台灣電子製造業的第三條路-電子製造與品質技術產學聯盟

 
2017/02/08 涂煥昌 | 特約文字編輯
受電子產品外觀縮小化影響,基本組成的晶片元件,也越趨微小化,許多甚至小至肉眼已無法輕易辨識。(圖片來源:黃乾怡教授) 國立臺北科技大學工業工程與管理系的黃乾怡教授,心繫國內電子製造產業的未來,成立「電子製造與品質技術產學聯盟」。 黃教授藉「電子製造與品質技術產學聯盟」平台,積極推廣產學合作,成果豐碩,獲得國內外諸多獎項與專利。 近年環保意識抬頭,在歐美先進國家要求下,電子製造過程需符合無毒規範,並得在產品外裝標示「RoHS」字樣。 黃教授研究團隊研發的「點膠PCB錯誤後之補救措施」,首獲美國專利;此法,是顛覆舊式產線中認為無法做到的重大革新。(圖片來源:黃乾怡教授)
  • 受電子產品外觀縮小化影響,基本組成的晶片元件,也越趨微小化,許多甚至小至肉眼已無法輕易辨識。(圖片來源:黃乾怡教授)
  • 國立臺北科技大學工業工程與管理系的黃乾怡教授,心繫國內電子製造產業的未來,成立「電子製造與品質技術產學聯盟」。
  • 黃教授藉「電子製造與品質技術產學聯盟」平台,積極推廣產學合作,成果豐碩,獲得國內外諸多獎項與專利。
  • 近年環保意識抬頭,在歐美先進國家要求下,電子製造過程需符合無毒規範,並得在產品外裝標示「RoHS」字樣。
  • 黃教授研究團隊研發的「點膠PCB錯誤後之補救措施」,首獲美國專利;此法,是顛覆舊式產線中認為無法做到的重大革新。(圖片來源:黃乾怡教授)
 
過去數十年來,電子製造業一直是我國經濟發展的重要命脈;在這個產業裡,從上游到下游,我們擁有眾多的大型或中、小型的企業,它們所生產的各種電子元件,供應了全球半數以上的需求量。但是,隨著時勢與科技快速的變遷,今日台灣的電子製造業卻走到了一個關鍵的十字路口。

精密、品質與環保

在千禧年前後,3C產品迅速普及化,消費性電子產品躍升為全球電子市場的主流;然而,巨量的市場需求,不但沒有為台灣的電子製造業帶來豐沛的利潤,反而造成了一股不小的壓力。因為消費者對於電子產品品質與可靠度的要求日趨嚴苛,他們要求電子產品的「體積」必須再減小,功能卻須更繁雜,這些技術性的因素大幅提升了產品在製造上的精密度與困難度。

同時,也由於「環保意識」的抬頭,以歐美先進國家為首,逐漸要求各種電子產品在製造過程中,禁用了包含鉛、鎘、汞等有毒的重金屬,這些非技術性的問題無形中更是增加了企業的生產成本。上述種種的困難,全面衝擊著我國的電子產業,無論是跨國的大型企業,或是在地生產的中小企業,都面臨了空前的挑戰。

出自業界,現任教於國立臺北科技大學工業工程與管理系的黃乾怡教授對此困境念茲在茲,並在科技部的支持下,成立了「電子製造與品質技術產學聯盟」,期望在產學合作的支援下,能為台灣電子製造業提供一份助力。

齊心協力,從「現場」開始

「電子製造與品質技術產學聯盟」的成員性質非常多樣,基本上是以「電子製造」為主軸,向外擴展到「電子品牌」、「製造設備」、「重要零組件」、「檢測服務」等相關面向,因為黃教授希望能創造一個分享資源與合作的平台,讓「電子製造」相關的成員,都能獲得真正需要的技術支援,故建立了這樣一個全方位性的網羅;以規模來看,聯盟涵蓋有上市上櫃的大型企業,也有在地生產的中小企業,甚至連俱有特殊專才的「個人」,也是被積極網羅的對象。

聯盟成立的初衷,就是幫助產業在產品「製造技術」上的升級,故其提供的服務即是到「現場」去面對問題,並提出建言。黃教授常率領團隊,親自到產線,先針對問題進行診斷分析,如同為產線做「健康檢查」般,待全盤了解情況後,再對症下藥。而後續的工作,也許是透過「產學合作」的方式,將學界的研究成果,技術移轉給產業界;另一方面,如果「問題」的性質是跨領域的,也會透過聯盟平台,橫向尋求相關成員的支援,共同尋求解決之道。

