新世代無光罩圖案化技術 彈性快速掌握商機
無光罩圖案化技術包含數位曝光及數位噴印兩大技術平台，其具有高解析、細線寬的直接圖案化製程能力，優於光罩
製程4倍產品開發速度並可增加2倍材料使用率，是無光罩印刷製程中最受關注的彈性生產新技術，可應用於微機電系統光電元件(MEMS)、IC載板之介電層與導線製作、Micro LED顯示器之高效率色轉換量子點墨水及圖案化封裝材料等光電半導體領域。因應智慧生活場域少量多樣客製化產品彈性製造需求，開發無光罩數位圖案化製程整合技術解決方案，能大幅降低傳統光罩高昂成本與製造往來時間，並替未來新興產品開發打樣、試產開拓新途徑，亦可帶動材料、顯示器/半導體封裝等相關新事業，鏈結智慧移動、醫療、零售及育樂之多元應用新興場域，掌握新世代商機！
高深寬比厚膜絕緣樹脂材料，尤其適合於微細結構製造。其主要特點包括能夠形成非常厚且精確的結構，並具有高機械強度和良好的化學穩定性；另導入脂肪族結構，可以提升紫外線至近紅外波段的光學透明性；此外，由於它能承受高達200˚C的溫度，適合高溫應用，因此高深寬比厚膜絕緣樹脂被廣泛應用於微流體學、生物醫學、光學元件和微型感測器等領域，是製造高精度微型結構的理想選擇。「高深寬比絕緣樹脂材料技術」針對泛用的高深寬比絕緣樹脂材料的特性及其製程作一概括介紹，並說明工研院材料與化工研究所開發之厚膜光阻材料。
「高解析乾膜光阻材料技術」報導，乾膜光阻通常由聚乙烯膜PE層、感光光阻層、聚酯PET層三部分組成。其中感光光阻層是乾膜最重要的組成部分，包括：鹼溶性樹脂、光聚合物單體、感光劑等。聚酯膜PET為感光光阻層的載體，聚乙烯膜PE是乾膜的保護層，主要功能是隔絕氧氣、分層和避免機械刮傷。乾膜光阻主要應用於PCB製造過程中電路的圖案化設計，在製造加工過程中，貼合在銅箔板上的乾膜光阻經紫外線的照射之後發生化學反應，形成穩定物質附著於銅板上，從而達到阻擋電鍍、蝕刻和開孔等功能，實現PCB設計線路的圖案轉移。工研院材料與化工研究所近年著重於環境保護的乾膜材料開發，如具水性KOH或Na2CO3顯影系統，其中R2R收卷的正型乾膜光阻，可達高解析度，適用於高規格載板應用，此製程為無溶劑的乾膜製程，操作環境更友善，可應用細線路IC載板。
「低溫固化感光絕緣層材料技術」指出，為了滿足電子產品對更小尺寸、更強大的性能和更低成本之市場趨勢，先進封裝變得越來越重要。因此，封裝技術如3D IC封裝、扇出封裝、小晶片封裝和倒裝晶片晶圓凸點等先進封裝技術也不斷精進。在這些封裝結構中，感光材料是先進封裝的關鍵材料之一，可作為緩衝層、鈍化層以及絕緣層等，而低溫固化型的感光絕緣層材料，可避免在重布線路或多層的堆疊製程時因熱應力所造成的元件翹曲，且具覆蓋於各種薄膜厚度的高縱橫比圖案化能力。工研院近期研發感光聚醯亞胺材料的高分子設計，以導入不對稱結構之醚鏈基團，或側鏈巨大基團如陰電性較高之CF3基團，能夠降低感光材料的電子電荷轉移效應，提高透光度、高分子柔韌性及增加顯影性，可作為一種低溫固化感光絕緣材料，應用於顯示元件、FCCL、半導體等的電性絕緣層、圖案化線路層、乾膜材料等。
隨著精密電子產品對性能和可靠性的要求不斷提高，市場對高效能封裝材料的需求也持續增加，具有優異性能的液態封裝材料逐漸受到市場的青睞，預估在未來幾年內需求還會繼續地穩健增長，其中，低黏度液態封裝材料技術將會是一個重要的新興市場。低黏度液態封裝材料除了要具有傳統封裝材料的特性之外，還須具有良好的流動性和填充性，才能夠更完全地填充於狹窄的空隙中，在封裝過程裡達成均勻的塗佈或噴塗，為輕薄短小之元件提供更有效的封裝與保護，並提高封裝後的效率和可靠性。「低黏度液態封裝材料技術」介紹工研院材料與化工研究所近期開發的低黏度液態封裝材料技術，以及其可應用之相關領域。
