穿戴裝置製程設備發展趨勢與挑戰

 

刊登日期:2015/7/5
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面對各式各樣的穿戴式裝置(Wearable Devices)接踵而來,其使用的技術及零組件依據裝置不同亦有所差異。穿戴科技熱潮席捲全球,此一類型之次世代行動裝置已被歐美日等先進國家列為具高度成長性的未來產品。其製程技術及專用之生產設備層次高、差異化大,具有相當高的轉換成本。為掌握智慧穿戴等次世代行動裝置之關鍵設備及零組件技術的致勝先機,建立具技術自主能力的穿戴裝置製造專用設備不啻為台灣精密機械產業的一大課題。

手持式行動裝置成長幅度趨緩,各電子品牌廠紛紛尋找下一世代殺手級商品,其中最受到矚目的非穿戴行動裝置莫屬。目前穿戴裝置仍處於起飛位置,伴隨Apple Watch在最近正式上市,市場已逐漸接受穿戴式的概念。但此類產品涵蓋的範圍很廣,從最簡單、單一功能的裝置,到功能完整、跨越不同領域的電腦皆含括其中。

目前專門針對穿戴裝置市場開發的零組件不多,廠商多半直接採購手機零組件,或與供應鏈廠商聯手開發訂製。然而,為因應穿戴裝置創新應用大量湧現,未來搭載的零組件亦將產生新的變化,進而衍生出新興的技術及設備需求。伴隨穿戴裝置時代揭幕,最受期待的莫過於軟性電子,雖然目前仍有多種零組件材料研發及生產良率提升等問題有待解決,但相關技術的發展速度快,業界對軟性電子的發展抱持高度期待。

穿戴裝置發展概況
技術發展趨勢
穿戴裝置的使用特性必須維持24小時開機,保持低耗電的狀況下待機,或在極低功耗的狀態下,做背景資料運算及資料傳輸。此外,穿戴裝置大多沒有配置鍵盤或滑鼠等傳統輸入介面,因此必須由語音辨識、手勢控制等控制技術輸入指令,搭配環境感知與偵測生理跡象的感測器,可自動記錄或觸發應用程式自動執行。外觀設計上必須保持輕薄短小,考量人體工學,確保穿戴時的舒適。工業設計比一般消費性電子產品更注重美觀,並且搭配順暢的人機介面與操作系統,才能夠符合目前對穿戴裝置的基本要求。

產品發展趨勢
目前穿戴裝置是重要的消費電子趨勢,如各式智慧手錶、手環、耳機、腳環等產品琳瑯滿目,DisplaySearch將智慧穿戴裝置分為三大類:智慧手錶、穿戴式追蹤裝置和頭戴式裝置等。

穿戴裝置製程技術分析
軟性電子製造技術
軟性電子可以使用大面積製程及印刷技術,並結合捲對捲生產方式成為一整合製造技術,可快速、大規模生產,成本預期較現有以矽晶圓與玻璃為基板製造方式的產品大幅降低,並可以藉由材料的選擇及製程安排,將不同功能的電子或光電元件,整合於單一軟性基板上。與傳統電子或光電元件之主流製造技術比較,軟性電子製程技術有①捲對捲(Roll to Roll)製程;②非真空製程;③非黃光製程等變革。軟性電子的關鍵製程包括:①大面積薄膜鍍塗製程;②薄膜圖案化加工製程。

製程設備發展趨勢
軟性電子製程設備
就生產方式來考量,軟性電子目前有兩個主要的發展方向,分別為批次式製程(Batch Type Process)以及連續式捲對捲傳輸製程(Roll-to-Roll; R2R)。批次式製程主要以矽基板或玻璃基板製程設備為基礎,將改良設備或既有設備應用於軟性電子生產製程上,藉由基板帶著軟性基材,以單片或批次式完成製程,因改良或沿用既有設備,投資成本低,但批次式製程設備產能不易提升,目前大部分的應用侷限在初期研發的產品。連續式捲對捲傳輸製程藉由軟性基板可撓曲的特性,以輥輪進行傳輸,並在收放捲過程中加入製作各種軟性電子所需的製程。


圖三、穿戴裝置之關鍵製程

隨著軟性電子應用廣泛,連續式捲對捲傳輸製程已經受到重視,連續式捲撓傳輸製程,具有以下幾個特點……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文

作者:陳仲宜、黃自啟/金屬工業研究發展中心
本文節錄自「工業材料雜誌343期」,更多資料請見下方檔案。 


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