不斷精進的製造過程

如同前述,由於消費市場要求電子產品的體積必須不斷縮小,使得產品推陳出新的速度加快不少,再加上各國對產品製程環保的要求也日趨嚴格,這些挑戰形成了整個產業鏈的共同課題。黃教授的研究團隊,在聯盟積極運作之下,對於製程的改善,建造了豐富的成果,也獲得不少國內外的專利。

針對電子產品「研發」的階段,黃教授的團隊利用了「類神經網路」的概念,以「模擬」的方式,去設計「新產品」在製造過程的各種參數;這種以電腦模擬的方式,除了可大量節省研發所需的時間,與冒的風險外,甚至可以突破成本的限制,去同步考量、解決可能面臨的各種問題。

另一方面,黃教授也以「TRIZ」系統性創新的理論,改良了過去常使用的「系統性製造」的流程。他舉了一個代表性的例子,即是利用這套理論,發明了「點膠PCB錯誤後之補救措施」;在以前,印刷電路板(PCB)上陣列式封裝電子元件時,都是以特殊膠水接合的,但若失誤發生了,則無法重做,該塊PCB板子須直接廢棄不能再用;造成成本的增加。黃教授的發明,即是打破以往不能重置的做法,他提出「雷射聚焦移除電子元件」、「可重工之元件托座」或是「可拆換式PCB」等各種可重新點膠的解決方案,節省了許多成本。這個創新的製程,也已獲得美國與我國的發明專利。

微小的世界,巨大的影響

聯盟的全名裡,除了「製造」、「技術」之外,還有一個關鍵字,就是「品質」。黃教授認為,製造技術的升級是必然之路,但唯有兼顧「品質」的製造,才能走得更長遠。對此,黃教授的團隊在「品質」的提升與維持上,也做了非常多的努力。

在所有電子產品中,印刷電路板(PCB)與晶片的接合,是最基本的行為,而「焊接」則是最常使用的方法;然大部分的電子產品故障,除了是元件本身「斷裂」外,「焊接點」幾乎是最常發生問題的所在。在過去,檢修人員必須倚靠肉眼,來辨識有問題的焊點位置與情況,以做適當的維修;但近年來由於電子產品的體積越趨小巧,印刷電路板、晶片及各元件的焊點都變得十分細微,以人工來找尋有瑕疵的焊接點,已越來越困難。

對此,黃教授結合了聯盟成員,如「華碩電腦」、「緯創資通」、「一寶實達」等公司共同開發一套「智慧型焊點失效影像特徵化系統」的檢視機制。這是將有問題的元件,先經過一種特別設計的染色流程,使有問題的焊點部位能「現形」,之後,再透過顯微鏡以「數位辨識」的方式,由電腦來客觀地判斷,如此,既可免除人工檢驗的誤判,也能更有效率的進行維修,甚至可以借此分析、釐清產品發生問題的原因,以便後續品質的改善。

紅色供應鏈與微笑曲線

近年中國大陸以低廉的製造成本,大量吸引了全球各產業進駐設廠,甚至成了全球製造工廠;許多國家的既有產業,都因此而面臨巨大的新挑戰,首當其衝的,即是台灣的電子製造業。在「紅色供應鏈」的影響之下,台灣的電子製造產業,不再享有影響全球的優勢。

但危機即是轉機,國內相關業者,紛紛急思各種的因應之道。宏碁創辦人施振榮即提出「微笑曲線」的概念,直指「製造業」未來將面臨利潤極速被壓縮,唯有「服務」、「品牌」,或是「專利」、「技術」這兩端,才有機會再享高獲利。對此,黃教授則以不同的角度指出,台灣電子製造業的第三條路:「產品製造」連接著「服務」與「專利技術」,即是一切的根源;產品製造潛在的就業市場,更是國家經濟發展的重要根本;然而最關鍵的,是唯有不斷精進製造技術,維持產品的優良品質,才能在全球市場中與中國大陸有所區隔,並走出自己的路。

註:黃乾教授研究團隊獲科技部105年度「產學技術聯盟合作計畫」補助(計畫名稱:電子製造與品質技術產學聯盟,執行期間:2015/02/01~2016/01/31)。科技部推動「產學技術聯盟合作計畫」之目的,係為促使大專校院及學術研究機構有效運用研發能量,以其已建立之核心技術與相關之上中下游業界建構技術合作聯盟,以協助產業界提昇競爭能力及產品價值。

 
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