TWI613099B - 印墨乾燥方法及印墨乾燥裝置 - Google Patents

Abstract

本發明之印墨乾燥方法及印墨乾燥裝置，其課題在於：將過熱乾燥蒸氣改質成最適於印墨乾燥的特性，藉此大幅地縮短塗佈於基材的印墨之乾燥時間。

其解決手段在於：對加熱飽和水蒸氣而使其乾燥後的過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量，藉此使該過熱乾燥蒸氣之粒子細微化並團簇化，對前述團簇化後之過熱乾燥蒸氣賦予撞擊能量，藉此使前述團簇化後之過熱乾燥蒸氣的粒子更進一步細微化以產生奈米化過熱乾燥蒸氣，以超過飽和狀態供應前述奈米化過熱乾燥蒸氣至設置有前述基材之腔室內以在前述腔室內形成無氧環境，且在該無氧環境中使前述奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於前述印墨之分子及分子界面，藉此對前述印墨賦予前述奈米化過熱乾燥蒸氣之能量，以使前述印墨之水分蒸發及使有機溶劑分解或減低。

Description

印墨乾燥方法及印墨乾燥裝置

本發明係關於一種並非直接利用過熱乾燥蒸氣，而是將該過熱乾燥蒸氣改質(過熱乾燥蒸氣改質)成最適於印墨乾燥的特性，藉此縮短塗佈於基材的印墨之乾燥時間的印墨乾燥方法及其裝置。

將塗佈於基材之印墨予以乾燥的方法，係被用於例如將塗佈於環氧樹脂之印刷基板的印墨予以乾燥。

就該印墨乾燥方法加以說明。在環氧樹脂之印刷基板，係形成有進行焊料鍍覆之部位(例如，焊盤(land)、穿通孔(through hole)、焊墊(pad)等)，且在形成有該焊料鍍覆之部位的印刷基板之最後步驟中塗佈有印墨。

作為被塗佈於印刷基板之板面的印墨，當使用紫外線硬化性之印墨時，首先是對形成有銅箔配線的印刷基板之全面塗佈印墨，之後，將塗佈有印墨之印刷基板安置於預熱室，且對印刷基板之印墨吹送80℃之溫風約15分鐘。

其次，將預備加熱後之印刷基板之主要搭載零件的圖案之銅箔部予以遮蔽(masking)並進行紫外線照射，且對該銅箔部部位以外之區域進行曝光。藉由該曝光處理，未被遮蔽的銅箔 部部位以外之區域會曝光，且該部位的印墨會硬化。

其次，使用鹼性水溶液進行顯影處理。在進行該顯影處理時，未遮蔽的銅箔部之部位以外的印墨，係藉由紫外線照射而硬化，且未被去除而殘留於印刷基板上，藉此保持搭載零件的銅箔部之部位以外的銅箔圖案之保護及絕緣。

最後為了使印刷基板上之印墨進行正式硬化，而進行對印刷基板之板面吹送150℃之溫風達60分鐘至90分鐘的處理。

(專利文獻1)日本特願2009-524328號(再公表特許公報)

然而，由於進行對印刷基板吹送150℃之溫風達60分鐘至90分鐘的處理，所以有對印刷基板賦予熱應力之課題。

再者，由於對塗佈於印刷基板的印墨之乾燥要花費60分鐘至90分鐘的時間，所以不僅製造效率差，而且有必須持續供應60分鐘至90分鐘之溫風而難以謀求省能源化的課題。

在身為專利申請人之一的大道產業股份有限公司(株式會社)中，已有開發一種將過熱乾燥蒸氣用於印刷物之乾燥的技術(專利文獻1：再公表特許公報)。亦可考慮將該乾燥方法採用於乾燥上述印刷基板之印墨的方法中。

在上述印刷物之乾燥方法中，係用電子顯微鏡觀察印刷物，並著眼於印刷物藉由纖維之纏結而形成薄片狀，且在纏結之纖維間存在貫穿印刷物之表背面的孔隙(pore)，藉由採用使過 熱乾燥蒸氣之一部分通過該孔隙而散逸之構成，而構建出使印刷物之含水率保有約7%的獨特構成(防皺、防燒皺、防氣泡)。

