奇美UV技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用

UV技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用使用UV是於1980年代初將光洗淨(jìng)法實用化一直到90年代以改質(zhì)為目的被廣汎的應(yīng)用本稿將光表面處理法的技術(shù)和動向介紹給相關(guān)人員.UV光的分類UV是英文UltravioletRays的縮寫,即紫外光線，紫外線的波長範圍在100～400nm，是介於X射線與可見光間的電磁波可分為下列四種：◎真空紫外線（VacuumUV），波長為110--180nm◎短波紫外線（UV-C），波長為180--290nm

UV清洗/改質(zhì)/水處理/殺菌/有機物去除◎中波紫外線（UV-B），波長為290--315nm紫外線硬化/UV接著劑◎長波紫外線（UV-A），波長為315--400nm顯影/曝光(露光)。.紫外線的效應(yīng)(1)產(chǎn)生臭氧(OzoneO)

空氣中的氧分子受到波長100～230nm的紫外線照射而氧化產(chǎn)生臭氧(3O2→2O3)，臭氧有一種特有的臭味，具有很強的殺菌力與氧化力。(2)殺菌作用

UV光所具有的殺菌力並不是因紫外線的原故而是利用所產(chǎn)生的臭氧來殺菌。殺菌力的強弱受到波長的影響，不同波長的殺菌力不同。波長在260nm附近的紫外線的殺菌力是波長350nm的1600倍。.UV光洗淨(jìng)何謂光清洗技術(shù)就是利用紫外光發(fā)出的特種波長

(172/185/254nm)的光子能量，對物體表面吸附的有機污染物（碳氫化合物）發(fā)生光敏氧化作用，去除粘附在上的碳氫化合物，經(jīng)過光清洗的物體潔淨(jìng)度能達到一般清洗方法難以達到的清潔度。光洗淨(jìng)法對製品之良率和品質(zhì)的提升確實有所幫助.光洗淨(jìng)可去除之污垢利用光洗淨(jìng)來去除油性污垢如表一所顯示般之有機性化合物即是最近有報告提出和氯並用能除去重金屬或微細的塵埃表一一般有機性污垢人體皮脂化妝品油脂樹脂添加劑焊劑臘Motor油幫浦油切削油潤滑油溶劑.UV光洗淨(jìng)原理光清洗的工作原理

UV光源發(fā)射185nm和254nm光子能量作用於被清洗物體表面，由於大多數(shù)碳氫化合物對185nm有較強的吸收能力，在吸收了185nm光子能量後分解成離子、游離態(tài)原子、受激分子和中性分子，這就是所謂的光敏作用。空氣中的氧分子在吸收了254nm光子後產(chǎn)生臭氧O3和原子氧O。臭氧對185nm同樣具有強烈的吸收作用，臭氧又分解為氧氣O2和原子氧O。原子氧O是極活潑的，在它作用下，物體表面上的碳和碳氫化合物的分解物化合成可揮發(fā)的氣體：二氧化碳、氧氣和水蒸汽等逸出表面，徹底清除了粘附近在物體表面上的碳和有機污染物。.ＵＶ－ＬＡＭＰ的種類

低壓水銀燈管（光洗淨(jìng)，表面改質(zhì)185nm與254nm波長）

高壓水銀燈管（表面硬化，封止用365nm波長）

Excimer-Lamp誘電激發(fā)瞬間點燈（光洗淨(jìng)，表面改質(zhì)172nm波長）（表面硬化，封止用308nm波長）.ＵＶ－ＬＡＭＰ的壽命

UVLAMP的壽命與日光燈相同，會受到開、關(guān)次數(shù)影響壽命。每小時開關(guān)10次Life會降低85﹪，且開關(guān)次數(shù)增加時電極物質(zhì)蒸發(fā)量亦隨之增加使效能減低。若以開燈2.5小時後關(guān)燈30分鐘或是開燈三小時後關(guān)燈15分鐘，它的初期效力會降低至70﹪，而平均壽命亦會減短。其他像電壓變動或是頻率因子亦會影響UVLAMP的能力，當電壓下降至90﹪時UVLAMP可能不亮。同時頻率必須在50～60赫玆(HZ)的範圍內(nèi)紫外燈才會產(chǎn)生效力。.ＵＶ－ＬＡＭＰ的壽命[燈管壽命]

