從Finetech、Filmtech及Plastic Japan 2013看最新薄膜技術與應用發展

刊登日期:2013/6/26
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趙志強/工研院材化所研究員

新材料發展
日本的功能性高分子材料是日本電子與光電產業極重要的上游關鍵原材料,藉由這些薄膜材料功能的不斷突破,使得後續的半導體、LED、軟板、軟電與能源產業可以有新的產品價值與特性,具有透明且耐高溫的工程塑膠常被用來取代玻璃基板,除了減少脆裂外,輕薄與低價化製程的需求也是主要考量。各種優異的技術指標,包含高溫穩定性、透光性、熱膨脹係數、阻氣阻水性都與玻璃為比較指標,雖然目前包括旭硝子、康寧與SCHOOT等光學玻璃大廠都有極薄玻璃的開發,不過單價目前還在一般光學玻璃的三倍以上,短期間內,塑膠化的軟性電子,特別是低價化的3C產品,仍然是很熱門的技術開發方向。

除了耐熱的特性外,一些複合型的高導熱材料也因為功率元件與LED散熱需求持續被開發出來,全氟化高分子材料在高環境穩定性與離型性上有傑出的特性,三井化學這次展出了一款全氟化環烯烴(圖一),環烯烴的表面能已經夠低了,經過全氟化後,極低的表面能與優異的離型性,可以應用在極精細的奈米壓印轉印與細線路轉印上,不會有介面殘留的問題,可藉以增加製程的良率與可靠度。另外,除了表面鍍層的反射片技術外,發泡反射片是低價功能化的選擇,常見的有積水化學所開發的MCPET材料,不過這次三井化學結合了自行連續超臨界發泡的技術,發表了高密度均質PET反射發泡薄板(圖二),平均泡孔僅1μm,反射片150μm厚度就可以達到98%以上的光反射率,熱縮變形也小於3%,隔熱與絕緣特性也很優異。三井透露,成本比延伸破孔的反射片(異質添加型)更具有競爭力,應用更為多元,預計今年底可正式量產。


圖一、三井化學全氟化環烯烴 超低表面能基材

不讓三井化學專美於前,韓國KOLON(DuPont)也往功能性薄膜之路邁進,這次發表了耐候型的PET(圖三)與透明PI(圖四),以往PET是很經濟實惠的光學薄膜材料,不過無法使用在需要高度環境穩定的太陽能面板材料上,如何將PET高附加價值化,其實不只KOLON,許多PET大廠也將PTFE、PVDF等氟系材料相結合(三明治複層圖五),製造出耐候型的高反射PET薄膜材料,具有優異的紫外光反射率與長時間穩定性。透明PI也具有300℃的耐溫性與<15ppm的熱膨脹率。


圖五、NIDEK 超高硬度PET表面塗工

日本塗工技術翹楚的NIDEK開發出超高硬度6H的單層塗佈材料Acier,採用有機無機的混和交聯技術,將3C保護膜的強度又往上增加了一級,刀片都不見得有刮痕,除了光電用途的高功能性薄膜外,環保材料也是一項重要發展方向。現有一般塑膠材料的高值化與生質材料的二次加工技術,一般常見的PP製品,如PP膠帶、塑膠袋、保鮮盒、保鮮膜等在會場都可以見到。

Shachihata公司利用結晶控制的奈米添加方式NS-01(圖六),改變原本small domain的結晶分佈,形成層狀堆疊的結晶層,將PP材料韌性強度提升40%,意味PP材料在使用上的減量與輕量化,可以降低塑膠的使用量。TORAY也發表了PLA的發泡技術(圖七),突破以往破孔分散的問題,利用奈米合膠技術所製造的micro porous的PLA薄膜可以達到透濕與防水的功能。透濕率可以超過1500 g /m2/day,使用在尿布與農業用覆蓋層,可以取代不織布,同時又可環境自動降解。另外,ENEOS均一PMMA微粒材料,單一粒徑的特性具有許多優異的光學功能與塗佈後表面光學平坦面的優異特性(圖八),在特殊的高導熱材料中Bridgestone所發表的HGCT Film(圖九),結合石墨烯與奈米碳管的架橋技術,使得薄膜水平方向的熱傳導率高達995W/mK ,這是鑽石才有的熱傳導係數。


圖九、Bridgestone 奈米碳管石墨超高導熱複合材

新技術應用
精密的製程技術少不了一些關鍵的材料、零組件與設計,隨著許多新興材料的產生與多元的應用需求,就會有不同的加工方式產生,薄膜製程包含---本文為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。


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