智能制造將是提升PCB產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵因素。為協(xié)助PCB產(chǎn)業(yè)加速走向智慧化,產(chǎn)官學(xué)界紛紛研發(fā)一代PCB創(chuàng)新制造技術(shù),并同時(shí)推動(dòng)PCB設(shè)備通訊協(xié)議,進(jìn)一步整合物聯(lián)網(wǎng)(IoT)、大數(shù)據(jù)(Big Data)與云端運(yùn)算等技術(shù),協(xié)助PCB產(chǎn)業(yè)持續(xù)升級(jí)。
印刷電路板(PCB)加速邁向智能制造?,F(xiàn)今電子產(chǎn)品已經(jīng)從過(guò)去的標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)格,轉(zhuǎn)變?yōu)閺椥钥椭苹?guī)格為主的形態(tài),而面對(duì)未來(lái)科技產(chǎn)品「少量多樣」的發(fā)展趨勢(shì),PCB產(chǎn)業(yè)必須加速朝智能制造邁進(jìn),才能快速滿(mǎn)足客戶(hù)多變的需求。為此,產(chǎn)官學(xué)界紛紛推出新一代解決方案,運(yùn)用高值化的智能制造幫助PCB產(chǎn)業(yè)有所突破,提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
奧寶新品競(jìng)出加PCB制造智能化
為加速PCB產(chǎn)業(yè)制造智能化,并搶占市場(chǎng)商機(jī),奧寶科技(Orbotech)日前于2016電路板產(chǎn)業(yè)國(guó)際展覽會(huì)(TPCA 2016)展會(huì)上推出新一代 PCB制造解決方案。其中包括令人矚目的四大主力新品,分別為Nuvogo Fine直接成像系統(tǒng)、Precise 800自動(dòng)光學(xué)成形系統(tǒng)、Sprint 200 Flex軟板文字噴印系統(tǒng)和整合先進(jìn)自動(dòng)化功能的Discovery II 9200,將為PCB制造商降低生產(chǎn)成本,并提高良率、性能,提升競(jìng)爭(zhēng)力。
圖1 奧寶科技亞太區(qū)AOI&AOS營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理王俊杰表示,因應(yīng)新制程與市場(chǎng)成長(zhǎng),驅(qū)使高階制程的系統(tǒng)和解決方案需求大增。
奧寶科技亞太區(qū)AOI&AOS營(yíng)銷(xiāo)經(jīng)理王俊杰(圖1)表示,智慧手機(jī)、工業(yè)4.0、自動(dòng)駕駛及5G基礎(chǔ)建設(shè)四大領(lǐng)域?qū)⒋龠M(jìn)PCB市場(chǎng)持續(xù)成長(zhǎng)。這四大市場(chǎng)推動(dòng)PCB制程設(shè)備性能不斷提升,為因應(yīng)日漸增加的生產(chǎn)需求,客戶(hù)須購(gòu)買(mǎi)設(shè)備以提升自身生產(chǎn)能力。另外,新的制程技術(shù)也趁勢(shì)而起,例如于智能手機(jī)PCB制造上,有越來(lái)越多業(yè)者采用改良型半加成(mSAP)技術(shù);或是將類(lèi)基板運(yùn)用于新一代的高密度互連技術(shù)((High Density Interconnect, HDI),在在都顯示高階制程的系統(tǒng)和解決方案需求大增。為此,該公司推出新一代PCB制造解決方案,滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。
據(jù)悉,新推出的Nuvogo Fine解決方案可以為高階HDI和軟板的進(jìn)階版mSAP提供較佳產(chǎn)能,其高分辨率特色可兼顧成像質(zhì)量與產(chǎn)能,專(zhuān)為PCB制造業(yè)生產(chǎn)更加纖薄的高密度多功能裝置而設(shè)計(jì),加速制造商上市時(shí)間,并確保較低的單次印刷成本。
