吳明宗、余陳正、黃耀正、張德宜 / 工研院材化所
台灣為全球印刷電路板所用的銅箔基板主要輸出國之一，但各家生產的銅箔表面粗糙度不盡相。因此，IJP蝕刻保護膠，噴墨時無法滿足各家廠商生產出來的銅箔規格，反而需要調整油墨的噴墨特性。若能導入具有高表面張力、耐蝕刻、可顯影、易剝除等特點所構成的材料，建立銅箔表面一致性的平坦化處理製程，可大幅提升整體線路製作的均勻度與解析度。同時，建立銅箔表面一致性的平坦化處理製程，使整體線路製作的均勻度與解析度提升。
前言
近年受疫情的影響與衝擊，間接增加了辦公與個人使用電子產品的頻率，電子產品的低功耗、多功能、環保等特性成了大家更關注的議題。其中電子構裝技術印刷電路板(Printed circuit board; PCB)產業未來其中之一的重要的發展方向為將光與電的技術整合成光電基板，為了需求端的市場需求，對應的材料一直困擾開發端的問題。雖然2020年皆受到程度不一的衝擊，而2021年在負面因素退卻後，5G硬體設備需求增加，電路板朝多層、細線路及低傳輸損失發展，5G高階材料需求快速成長，就產值的角度，全球電路板產業仍值得期待(圖一)。
圖一、2020~2024年全球電路板產業市場規模
台灣為全球印刷電路板所用的銅箔基板主要輸出國之一，但各家生產的銅箔表面粗糙度不盡相同。因應需求有不同的表面處理方式，IJP蝕刻保護膠噴墨時無法滿足每一家廠商生產出來的銅箔規格，反而需要調整油墨的噴墨特性。若能導入具有高表面張力、耐蝕刻、可顯影、易剝除等特點所構成的材料，建立銅箔表面一致性的平坦化處理製程，將大幅提升整體線路製作的均勻度與解析度。
油墨材料類型與設計
噴墨製程技術廣泛應用至許多產業領域，有水性、溶劑、無溶劑系統(圖二)，一般噴墨製程用油墨材料與傳統印刷墨水不同，主要功能為噴墨印刷後能有效將功能性材料噴墨至基板上，再經過顯影、蝕刻、剝除等製程。由於材料的品質特性要求複雜，在配方設計與驗證上，材料的功能性顯得格外的重要。除了油墨材料基本規格，更需要考慮物性、化性、機械性等特性。
圖二、噴墨材料基本類型
PCB用的油墨是由樹脂、溶劑、助劑等組成，導電油墨還要加入金屬顆粒或奈米金屬顆粒等材料。油墨最重要的兩個特性是黏度和搖變性，而對噴墨油墨的黏度和搖變性的要求與傳統的網版印刷油墨有所不同。所謂黏度就是液體的內摩擦力，表示在外力的作用下，使一層液體在另一層液體上滑動，內層液體所施加的摩擦力。稠的液體內層滑動遇到的機械阻力較大，反之，較稀的液體阻力較小。黏度有動力黏度和相對黏度之分，過去常誤將動力黏度、相對黏度和運動黏度統稱爲黏度，其實油墨參數中的黏度只指動力黏度，即流體流動的剪切應力除以流層方向的速度梯度。此外，容易混淆油墨黏度與油墨黏性這兩個不同的特性。油墨的黏性是指油墨層在剝離轉移時的阻礙能力，是阻止流動中液體層分離的量度。黏性與油墨墨膜的分離比例有關，黏度是分子內部的阻抗，兩者無相對關聯，雖然多數黏度較高的油墨其黏性也較大。
1. 紫外光固化油墨
紫外光固化油墨製備原料包含單體、寡聚物、光起始劑與各式添加劑，其中單體和寡聚物是噴墨油墨配方的基本組成。當能量施加至油墨材料上時，形成自由基與單體或低聚物進行反應，以產生反應傳遞點並引發聚合鏈式反應，直至終止步驟發生或全部的反應單體消耗完。此外，提高丙烯酸酯的含量可以有效增加聚合物材料的交聯密度，使得到的聚合物材料更為堅硬，增加對溶劑的耐化性與耐磨耗等特性。紫外線固化可以通過兩個機制產生，主要的機制是自由基聚合機制或陽離子催化聚合作用。紫外光固化墨水應用廣泛，為目前主流的發展項目之一，以UV LED照射後即可固化並附著的墨水，不會產生VOCs。快速的光固化大幅度縮短製程時間與成本，而UV LED為冷光源，照射時的發熱量較少，使印刷時受熱收縮變形影響也較小，同時也不會因為高熱而影響 ---以上為部分節錄內容，完整資料請見下方附檔。