輻射固化技術(shù)在電子行業(yè)的應(yīng)用

1、輻射固化技術(shù)在電子及顯示行業(yè)的應(yīng)用,（2007.5廣州高級研討班培訓(xùn)相關(guān)內(nèi)容節(jié)選）,一、在電路板（PCB）方面的應(yīng)用,相關(guān)知識－電路版制作工藝基版――覆銅――鉆孔――涂覆抗蝕劑――固化成像――刻蝕――涂覆阻焊油墨――成像（留出焊孔）―― 焊接－－保形涂料主要應(yīng)用：光致抗蝕劑、阻焊油墨、保形涂料（三防涂料、塑封涂料）,,半加成法,PCB制造方法,,,1、 PCB光致抗蝕劑,,1.1干膜抗蝕劑（DFR）,DFR結(jié)構(gòu)：,干膜成品,DFR

2、的特點(diǎn)：,有較高的分辨率，一般線寬可做到0.1mm；干膜應(yīng)用在圖形電鍍工藝中，電鍍加厚在高而垂直的夾壁間進(jìn)行，在鍍層厚度小于抗蝕劑厚度時，可以防止產(chǎn)生鍍層突延和防止去膜時抗蝕劑嵌入鍍層下面，保證線條精度；干膜的厚度和組成一致，避免成像時的不連續(xù)性，可靠性高；應(yīng)用干膜，大大簡化了印制板制造工序，有利于實(shí)現(xiàn)機(jī)械化、自動化。,DFR的局限性：,膠層與覆銅板的貼合性難以達(dá)到理想，間層總會存在一些微孔、氣泡等缺陷，影響圖形品質(zhì)；曝光時，表

3、面所覆PET被膜有幾十微米厚度，對光線產(chǎn)生折射、反光等作用，降低線路刻制精度。是制約線寬細(xì)化的關(guān)鍵之一；膠層較厚，同樣影響分辨率；鑒于分辨率限制，不適用于當(dāng)今高密度PCB制造雖然使用方便，但貼合工藝要求高，專用設(shè)備。邊角余料多，浪費(fèi)大；DFR生產(chǎn)工藝控制要求高，設(shè)備及檢測儀器投資較大 。,1.2 PCB濕膜光成像抗蝕劑（LPR）,基本特點(diǎn)：常溫成液態(tài)，含有溶劑，粘度低，適合絲?。唤z網(wǎng)滿版印于覆銅版，～80℃烘干溶劑，達(dá)到一定

4、硬度干燥的感光層，不能粘掩膜；膠層固態(tài)或半固態(tài)狀感光聚合交聯(lián)，形成潛像，掩膜無需定位；溶劑或堿性水溶液顯影，前者毒害較大，易燃，溶脹交聯(lián)區(qū)域，導(dǎo)致尺寸不穩(wěn)定；后者為當(dāng)前主流。Na2CO3溶液為顯影液，NaOH溶液為余膠剝離液。,濕膜使用流程,基板前處理→涂布→預(yù)烘→冷卻→曝光→顯像→固化→電鍍→去除油墨→蝕刻→后處理涂布：絲網(wǎng)印刷、浸涂、輥涂,能夠?qū)崿F(xiàn)縮小焊盤或沒有焊盤的PCB 設(shè)計(jì); 可做出最佳的正交矩形圖形; 板面的線寬

5、和圖形高度公差最小。容易獲得較高的分辨率，適合于當(dāng)前高密度PCB制造，線寬0.05～0.25 mm；成本較低，價格只有干膜的1/2 或2/3；幾乎是零的廢物排放（而干膜則需處理揭下的滌綸薄膜）；無需增添專用設(shè)備（凡具備制造雙面板的公司都具備使用濕膜的條件）；因濕膜在一定條件下能耐堿性蝕刻，所以生產(chǎn)廠家只備一臺堿性蝕刻機(jī)，既能完成多層板內(nèi)層的圖形蝕刻又能完成以錫鉛或錫層為掩膜的外層圖形蝕刻。,濕膜的優(yōu)點(diǎn)：,PCB阻焊油墨的作用防