在如印刷物般使含水率保持約7%時，雖然採用使過熱乾燥蒸氣之一部分通過孔隙而散逸的構成，但是為了使塗佈於印刷基板之印墨乾燥，由於被要求印刷基板之含水率儘量接近零，所以並非可將印刷物之乾燥方法直接應用在塗佈於印刷基板的印墨之乾燥中，而有必要開發一種使塗佈於印刷基板之印墨乾燥的獨特方式。

在開發使印刷基板等的基材之印墨乾燥的方法時，重要的是要減輕帶給基材等之熱應力並使印墨在短時間內乾燥。

本發明之目的係在於提供一種並非直接利用過熱乾燥蒸氣，而是將該過熱乾燥蒸氣改質成最適於基材之印墨乾燥的特性，藉此縮短塗佈於基材的印墨之乾燥時間並且減輕帶給基材等之熱應力以使印墨乾燥的印墨乾燥方法及其裝置。

本發明人等係進行對塗佈於基材之印墨吹送過熱乾燥蒸氣以進行印墨之乾燥的實驗，而獲得以下之知識見解：對塗佈於基材之印墨賦予奈米化過熱乾燥蒸氣之能量，藉此當然可使前述印墨之水分蒸發而且可使有機溶劑分解及減低。

更進一步獲得以下之知識見解：在對前述印墨賦予奈米化過熱乾燥蒸氣之能量時，為了縮短印墨之乾燥時間，且減輕帶給基材等之熱應力，而需要使奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於印墨之分子及分子界面。

更進一步獲得以下之知識見解：在使奈米化過熱乾 燥蒸氣浸透於印墨之分子及分子界面時，有必要經過對過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量以細微化而藉此團簇化，且對該團簇化後之奈米化過熱乾燥蒸氣賦予撞擊能量以更進一步細微化的至少二階段之處理。

本發明人等係基於以上之知識見解而完成印墨乾燥方法，該方法係對加熱飽和水蒸氣而使其乾燥後的過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量，以進行細微化，且藉此進行團簇化，對前述團簇化後之過熱乾燥蒸氣賦予撞擊能量，藉此更進一步細微化，以產生奈米化過熱乾燥蒸氣，以超過飽和狀態供應前述奈米化過熱乾燥蒸氣至設置有前述基材之腔室內以在前述腔室內形成無氧環境，且在該無氧環境中使前述奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於前述印墨之分子及分子界面，藉此對前述印墨賦予前述奈米化過熱乾燥蒸氣之能量，以使前述印墨之水分蒸發及使有機溶劑分解並減低。

更且，本發明人等構建了具有下述內容之構成，作為實施前述印墨乾燥方法之印墨乾燥裝置，該構成具有：奈米化手段，其係對加熱飽和水蒸氣而使其乾燥後的過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量，藉此以進行細微化，並藉此進行團簇化，對前述團簇化後之過熱乾燥蒸氣賦予撞擊能量，藉此更進一步細微化，以產生奈米化過熱乾燥蒸氣；腔室，其係以超過飽和狀態供應有來自前述奈米化手段之奈米化過熱乾燥蒸氣而形成用以使印墨乾燥的無氧環境；以及奈米化過熱乾燥蒸氣供應手段，其係對前述腔室內之基材吹送前述奈米化過熱乾燥蒸氣，藉此使前述奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於前述印墨之分子及分子界面。

如以上說明，依據本發明，則藉由經過對過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量以團簇化，且對該團簇化後之奈米化過熱乾燥蒸氣賦予撞擊能量的至少二階段之奈米處理，由於使過熱乾燥蒸氣改質成奈米化過熱乾燥蒸氣，並使該奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於印墨之分子及分子界面，所以可使塗佈於基材之印墨在短時間內乾燥。

經實驗的結果，可獲得以下之結果：使加熱至170℃並施行上述奈米化處理後的奈米化過熱乾燥蒸氣，浸透於以約20μm之膜厚塗佈於使用作為基材之印刷基板的印墨中約3分鐘，藉此可使印刷基板之印墨乾燥。又，在實驗中，不僅是170℃，即便是在使用例如180℃至210℃之奈米化過熱乾燥蒸氣的情況亦可獲得同樣的效果。