同時(shí),保持高良率也是目前PCB制造重點(diǎn)。為此,Precise 800便是首款針對(duì)高階HDI與復(fù)雜多層PCB板制造的自動(dòng)光學(xué)成形AOS解決方案,其能夠燒蝕殘銅(短路)并修補(bǔ)缺銅(斷路),能在先進(jìn)的PCB設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)精確、高質(zhì)量的3D成形,解決內(nèi)層、外層、多線條、轉(zhuǎn)角和焊盤(pán)上的缺陷,因此可大幅度減少PCB報(bào)廢,提高良率。
另外,為因應(yīng)輕薄型軟板PCB的大量生產(chǎn)需求,該公司則推出首款PCB文字噴印機(jī)--Sprint 200 Flex。該產(chǎn)品具備多塊板處理功能及先進(jìn)的對(duì)位與串行化工具,讓制造商在各種軟板PCB材料上進(jìn)行大量生產(chǎn)與達(dá)到高良率高質(zhì)量文字噴??;而整合先進(jìn)自動(dòng)化解決方案的Discovery II 9200,則是將該公司旗下高性能AOI解決方案結(jié)合自動(dòng)化功能,以獲得更高的生產(chǎn)效率。該款系統(tǒng)專(zhuān)為MLB和HDI批量生產(chǎn)而設(shè)計(jì),提升缺陷偵測(cè)率,進(jìn)而強(qiáng)化產(chǎn)能與產(chǎn)品良率。
打造PCB智慧產(chǎn)線 亞智/EIKO攜手合作
另一方面,Manz亞智科技也宣布與日本自動(dòng)分析管理裝置制造商エイコー電機(jī)株式會(huì)社(EIKO ELECTRIC CO, LTD)進(jìn)行技術(shù)策略合作。藉由此次德國(guó)及日本跨國(guó)際的專(zhuān)業(yè)技術(shù)合作,Manz亞智科技得以提供首個(gè)高整合性的PCB生產(chǎn)線,其范圍涵蓋了干、濕制程設(shè)備,包括計(jì)算機(jī)整合制造中央管理系統(tǒng)(Computer-Integrated Manufacturing, CIM)及在線式高精度藥液自動(dòng)分析管理添加儀器(Inline Precise Chemical Analysis and Dosing Systems, ICA)--ICA 001。
Manz亞智科技執(zhí)行長(zhǎng)暨創(chuàng)辦人Dieter Manz指出,該公司此次與EIKO的技術(shù)策略合作,再次強(qiáng)化現(xiàn)有的一站式生產(chǎn)解決方案。透過(guò)這次的合作,雙方期許能夠強(qiáng)化高度整合的概念,從制造端的數(shù)據(jù)收集、實(shí)時(shí)藥液監(jiān)控與調(diào)整,一直到智慧生產(chǎn),大幅提升客戶(hù)的生產(chǎn)效率及良率,并降低制造成本,藉此提高終端產(chǎn)品的質(zhì)量為制造商帶來(lái)更佳的獲利能力。
雙方此次合作推出的ICA 001高精度藥液自動(dòng)分析管理添加儀重量只有5公斤,尺寸(寬30×高25×深20公分)約等同于一般鞋盒的大小,其設(shè)計(jì)輕巧卻具備高效能,能在線全自動(dòng)實(shí)時(shí)分析高達(dá)五種PTH銅制程藥液,且能自動(dòng)偵測(cè)并添加調(diào)整藥液狀態(tài),取代了人工在生產(chǎn)在線手動(dòng)取樣再進(jìn)入實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行測(cè)試的過(guò)程。新產(chǎn)品就猶如「行動(dòng)實(shí)驗(yàn)室」,其輕巧的尺寸及高效能讓PCB制造商能方便轉(zhuǎn)移至不同產(chǎn)線并易于維護(hù),大幅降低了生產(chǎn)制程變異性,提升操作人員安全性,更可以省去時(shí)間、原料清單(BOM),以及人力各項(xiàng)成本,為生產(chǎn)制造商帶來(lái)更高的競(jìng)爭(zhēng)力。
此外,新產(chǎn)品在運(yùn)作期間每15分鐘內(nèi)會(huì)自動(dòng)采樣及分析藥液,同時(shí)視實(shí)際情況智慧調(diào)整,以確保其穩(wěn)定性高于97%,進(jìn)一步維持生產(chǎn)良率與運(yùn)作,避免傳統(tǒng)上人為檢測(cè)所可能產(chǎn)生的誤差,而其藥液參數(shù)分析誤差值甚至低于3%。
