線性思考會產生線性結果,卻不一定保證成功;真正的創新需要非線性思考,而且往往不會從目標導向的遊戲或是實驗中發生。有種導電油墨(conductive ink),它不只是玩具,而能協助電子開發者從「玩耍」中產生靈感。

對設計工程師來說,原型製作階段在推動創新方面的作用最大,甚至超越設計初期的腦力激盪(brainstorming);傳統的電路板蝕刻在產品原型開發的迭代過程中扮演要角,但導電油墨也能以其靈活性達到相同目的。導電油墨其實已經存在了好一段時間,近年來受到低成本、添加式(additive)的3D列印技術激勵而重新獲得注意。

市場研究機構IDTechEx預測,未來十年導電油墨市場可達到4億美元規模;該報告指出:「以印刷製作的大面積壓電式感測器、電容式感測器與生物感測器,將成為廣大印刷電子產業的最主要成份。」

導電油墨為電路設計帶來的好處

有一個隱含的理解是,隨著時間推移,當測試顯露了更多關於實際運作的洞察資訊,設計也會跟著演進;因此設計變更是不可避免的,但為了每一次變更重新製作PCB卻是費時費工;若運用導電油墨,就像是3D列印一樣,是一種添加式的程序,不需要強烈的化學藥劑或是高度特製化的設備來儘早快速製作迭代,節省開發時間與成本。

因為省去了每次改變PCB佈線就得透過蝕刻或銑削程序來定義導電走線的時間,導電油墨能激勵設計工程師自由腦力激盪,探索全新的點子;而導電油墨也因此能適合傳統線性設計程序,也能適用於高度靈活的設計。

導電油墨提供的最明顯優勢,是能夠在傳統的玻璃纖維強化環氧樹脂之外,在各種各樣的形狀與表面上製作軟性電路路徑;這類油墨的成本依據阻抗與成份而有所不同。舉例來說,美國業者Methode可提供一種支援噴墨印刷的銀導電油墨,表面電阻為200 mΩ/sq;還有一家英國公司Bare Conductive,提供一種更平價(50ml罐裝23.5美元)但電阻稍高(55Ω/ sq)的產品

儘管基礎特性不同,大多數的導電油墨都能與電氣化的非傳統材料相容,例如紙、塑膠、木材或是石膏,將可能的解決方案擴展到非傳統領域;而讓電路原型製作擺脫虛擬空間的侷限或是蝕刻程序的麻煩,設計工程師現在能將有形的回饋重新導入腦力激盪的過程。

有優點就有缺點

不過就像所有的工具,導電油墨也有使用限制,其主要缺點有二:其一是這類材料固有的阻抗與電路板的銅走線相較會偏高;舉例來說,Bare Conductive的導電油墨電阻為55Ω/ sq,但相同尺寸的銅走線電阻大約為0.3Ω/ sq。

這不一定是壞事,電阻確實會阻礙印刷走線能可靠承載的電流量,但仰賴信號電壓的低電流電路並不會有不利影響;實際上,特定電路需要高線內電阻(inline resistance)。

另一個值得考量的、視情況發生的缺點,是如果你用無法量產的非擴展性技術進行產品原型製作,你還是得重新用蝕刻PCB來製作原型;不過這也不是壞事,原型製作是一個迭代過程,並非起點與終點都有非常明確劃分的單向任務,你的第一個原型應該不會是最後一個。

失敗與重新製作原型有助於確保你盡早識別所有可能的限制,而不是在產品邁入量產階段才發現有不相容;修改已經量產的產品需要付出的代價,會比在設計早期高得許多。

在《創新者的DNA:5個技巧,簡單學創新》(The Innovator’s DNA: Mastering the Five Skills of Disruptive Innovators)這本書中,作者Jeffrey Dryey、Hal Gregersen與Clayton Christensen觀察到,創新者的思考方式與一般人不同;利用一種稱為「關聯性思考」(associational thinking)的技巧:「他們的腦袋擅長將不明顯與原始想法相關的想法連結在一起。」

關聯性思考是源於學習以及經驗。而導電油墨的流動性──無論是實質上還是意義上──為電路區塊建構添加了非傳統程序,可能會在將電路導入系統設計方面開啟一系列的可能性;或許這種工具並不能完全取代銅,但有其作用。

你認為我們如果只利用像是導電油墨這樣的添加式程序來設計PCB,會需要多長時間?如果你使用過導電油墨,你發現它們在哪種情況下最有用?請與我們分享你的看法!

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Conductive paint is not just a toy,by)