習知雖然對印刷基板吹送150℃之溫風達60分鐘至90分鐘，但是在本發明中，由於可將印墨之乾燥時間縮短成例如170℃ 3分鐘，所以不僅可大幅地減輕帶給印刷基板等之基材的熱應力，還可實現省能源化。

1‧‧‧基材

1a‧‧‧粗糙面

2‧‧‧印墨

2a‧‧‧分子

2b‧‧‧分子界面

3‧‧‧奈米化過熱乾燥蒸氣

4‧‧‧過熱乾燥蒸氣產生手段

4a‧‧‧軟水器

4b‧‧‧加熱器

4c‧‧‧飽和水蒸氣

4d‧‧‧鍋爐

4e‧‧‧過熱乾燥蒸氣

4f‧‧‧IH加熱器

4g、4h、4k‧‧‧開閉閥

4j‧‧‧泵

4m‧‧‧再加熱器

5‧‧‧奈米化手段

5a‧‧‧傳輸管

5b‧‧‧噴嘴板

5c‧‧‧振動板

5c₁‧‧‧振動板之一端

5c₂‧‧‧振動板之另一端

5d、5e‧‧‧噴嘴

5f‧‧‧超音波振動元件

6‧‧‧腔室

6a‧‧‧處理室

6b‧‧‧預備加熱室

6c‧‧‧徐冷室

6d‧‧‧帶式輸送器

6e‧‧‧絕熱層

6f‧‧‧風扇

6g‧‧‧導引部

6j、6k‧‧‧開閉門

6h‧‧‧夾具

6m‧‧‧撐條

6n‧‧‧導入管

7‧‧‧奈米化乾燥蒸氣供應手段

31、32、33、34‧‧‧一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣

B‧‧‧空隙

d‧‧‧壓痕深度

第1圖係說明使用本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨之乾燥機制的圖。

第2圖係顯示使用本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨乾燥裝置之構成圖。

第3圖係顯示使用本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨乾燥裝置之腔室的立體圖。

第4圖(a)係顯示使用本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨乾燥裝置中之奈米化手段的構成圖；第4圖(b)及(c)係顯示用於奈米化手段的振動板之變更例的立體圖。

第5圖係顯示使用本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨乾燥裝置之噴嘴板(nozzle plate)之一例的前視圖。

第6圖係顯示使用本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨乾燥裝置中之奈米化手段與基材之關係的立體圖。

第7圖(a)及(b)係藉由SEM觀察到對基板塗佈20μm之膜厚的印墨，且以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥5分鐘的基材之印墨剖面的SEM像。

第8圖(a)及(b)係藉由SEM觀察到對基板塗佈20μm之膜厚的印墨，且以200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥5分鐘的基材之印墨剖面的SEM像。

第9圖係顯示調查基材之印墨附著度之結果的示意圖。

第10圖係顯示試驗乾燥後之印墨硬度時之剖面的顯微鏡照片。

第11圖係顯示藉由第10圖之維氏硬度(Vickers hardness)試驗機而取得之試驗結果的圖。

第12圖(a)及(b)係以X射線光電子能譜(XPS)調查在使用作為基材的印刷基板之銅箔圖案上之氧化狀態之結果的圖。

第13圖(a)及(b)係以X射線光電子能譜(XPS)調查在使用作為基材的印刷基板之銅箔圖案上之氧化狀態之結果的圖。

第14圖係顯示以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥3分鐘之狀態的印刷基板之外觀圖。

第15圖係顯示由過熱乾燥蒸氣而引起的甲苯(toluene)濃度之變化的圖。

第16圖係顯示對印刷基板塗佈絲網印墨(silk ink)，且藉由170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣及200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣改變乾燥時間，藉此調查絲網印墨之定著性之結果的圖。

第17圖係顯示使用藉由本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣而進行的印墨之乾燥方法來使直接繪圖機(direct plotter)用絲網印墨乾燥的外觀之圖。

