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台科大創新技術專輯

台科大團隊金屬玻璃鍍膜 聚焦產業目光

2020年剛好是金屬玻璃技術發明的第60年,由於兼具金屬與玻璃兩大材質的強性、韌性與硬度,此一材質常被應用於醫療生技、工業與航太等領域,相較於其他學術單位多以材質配方為主,台科大副校長朱瑾所率領的團隊則投入金屬玻璃鍍膜的研發,將其低阻力特色應用在醫療針具、半導體製造等領域,而透過國際產學聯盟GLORIA的協助,2019年台科大團隊在費城與德國參展,並與以色列業者展開合作。

朱瑾指出,經過多年研發,金屬玻璃克服了因製程複雜導致良率偏低的問題,目前已被應用在多種場域,例如過去變頻器中的鐵芯,現在就以替換成金屬玻璃,讓變頻器的轉換損耗降低至原來的1/6,此外航太設備也善用其高強度特色,將之應用在飛機零組件上,未來可望進一步普及至其他領域。

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台科大副校長朱瑾表示,金屬玻璃鍍膜技術的抗沾黏技術,目前已應用於醫療與半導體製造等領域。圖/台科大提供

朱瑾早期就投入金屬玻璃領域,目前更是全球極少數以鍍膜為主的研發團隊,透過真空鍍層製程,其鍍膜薄度可到200奈米以下,而由於首次發現金屬玻璃的低阻力特性,在與其他材質接觸時可抗沾黏。現在市面上抗沾黏的材質主要採用鐵氟龍,鐵氟龍的抗沾效果雖佳,不過其材質對人體有害,且鍍層在使用過程中容易脫落,而金屬玻璃則無此困擾,因此適用於醫療領域。

金屬玻璃鍍膜在醫療領域的應用以注射器的針頭為主,經過此製程的針頭,在進出人體皮膚時,均不會與皮膚組織沾黏,此一特性可降低病患打針時的疼痛感,目前此一技術已技轉給美國牙醫器材公司,將用於麻醉針頭,現正在等待美國FDA審批。另外金屬玻璃鍍層也可用在多次使用的植髮針具上面,這項研究已於2018年發表在國際會議中,獲得大會的獎項,同時2019年也取得台灣FDA第一類醫療器材的許可。

除了醫療之外,半導體製程設備也是金屬玻璃鍍膜的重要應用。例如在半導體製程中,會將具有導電性質的銀膠塗佈在導線上,由於半導體的導線極細,銀膠噴頭的的噴孔孔徑也必須隨之縮小,然而銀膠顆粒較大,容易沾附在噴孔中造成堵塞,經過金屬玻璃鍍膜的噴頭則沒有沾黏問題,可確保銀膠順暢的通過,讓產線不受噴孔堵塞停機的影響。

另一個半導體應用是晶圓上的晶粒切割。目前晶粒切割有雷射與刀具兩種方式,雷射切割雖然精準,不過價格昂貴,因此以鑽石刀切割仍是目前主流。然不過鑽石刀在切割時,刀具與晶圓接觸時,會因為阻力產生讓晶圓出現裂紋,而此時如果刀具不停繼續往下切,則裂紋會逐漸擴大,因此在此製程時,晶圓製造業者都會在晶粒之間為必然出現的裂紋保留足夠距離,此外在切割深度較深時也會分兩次動作,避免裂紋擴大。而經過測試,有金屬玻璃鍍膜的鑽石刀證實可縮小裂紋,同時一次切割時,裂紋也不會擴大,因此採用此一刀具的設備,除了可縮小通道距離,讓晶圓上有更多晶粒外,製程產量也可提升。

朱瑾團隊的研發成果效能強大、應用多元,2018年加入GLORIA計畫後,積極在全球各展會、活動中曝光,2018年參加日本奈米科技國際展時,此技術所展出的金屬玻璃奈米管陣列,就獲得美國化學協會獎,2019年在費城與德國參展時,更聚焦產業眼光,並開啟與以色列廠商的合作機會。朱瑾表示,研發團隊向來專注技術,不過其產品應用需要各領域廠商發想,透過GLORIA的媒介,台科大團隊的技術能見度已快速提高,未來團隊也將續與各類廠商合作,進一步拓展產品應用範圍。

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