Micro LED有高亮度、高解析和高對比等特色，被視為下世代的顯示技術，但仍存在未成熟的生產技術阻礙其產品發展。量子點光色轉換(QDCC)技術有比OLED更高的色飽和與光色均勻，「量子點噴印墨水材料技術於Micro LED顯示之應用」指出，針對量子點噴印墨水材料的發展以及量子點光色轉換層運用於新世代Micro LED顯示器的潛力，工研院材料與化工研究所致力於奈米粒子改質、包覆及分散，開發無溶劑型量子點噴印墨水配方，並進行噴塗驗證及光色轉換效率驗證，建立IJP噴墨材料驗證平台，提供國內材料廠商驗證材料特性及可行性評估，加速國內廠商快速導入新材料契機，建立自主關鍵材料技術，同時鏈結國內材料、設備、面板整合廠商與終端場域業者，以發展高附加價值創新應用。
高分子聚合物、纖維表面經金屬化後，能在航太、微電子、無線通訊、光電、生醫等領域實現廣闊的應用。表面金屬化主要通過化學鍍和物理氣相沉積(PVD)技術來完成。PVD鍍膜的品質固然高，然而製程需真空環境與靶材，於設備、時間、材料及能源的成本高昂，而鍍膜均勻性往往受限於被鍍物的立體造型；相對來看，化學鍍則工藝設備簡單，可在常壓下相對較低的溫度條件下進行，鍍層均勻且不受基板形狀影響，近年來逐漸受到重視，是產業界眼中具有相當高替代潛力的技術選項。「高分子基板上化學鍍銅的金屬捕集型前處理」介紹化學鍍銅前對基板的各種前處理，特別側重於能有效捕集並固定觸媒的技術選項。被動型的前處理僅能提高觸媒沾附的機率，對附著力的提升不大；金屬捕集型前處理則是藉由特殊聚合物的輔助，透過吸附及反應鍵結，增強觸媒的錨定強度，有效地提升金屬鍍膜在非導體基板上附著的可靠度。
淨零碳排 vs 經濟產值 魚與熊掌真的不可兼得嗎？
為將產業發展從「開採、製造、使用、丟棄」直線式的線性經濟，轉型為「資源永續」的循環經濟，行政院於2018年底核定「循環經濟推動方案」。而循環經濟下之新興高分子產業，是建立在物料不斷循環、利用的經濟發展模式上，形成「資源、產品、再生資源」的循環利用，達成零廢棄的目標，以根本解決經濟發展與環境衝擊的矛盾。另方面，工業低碳化及去碳化已為全球之趨勢。立法院於今(2024)年初，三讀通過《氣候變遷因應法》，據此，環境部第一階段將針對年碳排量逾2.5萬公噸之287家碳排大戶徵收碳費，排碳進入有價時代。本期「低碳循環議題下的高分子加工產業應用」專題，聚焦於「循環經濟」及「低碳排放」兩大核心概念，分享高分子材料在能源、民生、交通、電子等應用領域與時俱進的開發趨勢。期能透過前述熱門話題持續發酵，拋磚引玉，讓更多國內高分子產業先進一同重視循環經濟及低碳/去碳化之重要性。
鈣鈦礦太陽能電池擁有可大面積生產、低成本、製程簡易、質輕量薄、可撓曲等多重優勢，具有提供低成本太陽能轉換的潛力，且其可與傳統矽晶太陽能電池串聯，充分利用太陽光的優點，提升太陽光利用率。然而，鈣鈦礦材料以配位鍵堆疊，較不穩定，材料對熱、環境水氣以及氧氣等因素較為敏感，故其所使用之封裝材料具有諸多限制，除封裝溫度、時間之外，其阻水特性相當重要。「鈣鈦礦太電熱塑封裝材發展趨勢」報導，工研院在太電封裝薄膜上，舉凡熱塑型封裝薄膜以及低水氧穿透封裝膜等，均有研究經驗，目前已開發出在120˚C下具有適合封裝之流變特性且在電池工作溫度下具有足夠耐熱特性之材料。而因太陽能電池發展趨勢，鈣鈦礦太陽能電池會是整體主軸中重要里程碑，故工研院也持續聚焦在低溫型熱塑封裝薄膜領域上，以協助提升國內鈣鈦礦電池產業自主性。
氣候危機迫在眉睫，當低碳環保成為塑膠包裝消費市場的普世價值，促使人們重新思考包裝中使用的材料和物質。全世界每年有約7,800萬公噸的塑膠包裝材料生產，其中約有14%能進入回收體系，最後僅僅只有170萬噸(約2%)回到原來的塑膠包裝應用體系中。如今循環經濟逐漸成為顯學，具備重新再利用潛力之「單一化材質」包材，近幾年成為當紅的開發方向。Smithers市場報告推測，全球柔性單一材料塑膠包裝薄膜到2028年市場將超過800億美元(約3,000萬噸)，包括單一化的PE、PP、PVC及RCF。「單一材質化循環包裝之技術趨勢」針對單一化包裝的沿革及相關技術開發作一介紹，單一材料包裝對我們的環境將產生深遠的影響，成為一種時尚，透過如何塑造包裝未來的徹底重新思考，也將改變未來十年甚至百年人類應用塑膠包裝的型態與生活方式。