低壓水銀燈管:2,000~6,000hr高壓水銀燈管:1,000~2,000hrEXCIMER-UV燈管:1,000hr~1,500hr以上每種燈管壽命依製造商和用途不同而有所差異影響燈管壽命的因素最主要便是因材質(zhì)老化造成紫外線光量的衰退.UVLAMP燈管工作原理

即是在合成石英玻璃燈管（普通玻璃會阻礙低頻紫外線穿透）內(nèi)封入適量的水銀原子及特定氣壓，於電極充電後經(jīng)電子衝擊汞蒸汽而產(chǎn)生特定波長的紫外線其中玻璃材質(zhì)良窳、水銀蒸汽氣壓大小、燈管內(nèi)工作溫度高低等皆會影響紫外線純度及效能。.ＵＶ－ＬＡＭＰ與一般燈管的不同

1.玻璃材質(zhì)：一般燈管：採用普通玻璃（會阻礙低頻紫外線穿透）。UV－LAMP：採用合成石英玻璃燈管；在不同厚度的純石英玻璃中合成其他元素，以達到應(yīng)用於低壓、高壓水銀燈管中適切的1透光性

2特定波長紫外線穿透率

3抗熱漲冷縮破壞力等功能。＊合成石英玻璃佔UVLAMP成本很大的比例，目前市面上有以劣質(zhì)玻璃材料製造出號稱與原廠相容的UV燈管並以略低價差在市面大肆推廣並謀取暴利，客戶使用後易造成燈管熱爆裂、功率不足、電極處易發(fā)黑燒毀、安定器等電氣迴路故障率高等問題，請小心勿受騙。.ＵＶ－ＬＡＭＰ與一般燈管的不同2.燈管內(nèi)氣壓大小：超高壓水銀燈管:(365nm,405nm,436nm)高壓水銀燈管:1~10氣壓;(285nm~400nm)低壓水銀燈管:1~10Pa;(185nm,254nm.ＵＶ－ＬＡＭＰ與一般燈管的不同3.燈管組配件材質(zhì)：因UV-LAMP工作時會產(chǎn)生較高溫度並發(fā)射出大量紫外線，兩者皆容易造成許多物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)作用（揮發(fā)、脆化、劣化、剝落….）故UV-LAMP製造材質(zhì)較一般LAMP能抵抗UV反應(yīng)及高溫破壞。（SEN洗淨(jìng)燈管約40~60℃，硬化燈管100℃以上）.UVLAMP注意事項紫外線之穿透能力，並不如想像中之高，任何紙片、鉛玻璃、塑膠都會大幅減低照射強度。因此燈管上之灰塵、油漬都會直接影響其穿透能力。所以新燈管在使用前，應(yīng)用沾以75%酒精的紗布擦拭，清除油漬、手汗及灰塵。使用中之燈管、石英管應(yīng)定期擦拭清潔，以免影響紫外線穿透率及照射強度。.UVLAMP照度檢測使用單位應(yīng)定期做照度檢測，照度不夠之燈管應(yīng)更換。UV為非可見光，紫藍色光芒為汞蒸氣壓，雖然其強度與紫外線有關(guān)聯(lián)，但不足代表UV之強度。不能以此可見光之光芒，來判斷UV強弱。其中尚有石英玻璃之光衰，及UV穿透率等系數(shù)。這也就是說，紫外線之強度無法用肉眼來判定。.Excimer-Lamp誘電激發(fā)瞬間點燈Excimer這個名詞是由Excited'+'Dimer'兩個字組合而來，意即受激發(fā)的兩個離子結(jié)合成準分子狀態(tài)，當不穩(wěn)定的分子解離後釋放出的能量便是ExcimerUV。ExcimerUV之波長為100nm~360nm之間，其波長可破壞化學(xué)鍵結(jié)，將材料表面的特定鍵結(jié)打斷，因此產(chǎn)生一些特殊之應(yīng)用。.Excimer-Lamp