6、焊：留出板上待焊的通孔及其焊徑，將所有線路及銅面都覆蓋住，防止波焊時造成的短路，并節(jié)省焊錫之用量 。 護(hù)板：防止?jié)駳饧案鞣N電解質(zhì)的侵害使線路氧化而危害電氣性質(zhì)，并防止外來的機(jī)械傷害以維持板面良好的絕緣， 絕緣：由于板子愈來愈薄,線寬距愈來愈細(xì),故導(dǎo)體間的絕緣問題日形突顯,也增加防焊漆絕緣性質(zhì)的重要性.,2、PCB阻焊油墨,光成像阻焊油墨使用工藝流程,3.印刷電子線路板保形涂料,保形涂料(Conformal coating)：涂敷在已

7、焊插接元件的印刷線路板上的保護(hù)性涂料。防潮、防塵、防腐蝕、防霉、防刮傷等用于民用電子工業(yè)（通訊器材、高檔家電等）、汽車工業(yè)、航天航空工業(yè)、國防工業(yè)和生物工程等領(lǐng)域。,對保形涂料的主要性能要求,優(yōu)良的電絕緣性（包括電阻、介電常數(shù)、 擊穿強(qiáng)度及潮濕環(huán)境下的電性能）表面硬度良好的附著力柔韌性重涂性,熱固化：線路板不耐熱室溫自然固化：固化時間長，不環(huán)保光固化：不規(guī)則凹凸面，暗區(qū)難以固化光/暗雙固化：理想的固化方式，環(huán)保并且兼

8、顧效率和效果。光/空氣固化光/潮氣固化光/熱固化,保形涂料的固化方式,二、顯示行業(yè),顯示種類 LCD: Liquid Crystal DisplayPDP: Plasma Display PanelOELD: Organic Electro Luminescent DisplayIELD: Inorganic Electro Luminescent Displaye-paper: Electr

9、onic Paper DisplayMicrodisplayEFD Panel: Field Emission Diode PanelRPD: Rear Projection DisplayCRT: Cathode Ray Tube …,1、LCD,保護(hù)涂層偏光片延遲片導(dǎo)電玻璃定向?qū)硬噬珵V光膜液晶液晶隔離框密封劑粘結(jié)劑增亮膜光導(dǎo)膜反射膜,1.1四防膜（涂層）,作用：增透、減反及提高其它性能（

10、抗劃傷、防靜電等）－－用于光學(xué)器件、顯示（PDP、LCD等）,,,減反膜應(yīng)用及效果,鏡頭未經(jīng)減反增透處理,鏡頭經(jīng)減反增透處理,1.2偏光片,壓敏膠隔離膜－－PET＋UV隔離涂層復(fù)合粘合劑－－專利反射膜－－PET＋UV發(fā)射涂層（不了解，但完全可實(shí)施）TAC膜是否可以用UV方式實(shí)現(xiàn)流延－－本人設(shè)想（問題是光性能和復(fù)合重新設(shè)計(jì)）,1.3液晶,導(dǎo)電玻璃：制造工藝是先在硼硅玻璃基板上濺射柵極材料膜，經(jīng)掩膜曝光、顯影、干法蝕刻后形成柵極布線

11、圖案——UV刻蝕技術(shù)UV膠框：玻璃基版在配向后直接涂布膠框，滴入液晶，然后減壓對位等工序，固化，加熱液晶重排。 液晶盒封口：－－UV粘合劑（封口膠）,1.4彩色濾光膜,彩色濾光片著色部分的形成方法有染料法、顏料分散法、印刷法、電解沉積法、噴墨法。目前以顏料分散法為主。 顏料分散法的第一步是將顆粒均勻的微細(xì)顏料（平均粒徑小于0.1μm）(R、G、B三色)分散在透明感光樹脂中。然后將它們依次用涂敷、曝光、顯影工藝方法，依次形成R. G

12、. B三色圖案。在制造中使用光蝕刻技術(shù)，所用裝置主要是涂敷、曝光、顯影裝置。 印刷法－－可以使用UV油墨。噴墨法－－可以使用UV噴墨油墨。,1.5背光源,背光模塊由光源, 導(dǎo)光板, 反射板, 擴(kuò)散板, 增光片.組合而成 。背光模組的作用無非就是把冷陰極熒光燈組成的線光源的線光源通過漫反射使之形成亮度均勻并垂直射出的面光源。,1.5.2背光源－導(dǎo)光板,導(dǎo)光板是呈鍥形的平板，它負(fù)責(zé)把線光源霧化成均

13、勻的面光源 。導(dǎo)光板是背光模塊的心臟, 既然要導(dǎo)光. 當(dāng)然要選擇光折射低. 穿透性高的材料. 玻璃是不錯的, 可是太重又易碎.所以有 PMMA, PC, 等等塑料材質(zhì)來選擇. 為了將測面光引導(dǎo)到正面, 于是各種光學(xué)設(shè)計(jì)紛紛出籠. 有人用射出的. 有用印刷的. 還有用滾壓的...網(wǎng)點(diǎn)的設(shè)計(jì)有凸的. 