其次，根據圖式詳細地說明本發明之實施形態。

本發明人等係如上述般地藉由進行對塗佈於基材之印墨吹送過熱乾燥蒸氣以進行印墨之乾燥的實驗，而構建了藉由奈米化過熱乾燥蒸氣來使塗佈於基材之印墨乾燥的方法。

依據本發明人等所得之知識見解，則在使基材之印墨乾燥，且對前述印墨賦予奈米化過熱乾燥蒸氣之能量時，為了縮短印墨之乾燥時間，且減輕帶給基材等之熱應力，有必要使奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於印墨之分子及分子界面。

就到達上述之結論的過程加以說明。當就塗佈於基材之印墨加以檢討時，若基材之表面為完全的鏡面，則由於印墨在乾燥之過程中會收縮所以會從基材剝離。因此，如第1圖所示，基材1之板面係成為粗糙面1a。當在基材1之板面塗佈有印墨2時，印墨2之有機溶劑係藉由進入基材1之粗糙面1a的凹凸，而使得印墨2密接於基材1之板面並定著於基材之板面

因而，可考慮到當基材1之粗糙面1a於高溫例如 150℃暴露長時間例如達60分鐘至90分鐘時，因基材1之粗糙面1a鬆弛而使得與印墨2之密接性降低，因此會發生印墨2容易從基材1剝離的現象。

當考慮以上情形時，為了印墨之乾燥就有必要使賦予高溫之熱能量的時間縮短。

再者，例如為了使塗佈於印刷基板之印墨乾燥，可藉由使熱能量從被塗佈於基材的印墨之表面朝向內部起作用而使其乾燥。而且，雖然有提案藉由使用過熱乾燥蒸氣取代高溫之熱風，而進行食品之加熱/調理等，但是該提案目前僅是著眼於利用過熱乾燥蒸氣所具有的潛熱能量，並未解釋明白分子位階(level)之過熱機制。

本發明人等係就基材之印墨乾燥而進行分子位階之解析，且根據該解析結果而成立作為印墨之乾燥方法。

就本發明人等所進行的分子位階之基材的印墨乾燥加以說明。在專利文獻1中，係從噴嘴噴出過熱乾燥蒸氣，藉此產生具有奈米等級之粒子的過熱乾燥蒸氣以使印刷紙的印墨乾燥。此為最適於讓過熱乾燥蒸氣之一部分散逸至印刷紙之孔隙，藉此使印刷紙之含水率保持約7%的方法。

但是，塗佈印墨之基材係有不具孔隙之非穿透性者、或是穿透性者，對此等基材而言並沒有必要如印刷紙般地使其保持7%之含水率，而是莫如作為基材之一例的印刷基板般，在其板面形成有由銅箔而構成之配線圖案等，在此方面，為了迴避配線圖案之腐蝕而較期望含水率為零。

再者，對於塗佈於作為基材之一例的印刷基板的印 墨而言，作為與印刷紙之印墨不同的要求事項有以下諸項：電絕緣性不因經年變化而劣化；不因將零件安裝於印刷基板時所受之熱應力而產生劣化；以及不因拉力等而剝離等。

被用於作為基材之一例的印刷基板的印墨係多有具有與印刷紙之印墨不同的成分之情況，且多有具有黏性等高於印刷紙之印墨等特性之情況。因而，對於藉由從噴嘴噴出的奈米級之過熱乾燥蒸氣而使基材之印墨乾燥而言，係有不充分之方面，而對於使與印刷物不同的基材之印墨乾燥而言則有必要構建獨特的乾燥方法。

本發明人等係在作為基材之一例的印刷基板定著印墨的狀態下嘗試了技術性解析。

當考慮印墨定著於基材之板面時，則在基材之板面塗佈有印墨時，如第1圖所示般，印墨2之有機溶劑係進入基材1之粗糙面1a的凹凸，進而，表面張力作用在被塗佈於基材1之板面的印墨2之表面，而且表面張力亦作用在構成印墨之有機溶劑的各個分子2a之表面，再者，可考慮在構成印墨之有機溶劑的分子2a、2a彼此間之界面2b，作用有將該分子彼此予以結合的分子界面力，且可考慮印墨2藉由此等綜合而定著於基材1之板面。

