NEPCON JAPAN 2019 日本東京特別報導系列三

 

刊登日期:2019/1/21
  • 字級

何首毅、陳凱琪、簡仁德、王譯慧、范淑櫻/工研院材化所

2019年NEPCON JAPAN大展延續去年的熱度,在高綜效迴響下,參展廠商遍及37國,數量更超越2018年,一舉擴大至2,640家。國際知名企業踴躍亮相,紛紛展示包括電子製造組裝、智慧工廠及自動化技術、汽車電子等電子整體產業鏈的新技術與設備,此綜合大展已成為亞洲最大的商務洽談、技術諮詢商貿展,且為真正實現一站式滿足的商貿採購平台。

 
展會邁入第3天,參觀人潮仍絡繹於途,現場諮詢交流持續熱絡,Tokyo Big Sight東、西兩館的非凡盛況由圖一~二可窺其一二。由於多展連動,不僅相互關聯,同時也達到產品從生產零組件到終端產品的串連與相乘效果,參展陣容堅強並展現產業鏈價值,提供來自全球的參觀者在瞬息萬變市場趨勢中洞察先機的機會。
 
圖一、NEPCON JAPAN逐年成長,整體規模持續擴大
圖一、NEPCON JAPAN逐年成長,整體規模持續擴大
 
圖二、參觀者熱烈迴響,NEPCON JAPAN現場氣氛熱絡
圖二、參觀者熱烈迴響,NEPCON JAPAN現場氣氛熱絡
 
展場巡禮
Sumitomo Bakelite主要展示車載元件相關的材料技術,包括功率元件應用封裝材料(special molding compound for power module)、高導熱材料(high thermal conductive materials)、薄膜絕緣材料(insulation film)等。
 
車載構裝(SiC/ GaN)用封裝材料需要好的絕緣、耐熱、高接著強度等特性。在耐熱性部分,該公司的封裝材料PJ1已經可以耐熱200℃,PJ2與PJ3為目前的開發品,正朝250℃的耐熱溫度目標進行開發。在高熱傳導特性方面,目前量產的封裝材料導熱係數為5W/mk、亦朝向10W/mk的耐熱材料開發。同時,封裝材料亦具有高信賴性與高絕緣性(圖三)。圖四則是該公司開發的高導熱材料,該材料為薄膜材料、厚度在80~120μm,熱傳導率分別為3 W/m-K與7W/m-K,絕緣破壞電壓可高於10kV,可應用於車載功率元件(power module)、HUD顯示與頭燈等產品上。
 
圖三、Sumitomo Bakelite功率元件模封材料
圖三、Sumitomo Bakelite功率元件模封材料
 
圖四、Sumitomo Bakelite熱傳導材料
圖四、Sumitomo Bakelite熱傳導材料
 
Dexerials的前身是Sony Chemical,在2012年時成立Dexerials公司,主要產品是驅動IC構裝用的異方性導電膠材料(Anisotropic Conductive Film;ACF)。ACF主要是由反應樹脂(Binder)與導電粒子組成的B-stage 薄膜(圖五左),其中負責經壓合後,Z軸方向導通的導電粒子則是由彈性塑膠微粒電鍍金屬層,將導電粒子均勻的分散在Binder樹脂中時,為了避免粒子聚集,必要時會在金屬層外面再包覆一層絕緣層。當驅動IC(driver IC)進行bonding壓合時,壓到導電粒子時Z軸方向電流導通而XY軸方向因為有樹脂保護而形成絕緣。
 
Dexerials的ACF材料於車載方面,應用在車內的抬頭顯示器、感測器中的相機模組等。當應用在Touch panel時,由於驅動IC的接點間距(Pitch)較寬,導電粒子大小依應用可以是10μm或20μm;當應用於車內顯示器時,驅動IC的構裝可能是COG (chip on glass)或FOG (film on glass),較高密度的構裝型態、驅動IC的接點間距(Pitch)較小,導電粒子大小縮小3μm, 4μm或是更小。另外,值得一提的是,為因應車載構裝需求,Dexerial亦開發出片狀的導熱薄膜(Thermal conductive sheet)(圖六)、主要應用在抬頭顯示器與感測器相機模組上。
 