除了銅制程之外,ICA 001也具有高度的兼容性,其化學(xué)藥液分析功能可以使用于不同的濕式制程段,并且可與Manz設(shè)備以外的其他廠牌設(shè)備相互連結(jié)。除此之外,新款管理添加儀也能搭配計(jì)算機(jī)整合制造中央管理系統(tǒng)CIM,提供制造商整合所有生產(chǎn)參數(shù),迎接大數(shù)據(jù)生產(chǎn)世代,進(jìn)一步為客戶(hù)強(qiáng)化智能生產(chǎn)制造能力。
PCBEI協(xié)助設(shè)備通訊語(yǔ)言統(tǒng)一
為使電路板產(chǎn)業(yè)快速邁向智能制造,***電路板協(xié)會(huì)與工研院,近期正式對(duì)外公開(kāi)說(shuō)明「***PCB設(shè)備通訊協(xié)議(PCBEI)」,此一通訊協(xié)議遵循國(guó)際半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)的SECS/GEM規(guī)范,將有助于建立電路板產(chǎn)線的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與分析平臺(tái),建構(gòu)整廠生產(chǎn)信息系統(tǒng),以進(jìn)一步朝高值化的方向前進(jìn)。
電路板(PCB)是***電子產(chǎn)業(yè)的重要一環(huán),目前產(chǎn)值已達(dá)新臺(tái)幣5,980億元。***電路板協(xié)會(huì)副理事長(zhǎng)梁茂生表示,近年來(lái)中國(guó)大陸大資本的來(lái)襲,持續(xù)透過(guò)并購(gòu)、投資大廠,以及大規(guī)模獎(jiǎng)勵(lì)、補(bǔ)貼等方式進(jìn)行規(guī)模競(jìng)爭(zhēng),無(wú)疑對(duì)***以中小企業(yè)為主的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō),是一大威脅。因此,運(yùn)用高值化的智能制造來(lái)幫助產(chǎn)業(yè)有所突破,將是提升競(jìng)爭(zhēng)力的重要方向。
由于***電路板廠商的產(chǎn)線機(jī)臺(tái),采用的通訊接口皆不一致,使得資料搜集與上傳面臨挑戰(zhàn),一旦缺少資料,就無(wú)法實(shí)現(xiàn)智能制造各項(xiàng)長(zhǎng)遠(yuǎn)目標(biāo)。 有鑒于此,***電路板協(xié)會(huì)與工研院,自2015年起開(kāi)始著手研究***PCB設(shè)備通訊協(xié)議,在各方單位的努力之下,于近期正式對(duì)外公開(kāi)說(shuō)明。
圖2 工研院機(jī)械與機(jī)電研究系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)胡竹生指出,PCB設(shè)備通訊協(xié)議將可解決眾多設(shè)備通訊語(yǔ)言的問(wèn)題,提高信息收集、應(yīng)用與分析的效益。
工研院嵌入式控制系統(tǒng)部經(jīng)理范逸之(圖2)指出,此一***PCB設(shè)備通訊協(xié)議,將遵循SEMI規(guī)范的設(shè)備通訊標(biāo)準(zhǔn)接口及機(jī)器行為模式—SECS/GEM。遵循此一規(guī)范的主要原因在于,SECS/GEM已是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)遵循多年的通訊規(guī)范,該產(chǎn)業(yè)中,每片晶圓的完成須歷經(jīng)千道制程、監(jiān)測(cè)百萬(wàn)筆數(shù)據(jù)。
范逸之進(jìn)一步分析,他們善用大數(shù)據(jù)分析,找出影響客戶(hù)產(chǎn)品規(guī)格的關(guān)鍵因子、加快產(chǎn)品投入市場(chǎng)應(yīng)用的時(shí)間,并成功從尋找制程變異,進(jìn)展到提前預(yù)測(cè)變異,像是臺(tái)積電(TSMC)幾乎所有的設(shè)備都掛上了SECS/GEM,因其須要將所有數(shù)據(jù)回到主控中心,同時(shí)也要能從上層下達(dá)到機(jī)臺(tái)。