14、凹的. V型槽的....只要輝度亮又均勻.其中主要的方法將丙烯壓制成表面光滑的楔形板塊，然后用具高反射率且不吸光的材料，在導(dǎo)光板底面用網(wǎng)版印刷印上圓形或方形的擴(kuò)散點(diǎn)，導(dǎo)光板主要功能在于導(dǎo)引光線方向，提高面板光輝度及控制亮度均勻。 因此，光固化技術(shù)可以協(xié)助這些工藝的實(shí)現(xiàn)。如噴繪、印刷、刻蝕等。,1.5.4背光源－反射板、擴(kuò)散膜,反射板用于將沒有直接散射出去的雜亂光線再次引入導(dǎo)光板以提高光源的利用率；反射板(reflector)也

15、有人叫它反射片, 顧名思義就是將側(cè)投光反射到面板. 既然反射效率要好, 想當(dāng)然耳就是白色最棒.它上面的擴(kuò)散膜同樣具備把光線形成漫反射并均勻擴(kuò)散的能力。擴(kuò)散層的表面處理就是一門學(xué)問, 從銘板工業(yè)壓花處理的 PC材料到內(nèi)加擴(kuò)散劑的薄膜材料或涂布式的擴(kuò)散材料或是結(jié)合增光膜功能的復(fù)合型擴(kuò)散材料不一。如果是涂布的UV技術(shù)也是有一席之地。,1.5.5增亮膜,用途：增加亮度基本原理：nm級小棱鏡（

16、垂直和水平相間隔）把光線聚攏，使其垂直進(jìn)入液晶模塊以提高輝度  制作方式：V 型槽（棱鏡）電鑄模仁壓出來,然后涂布一層UV耐磨涂料；也可以切一些V槽涂上UV樹脂硬化后轉(zhuǎn)印下來。,2、PDP,AC型PDP的結(jié)構(gòu),前基板上設(shè)有放電用的透明電極，正對著該透明電極的稍下方將發(fā)生氣體放電。為使透明電極線電阻下降，透明電極上要附有匯流電極。電極內(nèi)側(cè)覆有透明介電層。為保護(hù)電極還要覆以MgO保護(hù)層。該保護(hù)層除保護(hù)透明電極之外，還有

17、發(fā)射電子、維持放電狀態(tài)、限制放電過流等作用。在后基板上，設(shè)有寫入用的選址電極，電極覆以白色介電層，再在其上設(shè)置條狀障壁，該障壁的作用是分隔放電空間，并作為放電空間的墻壁。為了實(shí)現(xiàn)可見光發(fā)光及彩色化，在每個放電空間內(nèi)側(cè)，按一定規(guī)律涂上R，G，B三原色熒光體。,2、PDP,DC型PDP的結(jié)構(gòu),DC型PDP與AC型結(jié)構(gòu)的主要不同之處是，前者前基板的陰極、后基板的陽極都暴露于放電空間中。而且AC型PDP保護(hù)層所起的作用在DC型PDP中分別由幾種

18、部件及材料來承擔(dān)，這幾部分是為放電而發(fā)射電子用的陰極、維持放電用的輔助放電胞和限制多余放電電流用的電阻。,,PDP專用光固化材料（彩色PDP專用光刻漿料）： 1）制作電極的黑色光刻銀漿和光刻導(dǎo)電銀漿； 2）制作障壁的耐噴砂光致抗蝕劑； 3）制作RGB熒光粉點(diǎn)陣的含三基色熒光粉光刻漿料等。,2.1微電極,透明前板電極： ITO層/導(dǎo)電銀墨涂覆光刻膠或干膜，掩膜曝光，顯影，F(xiàn)e(NO3)3刻蝕，剝離余膠，得透

19、明前板微電極。被板微電極： 抗蝕性導(dǎo)電銀墨。,ITO玻璃上制作匯流電極：ITO玻璃表面涂覆光刻膠 （堿溶性）加覆條形圖案的掩膜，曝光噴淋Na2CO3溶液顯影用50%鹽酸 刻蝕裸露ITO層抗蝕劑保護(hù)條兩端清除，露出部分ITO在刻蝕部位 及 裸露ITO部位 電鍍金屬強(qiáng)堿洗脫固化膠層,2.2壁障,障壁的作用 無論對AC型還是對DC型PDP來說，都需要在后基板上形成障壁（隔斷），其作用是確保微小的放電空間，防止3色熒光

