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台科大创新技术专辑

台科大团队金属玻璃镀膜 聚焦产业目光

2020年刚好是金属玻璃技术发明的第60年,由于兼具金属与玻璃两大材质的强性、韧性与硬度,此一材质常被应用于医疗生技、工业与航天等领域,相较于其它学术单位多以材质配方为主,台科大副校长朱瑾所率领的团队则投入金属玻璃镀膜的研发,将其低阻力特色应用在医疗针具、半导体制造等领域,而透过国际产学联盟GLORIA的协助,2019年台科大团队在费城与德国参展,并与以色列业者展开合作。

朱瑾指出,经过多年研发,金属玻璃克服了因制程复杂导致良率偏低的问题,目前已被应用在多种场域,例如过去变频器中的铁芯,现在就以替换成金属玻璃,让变频器的转换损耗降低至原来的1/6,此外航天设备也善用其高强度特色,将之应用在飞机零组件上,未来可望进一步普及至其它领域。

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台科大副校长朱瑾表示,金属玻璃镀膜技术的抗沾黏技术,目前已应用于医疗与半导体制造等领域。图/台科大提供

朱瑾早期就投入金属玻璃领域,目前更是全球极少数以镀膜为主的研发团队,透过真空镀层制程,其镀膜薄度可到200纳米以下,而由于首次发现金属玻璃的低阻力特性,在与其它材质接触时可抗沾黏。现在市面上抗沾黏的材质主要采用铁氟龙,铁氟龙的抗沾效果虽佳,不过其材质对人体有害,且镀层在使用过程中容易脱落,而金属玻璃则无此困扰,因此适用于医疗领域。

金属玻璃镀膜在医疗领域的应用以注射器的针头为主,经过此制程的针头,在进出人体皮肤时,均不会与皮肤组织沾黏,此一特性可降低病患打针时的疼痛感,目前此一技术已技转给美国牙医器材公司,将用于麻醉针头,现正在等待美国FDA审批。另外金属玻璃镀层也可用在多次使用的植发针具上面,这项研究已于2018年发表在国际会议中,获得大会的奖项,同时2019年也取得台湾FDA第一类医疗器材的许可。

除了医疗之外,半导体制程设备也是金属玻璃镀膜的重要应用。例如在半导体制程中,会将具有导电性质的银胶涂布在导在线,由于半导体的导线极细,银胶喷头的的喷孔孔径也必须随之缩小,然而银胶颗粒较大,容易沾附在喷孔中造成堵塞,经过金属玻璃镀膜的喷头则没有沾黏问题,可确保银胶顺畅的通过,让产线不受喷孔堵塞停机的影响。

另一个半导体应用是晶圆上的晶粒切割。目前晶粒切割有雷射与刀具两种方式,雷射切割虽然精准,不过价格昂贵,因此以钻石刀切割仍是目前主流。然不过钻石刀在切割时,刀具与晶圆接触时,会因为阻力产生让晶圆出现裂纹,而此时如果刀具不停继续往下切,则裂纹会逐渐扩大,因此在此制程时,晶圆制造业者都会在晶粒之间为必然出现的裂纹保留足够距离,此外在切割深度较深时也会分两次动作,避免裂纹扩大。而经过测试,有金属玻璃镀膜的钻石刀证实可缩小裂纹,同时一次切割时,裂纹也不会扩大,因此采用此一刀具的设备,除了可缩小通道距离,让晶圆上有更多晶粒外,制程产量也可提升。

朱瑾团队的研发成果效能强大、应用多元,2018年加入GLORIA计画后,积极在全球各展会、活动中曝光,2018年参加日本纳米科技国际展时,此技术所展出的金属玻璃纳米管阵列,就获得美国化学协会奖,2019年在费城与德国参展时,更聚焦产业眼光,并开启与以色列厂商的合作机会。朱瑾表示,研发团队向来专注技术,不过其产品应用需要各领域厂商发想,透过GLORIA的媒介,台科大团队的技术能见度已快速提高,未来团队也将续与各类厂商合作,进一步拓展产品应用范围。

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