環旭電子 | 穿戴式再微縮的關鍵一步：Fence + VPE 局部塑封

08/17/2026

穿戴式再微縮的關鍵一步：Fence + VPE 局部塑封

作者：Vincent Liao（廖國憲）, 微小化研發中心處長, AMS Group

電子產品「輕、薄、短、小」的競賽從沒停過。手錶要更貼合手腕、耳機要塞進更小的腔體、智慧眼鏡得掛在鼻樑上一整天還不能有存在感，這些需求最後都會回到同一個工程問題：如何在更小的面積裡，把該保護的零件保護好，又不浪費任何一格空間？
在 USI 環旭電子，我們長年以系統級封裝 (SiP, System in Package) 為核心，靠縮小零件佈局間距、導入塑封 (molding) 提升可靠度，並把量產良率做到業界標竿。而這一次，我們想談的是一個更「刁鑽」的題目：局部塑封 (Selective Encapsulation)，以及我們如何用一組看似簡單、實則巧妙的組合技，把它的設計間距從傳統的1.2mm一路壓到 0.15mm，真空印刷封裝搭配圍籬結構，兼顧微縮、良率與量產效率。

圖 1｜USI 於軟性電路板 (Flex PCB) 上完成的局部塑封實作樣品──模組被精準封裝，周邊仍保留可彎折與接點的空間，正是穿戴式裝置需要的形態。

為什麼「只封一部分」這麼困難？

很多穿戴式產品並不需要把整塊板子都灌滿封膠。有些區域要保護敏感的裸晶 (bare die) 與打線，有些區域卻要保留天線、連接器或可彎折的軟板結構。這種「只封住需要的地方」就是局部塑封。聽起來單純，難點卻在於：塑封區「內部」的零件，和塑封區「外部」的零件，兩者之間必須留出一段距離 (clearance)。這段距離愈短，代表佈件密度愈高、產品可以做得愈小。業界過去主要有兩條路，但各有硬傷：

Dam & Fill（壩填法）：以低流動性膠材點膠、烘乾，先「圍」出一圈壩體 (Dam)，再灌入高流動性膠材填滿 (Fill)。工藝成熟、門檻低，但缺點也很直接：它是逐顆點膠，一片面板上有 300 顆封裝就得跑 300 次，量產效率 (UPH) 很低；而且 Dam 的高寬比約為 0.5:1，1.0mm 的塑封高度就得預留約 2.0mm 寬，很難滿足今天的微縮需求。
局部轉注成型 (Selective Transfer Molding)：用客製化模具進行轉注，可以批次作業、效率高。但它必須預留流道 (runner)，會連帶把非塑封區也一起覆蓋；同時為了脫模得保留脫模角 (draft angle)，導致塑封內外零件被迫拉開很大的距離。更別提一套客製模具的 NRE 費用約 26 萬～30 萬美元，並不是每個專案都負擔得起。

圖 2｜傳統 Dam & Fill 的設計準則。壩體寬度 (W) 與高度 (H) 受限於點膠針頭尺寸，零件愈高、要預留的寬度就愈大──這正是微縮的天花板。

USI 解決方案：用 Fence 取代 Dam，用 VPE 取代 Fill

研發團隊的思路很直接：既然 Dam & Fill 的兩個步驟各有痛點，那就分別換掉。因此，這個直接的思路開展出一項創新方案，以 Fence（圍籬）取代 Dam 的圍堵功能，以 VPE（真空印刷封裝，Vacuum Printing Encapsulation）取代 Fill 的填充功能，一舉解決了間距、成本、流道與量產效率四個老問題。

Fence 是什麼？它是一個「預先成型」的實體零件，可以是金屬或非金屬材料，透過取放 (pick & place) 精準貼到載板上，直接圈出要塑封的範圍。關鍵在於：Fence 的厚度只跟它自身的結構強度有關，與被封零件的高度完全脫鉤。不論裡面的零件是 0.5mm 還是 3.0mm 高，Fence 厚度都可以維持在 0.15mm。這一刀，直接把傳統壩體「零件愈高、牆愈厚」的宿命切斷了。

圖 3｜Fence 概念示意：預先成型的圍籬（圖中環狀結構）先貼上載板圈出區域，再由 VPE 完成填充封裝，取代傳統「點膠築壩」的逐顆工序。

VPE 又補上什麼？真空印刷封裝以液態膠材搭配真空加壓固化，在常溫下印刷成型，過程中沒有模流應力，對敏感元件與打線更友善；真空加壓還能在固化時進一步排除孔洞 (void)。更重要的是，它以鋼板 (stencil) 定義區域、整片一次作業，最大工作區可達 400 × 400mm，把批量效率一次拉滿。

老方法 vs. 新方法：三個面向見真章

把兩種傳統方案與 USI 的 Fence + VPE 攤開來比，差距不只是「好一點」，而是設計規則層級的位移。

比較面向	傳統作法（Dam & Fill／局部轉注成型）	USI 新作法（Fence + VPE）
設計間距 (Clearance)	Dam 厚度約為零件高度的 2 倍；1.5mm 高零件需預留約 3.0mm。局部轉注成型受模具夾持與脫模角影響，1.0mm 高零件約需 2.1mm。	Fence 為預先成型的零件，厚度只與自身強度有關，與被封零件高度無關。 0.5～3.0mm 高的零件，Fence 厚度一律僅 0.15mm。
量產效率 (UPH)	Dam & Fill 以點膠逐顆施作，一片內含 300 顆封裝就得點膠 300 次， UPH 偏低。局部轉注成型可批次，但最大工作區約 95 × 240mm。	整片一次成型，最大工作區可達 400 × 400mm，提供高 UPH 的大量生產能力。
模具與流道成本	局部轉注成型需客製化模具， NRE 費用約 26 萬～30 萬美元，且必須預留流道（runner），會干擾非封區的零件與線路。	以鋼板（stencil）定義封裝區域，免昂貴客製模具、免流道設計，不干擾封裝區外的元件與電路，膠材選擇更多元。