發(fā)光原理在金屬電極和金屬網(wǎng)電極間施以交流高電壓，在內(nèi)側(cè)和外側(cè)的石英玻璃間有多數(shù)的放電離子產(chǎn)生依此放電離子、勵起放電氣體的原子，瞬間成為激光狀態(tài)。從此激光狀態(tài)回復(fù)到原始狀態(tài)時，172nm的激光發(fā)生.Excimer-Lamp照射UNIT.Excimeruv作用原理.Excimeruv用途.UV光洗淨(jìng)原理圖首先184.9短波長的紫外線會將大氣中O2分子鍵切斷產(chǎn)生2個單氧O+O；O（單氧）再與大氣中O2結(jié)合形成O3（臭氣）…..如圖1。253.7波長的紫外線會將O3分子鍵切斷產(chǎn)生→O2+O.如圖2。.UV光洗淨(jìng)原理圖253.7波長紫外線照射附著於被照物表面上的有機性污染物薄膜、直接破壞切斷其分子鍵。…..如圖3。被破壞切斷其分子鍵有機性污染原Ｃ(碳)Ｈ(氫)化合物與Ｏ單氧分子結(jié)合成H2O與CO2、CO、NO2等揮發(fā)性物質(zhì)經(jīng)排氣排出於大氣中，被照物的表面因此而潔淨(jìng)如圖4.Excimer洗淨(jìng)原理172nm的光也和185nm的光一様會生成臭氧、並有生成原子狀的氧。光子的能量大,將有機結(jié)合的切斷能力高故EXCIMERLamp可比低圧水銀Lamp生成更多的勵起氧原子、使洗浄速度提高。使用172nm光的UV/O3洗淨(jìng),主要是靠近(O(1D))洗淨(jìng)速度和低壓水銀LAMP的情況比起來約有5倍的差。從氮氣中的洗淨(jìng)實驗來看,只在172nm光下的洗淨(jìng)效果非常小。.UV光改質(zhì)當UV照射在物體表面時附著之有機物會被除去因中間層有異物或疏水性而造成接著強度的轉(zhuǎn)弱情形會因異物的去除而改變成親水性之表面(即具有OHCOOHCHO的中間媒介)接著強度因而強化此即為改質(zhì)現(xiàn)象.UV光改質(zhì)原理圖短波紫外線照射到素材表層時，表層分子的主鎖、側(cè)鎖被切斷分解的同時，分離出Ｈ氫離子…..如圖1，與空氣中O2分離出來的O氧離子結(jié)合，而在素材表面上形成OH或COOH或CHO等親水性自由基…..如圖2。.UV光改質(zhì)原理圖造成素材表面形成良好的待接著狀態(tài)…..如圖3；此時易與接著劑、塗料、Coding等中間媒介作化學(xué)結(jié)合，可形成堅固的接著強度…..如圖4；使原本接著性弱之表面結(jié)合力（附著力）提高；接著後剝落率下降、耐濕性\耐衝擊性提昇；幫助我們達成對品質(zhì)與良率的要求。.Excimer改質(zhì)原理172nm的光比185nm的光的光子能量強、容易將有機物的分子結(jié)合切斷。這些被切斷的分子會和上記有非常強的氧化力的勵起氧原子反応、變成像CO2、H2O的気體、就可飛散除去.Excimer洗淨(jìng)-改質(zhì)的優(yōu)點

瞬間點燈、熄燈—不要加溫時間，只在必要時點燈

低耗電

--高效率(發(fā)光能量約為投入電力的10%)單一發(fā)光波長不含熱線工作物溫度低下可隨意的照射方向簡單的構(gòu)造、lamp形狀彈性大代表波長的LAMP有172nm（氙）、222nm（氪氯化物）、308nm（氙氯化物）.Excimer洗淨(jìng)-改質(zhì)的缺點初期購置成本較高LAMP壽命較短單價高與氧之反應(yīng)快照射距離太遠將造成效能低下需充填氮氣增加運作成本.ExcimerUVLAMP

分光圖.