「熱塑性碳纖維複合材料：為汽車輕量化與綠色環保開啟新時代」指出，熱塑性碳纖維複合材料因其優異的力學性能和可回收性而受到青睞，廣泛應用於汽車各個部件。近期，日本東麗與本田公司專注於汽車零件的回收再利用研究，計畫在2027年建立年處理500噸汽車塑膠零件的回收工廠。全球碳纖維複合材料市場持續增長，尤其在汽車、電子、船舶和航空航太行業。新興技術如3D列印為其應用帶來更多可能性，但也面臨挑戰。在2023年日本IPF塑橡膠展中，展現了碳纖維複合材料在未來汽車製造業的潛力，推動整個行業向更綠色的方向發展。
「聚乙烯醇偏光膜及製程廢水之循環再生利用」一文主要探討因數位化時代興起所導致如PVA偏光膜等消費型電子產品廢棄物大量產生之議題。為杜絕傳統方法利用焚燒廢棄PVA偏光膜所引起碘蒸氣釋放之危害， 除了可透過新型技術針對製程廢液進行碘回收之外，直接回收PVA塑料再製亦是解方之一。對於含碘PVA回收料而言，其材料特性可望用於開發新式介孔結構材料；反之，除碘處理的PVA回收料則可再製用於民生材料。研究證實，廢棄PVA偏光膜經循環應用可望轉作為低碳原料，從而推動綠色永續發展。
主題專欄與其他
發光二極體(LED)在1960年代就已經被發明出來，但因為只能發出單色光且亮度較低，僅能作為指示光源或簡單的顯示器應用；直到1990年代，日亞化學開發出高亮度藍光LED後，可以發出白光的LED也隨之面世，出現了一個新型的白色光源，讓LED的應用範圍一下子擴大了許多，包括照明應用、LCD背光、車用光源 等；近年來更隨著LED晶片的微小化，有mini-LED甚至micro-LED技術的出現。「LED封裝材料技術回顧與發展」一文回顧LED膠材系統與特性的發展歷程，並且對於目前mini-/micro-LED所使用的封裝製程技術作一描述，提供相關材料開發者作為參考。
世界大廠如台積電、英特爾、三星等都正全力開發能簡化設計、提高良率並有效提升晶片性能的Chiplet異質整合技術。「Chiplet異質整合與先進構裝材料發展趨勢」指出，5G技術發展下，AIoT、HPC、車用電子與雲端中心等應用興起，為延續微縮速度，各大晶圓製造廠亦於先進封裝技術領域中持續努力突破困境，搭配先進Chiplet異質整合技術之2.5D/3D構裝技術，得以量產問世，除了晶圓製造大廠，封裝廠也加緊動作研發。目前市場上2.5D/3D先進封裝技術已可整合多晶片優勢於一身，突破傳統SiP載板暫時無法達到的超高密度。為因應大量運算處理需求，研發目標為降低晶片產品功耗、提高晶片產品整體效能與體積控制，目前多以2.5D Chiplet封裝產品支援，3D封裝則以HBM產品較為廣泛與成熟。為搭配高階構裝技術，材料廠商須因應下世代持續提高運算速度需求與多功能整合的產品性能做研發，並兼顧各材料相互之間的匹配性，同時考量維護環保之高值化材料，推估將是維持產業競爭力的解方之一。
「造紙產業概況及淨零減碳趨勢」說明，由於氣候變遷與環保議題日趨重要，各國紛紛提出「2050淨零排放」的目標和行動，2022年國發會也發布「台灣2050淨零排放路徑及策略」。造紙產業雖然屬於傳統產業，卻也是經濟景氣興衰的領先指標，造紙產業屬於耗能、高污染的產業，節能減碳已經是造紙產業刻不容緩的要務。我國造紙產業廠商近年來在政府導入多元輔導資源及推動循環經濟與再生能源等政策下，積極投入產業節能及提高產業附加價值，加速因應布局產業低碳發展，以達成造紙產業低碳轉型減碳之目標。
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