軟性基板材料應用於LED照明之技術

刊登日期:2014/5/16
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隨著科技化電子產品的不斷創新,不論在3C產品(如NB、手機、平板、數位相機)或照明、大型LED顯示看板等,都朝著軟性、輕量化和小體積的方向發展,因此必須使用大量的軟性基板。傳統的基板與電路設計如圖一所示,大致上有PCB、玻纖鋁基板、鋁銅基板(MC-PCB)等種類,這些基板材料大多無法滿足軟性、輕量化的需求,因此目前應用上受到限制。
 
軟性基板材料介紹
1. DuPont-Toray
(2) Kapton之無色、低熱膨脹係數聚醯亞胺薄膜
DuPont -Toray也開發出透明無色的Kapton系列。圖三是PET、Kapton、Colorless Kapton之穿透率比較,Colorless Kapton 整體而言,穿透率表現可與PET相當。在400~800 nm波長範圍時維持與PET相近的穿透率,但是可去除380 nm以下的紫外線,透明無色系列採用相同的芳香族單體,在維持耐熱性、抗化性、抗紫外線功能之外,同時達到透明化之目的。 
 

圖三、 PET、Kapton、Colorless Kapton之穿透率
 
2. 三井化學
(1) OPTICA
OPTICA為三井化學以原本的COC材料(APL系列)為主,最新發展的高透明薄膜與其他軟性基板之物性比較如表三所示。OPTICA擁有與玻璃基板相近的性質,因此相當適用於各種顯示器,如Touch Panel中的Sensor Film、OLED元件的載板,或保護層等。OPTICA具有優越的光學性質(表三),全波段穿透率為91.5%的高透明性(圖七)、低雙折射率(<5 nm)、低光彈性係數。飽和吸水率<0.01%,且由圖八可看出,OPTICA的透氧率與透濕率均較其他軟性基板材料低,顯示其高防濕的特性。
  
工研院材化所新開發之軟性基板材料
目前材化所針對不同製程需求(溫度、透明度),利用不同聚醯亞胺單體結構設計,搭配工研院自有的有機/無機混成技術以及R2R製程技術(圖十三),已開發不同特性的基板材料來因應各種商品需求,相關技術特性如表七所示。以下將針對透明無色基板及高溫黃色基板做一介紹。
 
 
1. 透明無色基板
一般透明無色的聚醯亞胺基板與金屬導線密著性不佳,在製程中也會有尺寸脹縮對位之問題。此外,最大技術困難點為透明基板與金屬線路是否可通過高溫(250~300˚C)焊錫打件製程驗證。聚醯亞胺基板上的金屬線路密著性不佳,可能會發生金屬線路與錫膏反應,造成線路毀損或錫膏無法與金屬線路接著(圖十四)。
 

圖十五、(a)工研院開發之透明聚醯亞胺薄膜與電路圖;(b)通過電路印刷製程與LED銲錫
 
2. 高溫黃色基板
為了滿足散熱、低吸濕、高尺寸安定性、低介電常數等需求,高溫黃色聚醯亞胺為軟性銅箔基板(Flexible Copper Clad Laminate; FCCL),是軟性印刷電路板(Flexible Printed Circuit Board; FPCB)的加工基材最佳選擇。現行高溫黃色基板主要是為了符合化鎳、鍍銅製程,聚醯亞胺基板是否可與銅箔密著良好(高Peeling Force),目前工研院所開發之高溫黃色PAA Hybrid基板已通過濕式金屬化過程,可完成化鎳、鍍銅製程(圖十六)……以上內容為重點摘錄,如欲詳全文請見原文。
 
作者:謝孟婷、蘇俊瑋、林志成、呂奇明/工研院材化所 
★本文節錄自「工業材料雜誌329期」,更多資料請見:http://www.materialsnet.com.tw/DocView.aspx?id=11842

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