低壓UVLAMPV.S

ExcimerUV項目

低圧UVＬａｍ(ＳＥＮ）

ExcimerUVLamp（ＨＯＹＡ)ExcimerUVLAMP

(USHIO)壽命時間５０００Ｈ

１５００Ｈ１０００～１５００Ｈ

照射有効発光長ｌ＝３３０ｍｍ（対応長辺が大きい）ｌ＝２３０（対応長辺が短い）ｌ＝３３０ｍｍ（対応長辺が大きい）ｌ＝２３０（対応長辺が短い）不活性Gas(Ｎ2)使用量

010Nl/min以下10Nl/min以下Ｌａｍｐ冷卻方式水冷式水冷式水冷式コスト

￥100,000×6／本￥４５０，０００／本￥４0０，０００／本要求溫度範囲対応可能対応可能対応可能.低壓/Excimer

線上運作成本燈管數(shù)單價(日幣)總價(日幣)壽命價格/時間壽命時間內(nèi)能處理之基板數(shù)目價格/基板*S社1220,000600036.74800000.46*以照射30SEC來處理一枚基板下一基板之搬送時間為15SEC合計45SEC算出U社4400,0001,600000100016002400006.67*以照射15SEC來處理一枚基板之處理價格.UV光洗淨(jìng)-改質(zhì)的優(yōu)點和一般傳統(tǒng)的清潔方式比較起來，這個方式的優(yōu)點有：1可以清除大部分的有機物，因此表面改質(zhì)或是清潔的效果非常顯著；2在常溫、常壓的環(huán)境中即可操作；3和使用溶劑清潔比較起來，由於沒有廢棄溶劑的問題，因此不需要額外的廢液處理成本。這項技術(shù)的主要的.紫外線表面處理優(yōu)點紫外線表面處理有下列幾項特長：乾洗方式、可以在大氣中處理不需使用藥劑液體的乾洗技術(shù)，能在大氣中處理。高性能光洗淨(jìng)比傳統(tǒng)的濕式洗淨(jìng)法有更高的性能。能夠削減超純水的高成本。低損傷

UV的作用，不會造成熱處理般廣範圍的損傷，不像電漿高能量造成產(chǎn)品損傷。廣泛性、多樣化對glass、陶瓷、金屬、塑類都有處理效果。低生產(chǎn)成本廢棄物只有臭氧glass而已、生產(chǎn)成本只有LAMP和電費而已。.紫外線表面處理注意事項利用光洗淨(jìng)能達到表面極高之清潔度但相反的並無法清除大面積之污垢污垢太大時不僅除去之時間過久而且從UV產(chǎn)生有架橋Type之東西的話相反的會有一層膜跑出來所以為了能將光洗淨(jìng)之效果發(fā)揮到極致配合適當之前洗淨(jìng)是很重要的如IPA(異丙醇).紫外線表面處理缺點紫外光光源均有些共同的缺點：

(1)光譜之頻寬很廣：除了我們所需的紫外光外，尚有紅外光、可見光等。

(2)所發(fā)出紫外光之能量，僅佔全部能量之小部份。

(3)照射過程會產(chǎn)生高溫。.UVLAMP

低壓/高壓/硬化分光圖.紫外線表面處理效果UV表面處理的效果是依照照射後UV曝光量(也稱為UV線量)來決定因為照度和曝光量間有下式所表示之關(guān)係所以使用UV照度越強的光源所要處理的時間就變的越短.紫外線表面處理UV照度越強的話洗淨(jìng)速度就越快可是此條件僅限於185nm&254nm波長波長的長UV或可視光線因為會發(fā)生架橋反應(yīng)所以會發(fā)生反效果為此原因不能使用高壓水銀LAMP來做洗淨(jìng)就是在使用400W以上超高出力Type之低壓水銀LAMP時有效波長以外之UV或是用紅外線的一些缺點都有必要考慮到.洗淨(jìng)速度的影響條件洗淨(jìng)速度除了UV照度以外也受處理溫度和O3影響一般溫度越高之有機物反應(yīng)就越高O3分解速度也會變快O3也是濃度越高洗淨(jìng)速度就越快只有O3的話不被認為有洗淨(jìng)效果.光洗淨(jìng)

