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根據工研院IEK預估,到2020年,全球「物聯網」的產值將達到1.9兆美金,而搶攻物聯網商機,萬物連網的重要關鍵之一在於無線連接網路訊號的「天線」設計;工研院機械所積極跨領域研發「雷射誘發積層式3D線路技術」,突破現今天線製程受限於塑料材質的限制,可將天線製作附著於玻璃、陶瓷、金屬與各種3D基材上,且能採用積層式製造,應用於手機天線、電路板、汽車電子、醫療器材、連接器等眾多領域。

雷射誘發積層式3D線路技術可使手機及各種穿戴式裝置的天線製造能擁有更多自由度,並解決天線空間不足的問題。憑藉這些獨特優勢,台灣將能滿足物聯網時代連網裝置的多元天線需求。

隨著通訊技術的快速演進,手機背蓋的有限面積可能必須同時整合了2G、3G、4G、WiFi、BT、GPS、甚至是NFC應用等各種不同天線設計。未來還將整合下世代B4G/5G系統的天線陣列,及必須將不同天線應用實現於各種穿戴式通訊裝置。面對空間幾近飽和的挑戰,勢必要將天線設計製造思維由平面結構設計轉變成積層式立體化設計。

回溯當初的研發動機,工研院資通所無線新應用射頻技術部資深工程師李偉宇表示,起先是為了擺脫研發成果總是被抄襲的命運。他強調,大陸業者山寨思維積習難改,抄襲台灣OEM/ODM公司研發的天線樣態與機制。在經濟部技術處支持下,工研院將金屬化製程與天線設計共同整合開發就是很好的方向,也是提高技術門檻的關鍵。

工研院發揮跨領域優勢,由資通所負責天線「設計」開發、機械所負責天線「製程」研究,共同研發出獨步全球的「雷射誘發積層式3D線路技術」。相較於市場現有技術只能製作單層式線路布局之天線樣態,工研院的製程技術能做出積層式結構的3D天線樣態,提高了技術門檻,也解決天線空間不足問題。

工研院機械所先進封裝技術部經理黃萌祺表示,「雷射誘發積層式3D線路技術」獨到之處,在於能將獨特配方的「奈米活性觸發粒子膠體溶液」,噴塗在任何3D基材表面,包括玻璃、陶瓷、金屬、任意高分子材質等,以佈植高濃度的活性粒子並完成圖案化金屬結構,由於活性膠體粒子同時還能當做觸發層與絕緣層,所以能用於多層3D金屬微結構的製作。

工研院的技術目前最小線寬可達30μm,能成功縮小60%以上的天線物理尺寸,賦與天線設計更高的自由度,讓天線結構更加微型化且多樣化,因此能廣泛滿足不同連網裝置的天線整合需求。

工研院不只聚焦現有手機市場,更瞄準未來物聯網裝置市場,目前已與材料廠合記、設備廠孟晉、化學原料廠鈞澤、元件廠連展等四家上中下游廠商組成研發聯盟,將逐步建立台灣自主的天線製程與設計利基,搶占國際關鍵3D天線與製程專利布局,藉以擺脫中國大陸紅色供應鏈,為國內電子產業開闢新藍海。

資料來源:臺灣工研院

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