Dexerials公司發展三種不同材料系列,分別是碳纖系列(carbon fiber type)、矽膠系列(silicone type)與壓克力系列(acrylic type)的thermal conductive sheet。碳纖系列製品具有優異的導熱特性,熱導係數大於30 W/mK;矽膠系列材料則是可以調控其不同硬度與導熱係數,硬度可調控在Shore A/20~75,導熱係數則在1~5 W/mK之間;壓克力系列材料的導熱係數在1.5~3 W/mK。多樣的材料設計可供客戶於不同應用時選擇最適合的材料,以上三種系列均可以通過耐燃UL-94V0的測試。
 
圖五、Dexerial的異方性導電膠膜(ACF)
圖五、Dexerial的異方性導電膠膜(ACF)
 
圖六、Dexerials開發導熱薄膜(Thermal conductive sheet)
圖六、Dexerials開發導熱薄膜(Thermal conductive sheet)
 
Micro-LED的顯示器技術為微型化LED陣列結構,具有自發光顯示特性,每一畫素都能單獨驅動,具有高亮度、高對比、低耗電、高解析及高色彩飽合等特性。
 
Micro-LED技術大致上可分為磊晶、巨量轉移及修補之技術,其中巨量轉移技術是目前Micro-LED產品能否商業化的關鍵。其步驟可分為兩步;分別為轉移及固晶。市場上如LuxVue以靜電力吸附微小晶粒,其轉移頭具有雙極結構,可以分別施與正壓與負壓,來抓取及釋放晶粒;X-Celeprint以彈性體(PDMS)壓印頭藉由控制速度差來調整介面黏度,以抓取及釋放晶粒,之後將其轉移至基板上。固晶材料上分為兩種,一種為錫膏,另一種為ACF,相較於錫膏,雖然ACF仍然有導通電路的功能,但是在巨量轉移時,元件及基板電極很難進行百分之百的對位。反之,錫膏可藉由錫球融熔後,表面張力差自聚在金屬電極上而達到對位之效果。
 
TORAY 針對μ-LED的製程設計了一系列的儀器,如圖七所示。首先晶圓切割後,轉貼於一載體上,再以雷射將sapphire層取下,之後進行晶片與晶片間缺陷的檢查(Inspectra3000TR200)。若有缺陷,會以雷射單點加熱的方式將其取下(LMT series),接著以裝取巨量轉移PDMS頭的設備轉移μ-LED(FC 5000ML),然後轉移至TFT基板上,並進行回流焊接的動作。然後通電,看是否有因為晶片破裂或是晶片沒有對到電極位址所產生的缺陷。若有,再以雷射單點加熱的方式,將缺電的晶圓取下(LMT series),接著以單點PDMS頭利用Pick and Place的方式(FC 5000ML),單點放上晶片,進行修復的動作。
 
圖七、μ-LED的製程及相關儀器
圖七、μ-LED的製程及相關儀器
 
信越針對μ-LED 分別設計了兩類的PDMS,一種是UV硬化一液型的PDMS,另一種則是熱硬化兩液型的PDMS(圖八)。其取放機制如上所述,藉由取放的速度不同,PDMS 會有不同的黏度差,達到取與放的目的。針對不同的硬度及黏著力,信越都有能力進行配方調整,滿足消費者的需求。硬度方面可以從Shore A 10~60的範圍,附著力從0~0.1MPa至2~2.5MPa,黏著力最高的是UV型STP1004,達2~2.5MPa,硬度則是在Shore A :35~40,黏度最低的配方則是熱硬化型SIM-360,黏度為0~0.5MPa,硬度則是在Shore A :10~15
 
圖八、用於μ-LED的PDMS
圖八、用於μ-LED的PDMS
 
Sanyu針對mini-LED 晶片固定的焊料提供了兩種型號,分別是SAP-268S和SAP-269SB,製程方式如圖九。在含有電極的基板上全面塗佈SAP,接著放上晶片後進行reflow。此時,錫球會因為表面張力的關係自聚至金屬側,樹脂則包覆於連接處(joint),加固連接處的強度及可靠度。SAP-268S為錫銀銅系統(Sn/3Ag/0.5Cu),黏度為15,000 cps、回焊條件230度/30s、硬化條件150℃/1小時,SAP-269SB錫鉍系統黏度為50,000cps,回焊條件170度/5mins,硬化條件 120℃/1小時+150℃/1小時。
 