因此，如第1圖所示，本發明人等係產生一種適於抵抗上述之表面張力或分子界面力以強制地浸透於印墨2之分子2a及分子界面2b的奈米化過熱乾燥蒸氣3。

具體而言，在本發明中，經過藉由對過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量以細微化而團簇化，且對該團簇化後之過熱乾燥蒸氣賦予撞擊能量以更進一步細微化的至少二階段之奈米處理，藉 此產生奈米化過熱乾燥蒸氣3，且使奈米化過熱乾燥蒸氣3強制地浸透於印墨2之分子2a及分子界面2b，並對前述印墨2賦予前述奈米化過熱乾燥蒸氣3之能量，以使前述印墨2之水分蒸發及有機溶劑之分解與減低產生。

當說明本發明之印墨乾燥的過程時，就如第1圖所示，由於本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣3係經過上述至少二階段之奈米化處理，所以採取如下之動作。

亦即，如第1圖所示，一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣31、33係強制地浸透於印墨2之分子2a、2a間的分子界面2b，以對印墨2之分子界面2b賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣31、33所保有的能量，且使存在於印墨界面2b的印墨2之水分蒸發及有機溶劑之分解與減低產生。

再者，一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣32係克服印墨2之分子2a的表面張力而浸透至印墨2之分子2a內，而對印墨2之分子2a賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣32所保有的能量，且使存在於印墨2之分子2a內的印墨2之水分蒸發及有機溶劑之分解與減低產生。

再者，一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣34係不僅強制地浸透至印墨2之分子界面2b，而對印墨2之分子界面2b賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣34所保有的能量，且使存在於印墨界面2b的印墨2之水分蒸發及有機溶劑之分解與減低產生，而且一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣34還通過印墨2的分子界面2b，並克服印墨2之分子2a的表面張力而浸透至印墨2之分子2a內，而對印墨2之分子2a賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣34所保有的能量， 且使存在於印墨2之分子2a內的印墨2之水分蒸發及有機溶劑之分解與減低產生。

如以上說明般，由於本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣3係經過上述的至少二階段之奈米化處理，所以藉由採取如第1圖中說明之動作，就可縮短塗佈於基材1的印墨2之乾燥時間，且藉由縮短印墨之乾燥時間，就亦可縮短對塗佈有印墨2之基材1施加熱應力的時間。

以上，雖然已說明奈米化過熱乾燥蒸氣係藉由賦予噴射能量與撞擊能量而進行二階段之奈米化處理，來對塗佈於基材1的印墨2之分子2a及分子界面2b賦予浸透之能量(主要為熱能量)的構成，但是並非被限定於此。亦可為進行在對過熱乾燥蒸氣施加噴射能量、撞擊能量之後，更進一步賦予超音波或電磁波所為之激發能量的三階段之奈米化處理。如此，當賦予激發能量時，由於奈米化過熱乾燥蒸氣之粒子比賦予撞擊能量之情況還更被超細微化，並且該被超細微化後之粒子具有激發能量，所以在該奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於印墨2之分子2a及分子界面2b時，可藉由該激發能量促進印墨2之分子內振動及在分子界面之分子振動，且可促進印墨2之水分蒸發及有機溶劑之分解與減低。在賦予超音波所為之激發能量的情況，較佳為將其頻率設定在30kHz至300kHz之範圍。在賦予電磁波所為之激發能量的情況，較佳為將其頻率設定在0.3GHz至400THz的範圍。惟，超音波之使用頻率及電磁波之波長，係藉由塗佈於基材的印墨之成分及塗佈於基材的厚度等而適當變更設定。

其次，就實施本發明之實施形態的印墨乾燥方法用 的印墨乾燥裝置加以說明。

如第2圖所示，本發明之實施形態的印墨乾燥裝置係構建作為具有以下內容之構成：過熱乾燥蒸氣產生手段4，其係將飽和水蒸氣加熱至170℃至210℃之間以產生過熱乾燥蒸氣；奈米化手段5，其係將前述產生之過熱乾燥蒸氣施予至少二階段之奈米化處理以產生奈米化過熱乾燥蒸氣3；腔室6，其係形成以超過飽和狀態供應有來自前述奈米化手段5之奈米化過熱乾燥蒸氣而用以使印墨2乾燥的無氧環境；以及奈米化過熱乾燥蒸氣供應手段7，其係對前述腔室6內之基材1吹送前述奈米化過熱乾燥蒸氣3，藉此使前述奈米化過熱乾燥蒸氣3如第1圖所示地浸透於印墨2之分子2a及分子界面2b。