***電路板協(xié)會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)賴(lài)家強(qiáng)則說(shuō),除了考慮到SECS/GEM已是半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)成熟的通訊規(guī)范外,也由于目前國(guó)際上還沒(méi)有國(guó)家有做這樣的通訊協(xié)議,***是第一個(gè),因此一旦以SEMI規(guī)范為基礎(chǔ)的協(xié)議產(chǎn)出,將能直接與各國(guó)協(xié)議對(duì)接,在達(dá)成后續(xù)效益上,也較有效率。
圖3 工研院嵌入式控制系統(tǒng)部經(jīng)理范逸之透露,對(duì)設(shè)備商而言,客制化通訊格式徒增了雙方成本,此一通訊協(xié)議,使得廠商只須專(zhuān)注于一種通訊技術(shù)開(kāi)發(fā)。
針對(duì)PCB設(shè)備通訊協(xié)議將達(dá)成的效益,***電路板協(xié)會(huì)制造聯(lián)盟召集人許正宏指出,其不僅有助于建立電路板產(chǎn)線的數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與分析平臺(tái),建構(gòu)整廠生產(chǎn)信息系統(tǒng),發(fā)揮預(yù)兆診斷、實(shí)時(shí)監(jiān)控、機(jī)臺(tái)互相溝通、制程仿真等智能制造效益,更可透過(guò)數(shù)據(jù)搜集、串聯(lián)與分析,讓工廠與生產(chǎn)線,變成可自主感知、運(yùn)作的智識(shí)型組織,進(jìn)一步達(dá)到智能生產(chǎn)決策的目標(biāo)。
工研院機(jī)械與機(jī)電研究系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)胡竹生(圖3)說(shuō),近期產(chǎn)業(yè)脈動(dòng)顯示,單一規(guī)格化產(chǎn)品市場(chǎng)變化很大,如手機(jī)等產(chǎn)品的量已開(kāi)始趨緩,取而代之的是,各種不同要求的電子終端產(chǎn)品會(huì)慢慢出現(xiàn)。對(duì)制造業(yè)者來(lái)講,將采用客制化、量小,但變化很快的制造模式,而這也是工研院發(fā)展智能制造的主要方向。因此,若要實(shí)現(xiàn)智能制造,供應(yīng)鏈的機(jī)動(dòng)性便必須越來(lái)越高,有必要將所有生產(chǎn)設(shè)備整合連結(jié),讓各節(jié)點(diǎn)設(shè)備能相互溝通,才能達(dá)到預(yù)測(cè)、控制與補(bǔ)償優(yōu)化的效益。
然而,欣興電子資深經(jīng)理李進(jìn)春(圖4)表示,PCBEI標(biāo)準(zhǔn)的訂定,確實(shí)有助于新設(shè)備中多標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一,不過(guò)現(xiàn)有的舊設(shè)備,該如何也同時(shí)進(jìn)行統(tǒng)一,也是亟須解決的問(wèn)題。
圖4 欣興電子資深經(jīng)理李進(jìn)春表示,如何使舊設(shè)備與新設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一,是目前亟須解決之挑戰(zhàn)。
對(duì)此,范逸之指出,如果控制器的本身,廠商有辦法讀到資料,就可以用另一臺(tái)控制器當(dāng)成是網(wǎng)關(guān),以轉(zhuǎn)送的方式來(lái)進(jìn)行,而設(shè)備如果真的很舊的話(huà),在控制器完全讀不到數(shù)據(jù)的情況下,則可以外接一臺(tái)現(xiàn)有的控制器來(lái)讀取設(shè)備訊號(hào),再作轉(zhuǎn)送。
范逸之進(jìn)一步解釋?zhuān)饕且驗(yàn)樵瓉?lái)的設(shè)備沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)的通訊模式,所以利用網(wǎng)關(guān)將設(shè)備的原始數(shù)據(jù)先讀取,再透過(guò)網(wǎng)關(guān)的程序,轉(zhuǎn)換原始數(shù)據(jù)為標(biāo)準(zhǔn)的通訊格式,再往上層傳送。