溫度的管理光洗淨(jìng)動作溫度的管理非常重要有機性污垢之除去或腐蝕對於溫度越高越快來說低壓水銀LAMP之254nm之發(fā)光效率不管太高或是太低都會造成效率低下棋情形但是185nm之高溫方面一般來說是不希望太低下的LAMP的冷卻基本上是O3排出兼通風(fēng)那是使用高壓氣冷式的方法或是將燈具反射鏡水冷間接冷卻的方法以任何一種方法來組合進行的UV出力是受LAMP最冷部之管壁溫度所直接左右的.LAMP管壁溫度和254nm出力關(guān)係???:管壁溫度-----:周圍溫度(無風(fēng)).UV洗淨(jìng)改質(zhì)的

測定方法UV有固體表面改質(zhì)和洗淨(jìng)的優(yōu)秀能力。使用UV和臭氧O3的光表面處理技術(shù)是現(xiàn)今半導(dǎo)體、液晶顯示器和光電元件提高製品良率不可欠缺的新技術(shù)。並且因操作容易有進行量產(chǎn)的能力。以下列舉6項有關(guān)UV洗淨(jìng)、改質(zhì)機構(gòu)的評價和測定方法：.UV洗淨(jìng)改質(zhì)的測定方法1.紫外線照度計（測量UV機光度/光量用）UV光量強度mW/cm2（千分之一瓦特）；UV積算光量mJ/cm 2（千分之一焦耳）積算光量mJ強弱與洗淨(jìng)效果成正比，一般LCD素玻璃約需在400~800mJ之間（UV照射量在600mJ以上時水滴接觸角即可達9度以下）UV積算光量(mJ/cm2)=UV照度(mW/cm2)×照射時間(S秒).UV洗淨(jìng)改質(zhì)的測定方法2.O3濃度計(測量UV產(chǎn)生的臭氧濃度用）影響洗淨(jìng)效果、速度的除了UV照量強外，處理時的O3濃度與基板溫度都有相當依存性O(shè)3濃度足夠與否影響處理油性髒污膜的氧化及分解速度與效能的進行基板溫度較高時比常溫下,更易達成UV與基板產(chǎn)生必要化學(xué)反應(yīng)變化.UV洗淨(jìng)改質(zhì)的測定方法3.接觸角測定法：將定量的純水滴在物質(zhì)表面，使用接觸角測定機測定水滴接觸角的方法。優(yōu)點：可標準定量化。缺點：需購買試驗機，成本較高。測定方式：光學(xué)顯示或CCD讀取式。測定原理：水滴表面張力與GLASS表面清潔程度成反比。UV照射前（接觸角大）UV照射後(清潔度/親水性高/濡性增大）.UV洗淨(jìng)改質(zhì)的測定方法什麼是接觸角？

所謂接觸角，就是液體在固體表面形成熱力學(xué)平衡時所持有的角?；驹?/p>

接觸角是顯示固體表面濕度的尺度，利用大部分固著物液滴進行測定，低接觸角表示濕度高(親水性、疏水性)，表面能量低。與平坦的固體表面相接觸的液體的接觸角，通過液體-固體-氣體接合點中水珠曲線的終點和固體表面的接觸點測定出來。.UV洗淨(jìng)改質(zhì)的測定方法

用接觸角來測定洗淨(jìng)度的效果比較：

處理條件接觸角(度)無處理的玻璃板26洗劑→自來水→二氧化氫系溶劑39洗劑→自來水→純水17洗劑→自來水→IPA13O3水＜10洗劑→自來水→電漿5洗劑→自來水→UV/O34能達成4度的值是因為有機化合物的油膜經(jīng)254mm波長UV照射破壞成為單分子狀態(tài)時的結(jié)果。實用性而言是以濕式洗淨(jìng)將污垢除到20度以下，然後再加上光洗淨(jìng)製程，其效果是最佳的。.UV洗淨(jìng)改質(zhì)的測定方法4.濡性指數(shù)測定法：用濡性試藥