20、體的混合。在AC型PDP中，要做成寬50μm以下、高150μm左右的條狀；在DC型PDP中，要做成寬60～80μm，高150～200μm左右的方形胞狀。AC型PDP的條狀障壁節(jié)距，對于42英寸VGA來說，大約為220μm；對于25英寸XGA來說，大約為150μm。應(yīng)該說，上述障壁的形成是PDP制造中最關(guān)鍵、也是最困難的工藝。,2.2壁障,障壁的作用 無論對AC型還是對DC型PDP來說，都需要在后基板上形成障壁（隔斷），其作用是確

21、保微小的放電空間，防止3色熒光體的混合。在AC型PDP中，要做成寬50μm以下、高150μm左右的條狀；在DC型PDP中，要做成寬60～80μm，高150～200μm左右的方形胞狀。AC型PDP的條狀障壁節(jié)距，對于42英寸VGA來說，大約為220μm；對于25英寸XGA來說，大約為150μm。應(yīng)該說，上述障壁的形成是PDP制造中最關(guān)鍵、也是最困難的工藝。,障壁的制作,第一代PDP的障壁結(jié)構(gòu)是直條狀結(jié)構(gòu)，制作工藝采用絲網(wǎng)印刷法和噴砂法。為

22、降低工藝成本，業(yè)界相繼研發(fā)了制作障壁的填平法、模壓法、光敏障壁漿料的光刻法。其中，第二代PDP中主要采用了蜂窩型障壁結(jié)構(gòu)。,,,光固化制作壁障示意圖,,壓模直接光固化玻璃漿料制作PDP壁障,Photoresist for barrier ribs: RFW030玻璃粉(Asahi Glass Co) 80 份， 環(huán)氧丙烯酸樹脂 8.034 份， TEGDMA 4.326 份， 1,3-丁二醇 7

23、份， POCAII (phosphate polyoxyalkyl polyol, 分散劑, 3M) 0.12 份， A174 （硅烷偶聯(lián)劑） 0.16份， Irgacure 819 0.16 份， BYK A555 （消泡劑） 0.20 份混勻磨細(xì)，得玻璃漿料。涂布于玻璃基板上，壓印透明模板(PC或光固化材料，凸模)，以30W藍(lán)色光源（400～500nm）輻照30sec固化，揭膜，燒結(jié)。,,2.

24、3 RGB熒光粉點(diǎn)陣制作,將紅、綠、藍(lán)熒光顏料分散到UV固化體系，通過絲網(wǎng)印刷（噴繪等亦可）印刷成熒光粉點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)（亦可按彩色濾光膜的各種方式制作）。,3、FED,場發(fā)射顯示器(Field Emission Display，F(xiàn)ED）是一種新型自發(fā)光平板顯示器件，其技術(shù)原理極類似傳統(tǒng)的陰極射線管 (Cathode-Ray Tube，CRT)，因此又被稱為“薄的CRT”。UV固化技術(shù)可以用于制作電子發(fā)射微尖。,4、LED,1）發(fā)光芯片上直接

25、滴膠 － 簡單 光固化膠 + 熒光粉，環(huán)氧丙烯酸樹脂為主。,2） 光固化間隔膠背景：熒光粉膠膜直接接觸發(fā)光芯片，芯片工作發(fā)熱，導(dǎo)致熒光粉升溫，發(fā)光效率下降。對策：將熒光粉膠膜與發(fā)光芯片用透光材料隔離。方法：光固化透明間隔膠。,,,,5、OLED,OLED有機(jī)發(fā)光二極管 (Organic Light Emitting Diode)，某些有機(jī)分子或大分子具有與半導(dǎo)體類似性質(zhì)，低電壓刺激發(fā)光，并可快速開關(guān)。號稱終極顯示器

26、（手機(jī)、相機(jī)、電腦、電視等等）；亮度高、視角寬、自發(fā)光、超?。ā?.6mm）、可繞曲、高亮環(huán)境可視、驅(qū)動電壓低（幾伏～十多伏）；成本高、壽命短。,Sony OLED TV, Sample,Paper-like display,不同類型OLED ? 不同密封部位,三、其它應(yīng)用,1、薄膜鋰電池－固態(tài)聚合物電介質(zhì)膜可用光固化原位制作完成。快速、有效交聯(lián),液體鋰離子電池的安全性,機(jī)遇和事故常常相伴。,2. 光固化 與 PDLC,,

