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初露锋芒
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文章表情 开创列印技术新思维 - 光电所喷墨式植布制程平台颠覆传统应用
喷印技术在一般民众的眼里,应该就是列印文件及照片,但是对工研院光电所而言,「喷印技术」的观念早已不再只局限于一台小小的印表机里。在光电所列印技术组的努力下,以喷印制程核心技术为基础,配合材料的开发、喷墨元件的改良设计及各式应用领域关键技术的整合,已将喷印技术领域扩大至TFT-LCD(Thin Film Transistor-Liquid Crystal Display)彩色滤光片的制作、印刷电路板(PCB)的线路制作、PLED(P o l y m e rLight Emitting Diode;高分子电激发光二极体)的彩色化制程、生物晶片的制造、有机薄膜电晶体(Organic Thin Film Transistor;OTFT)、有机记忆体(Organic Memory)、3D电子元件等制程运用,不但大幅降低制程成本,更可直接减少原物料的浪费。

「光电子元件喷墨式植布制程平台」正是「创新应用技术、追求趋势研发」的最佳验证。光电所列印技术组组长应台发指出,近年来台湾厂商虽已能逐渐掌握到列印的相关技术,但无可讳言,列印产业一直在追求的仍然是印表机及喷墨头的代工制造及销售。从各方面分析都可以很明确地看出,这样的市场已经相当饱合了,所以如何运用核心技术创造出更高的附加价值,才是关键所在。「光电子元件喷墨式植布制程平台」就是光电所这几年来一直默默耕耘的成果,相信这项成果也将对国内显示器相关产业及PCB制程的发展造成重大影响。

颠覆传统制程下的印刷电路板
传统印刷电路板(PCB)制程,首先是将印刷电路板上的线路运用电脑绘制成板,并将此板涂抹上光阻液而后转印至铜箔基板,经过光罩的曝光显影后,再蚀刻掉感光的光阻液,之后在线路上涂抹保护漆,如此就完成了一块印刷电路板。

对于如何运用「光电子元件喷墨式植布制程平台」来颠覆传统印刷电路板的制程,光电所列印元件部经理陈俊融指出,经由此制程平台,PCB印刷电路板将不再需要经过曝光、显影、蚀刻等传统黄光制程,只要利用喷墨微流体控制技术透过喷墨头,将特定的元件材料植布到基板上的特定区域,形成像素化的图案,即可完成一块印刷电路板。表面来看,就如同文件列印一般,只是运用的材料不再只是传统的墨水,而纸张也转换为铜箔基板。当然,在实际操作时,还是需要考量喷墨头与喷印材料间的相容性,以及喷印品质如线宽与电性的控制。

应用加值的技术特征
除了PCB应用,此技术也可使用在TFT-LCD的制程中,例如液晶涂布、配向膜涂布、彩色滤光片制作等。以彩色滤光片来说,过去TFT- LCD均是以旋转涂布的方式涂布红绿蓝(Red, Green, Blue;RGB)三色,一次仅涂布一种色料,故每一种色料将会有三分之二的材料被浪费。也就是说,假如其中一次的涂布有所缺失,则整片玻璃基板就要被丢弃,整个制程因此浪费很多原物料。但运用光电子元件喷墨式植布制程平台则可以完全改善这样的状况。

举例来说,现今的制程只要先规范出哪些范围需要喷印不同颜色的墨水,即可运用喷墨头在该范围内做准确的喷印上色。就算是缺失的部分,也还可运用同样的喷印方式做修补。除此之外,这项技术的特点还包括:1. 液晶喷印量精准控制;2. 喷印位置准确(<10μm之偏移量),有助于矩阵型液晶面板喷印;3. 可多孔喷印;4. 大面板之喷印均匀性佳。

负责本项技术研发的光电所列印系统部经理郑兆凯博士表示,目前研发完成的这一款喷墨式植布制程平台,在机构上共有11轴的运动控制、双光学模组及多喷墨头的控制架构。主要的轴系控制,在精度上达到±1μm、光学解析度±1μm / Pixel、平面度达到±3 0μm,并由光电所自行开发之多工系统,采用了Event and Semaphore双多工处理平台的并行程序,处理如基板对位检测、D r o p品质观测分析、喷头清洁处理、环境即时检测、产品缺陷分析等,达到制程同步与量产速度符合厂商的需求。因此我们可以很骄傲的说,此平台是目前全球首见的设计。

技术再升级 产业再加值
为何当初会有这样的构想从事列印改造工程呢?印刷电路板、TFT-LCD及印表机为何会撞出火花呢?应台发组长说这源于光电所列印技术组的一个初步构想,希望能开创出列印核心技术的新应用,但我们对PCB及TFT-LCD的制程技术又不能完整的掌握,在历经几番波折之后,终于找到了一家厂商,愿意以长远的眼光来投入此项研究计划。过程中,先让同仁了解整个制程的流程及细节,再试着用喷墨方式来改善每一环节,从每一个错误中去改善制程,直到成功为止。

光电所从19 9 4年开始投入喷墨印表机及喷墨印头的研发,也技转给国内厂商量产喷墨头,并使台湾摆脱印表机业「无头」的窘境。国内厂商也从1998年开始接受国
内外大厂委托,以OEM或ODM方式生产喷墨印表机、雷射印表机,进而至多功能事务机。一路走来,光电所不断累积列印技术的能量,并衍生应用于各项工业化制程的领域。现今光电所能完全掌握喷印元件设计、喷印制程开发及喷印平台制作三项核心技术,可说是全世界极少数拥有如此完整能力的研发团队。

展望未来,光电所希望列印技术能与其它产业结合,并将列印核心技术应用面扩大至产业制程上,甚至创造新兴产业。对此应台发组长亦指出,产业的活络是科技延伸的一大关键,所以光电所一直在寻求创新的科技研发,这次将印表技术运用于不同的产业,就是一个最好的范例。但我们仍需寻求业界的协助,因为唯有透过和业界的互动与合作,才能将列印技术广泛使用于生活的每一环节,才能创造台湾列印技术的新价值。



献花 x0 回到顶端 [楼 主] From:台湾工业技术研究院 | Posted:2005-10-27 15:55 |

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