PCT
Zytronic多點觸控技術助智慧農業煥然一新
當農場遇上智慧技術,會是怎樣一番景象?隨著物聯網、大數據和機器學習的出現,現在許多企業可以快速準確地收集和分析資料,從而調整其流程,提高生產力和品質。
2019年,台灣國立科學工藝博物館開始建設「智慧農業」展區,這是「台灣農業故事」展區的拓展。展覽廳展示了台灣的農業發展進程,以及在這一重要產業裡取得的眾多成就。
儘管面積只有3.6萬平方公里,但台灣得益于其豐富的自然和地理資源,在16世紀中葉首次將其繪製成地圖的葡萄牙水手將其命名為福爾摩沙 美麗之島。島上最普遍的農業形式之一就是養豬,估計每年的產值達800億新臺幣。
在這次更新的展示中,博物館館長希望利用現代互動科技展示台灣農業科技的進步,鼓勵參觀者的參與。為了突出國內的養豬業是如何融入科技、提高生產力和改善動物福利的,博物館邀請Techart Group(天工開物集團)創建了一個互動式觸控及物件識別桌面。
Techart天工開物集團成立於1997年,是台灣最早的多媒體、互動設計和系統整合公司之一,在零售、企業和公共娛樂應用中巧妙地將技術和創意結合在一起,獲得眾多國際獎項。公司擁有一支由多學科專家組成的團隊,從概念到完成都是複雜的“體驗式”項目。
Techart天工開物集團與Zytronic合作過數家手機零售商的交互桌面項目,包括為FETNET遠傳電信設計的21.6英寸桌面和為TAIWAN MOBILE(台灣大哥大電信)設計的60英寸觸摸桌面。Zytronic的業務主要是提供可靠且易於客製的觸控技術,即使數量不多,但這家公司已有20餘年的開發和製造觸控感測器經驗,所有都是基於其專利和曾獲獎項的投影式電容技術(PCT和MPCT)。
在這個項目中,Zytronic提出了一種多點觸控感測器,該感測器在相關觸控控制器固件中內置了集成物件識別功能。當在觸控桌面中使用時,物件識別技術為使用者提供了一種新的觸屏方式,使用適當的物理「人工設計」,將每個物件連結到螢幕上顯示的不同內容。
Techart天工開物集團選擇了ZyBrid 43“玻璃觸摸感測器,結合支援物件識別和多達100個獨立觸控點的Zytronic ZXY500多點觸控控制器,同時提供毫秒級的快速回應。此外,其玻璃具有防眩光功能,可以減少頭頂照明的直接反射,並在用戶的手指在觸控式螢幕表面移動時感受平滑、低粘滯的體驗。Zytronic還準備並提供了一套可檢測和個性化類似定標器的物件,以便Techart可以使用Zytronic的應用程式介面(API)開發其軟體內容,從而在將每項設計置於觸控式螢幕表面時可以進行識別並作出適當反應。
Techart集團技術總監蔡宇翔表示,Zytronic的ZyBrid感測器技術提供了非常快速的觸控回應和極佳的觸控精度。這種整合物件識別技術能夠説明大大縮短開發時間;通常是透過使用攝影機系統來檢測形狀和正確地解譯資訊來實現的。客製服務和優秀的售後支援也是決定選擇Zytronic的原因。
Zytronic專有觸控控制器結合具有整合物件識別功能的大尺寸觸摸感測器,加上Techart集團的客製互動軟體,經證明是提供完全融入、多用戶體驗的解決方案。與其幾乎所有產品一樣,Zytronic樂於為客戶生產和供應少量獨特設計的觸控感測器。
安立知5G NR SA載波聚合測試首獲3GPP認證
安立知(Anritsu)日前宣布其獲得了首例 5G 新無線電 (New Radio, NR) 獨立模式 (SA) 載波聚合 (Carrier Aggregation, CA) 測試的認證。這些測試是基於 3GPP TS 38.523 規格,並獲得了 3GPP RAN5 工作組在頻率範圍1 (FR1) 的認可。安立知隨後還取得了 3GPP 批准其用於...