圖九、Sanyu miniLED固晶膠的製程示意圖
圖九、Sanyu miniLED固晶膠的製程示意圖
 
TAMURA於展場也有展示異方性導電膠(圖十),分別是SAM32-401E-13及開發品SAM32-401SE-13,兩著皆為錫鉍(Sn58Bi)的系統。SAM32-401E-13所使用的錫球大小為5~20μm,熱壓條件150℃/1MPa/10s,應用在FOB或是FOF上最小的線寬線距可達到100/100μm。開發品SAM32-401SE-13大小為3~10μm,熱壓條件150℃/1MPa/10s,應用在FOB或是FOF上最小的線寬線距可達到50/50μm,因為錫球縮小,所以線寬線距得以縮小。圖十一為兩個型號的導電膠情況,可以看到不管是L/S=100/100或是L/S=50/50的線寬線距,錫球皆移動到金屬端上,據瞭解,這是相當好的結果。隨著錫球的粒徑下降,表面積上升,表面的氧化層也會增加。如何藉由配方的調整,在reflow的過程有效去除表面氧化層,是非常困難的一個課題。
 
圖十、Tamura 異方性導電膠
圖十、Tamura 異方性導電膠
 
圖十一、Tamura 異方性導電膠FOB貼合情況
圖十一、Tamura 異方性導電膠FOB貼合情況
 
TEIJIN與關西大學共同發表壓電組紐(Piezoelectric Braided Cord),線材內部是導電纖維,外部是壓電纖維,可應用於變形、衝擊、振動等感測,壓電特性與拉伸速度、角速度變化線性度不錯,如圖十二所示。
 
圖十三~十四是目前已應用在網球拍及足球鞋的展示品,可以用來偵測選手的動作出力狀況,且壓電組紐編織時的柔軟性佳,可以編織成各種樣式。
 
圖十二、壓電組鈕的結構及特性
圖十二、壓電組鈕的結構及特性
 
圖十三、以壓電纖維編織的網球拍與球鞋
圖十三、以壓電纖維編織的網球拍與球鞋
 
圖十四、壓電組紐柔軟性佳,可以編織成各種樣式
圖十四、壓電組紐柔軟性佳,可以編織成各種樣式
 
積水公司以其獨特設計的高精密發泡棉結構開發高感度的壓電感測器,其感度為30mV@0.1N,偵測頻率可以由0.01~數萬Hz,面積最大可以達100×100cm2,可以應用在健康照護等,其特性說明如圖十五所示。
 
圖十五、積水公司壓電感測展示說明
圖十五、積水公司壓電感測展示說明
 
骨傳導是一種聲音傳導方式,透過將聲音轉化為不同頻率的機械振動,隨著技術的進步,骨傳導耳機的進展一直受到運動領域的注意。與一般耳機不同的是,它不需要深入耳廓內或是罩在耳朵外面,只需要將骨傳導耳機貼附在耳朵周邊,就能透過骨頭共振的方式將聲音直接傳達到大腦接收端。由於不需要遮擋住耳朵,就能夠同時接收外界聲音,不致於因聽不到周遭聲音而發生危險,因此深受運動族群喜愛。這次在展場上,Sika oli及boco也分別展出相關產品。圖十六~十七是Sika oli公司推出的骨傳導耳機及口罩,圖十八是boco公司的骨傳導耳機,具有IP55防水防塵能力,重量僅有34克。
 
