智能制造將是提升PCB產業關鍵因素。為協助PCB產業加速走向智慧化，產官學界紛紛研發一代PCB創新制造技術，并同時推動PCB設備通訊協議，進一步整合物聯網（IoT）、大數據（Big Data）與云端運算等技術，協助PCB產業持續升級。

印刷電路板（PCB）加速邁向智能制造。現今電子產品已經從過去的標準化規格，轉變為彈性客制化規格為主的形態，而面對未來科技產品「少量多樣」的發展趨勢，PCB產業必須加速朝智能制造邁進，才能快速滿足客戶多變的需求。為此，產官學界紛紛推出新一代解決方案，運用高值化的智能制造幫助PCB產業有所突破，提升市場競爭力。

奧寶新品競出加PCB制造智能化

為加速PCB產業制造智能化，并搶占市場商機，奧寶科技（Orbotech）日前于2016電路板產業國際展覽會（TPCA 2016）展會上推出新一代 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、Precise 800自動光學成形系統、Sprint 200 Flex軟板文字噴印系統和整合先進自動化功能的Discovery II 9200，將為PCB制造商降低生產成本，并提高良率、性能，提升競爭力。

圖1　奧寶科技亞太區AOI&AOS營銷經理王俊杰表示，因應新制程與市場成長，驅使高階制程的系統和解決方案需求大增。

奧寶科技亞太區AOI&AOS營銷經理王俊杰（圖1）表示，智慧手機、工業4.0、自動駕駛及5G基礎建設四大領域將促進PCB市場持續成長。這四大市場推動PCB制程設備性能不斷提升，為因應日漸增加的生產需求，客戶須購買設備以提升自身生產能力。另外，新的制程技術也趁勢而起，例如于智能手機PCB制造上，有越來越多業者采用改良型半加成（mSAP）技術；或是將類基板運用于新一代的高密度互連技術（（High Density Interconnect， HDI），在在都顯示高階制程的系統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，滿足市場需求。

據悉，新推出的Nuvogo Fine解決方案可以為高階HDI和軟板的進階版mSAP提供較佳產能，其高分辨率特色可兼顧成像質量與產能，專為PCB制造業生產更加纖薄的高密度多功能裝置而設計，加速制造商上市時間，并確保較低的單次印刷成本。

同時，保持高良率也是目前PCB制造重點。為此，Precise 800便是首款針對高階HDI與復雜多層PCB板制造的自動光學成形AOS解決方案，其能夠燒蝕殘銅（短路）并修補缺銅（斷路），能在先進的PCB設計中實現精確、高質量的3D成形，解決內層、外層、多線條、轉角和焊盤上的缺陷，因此可大幅度減少PCB報廢，提高良率。

另外，為因應輕薄型軟板PCB的大量生產需求，該公司則推出首款PCB文字噴印機--Sprint 200 Flex。該產品具備多塊板處理功能及先進的對位與串行化工具，讓制造商在各種軟板PCB材料上進行大量生產與達到高良率高質量文字噴印；而整合先進自動化解決方案的Discovery II 9200，則是將該公司旗下高性能AOI解決方案結合自動化功能，以獲得更高的生產效率。該款系統專為MLB和HDI批量生產而設計，提升缺陷偵測率，進而強化產能與產品良率。

打造PCB智慧產線　亞智/EIKO攜手合作

另一方面，Manz亞智科技也宣布與日本自動分析管理裝置制造商エイコー電機株式會社（EIKO ELECTRIC CO， LTD）進行技術策略合作。藉由此次德國及日本跨國際的專業技術合作，Manz亞智科技得以提供首個高整合性的PCB生產線，其范圍涵蓋了干、濕制程設備，包括計算機整合制造中央管理系統（Computer-Integrated Manufacturing， CIM）及在線式高精度藥液自動分析管理添加儀器（Inline Precise Chemical Analysis and Dosing Systems，　ICA）--ICA 001。

Manz亞智科技執行長暨創辦人Dieter Manz指出，該公司此次與EIKO的技術策略合作，再次強化現有的一站式生產解決方案。透過這次的合作，雙方期許能夠強化高度整合的概念，從制造端的數據收集、實時藥液監控與調整，一直到智慧生產，大幅提升客戶的生產效率及良率，并降低制造成本，藉此提高終端產品的質量為制造商帶來更佳的獲利能力。