新結構性塑膠PCT橫空出世 撓性混合電子元件製造有解
然而,主要透過低溫添加劑加工技術製造的撓性混合電子元件的出現,使塑膠封裝材料必須有更大的柔韌性和伸長率,且在200℃以上或最好是在150℃以上的溫度時,不需要太長的固化時間。
認識塑膠基本種類 熱塑性與可固化
聚合物材料可分為兩大類,熱塑性塑膠和可固化塑膠,它們具有非常不同的分子結構。熱塑性聚合物材料主要由長的、無分支鏈的分子鏈組成,這些分子鏈盤繞且實際上糾結在一起,但在分子鏈之間沒有永久的化學鍵聯,即交聯。因此,熱塑性塑膠可以逆轉軟化,方法是將其加熱到一個溫度,在該溫度下,鏈內有足夠的鏈段運動,使其能在剪切力的作用下流動。此行為是便捷的熱成型過程的基礎,例如熱熔擠出和射出成型。
無交聯結構和典型高聚合物分子量的熱塑性塑膠可帶來許多所需要的性質,例如良好的機械強度、延展性、伸長率和韌性。另一方面,黏性聚合物鏈可能不容易與接觸表面相容,故當熱塑性塑膠塗覆或黏合到另一種材料上時,會導致較差的黏合性。同時,缺少交聯會使塑膠容易受到有機加工溶劑的侵蝕,例如當溶液在熱塑性基材上塗覆形成另一個塗層時。同樣地,熱塑性塑膠的可逆軟化特性,可能不利於高溫製程。
第二類主要的聚合物材料是可固化塑膠,是用於半導體封裝的主要形式。這些材料通常以低分子量樹脂的形式施加和加工,當以≧200℃加熱固化時,其會反應而形成多分支的超高分子量網路。緊密交聯的結構導致高勁度和剛性,以及強健的熱穩定性。可固化塑膠因其對其他材料的出色黏合性而聞名,環氧樹脂就是一個有力的證明。但一如預期的是,大多數的可固化塑膠展現出極低的伸長率、可能很脆而且在重複的熱循環下容易開裂,使其不太適合撓性電子元件應用。
光固化熱塑性塑膠 兼具熱塑性/可固化所長
若有一種新的聚合物材料,其結合了所需要的熱塑性塑膠和可固化塑膠特性,以更好地實現撓性混合電路的生產。在此概念中,聚合物材料像熱塑性塑膠一樣提供高強度、伸長率和韌性,且能像可固化塑膠一樣提供高化學耐受性和熱流耐受性。更具體地說,新的光固化熱塑性塑膠(PCT),其可在塗覆和成型後曝露於紫外線(UV)下形成交聯。
針對新PCT材料的整體設計目標,包含:高聚合物分子量具有適度的後固化交聯密度,以保持良好的機械強度、可撓性和韌性;本身具有光敏性,無需光酸產生劑、光引發劑、增效劑、交聯劑等添加劑;使用適合晶圓廠的溶劑成分,進行塗覆和澆膜;對半導體材料和其他塑膠有很強的黏著力;在光固化之前,能夠在200℃以下進行熱成型(模塑、壓印、擠出等);在300℃以上時保持熱穩定性;高脈衝UV雷射敏感度,便於快速、乾淨的雷射鑽孔。
可在施加和最終成型後對熱塑性材料進行光固化的能力,讓使用者能在固化前先利用其可逆轉的軟化特性,再經由固化將材料轉化為抗流狀態。與熱固化相反,使用光固化的能力可避免因同時發生的熱誘發軟化和交聯之間的競爭,而造成狹小的加工範圍。
了解光固化熱塑性材料與性質
三種新的光固化熱塑性塑膠組合物實例,可證明其獨特的化學、機械、熱和加工性質組合。新的聚合物組合物在此稱為PCT 1、PCT 2和PCT 3。其玻璃化轉變溫度(Tg)和分子量(MW)特徵列於表1中。透過固體聚合物樣品的差示掃描量熱分析法測定Tg值,同時借助凝膠滲透色譜法(相對於聚苯乙烯標準)測定所製備聚合物溶液的分子量性質。
PCT材料的熱穩定性
組合物PCT 1的梯度熱重量分析(TGA)掃描圖,如圖1所示。該材料顯示出優異的穩定性,直到超過360℃才發生重量損失。組合物PCT 2表現相似,展現出348℃的瞬間分解溫度。
圖1 組合物PCT 1在氮氣下速度為10℃/分時的梯度TGA掃描圖像
PCT材料光固化前後的機械性質
處於預固化狀態的PCT聚合物是真正的熱塑性塑膠,且具有良好的可撓性和強度。表2所示的組合物PCT 1和PCT 2薄膜的機械性質資料,顯示其在室溫下為玻璃狀且中等硬度的材料。但其具有撓性,且可以反覆彎曲而不會破斷(其所示為在降伏點而非破斷點時的拉伸應力值,推測在破斷點時的拉伸應力即抗拉強度會更高)。分別藉由動態機械分析(DMA)和熱機械分析(TMA)決定機械性質和熱膨脹係數(CTE)。
標題
