80% 以上的材料使用量与 60% 以上的能源消耗量。

由于现阶段台湾 PCB 厂商的产线机台,採用的通讯介面皆不一致,使得资料蒐集与上传都面临挑战。为此,工研院开发 PCB 设备通讯软体,能有效建立设备间通讯,提供可靠及符合 SEMI E4/E5/E37/E30 的通讯,并可广泛应用于半导体、LED、LCD 及 PV 等产业。此外,工研院也与台湾电路板协会携手拟定台湾 PCB 设备通讯协定,希望建立机台通讯介面的共同标準,如此一来,将有助于建立 PCB 产线的资料储存与分析平台,真正达到建构整厂生产资讯系统,发挥预兆诊断、即时监控、机台相互沟通等智慧製造效益。

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