PCBEI協(xié)助設備通訊語言統(tǒng)一 - 新技術/新規(guī)范紛亮相 協(xié)助PCB產業(yè)持續(xù)升級

PCBEI協(xié)助設備通訊語言統(tǒng)一

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

電路板（PCB）是***電子產業(yè)的重要一環(huán)，目前產值已達新臺幣5，980億元。***電路板協(xié)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(xù)透過并購、投資大廠，以及大規(guī)模獎勵、補貼等方式進行規(guī)模競爭，無疑對***以中小企業(yè)為主的產業(yè)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(yè)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(zhàn)，一旦缺少資料，就無法實現(xiàn)智能制造各項長遠目標。 有鑒于此，***電路板協(xié)會與工研院，自2015年起開始著手研究***PCB設備通訊協(xié)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(tǒng)研究所所長胡竹生指出，PCB設備通訊協(xié)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(tǒng)部經理范逸之（圖2）指出，此一***PCB設備通訊協(xié)議，將遵循SEMI規(guī)范的設備通訊標準接口及機器行為模式—SECS/GEM。遵循此一規(guī)范的主要原因在于，SECS/GEM已是半導體產業(yè)遵循多年的通訊規(guī)范，該產業(yè)中，每片晶圓的完成須歷經千道制程、監(jiān)測百萬筆數(shù)據(jù)。

范逸之進一步分析，他們善用大數(shù)據(jù)分析，找出影響客戶產品規(guī)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(shù)據(jù)回到主控中心，同時也要能從上層下達到機臺。

***電路板協(xié)會秘書長賴家強則說，除了考慮到SECS/GEM已是半導體產業(yè)成熟的通訊規(guī)范外，也由于目前國際上還沒有國家有做這樣的通訊協(xié)議，***是第一個，因此一旦以SEMI規(guī)范為基礎的協(xié)議產出，將能直接與各國協(xié)議對接，在達成后續(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(xié)議，使得廠商只須專注于一種通訊技術開發(fā)。

針對PCB設備通訊協(xié)議將達成的效益，***電路板協(xié)會制造聯(lián)盟召集人許正宏指出，其不僅有助于建立電路板產線的數(shù)據(jù)儲存與分析平臺，建構整廠生產信息系統(tǒng)，發(fā)揮預兆診斷、實時監(jiān)控、機臺互相溝通、制程仿真等智能制造效益，更可透過數(shù)據(jù)搜集、串聯(lián)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(tǒng)研究所所長胡竹生（圖3）說，近期產業(yè)脈動顯示，單一規(guī)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(xiàn)。對制造業(yè)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(fā)展智能制造的主要方向。因此，若要實現(xiàn)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(jié)點設備能相互溝通，才能達到預測、控制與補償優(yōu)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(tǒng)一，不過現(xiàn)有的舊設備，該如何也同時進行統(tǒng)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(tǒng)一，是目前亟須解決之挑戰(zhàn)。

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(shù)據(jù)的情況下，則可以外接一臺現(xiàn)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(shù)據(jù)先讀取，再透過網關的程序，轉換原始數(shù)據(jù)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(xiàn)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(tǒng)研究所研發(fā)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(xiàn)線寬10～20μm的印刷電路，促使產業(yè)往高單價細線化產品邁進，可望帶動相關產品發(fā)展，提升PCB及軟板產業(yè)的競爭力。

電子與光電系統(tǒng)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(lián)網傳感器的數(shù)據(jù)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(xiàn)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(fā)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(shù)據(jù)量要很大；二是輕薄、低功耗的物聯(lián)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(shù)量將可降低一半，可大幅降低成本。