自裝配

柔性製造工藝是保證美國國防部能夠實現經濟可承受性、獲得客戶定製的電子系統所必需的技術。沒有這些先進的製造技術，許多下一代作戰系統將會由於成本高昂和進度滯後等問題面臨失敗或被取消的可能。

概述

柔性工藝對美國採辦改革的成功起著重要作用，因為這些技術的出現將鼓勵更多的供應商參與美國國防部專項業務的競爭。柔性製造還將使大批量定製生產成為可能並且在民用市場創造機遇。流動自裝配（FluidicSelfAssembly(FSA?)）技術就是最近開發的最有前途的柔性製造方法。

背景

背景需求目前，美國國防部的電子市場相對較小且專業化強，要求小批量生產。大批量生產的民用製造廠缺乏敏捷性和動力來滿足國防部小批量生產需要。軍用電子市場不受重視，尤其在目前的和平時期，只有少數契約商競爭軍用電子市場，這些公司不能實現大批量製造才能達到的成本效益。

採辦改革已經使國防部追求使用大批量的民用貨架(COTS)電子產品以滿足它的需求。COTS能夠滿足軍方低成本和快速組裝成器件的需求。因為國防部所需的許多電子器件的性能、空間、重量和形狀不是嚴格要求的，因此採購COTS產品是減少開發和生產成本的最佳方法。

然而，國防部面臨的真正問題是低成本和及時得到專業化、小批量電子元器件。許多下一代作戰系統將取決於定製的電子設備，因為這些電子設備會受到空間、重量和形狀的限制。這些新的平台包括隱身飛機、機器人運輸工具（空中、海面及水下）等。這些新出現的國防系統將需要小型相控陣雷達、保形感測器和天線、射頻識別標誌、可佩戴計算機及先進的顯示器來提供戰場競爭優勢，而柔性製造系統正好能夠滿足國防部的這種需求。

流動自裝配(FSA?)流動自裝配為電子設備製造提供了一種創新方法，被稱為既能滿足軍事需求又有經濟效益的最有前途的電子設備柔性製造方法。最初這種方法用於製造平板顯示儀和射頻識別標誌。但是其潛在用途將更為廣泛。

技術

技術創新FSA是在一片塑膠薄膜上裝配細微電路（納米組件）。每個納米組件的實際形狀都是根據其功能變化的。納米組件的形狀與在基板上的相應精密孔相匹配。裝配前，所有的納米組件要進行全面測試並懸浮在液體中。液體提供保護塗層並輔助裝配過程。這些數千個懸浮納米組件從分發裝置中流出來，漂浮在基本表面上，然後自對準並填充到相應的接收孔里（見下圖）。數千個納米組件能在幾秒鐘之內裝配完成，實現工藝過程並行。使用多級分發裝置和CCD檢測確保納米組件100%填充進入相應孔中。

未使用的納米組件可以再循環使用，從而使浪費達到最小並且使自裝配工藝效益更好。一旦所有納米組件歸位，那么下一步就是使用傳統的印刷術和蝕刻技術進行組件的互連。

FSA的優點目前的電子系統插接裝配方法不僅成本昂貴且耗時長。FSA使用的設備投資小，而產出量大。這樣就排除了市場準入障礙。如投資一個平板顯示器廠原來要6億美元，而使用流動自裝配技術的工廠只要投資6000萬美元即可。另外，由於FSA能使用一種塑膠的底板，因此能製造出許多形狀來滿足軍事需求。如FSA能用塑膠代替玻璃製造平板顯示儀，能夠製造像窗簾一樣拉下來的顯示儀。FSA還有一個優點是能與多種底板，如半導體材料、積體電路和微機電系統設備兼容。這種設計柔性能夠生產出在大範圍頻譜內的定製化產品。

對美國國家安全的貢獻軍用電子產品製造業是國家基本的國防產業，軍用電子設備需求日益增多，要求工業部門能夠為部隊提供技術優勢。如何維持這種優勢取決於工業部門能保證及時地、經濟地提供相應的電子設備。FSA就是可以為國家安全做出重要貢獻的一種技術。

降低了市場準入門檻平板顯示器是許多國防系統的關鍵設備。然而，美國缺乏一個重要的平顯工業基地，而平顯需求只依靠外購。這是由於堅固耐用的軍用顯示器、平板系統的主要國內供應商由於無利可賺而退出市場，這使得美國軍事處於被動地位。FSA技術使美國重新獲得進入民用和軍用顯示器市場的機遇。FSA顯示器因為比玻璃顯示器更輕和更耐用，因而適於軍用。

減少採辦時間FSA裝配速度快有助於減少新系統開發時間。一個國家的軍事優勢之一取決於捕捉民用可用技術並將它們套用于軍用系統的能力。其它的益處還包括減少成本和增加生產率，同時提高質量和性能。

批量生產FSA工廠能夠提供急需的大批量電子系統。該技術由於投資少、柔性大且裝配能夠並行，因而能很快回響美國防務採辦所需要增加的生產量。FSA技術還能夠使美國國防部很快認證和發展備選供應商。

本土安全FSA技術對與保護美國本土安全的系統有直接和普遍的影響。例如，使用FSA技術能夠提供生產射頻識別標籤的可靠生產方法，而且成本只有幾美分，這樣的價格使得這種標籤能夠廣泛套用跟蹤入境或過境的行李、包裹和貨櫃。這些標籤還在供應鏈管理和控制偷竊和偽造中發揮巨大作用。利用FSA技術還可以製造防偽身份證或統一的駕照。這些卡可分發給頻繁出入國境又值得信賴的旅客。

挑戰.然而FSA目前還沒有轉入大批量生產，從小批量裝配到大批量生產通常會出現極大的技術挑戰。FSA使用的設備是獨特的，因此要想成功轉入大批量生產，工藝方法必須具有可生產性、工藝性、易測試性、實用性、可維修性及可靠性。

前景.FSA是一種經濟的、且可升級的具有突破性的製造工藝。該工藝技術能夠使400億美元的顯示器市場重新分配。FSA許可證生產技術將帶動電子工業創新和加速增長。在FSA上投資的戰略投資家已經認識到它在電子系統、製造、運輸和後勤方面的潛在影響。GEMplus公司是世界上最大的智慧卡製造商，最近獲得了4000萬美元生產FSA顯示器的契約。該契約標誌著該技術的重要轉折點。在今後幾年，尋呼機、蜂窩電話和高清晰螢幕的先進顯示器生產將啟動。

政府目標和作用很顯然，政府不應該將資源分配給私人已經投資的部門，政府應該投資驗證在軍事上的套用，從而加速FSA技術的發展。這些工作通常花費較大，時間也相對較長，任何一家公司單獨承擔都有困難，但這項工作很實用，將對整個工業發展都有益。另外還建議政府通過減少FSA技術進入市場的障礙來快速擴展工業基礎，例如建立國有的或由政府支持的FSA工廠，授予一定的防務契約來鼓勵採用FSA工藝生產。另外對採辦官員、商業主管人員和工程師進行適當的短期培訓，這些措施對10年前加速微機電系統項目的發展相當有效。由於這些技術發展迅速，因此，政府必須保持與工業界的對話，了解並協調工業界投資方向。

結論流動自裝配技術是一種適於軍民兩用實現柔性電子製造的理想方法。FSA技術能夠為美國國防部提供經濟可承受性、專用電子系統。如果沒有這種先進的製造工藝，許多下一代作戰系統將由於成本和進度問題面臨失敗的可能。如果政府在FSA技術上適當地投資，將能夠使該技術成功地從小批量向大批量生產轉變。