圖十六、Sika oli公司推出的骨傳導耳機
圖十六、Sika oli公司推出的骨傳導耳機
 
圖十七、Sika oli公司推出的骨傳導耳機及口罩
圖十七、Sika oli公司推出的骨傳導耳機及口罩
 
圖十八、boco公司的骨傳導耳機
圖十八、boco公司的骨傳導耳機
 
因應超高齡及少子化時代來臨,未來照護人力將會嚴重不足,NEC結合ICT技術提出解決方案,分別在床的四腳安裝重量感測器及床的下面安裝高靈敏振動感測器。藉由重量感測判斷被照護者是否離床、躺下或坐著,利用高靈敏振動感測判斷呼吸及心跳次數,並將資訊傳送給照護員或機構管理人員,綜合判斷可以得知被照護者的睡眠情形,如圖十九所示。
 
圖十九、 NEC展示的ICT照護解決方案
圖十九、 NEC展示的ICT照護解決方案
 
雖機器人代替大多數的人力,但部分分工仍需人力的支援,為了更省力,這次在會場上JTEKT發表了搬運動力輔助器J-PAS (JTEKT Power Assist Suit LUMBUS)第二代(圖二十),其特點在於輕量化、防水防塵、業界腰圍幅度最小、移動方便、操作簡易、合身可拆卸、四階段扭矩、速度等搬運模式,大幅減輕需要搬運重物之作業人員的身體負荷。J-PAS第二代也將在2019年第二季上市。
 
J-PAS本體重量為4Kg,連續使用時間為4小時,適合身高為150cm~180cm,扭力達40Nm(相當於16kg),協助減輕腰部的負擔,筋電位降低50%;降低心臟負荷,心跳數降低53%,測試結果如圖二十一。
 
圖二十、J-PAS搬運動力輔助器
圖二十、J-PAS搬運動力輔助器
 
圖二十一、J-PAS筋電位、心跳數等數據
圖二十一、J-PAS筋電位、心跳數等數據
 
由東京理科大學支持創業的INNOPHYS公司發表了腰部輔助器,採氣壓式輔助方式,其原理係在橡膠管外覆蓋供應空氣的尼龍網,供應動力由如人造肌肉的收縮而產生補助(圖二十二~二十三)。最大輔助力為25.5Kgf,最高承受力為200Kgf,設備重量4.3Kg。
圖二十二、INNOPHYS腰部輔助器構造
圖二十二、INNOPHYS腰部輔助器構造
 
圖二十三、INNOPHYS腰部輔助器
圖二十三、INNOPHYS腰部輔助器
 
此外,CYBERDYNE公司也發表一款腰部輔助具(圖二十四),主要原理是通過讀取生物電位信號,設備會根據使用者的意圖提供幫助,並在抬起或搬運物體時減輕腰部負荷。設備重量只有3kg,魔鬼氈設計方便穿脫,使用時間3小時,防水防塵,股關節伸展角度30度,屈曲角度130度,適用身長140cm~180cm。
 
圖二十四、CYBERDYNE腰部輔助具
圖二十四、CYBERDYNE腰部輔助具
 
NITTO是一家位於橫濱的金屬製造工廠, 在2018年公開發表一把穿戴式椅子archelis(アルケリス),適合需長時間站立的人員使用,降低因長時間保持固定姿勢而導致的身體疲勞(例如:手術室的醫療人員),膝蓋處可調整高度,適用於155cm~180cm身高人員,蹲坐及行走互換自如,其機構材料使用碳纖材料,降低重量(圖二十五)。
 
 
圖二十五、NITTO的穿戴式椅子archelis
圖二十五、NITTO的穿戴式椅子archelis
 
隨着5G時代的即將到來,對於新一代通訊技術的需求也因運而生,而新一代的光通訊為無線光通訊Li-Fi (Light-Fidelity)技術,在NEPCON展會中菱電商事展出了此項技術的概念應用。
 
Li-Fi係以可見光做為傳輸的媒介,結合照明技術與通訊雙重用途,相對於WiFi,Li-Fi技術可支援高達1~10Gbps的數據傳輸速率,是WiFi的10倍以上,且低延遲,是WiFi的3分之1以下。雖然光無法穿透牆壁,單一燈具的覆蓋範圍也受到限制,Li-Fi技術具有無需頻寬使用許可、無電磁干擾以及可於自由空間傳輸等特性,在精確定位領域,Li-Fi也展示出優勢。Li-Fi技術可以解決訊號干擾與資料安全問題,可廣泛應用於室內與室外空間的網路通訊,包含家庭、辦公室、車間通訊,或是飛機、醫院等電波使用有困難的空間,以及海中通訊、國防相關用途等。此外,Li-Fi亦可整合傳統無線射頻技術與高速光纖網路,打造出更高效能網路連結環境。
 
