我國雖然為半導體、平面顯示器和各類型電子資訊產品的主要生產國，但這兩兆產業卻存在一個隱憂，即對於製程中不可或缺之光電特化材料的自給率偏低，絕大部分必須仰賴進口。儘管這些光電特化材料占生產成本的比重並不算高，但是若國內無法自行量產，將面臨材料單價居高不下、斷料甚至會影響新產品的研發等問題，實為影響整體產業發展的關鍵元素。
本文將從以下大綱，介紹量產光電特化材料的兩大關鍵技術—微量分析與純化技術。
‧國內光電相關產業之隱憂
‧量產光電特化材料所需的關鍵技術
1.光電特化材料之微量分析技術
2.光電特化材料之純化技術
‧應用案例：光電級環氧樹脂
1.含氯不純物之分析與鑑定
2.環氧樹脂之除氯技術
【內文精選】
量產光電特化材料所需的關鍵技術
由於國際材料大廠資本雄厚且長期耕耘光電特化材料領域，故現階段此高毛利率的市場仍由少數幾家廠商分食，部分光電特化材料甚至已形成寡占市場，且為了鞏固其既有市場並維持高毛利，領先廠商除了利用專利權及高技術門檻阻擋其他競爭者進入外，亦應用不同的策略進行光電特化材料的生產。由上述材料大廠的營運模式可窺見，量產高純度光電特化材料的關鍵，除了在於材料功能性的研發，更重要的是如何提升材料的純度。
對於光電特化材料而言，百分比等級的純度已無法滿足需求，不純物的容許範圍已低至ppm甚至是ppb等級。為了可以分析產品中或製程中微量的汙染物或不純物，微量分析(Trace Analysis)的概念油然而生。所謂的「微量」指的是分析標的物之尺度或含量，根據Namiesnik等人所提出之定義，當樣品中待分析物的含量小於100 ppm即可稱為微量分析，如表一。因此，微量分析技術及用以去除微汙染的純化技術實為量產高純度光電特化材料的兩大關鍵技術。
表一、微量分析之界定
應用案例：光電級環氧樹脂
環氧樹脂(Epoxy Resin)其成品中往往含有一定比例的含氯不純物，儘管經過水洗法的純化，其氯含量仍高達數千ppm，對於應用於半導體封裝材、液晶面板框膠等光電特化材料而言，過多的含氯不純物可能會在製程中轉化為鹽酸或次氯酸進而腐蝕電路，或是在框膠的硬化過程中與硬化劑反應而影響樹脂的固化率，甚至易造成框膠與液晶接觸時導入面板內而造成MURA或殘影等液晶顯示器的顯示不良現象。
目前國內部分廠商雖然可自行量產技術層面較低之一般級（氯含量>1,000 ppm）和低氯級（氯含量500~700 ppm）環氧樹脂，但超低氯級甚至是更高規格（氯含量小於100 ppm）的環氧樹脂仍掌握於國際材料大廠手中，也因此電子、光電領域中以環氧樹脂為主要原料之光電特化材料依然需仰賴進口。為協助國內可量產氯含量小於100 ppm的環氧樹脂並進而掌握生產框膠這類光電特化材料之能力，工研院建立光電環氧樹脂純化技術。
2. 環氧樹脂之除氯技術
將市售氯含量1,667 ppm之環氧樹脂以溶劑A溶解後，再以溶劑B進行萃洗，約可去除292 ppm之游離氯，隨後去除溶劑B，再加入反應試劑，可去除1,355 ppm的鍵結氯，使除氯後的環氧樹脂僅存1.65 ppm之氯含量，如圖四所示。確認兩種除氯技術對環氧樹脂中含氯不純物之去除功效後，分別設計純化模組，再將兩純化模組進行串聯，則可構成環氧樹脂除氯系統，如圖五所示。而為了確保除氯製程之穩定性，可針對整個除氯系統制定QA/QC項目及流程，包含運作時之試劑純度、容器清潔度、製程參數之監控以及除氯後產品之氯含量...…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖五、模組式除氯系統
作者：呂健瑋、蔡霆宇／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」376期，更多資料請見下方附檔。