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，其設計輕巧卻具備高效能，能在線全自動實時分析高達五種PTH銅制程藥液，且能自動偵測并添加調整藥液狀態，取代了人工在生產在線手動取樣再進入實驗室進行測試的過程。新產品就猶如「行動實驗室」，其輕巧的尺寸及高效能讓PCB制造商能方便轉移至不同產線并易于維護，大幅降低了生產制程變異性，提升操作人員安全性，更可以省去時間、原料清單（BOM），以及人力各項成本，為生產制造商帶來更高的競爭力。

此外，新產品在運作期間每15分鐘內會自動采樣及分析藥液，同時視實際情況智慧調整，以確保其穩定性高于97%，進一步維持生產良率與運作，避免傳統上人為檢測所可能產生的誤差，而其藥液參數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設備以外的其他廠牌設備相互連結。除此之外，新款管理添加儀也能搭配計算機整合制造中央管理系統CIM，提供制造商整合所有生產參數，迎接大數據生產世代，進一步為客戶強化智能生產制造能力。

PCBEI協助設備通訊語言統一

為使電路板產業快速邁向智能制造，***電路板協會與工研院，近期正式對外公開說明「***PCB設備通訊協議（PCBEI）」，此一通訊協議遵循國際半導體產業協會（SEMI）的SECS/GEM規范，將有助于建立電路板產線的數據儲存與分析平臺，建構整廠生產信息系統，以進一步朝高值化的方向前進。

電路板（PCB）是***電子產業的重要一環，目前產值已達新臺幣5，980億元。***電路板協會副理事長梁茂生表示，近年來中國大陸大資本的來襲，持續透過并購、投資大廠，以及大規模獎勵、補貼等方式進行規模競爭，無疑對***以中小企業為主的產業結構來說，是一大威脅。因此，運用高值化的智能制造來幫助產業有所突破，將是提升競爭力的重要方向。

由于***電路板廠商的產線機臺，采用的通訊接口皆不一致，使得資料搜集與上傳面臨挑戰，一旦缺少資料，就無法實現智能制造各項長遠目標。 有鑒于此，***電路板協會與工研院，自2015年起開始著手研究***PCB設備通訊協議，在各方單位的努力之下，于近期正式對外公開說明。

圖2　工研院機械與機電研究系統研究所所長胡竹生指出，PCB設備通訊協議將可解決眾多設備通訊語言的問題，提高信息收集、應用與分析的效益。

工研院嵌入式控制系統部經理范逸之（圖2）指出，此一***PCB設備通訊協議，將遵循SEMI規范的設備通訊標準接口及機器行為模式—SECS/GEM。遵循此一規范的主要原因在于，SECS/GEM已是半導體產業遵循多年的通訊規范，該產業中，每片晶圓的完成須歷經千道制程、監測百萬筆數據。

范逸之進一步分析，他們善用大數據分析，找出影響客戶產品規格的關鍵因子、加快產品投入市場應用的時間，并成功從尋找制程變異，進展到提前預測變異，像是臺積電（TSMC）幾乎所有的設備都掛上了SECS/GEM，因其須要將所有數據回到主控中心，同時也要能從上層下達到機臺。

***電路板協會秘書長賴家強則說，除了考慮到SECS/GEM已是半導體產業成熟的通訊規范外，也由于目前國際上還沒有國家有做這樣的通訊協議，***是第一個，因此一旦以SEMI規范為基礎的協議產出，將能直接與各國協議對接，在達成后續效益上，也較有效率。

圖3　工研院嵌入式控制系統部經理范逸之透露，對設備商而言，客制化通訊格式徒增了雙方成本，此一通訊協議，使得廠商只須專注于一種通訊技術開發。

針對PCB設備通訊協議將達成的效益，***電路板協會制造聯盟召集人許正宏指出，其不僅有助于建立電路板產線的數據儲存與分析平臺，建構整廠生產信息系統，發揮預兆診斷、實時監控、機臺互相溝通、制程仿真等智能制造效益，更可透過數據搜集、串聯與分析，讓工廠與生產線，變成可自主感知、運作的智識型組織，進一步達到智能生產決策的目標。