Li-Fi是透過使用連接數據機的LED燈具傳輸訊號,並透過一個 USB dongle 來接收訊號。但隨著技術普及化之後,未來電腦也將內建相關的接收模組(圖二十六)。
 
圖二十六、菱電商事的PureLiFi Solution
圖二十六、菱電商事的PureLiFi Solution
 
NEPCON JAPAN名古屋將於9月接力展出,歡迎企業踴躍參展
NEPCON JAPAN 2019為期三天的展會創造了125,000人次的觀展人潮,不論展出規模或參觀人數皆再創新高,預估展後仍將續創龐大商機。根據主辦方NEPCON JAPAN事務局長前薗雄飛表示,NEPCON JAPAN綜合性的策展規劃與五大展會連動的作法在全球絕無僅有,不僅讓參展商同時接觸到各領域的來訪者,大幅增加潛在合作機會,觀展人士亦能在開展期間一次獲得更豐富多元的資訊,並進一步從中瞭解未來前瞻趨勢。NEPCON JAPAN不僅是廠商展示產業實力的最佳平台,同時也是最新科技、技術與產品的重要交流平台。前薗事務局長表示,未來仍將持續招攬更多來自全球各國的重量級廠商前來共襄盛舉。
 
NEPCON JAPAN除了在東京舉辦之外,為響應日本中部地區的業界需求,去年9月首度移師至日本的工業重鎮名古屋市舉辦,且獲得各界一致好評。因此,今年已決定於9月18~20日舉辦第2屆NEPCON JAPAN名古屋大展,目前預計有750家企業將參與展出(圖二十七),參展企業數較去年增加了170家。除了電動車、自動駕駛等汽車電子相關技術之外,與物聯網(IoT)、人工智慧(AI)、工廠自動化(FA)等密切相關之製造革新開發,以及機器人的開發與活用等也將成為NEPCON JAPAN名古屋的展出主軸。
 
針對2020年度的策展規劃,前薗事務局長(圖二十八)表示,Reed Exhibitions Japan持續關注產業脈動與趨勢,就是希望能夠提供更多元、豐富且全面的展出內容,參展企業數也年年成長。然而明年(2020年)適逢日本東京舉辦奧運,Tokyo Big Sight場地使用有所侷限,因此展出時間與內容將隨之調整;電子研發&製造綜合展「NEPCON JAPAN」與汽車技術博覽會(Automotive World)依舊維持在1月舉辦,而智慧工廠博覽會(Smart Factory Expo)、可穿戴式設備&技術博覽會(Wearable EXPO)、機器人開發活用展(RoboDEX)等則將更改至2020年2月舉行,展出規模同樣盛大、內容豐富多元可期,非常歡迎各界踴躍參與。
 
圖二十七、NEPCON JAPAN名古屋將於9月接力展出,參與企業踴躍
圖二十七、NEPCON JAPAN名古屋將於9月接力展出,參與企業踴躍
 
圖二十八、NEPCON JAPAN事務局長前薗雄飛歡迎各界前來參與亞洲最大電子商貿展
圖二十八、NEPCON JAPAN事務局長前薗雄飛歡迎各界前來參與亞洲最大電子商貿展
 
NEPCON JAPAN 2019三天的現場報導在此暫告一段落,三月號的工業材料雜誌與後續的材料世界網中將有更多與展會相關的技術走向探討與產品趨勢分析,敬請持續關注。---以上是材料世界網/工業材料雜誌編輯群:何首毅、陳凱琪、簡仁德、王譯慧、范淑櫻來自東京現場的Live報導。
 

相關閱讀:NEPCON JAPAN 2019 日本東京特別報導系列一
相關閱讀:NEPCON JAPAN 2019 日本東京特別報導系列二


分享