HA-SAP技術(shù)突破印刷電路深寬比障礙
隨著行動(dòng)裝置的信息傳輸量增加與體積輕薄化,對(duì)電路板線路微細(xì)化的要求也隨之提升,如何突破現(xiàn)今印刷電路深寬比障礙,也成PCB設(shè)計(jì)主要重點(diǎn)項(xiàng)目之一。
未來(lái)印刷電路的線寬將逐步朝10~20μm邁進(jìn),但目前黃光蝕刻技術(shù)僅能達(dá)到30μm,為此,工研院(ITRI)電子與光電系統(tǒng)研究所研發(fā)出「高深寬比無(wú)光罩超細(xì)線印刷技術(shù)(High Aspect Ratio Semi-Additive Process, HA-SAP)」,大舉突破了電路印刷的技術(shù)瓶頸,可實(shí)現(xiàn)線寬10~20μm的印刷電路,促使產(chǎn)業(yè)往高單價(jià)細(xì)線化產(chǎn)品邁進(jìn),可望帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)品發(fā)展,提升PCB及軟板產(chǎn)業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。
電子與光電系統(tǒng)研究所副所長(zhǎng)胡紀(jì)平表示,未來(lái)許多電子產(chǎn)品所使用的電路板,其線路密度將越來(lái)越高,如何實(shí)現(xiàn)更纖細(xì)的印刷線路,成為一大重點(diǎn)。但以目前的技術(shù),要進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)更纖細(xì)的印刷電路有其困難。目前印刷電路的線寬最細(xì)可做到18.4μm,但高度卻只有7.5μm。由于深寬比(Aspect Ratio)不足,這樣的電路對(duì)電流的承受能力有限。HA-SAP技術(shù)則可實(shí)現(xiàn)寬度14.2μm、高度16.6μm的印刷線路,深寬比可達(dá)1:1,因此線路能承受的電流可比目前還要大2.5倍。
胡紀(jì)平也指出,一般印刷電路的線路剖面為半圓型,其形狀特點(diǎn)不容易偵測(cè),以致于無(wú)法應(yīng)用于高密度3C產(chǎn)品、車(chē)用等高階應(yīng)用,而HA-SAP技術(shù)做出來(lái)的電路剖面是方形的,溝壁與底部的角度接近90度,是技術(shù)上的一大突破,如此一來(lái),許多物聯(lián)網(wǎng)傳感器的數(shù)據(jù)便可采用新的導(dǎo)線技術(shù)來(lái)傳輸。
另外,此技術(shù)還有一項(xiàng)特點(diǎn)在于,現(xiàn)有的印刷電路技術(shù)須要用到電鍍鎳、銀線來(lái)印刷,而HA-SAP則是采用全銅線路。此一技術(shù)的突破,可望帶來(lái)新的市場(chǎng)應(yīng)用,尤其是高階的柔性電路板(FPC)。目前柔性電路板所使用的線路材料中,導(dǎo)電率最高的是銅。
工研院也透過(guò)與日本印刷大廠SERIA締結(jié)合作伙伴,目前已有支持該技術(shù)的機(jī)臺(tái),可提供完善的量產(chǎn)技術(shù)給未來(lái)需要此制程的客戶(hù)。過(guò)去工研院與SERIA的合作是在觸控面板領(lǐng)域,不過(guò)當(dāng)觸控轉(zhuǎn)到柔性電路板時(shí),需要的不只是細(xì),還要能乘載更高的電流,導(dǎo)致線路截面積必須很大。為此,工研院花了一年多時(shí)間,研發(fā)出HA-SAP技術(shù),才順利增加線路截面積。
在應(yīng)用市場(chǎng)方面,HA-SAP未來(lái)主要瞄準(zhǔn)的市場(chǎng)有三,一是消費(fèi)性電子,因其所需密度很高、數(shù)據(jù)量要很大;二是輕薄、低功耗的物聯(lián)網(wǎng)傳感器,要達(dá)到低功耗,線路導(dǎo)電度必須夠高;三是4K/8K顯示器,當(dāng)線路越來(lái)越多,驅(qū)動(dòng)器芯片也會(huì)越來(lái)越多,成本將隨之提升,因此透過(guò)將其變細(xì),本來(lái)要8~10顆的驅(qū)動(dòng)器芯片,使用數(shù)量將可降低一半,可大幅降低成本。
評(píng)論