透過光固化將化學交聯引入PCT膜有利於提高化學耐受性和減少熱流。但其不會引起脆化,而是會在猛烈彎曲時提高韌性和抗裂性。組合物PCT 1的薄膜仍非常柔韌,且在650瓦(W)的實驗室UV燈下光固化5分鐘後仍可皺褶和折疊。
PCT材料的黏著性質
PCT聚合物顯示出對許多材料(包括其他聚合物)的黏著性。例如,將組合物PCT 1的溶液旋轉塗佈在矽和玻璃晶片上,再置於高溫板上以120℃烘烤10分鐘,隨後在烘箱中以130℃烘烤30分鐘,去除溶劑並留下乾燥的薄膜。接著,使用最高黏著強度的3M測試帶,對有刻痕的薄膜進行標準交叉陰影帶拉伸測試。圖2中的測試基材圖像,基材都沒有像素特徵消除的情況,表示PCT材料對矽和玻璃具有優異的黏著性。
圖2 組合物PCT 1塗覆在矽和玻璃基材上的交叉影線膠帶拉伸測試結果
光固化對PCT材料溶劑溶解度和流動性的影響
由於聚合物結構內的光誘發交聯,曝露於中UV下會大幅改變新PCT材料的溶解度和熔融流動性質。圖3a顯示用650瓦實驗室UV燈照射5分鐘之前和之後,組合物PCT 2薄膜樣品的圖像。UV照射引起明顯的薄膜顏色變化。但於此同時,其變得完全不受二甲基亞(DMSO)(一種強力聚合物溶劑)的侵蝕,而未固化(未照射)薄膜的樣品在置於相同溶劑中後不到1分鐘內溶解。在圖3b中的兩個樣品小瓶圖像可清楚地辨別溶解度的根本變化。後續研究顯示,只需30秒的UV燈照射,即可觀察到類似的溶解度變化。
圖3a (左)照射前後組合物PCT 2的薄膜外觀;圖3b(右)在DMSO中浸漬20分鐘後照射和未照射的薄膜材料。
光固化亦大幅改變了PCT材料的熱軟化性能。圖4中的圖像顯示以100℃加熱30分鐘後,第三種組合物PCT 3照射和未照射膜帶的行為。組合物PCT 3具有接近室溫的Tg,且具有非常高的彈性和伸長率,是柔軟的材料。當一條膜帶曝露在實驗室UV燈下幾分鐘後,將其折疊使膜帶末端與膜帶的中心部分接觸後再加熱時,接觸的區域不會流動且會黏合在一起,因其為透過曝光過程交聯。另一方面,未曝光膜帶的接觸區域容易流動並黏合在一起,基本上變成固體狀態。
圖4 以100℃加熱30分鐘後,組合物PCT 3 UV照射和未照射膜帶的外觀。
PCT材料壓印
為證明PCT材料可以在200℃以下熱成型,將已旋轉塗布到200毫米(mm)晶片上厚度5.8微米(μm)的未固化組合物PCT 2薄膜壓到在第二個矽晶片上形成的聚矽氧烷壓模上,產生壓紋。壓製步驟以標準晶片接合工具(EVGroup Model 510)進行,晶片在4000N的作用力下加熱至170℃,持續5分鐘(壓力=~18.5psi)。再將組件冷卻至室溫,並以機械方式將壓模從壓印薄膜上剝離。PCT薄膜中壓印特徵的顯微圖,如圖5所示。
圖5 在170℃下在薄膜組合物PCT 2壓印圓圈和線條特徵的顯微圖像。顯微照片中的數字為特徵尺寸,以微米為單位。
假設對壓紋進行光固化可使其穩定,而不會在加熱至高溫時回流。將一個壓印的晶片基材遮蓋一半,一面以實驗室UV燈照射5分鐘,而另一面未照射。當將晶片加熱至180℃並持續5分鐘後,光固化側的特徵完整保存,而未固化側的特徵有流動且變得不明顯,如圖6a和圖6b中的對比顯微照片所示。
圖6 (a)光固化後加熱至180℃的壓印特徵的顯微照片;(b)相同的壓印特徵,但在加熱前未進行光固化。
PCT材料的光學性質
新的PCT材料設計上本身即有對中度UV的感光性。亦即光固化涉及功能部位(Functional Moieties)在聚合物結構內的直接反應,且不須要添加任何類型的光引發劑或增效劑,例如自由基固化的丙烯酸樹脂或陽離子固化的環氧塗料。這些相同的功能部位具有非常強的UV吸收力,表3所示組合物PCT 1中度UV波長的高光學消光係數(k)即為明證(k值為0.1的材料通常即視為具有高吸收力)。透過塗覆在矽晶片上聚合物薄膜的可變角度掃描橢圓偏光術,測定表3中的折射率和消光係數值。
PCT材料的雷射蝕刻
PCT材料在光譜上中紫外光段的強吸光度,使其對通常在308~355奈米(nm)波長下工作的脈衝雷射蝕刻系統非常敏感。藉由使用以355奈米操作的定製皮秒脈衝雷射系統,利用雷射光技術(Herman,...