27、PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 聚合物分散液晶PDLC薄膜是一種具有光電響應(yīng)的功能膜材料，液晶以微小液滴形式彌散地分布到固體聚合物基材中，可以通過外加電壓使分散膜實(shí)現(xiàn)透光－失透狀態(tài)變換。也可利用分散的液晶微滴作為微透鏡，進(jìn)行投影成像等操作。在光電顯示器件、光開關(guān)、非線性光學(xué)材料、選擇透過性膜、熱敏或壓敏器件等方面顯示出較強(qiáng)應(yīng)用前景，成為液晶材料領(lǐng)域中比較活躍的研究前沿。,Switchin

28、g window,3、UV固化抗靜電涂料,抗靜電劑： 季銨鹽型，本身有一定電導(dǎo)，涂層吸潮，消除靜電積累； 3-甲基丙烯酰氧丙基三甲基氯化銨（MAPTAC） 甲基丙烯酰氧乙基三甲基銨硫酸單甲酯鹽（Ageflex FMIQ80DMS） 丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（Ageflex FA1Q80MC） 甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨（Ageflex FMIQ75MC） 丙烯酰氧乙基三甲基銨硫酸單

29、甲酯鹽（Ageflex FA1Q80DMS） 丙烯酰氧乙基二乙基甲基銨硫酸單甲酯鹽（Ageflex FA2Q80DMS） 二甲基二烯丙基氯化銨（Ageflex DMDAC） … 金屬 或 金屬氧化物 填充(氧化錫、氧化鋅、四針狀氧化鋅等)； 堿金屬鹽 以Li、Na的復(fù)雜陰離子鹽為主，如LiCF3SO3、LiBF4、NaBF4等。 導(dǎo)電聚合物等,4、CMOS 制作,類似于晶園加工制作IC，采

30、用精密光刻工藝：,,,,,,,比較成熟的晶園光刻工藝,5、CCD,什么是CCD?   CCD，是英文Charge Coupled Device 即電荷耦合器件的縮寫，它是一種特殊半導(dǎo)體器件，上面有很多一樣的感光元件，每個感光元件叫一個像素。CCD在攝像機(jī)里是一個極其重要的部件，它起到將光線轉(zhuǎn)換成電信號的作用，類似于人的眼睛，因此其性能的好壞將直接影響到攝像機(jī)的性能。CCD的結(jié)構(gòu)為三層，第一層是“微型鏡頭”，第二層

31、是“分色濾色片”以及第三層“感光層”。,,第一層“微型鏡頭”    我們知道，數(shù)碼相機(jī)成像的關(guān)鍵是在于其感光層，為了擴(kuò)展CCD的采光率，必須擴(kuò)展單一像素的受光面積。但是提高采光率的辦法也容易使畫質(zhì)下降。這一層“微型鏡頭”就等于在感光層前面加上一副眼鏡。因此感光面積不再因?yàn)閭鞲衅鞯拈_口面積而決定，而改由微型鏡片的表面積來決定。第二層是“分色濾色片”    CCD的第二層是“

32、分色濾色片”，目前有兩種分色方式，一是RGB原色分色法，另一個則是CMYK補(bǔ)色分色法這兩種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。在印刷業(yè)中，CMYK更為適用，但其調(diào)節(jié)出來的顏色不及RGB的多。,Is there any chance in CCD for UV-curing?,Micro color filterMicro-lensPhoto-shield film,微透鏡：一種簡單的光子晶體。,微透鏡陣列的典型制作方法,一般光刻膠的透過性和耐磨性較差，

33、不能直接作為微透鏡使用，因此還需要經(jīng)過離子蝕刻，將光刻膠上的微透鏡面形轉(zhuǎn)移到石英基片上,直接光交聯(lián)聚合法制作微透鏡陣列,用514.5nm的氬離子激光束對光敏性液層輻照，感光部位固化形成圓柱狀聚合物，輻照部位由于體積收縮所產(chǎn)生的凹坑很快被光敏液體流淌填平然后繼續(xù)固化，因此該步驟最終不會形成凹坑。最后在UV輻照下整體曝光，前一工序未固化的部位發(fā)生光聚合而體積收縮，平面下降。而原來已經(jīng)在氬離子激光下固化的圓柱區(qū)域不再發(fā)生收縮，從而突出形成凸面