林文龍 / 工研院材化所
本研究探討面板製程中聚醯亞胺(Polyimide; PI)廢料之純化技術，並開發光譜監控技術，藉以縮短投入分析人力。聚醯亞胺廢料容易吸收水分與受到金屬離子污染，而以優良的純化技術搭配合適的光譜監控，可有效地降低生產成本。本研究即提出聚醯亞胺純化技術，與快速分析監控方式，利用共沸法除去水分與吸附過濾法除去離子不純物，其特性與原液相同，並以非破壞性光學監控，可於數分鐘內完成特性預測，此技術可應用於國內相關產業，使材料能循環回用並精準監控品質。
【內文精選】
聚醯亞胺材料純化及檢測
1. 純化技術
工研院過去提出分段處理的純化技術，以共沸法去除材料中的水分，再透過吸附過濾法去除離子不純物與微粒（圖五）。此製程的批次處理量可達數十公斤等級，且在純化過程中，配方中的溶劑與高分子比例不會改變，因此材料特性可維持與原液相同。此外，該純化系統具備避光、密閉操作及配方回調功能，可應用於不同型號PI材料的純化。若在純化過程中，因加熱導致溶劑型配方比例產生變化，亦可透過回調機制將材料特性調整回與原液相同。目前已與國內多家面板廠展開合作，共同推動PI材料循環利用。
圖五、工研院PI配向材料純化技術
2. 檢測技術
PI材料具有多項關鍵特性指標，其檢測儀器與方法也因不同指標而有所不同。
以水分與金屬離子檢測為例：
(1)卡爾．費雪(Karl Fischer)水分分析儀採用容積式或庫侖式滴定法進行水分含量測定。其檢測原理為：水(H2O)與碘(I2)在含有二氧化硫(SO2)、鹼性物質及醇類溶劑的環境中進行反應，透過計算反應過程中碘的消耗量，即可定量分析樣品中的水分含量（圖六）。
圖六、水分檢測技術
(2)感應耦合電漿質譜儀(Inductively Coupled Plasma Mass Spectrometry; ICPMS)：主要用於偵測樣品中的元素含量，以分析離子不純物等微量金屬元素。其檢測原理為：液體樣品先霧化轉換成微小氣溶膠液滴，並導入高溫電漿中，使樣品中的元素游離化為帶正電的離子(M+)；接著透過質量分離器依據質荷比(m/z)分離不同質量的元素離子，最後由電子倍增管放大離子訊號並進行偵測，以分析樣品中各元素的含量（圖七）。
圖七、金屬離子檢測技術
3. 光譜監控技術
本研究以純化技術搭配光譜監控裝置的整合，有別於傳統儀器分析，可在純化過程中即可同步進行入料特性監測，確保待純化材料之物、化性未發生變質；材料於純化後出料時，也能串接監控系統，最後再配合傳統儀器進行金屬離子檢測，確認各項品質符合純化規格---以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
★本文節錄自《工業材料雜誌》473期，更多資料請見下方附檔。