物联网装置带动 软板需求上升

软式印刷电路板适用穿戴式装置。来源：jwxfpc.com

印刷电路板结合光学、电学、化学、机械、材料各种科学于一身，所有电子产品皆需使用PCB，因此素有电子产品之母的美称。此前，受惠于手机、平板的快速成长，PCB也随之水涨船高，享有一段荣景。然而，随着手机、平板成长趋缓，甚至衰退，也使得PCB的需求大幅滑落。

以台湾印刷电路板产业为例，根据工研院IEK研究报告及台湾电路板协会统计指出，2016年台商两岸PCB产值为新台币5,656亿元，较2015年衰退1.62%。

随着手机等移动设备的需求看淡，PCB的成长显然需要其他助力，物联网(IoT)堪称是众所寄望。物联网带动下的各种量小样多的利基型产品，包括无人机、AR/VR、穿戴式装置等，由于成长后进可期，因此日渐攫获PCB业者的目光。

软板可挠特性  适用穿戴式装置

拜物联网趋势所赐，各式各样小型、轻量化、高机能的电子装置纷纷现身，对于软性印刷电路板(Flexible Printed Circuit；FPC)的需求日渐增多。

软性印刷电路板可简称为软板，是由软性铜箔基(FCCL)和软性绝缘层使用接着剂贴合而成，具有配线密度高、轻薄、可弯曲、可立体组装的优点，可满足物联网装置的要求。基本上，由于软式板具有薄且软的特性，因此在电子产品持续要求更薄更小之下，可以预见软板的成长力道颇有后劲。

例如，随着物联网的发展，穿戴式医疗装置市场也日渐蓬勃。此类用于监测、收集包括心跳、血压、血糖、心电图(ECG)及肌肉运动等各类生理状态数据的装置穿戴于人体，而软式电路板(Flexible PCB)可以让穿戴感受更舒适，因此软板在医疗照护领域颇有发挥空间。

整体而言，有别于大多数电子产品内的印刷电路板为硬式电路板，穿戴式装置则多采用软板，例如，以往动态心率监控器等可携式医疗装置，多是采用肩背或腰系的配戴方式，而穿戴式装置直接接触柔韧且具可移动性的人体，因此必须用到软板。

此外，由于装置小型化，电路密度高，再加上电路板的形状通常是圆形或甚至特殊形状，因此必须使用软硬结合板的设计，利用可挠与摺叠的软式电路板连接硬式电路板，如此能增加组装的弹性，让硬式电路板占用最少空间，软硬结合板得以符合产品的内部安装尺寸。

软板在穿戴式及其他物联网装置的使用愈来愈常见，现在，除了既有的软板材料技术外，因应穿戴装置与其他物联网装置的需求，也开始出现一些新型软板产品，例如伸缩软板(Stretchable FPCs)、可生物分解软板(Biodegradable Printed FPCs)，以及感应器内藏型软板(Pressure Sensitive FPCs)等，这些新产品都是在软板材料上寻求改变。

其中，伸缩性软板就能应用于智能衣所使用的纺织科技，其弹性伸缩率应用在人体各部位，分别有不同的要求，皮肤表面所需的伸缩率约在15%以下；使用在人体关节部位的穿戴产品，伸缩率则高达50%。

装置体积微小化  PCB技术挑战多

针对软性印刷电路板，工研院所开发的「加成法微细电子线路绿色制造技术」可满足于2D平面或3D曲面上制作微细电路的需求。相较于目前大部份电子线路制作使用的微影蚀刻制程技术，不仅耗费大量能源且材料利用率不佳，工研院的「加成法微细电子线路绿色制造技术」核心包括2D精密转印技术、3D曲面雷射加工技术、前驱物触发胶体材料及线路金属化等关键技术与设备，使其可因应基板形状进行线路产生、活化及金属化等制程，完成于2D平面或3D曲面上制作微细电路需求。

此技术可取代传统微影蚀刻制程，最多可缩减约80%的能源消耗量且材料利用率最高可达95%左右。目前该技术已导入软性印刷电路板、触控元件及天线等产品制作。

此外，随着物联网移动设备的轻薄短小化，软硬印刷电路板各式产品大多进入到15？20µm线宽需求，对于细线化要求增加，对于电流负载也与日俱增，而采用可降低成本的印刷法及半加成法为细线化重要方向，然而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产品。

日本印刷大厂SERIA公司与工研院与共同开发深宽比达1:1以上的印刷式半加成导线制作技术(High Aspect Ratio Semi-Additive Process；HA-SAP)，适足以解决相关问题。此技术结合高速印刷制程，突破高容量电路的瓶颈，其所制作的铜导线侧壁垂直度几近90度，可提供高电流承载、兼容现有电路设计。

另外，物联网装置所采用的电子元件尺寸持续缩小，但同时又需增加功率来满足设计与功能性要求，因此使得PCB热效应议题愈来愈受到重视。

基本上， PCB除了做为乘载电子元件的基板之外，也透过导线将这些元件连结在一起，以达到所需的系统功能，因此，PCB上电性与热传导的相互作用必定会影响其效能与可靠度。然而，在封装或系统中，芯片常会随着时间的改变而有温度上升的现象，或甚至会在系统中出现「热点」。

因此，明确研判PCB温度随时间的变化情况，才能知道系统元件是否会如同设计所预期地正常运作。此外，PCB板上的功率消耗及散热路径也必须详细的评估，才能确认电子元件的有效性与功能性不会因温度升高而受到影响。

电子设计自动化的软件公司Cadence建立的Thermal Network方法，就是为了解决这些问题，此方法是利用热参数来代表各个固体元件的热传特性，再与流场热模型结合，以进行系统级热分析。

PCB导入智能制造  因应产品多样化

除了个别技术上的进展外，物联网的兴起也凸显了智能制造的必要性。随着电子产品市场成长推力从手机、电脑等大量量产型产品过渡到「多样」的物联网装置，PCB做为关键零组件，势必也得从标准规格的大量生产，转向「少量多样」与「多量多样」特色化的生产模式，而传统的自动化设备已难因应现有需求，PCB产业必须加速朝智能制造迈进，才能快速满足客户多变的需求。

针对趋势转变，台湾的PCB协会、研华、迅得等业者已联手推动共同通讯协定、智能制造技术平台，协助台湾PCB产业迈向工业4.0，使PCB业者的接单范围可不再局限于迈入成熟期的3C电子装置，进而积极掌握新兴物联网市场的商机崛起。