工研院機械與機電研究系統研究所所長胡竹生（圖3）說，近期產業脈動顯示，單一規格化產品市場變化很大，如手機等產品的量已開始趨緩，取而代之的是，各種不同要求的電子終端產品會慢慢出現。對制造業者來講，將采用客制化、量小，但變化很快的制造模式，而這也是工研院發展智能制造的主要方向。因此，若要實現智能制造，供應鏈的機動性便必須越來越高，有必要將所有生產設備整合連結，讓各節點設備能相互溝通，才能達到預測、控制與補償優化的效益。

然而，欣興電子資深經理李進春（圖4）表示，PCBEI標準的訂定，確實有助于新設備中多標準的統一，不過現有的舊設備，該如何也同時進行統一，也是亟須解決的問題。

圖4　欣興電子資深經理李進春表示，如何使舊設備與新設備標準統一，是目前亟須解決之挑戰。

對此，范逸之指出，如果控制器的本身，廠商有辦法讀到資料，就可以用另一臺控制器當成是網關，以轉送的方式來進行，而設備如果真的很舊的話，在控制器完全讀不到數據的情況下，則可以外接一臺現有的控制器來讀取設備訊號，再作轉送。

范逸之進一步解釋，主要是因為原來的設備沒有標準的通訊模式，所以利用網關將設備的原始數據先讀取，再透過網關的程序，轉換原始數據為標準的通訊格式，再往上層傳送。

HA-SAP技術突破印刷電路深寬比障礙

隨著行動裝置的信息傳輸量增加與體積輕薄化，對電路板線路微細化的要求也隨之提升，如何突破現今印刷電路深寬比障礙，也成PCB設計主要重點項目之一。

未來印刷電路的線寬將逐步朝10～20μm邁進，但目前黃光蝕刻技術僅能達到30μm，為此，工研院（ITRI）電子與光電系統研究所研發出「高深寬比無光罩超細線印刷技術（High Aspect Ratio Semi-Additive Process， HA-SAP）」，大舉突破了電路印刷的技術瓶頸，可實現線寬10～20μm的印刷電路，促使產業往高單價細線化產品邁進，可望帶動相關產品發展，提升PCB及軟板產業的競爭力。

電子與光電系統研究所副所長胡紀平表示，未來許多電子產品所使用的電路板，其線路密度將越來越高，如何實現更纖細的印刷線路，成為一大重點。但以目前的技術，要進一步實現更纖細的印刷電路有其困難。目前印刷電路的線寬最細可做到18.4μm，但高度卻只有7.5μm。由于深寬比（Aspect Ratio）不足，這樣的電路對電流的承受能力有限。HA-SAP技術則可實現寬度14.2μm、高度16.6μm的印刷線路，深寬比可達1：1，因此線路能承受的電流可比目前還要大2.5倍。

胡紀平也指出，一般印刷電路的線路剖面為半圓型，其形狀特點不容易偵測，以致于無法應用于高密度3C產品、車用等高階應用，而HA-SAP技術做出來的電路剖面是方形的，溝壁與底部的角度接近90度，是技術上的一大突破，如此一來，許多物聯網傳感器的數據便可采用新的導線技術來傳輸。

另外，此技術還有一項特點在于，現有的印刷電路技術須要用到電鍍鎳、銀線來印刷，而HA-SAP則是采用全銅線路。此一技術的突破，可望帶來新的市場應用，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，導電率最高的是銅。

工研院也透過與日本印刷大廠SERIA締結合作伙伴，目前已有支持該技術的機臺，可提供完善的量產技術給未來需要此制程的客戶。過去工研院與SERIA的合作是在觸控面板領域，不過當觸控轉到柔性電路板時，需要的不只是細，還要能乘載更高的電流，導致線路截面積必須很大。為此，工研院花了一年多時間，研發出HA-SAP技術，才順利增加線路截面積。

在應用市場方面，HA-SAP未來主要瞄準的市場有三，一是消費性電子，因其所需密度很高、數據量要很大；二是輕薄、低功耗的物聯網傳感器，要達到低功耗，線路導電度必須夠高；三是4K/8K顯示器，當線路越來越多，驅動器芯片也會越來越多，成本將隨之提升，因此透過將其變細，本來要8～10顆的驅動器芯片，使用數量將可降低一半，可大幅降低成本。