雙版本設計，同時整合分區 EMI 屏蔽能力

這套技術經過多次調整測試，逐步發展出兩個版本以對應不同應用。Type 1 採用金屬 Fence，搭配貼合式 EMI 屏蔽膜，能同時提供分區 (compartment) 電磁屏蔽，適合手機主板這類對干擾敏感的場景；以 1.5mm 高零件為例，整體 clearance 僅約 0.55mm。Type 2 採用非金屬 Fence（如 LCP），適合含裸晶的系統板。兩個版本都免除昂貴的客製模具，並讓客戶依產品自由選擇合適的封裝膠材。

圖 4｜Type 1（金屬圍籬）與 Type 2（非金屬圍籬）的結構概念、間距需求與實體樣品。金屬版本可額外整合分區 EMI 屏蔽。

騰出來的空間，就是客戶的產品競爭力

技術指標之外，這項成果真正的價值，在於它讓 USI 的客戶握有更大的設計自由度。以往受限於間距與模具成本而做不出來、或不敢嘗試的緊湊設計，現在有了可量產的路徑。

更小的面積：設計規則優於傳統 Dam & Fill 與局部轉注成型，讓穿戴式產品的舒適性與外觀領先一步。
更低的成本：免客製模具、免流道，量產效率高、工作區更大，導入時程與 NRE 門檻同步下降。
更廣的彈性：金屬／非金屬雙版本、多元膠材選擇，並可整合分區 EMI 屏蔽，涵蓋從 RF 模組到含裸晶系統板的廣泛應用。

在供應鏈裡，USI 扮演的不只是製造者，更是「把先進封裝概念落地為可量產方案」的整合者。從材料驗證、設計規則釋出，到已完成金屬與非金屬 Fence 的評估與 VPE 膠材認證，我們把研發成果轉化為客戶可直接引用的設計參考 (POR)。下一步，我們正評估貼合式 EMI 屏蔽膜於 Fence 上的屏蔽效能，並將 VPE 進一步推向軟板應用，例如智慧眼鏡。當產業往更輕、更薄、更貼身的方向前進，USI 的研發團隊已經把那 0.15mm 的空間，先幫客戶省下來了。

＊本技術方案 Selective Encapsulation using VPE with Fence 已申請專利 (Patent Pending)。文中數據為工程參考值，實際規格依專案設計為準。

常見問答 Q&A

Q：什麼是局部塑封 (Selective Encapsulation)？為什麼穿戴式裝置需要它？
A：局部塑封是指只在電路板的特定區域施加封膠保護，而非整片覆蓋。穿戴式裝置常有部分區域要保護裸晶與打線、部分區域卻要保留天線、連接器或可彎折的軟板，因此需要「只封需要的地方」，以在最小面積內兼顧可靠度與功能。

Q：VPE（真空印刷封裝）與傳統轉注成型 (Transfer Molding) 有何不同？
A：VPE 以液態膠材搭配真空加壓固化、常溫印刷成型，過程沒有模流應力，對敏感元件與打線更友善，並能在固化時排除孔洞。相較之下，轉注成型需高溫、客製模具與流道，且脫模角會拉大零件間距。VPE 工作區可達 400 × 400mm，量產效率更高。

Q：Fence（圍籬）為什麼能把設計間距做到 0.15mm？
A：因為 Fence 是預先成型、以取放貼裝的實體零件，其厚度只與自身結構強度有關，與被封零件的高度無關。無論裡面的零件是 0.5mm 還是 3.0mm 高，Fence 厚度都可維持 0.15mm，因此不會像傳統壩體那樣「零件愈高、牆愈厚」。

Q：和 Dam & Fill 相比，USI 的 Fence + VPE 主要優勢是什麼？
A：主要有二：一是量產效率大幅提升──Dam & Fill 需逐顆點膠，而 VPE 整片一次作業、工作區更大；二是膠材選擇更多元，能依不同產品挑選合適材料，包含更多高 Tg 選項。

Q：和局部轉注成型相比，Fence + VPE 能省下多少成本？
A：局部轉注成型需客製化模具，NRE 費用約 26 萬～30 萬美元，且必須預留流道，會干擾非塑封區的零件與線路。Fence + VPE 以鋼板定義區域，免昂貴模具、免流道，並提供更大的工作區 (400 × 400mm，相較轉注的 95 × 240mm)。

Q：這項技術有金屬與非金屬兩種版本，該如何選擇？
A：Type 1 金屬 Fence 可搭配 EMI 屏蔽膜提供分區電磁屏蔽，適合手機主板等對干擾敏感的應用（1.5mm 零件約需 0.55mm 間距）；Type 2 非金屬 Fence（如 LCP）適合含裸晶的系統板。實際選擇依產品的屏蔽需求、零件高度與成本考量而定。

Q：USI 環旭電子在這項技術的供應鏈中扮演什麼角色？
A：USI 是把先進封裝概念落地為可量產方案的整合者。我們從材料驗證、設計規則制定到量產導入，將研發成果轉化為客戶可直接引用的設計參考，協助客戶在最小面積內實現更輕薄、更舒適、更具競爭力的穿戴式與微縮產品。