將前述過熱乾燥蒸氣產生手段4之一例顯示於第2圖。第2圖所示之過熱乾燥蒸氣產生手段4係包含：貯留自來水之軟水器4a；鍋爐(boiler)4d，其係接受來自軟水器4a之軟水並藉由加熱器(heater)4b來加熱以產生飽和水蒸氣4c；以及IH加熱器4f，其係將在前述鍋爐4d產生之飽和水蒸氣4c藉由IH(電磁感應)加熱方式加熱至170℃至210℃之間以產生過熱乾燥蒸氣4e。另外，作為將飽和水蒸氣加熱至170℃至210℃之間的方式，雖然是採用IH加熱器4f所為之IH(電磁感應)加熱方式，但是只要是將飽和水蒸氣加熱至170℃至210℃之間的方式，則亦可採用除此以外之加熱方式。

在前述軟水器4a之入口係安裝有開閉閥4g，而在前述軟水器4a與前述鍋爐4d之間係安裝有開閉閥4h與供水用之泵(pump)4j，且前述鍋爐4d與前述IH加熱器4f之間係藉由開閉閥 4k而連接。亦可按照需要在前述IH加熱器4f之輸出側連接再加熱器4m。

另外，第2圖所示之過熱乾燥蒸氣產生手段4係顯示一例，而非被限定於第2圖之構成，要言之，只要是具有將飽和水蒸氣4c加熱至170℃至210℃之間而產生作為乾燥的過熱乾燥蒸氣4e之功能者，則過熱乾燥蒸氣產生手段4之構成亦可為任何的構成。

將前述腔室6之一例顯示於第2圖、第3圖。腔室6係具備：處理室6a，其係以超過飽和狀態接受奈米化手段5所產生之奈米化過熱乾燥蒸氣3並在保持170℃至210℃之間的溫度之狀態下形成於前述奈米化過熱乾燥蒸氣3之環境中(第2圖)；以及預備加熱室6b及徐冷室6c，其係配置於前述處理室6a之前後段(第3圖)；且有帶式輸送器(belt conveyor)6d被設置及於預備加熱室6b、處理室6a及徐冷室6c(第2圖、第3圖)。又，在預備加熱室6b與處理室6a之間係設置有開閉門6j，成為藉由將開閉門6j予以閉合，而遮斷預備加熱室6b與處理室6a之間，且藉由將開閉門6j予以開啟，而連通預備加熱室6b與處理室6a之間的構造(第3圖)。同樣地，在處理室6a與徐冷室6c之間係設置有開閉門6k，成為藉由將開閉門6k予以閉合，而遮斷徐冷室6c與處理室6a之間，且藉由將開閉門6k予以開啟，而連通徐冷室6c與處理室6a之間的構成(第3圖)。

在第3圖中係省略了預備加熱室6b之使其開閉的搬入門及頂板、徐冷室6c之使其開閉的搬出門及頂板、處理室6a之外壁。

第2圖係顯示將基材1橫向置放並藉由帶式輸送器6d進行搬運的構造，且以帶式輸送器6d支撐基材1之左右端而進行搬運。第3圖係顯示將基材1縱向置放並藉由帶式輸送器6d進行搬運的構造，且以夾具6h支撐基材1之下端而進行搬運。第2圖及第3圖之搬運方式係考慮基材1之片數等而適當選擇。

第2圖所示之前述處理室6a係成為對其內壁施予防水加工，且對其外壁施予絕熱層6e的恆溫槽之構造。第3圖所示之預備加熱室6b係成為在其內壁安裝有未圖示之加熱器，且對搬入至處理室6a之基材1及印墨2進行預備加熱的構造。第3圖所示之徐冷室6c係成為在其內壁安裝有風扇6f，藉由對在處理室6a被加熱之基材1及印墨2進行徐冷處理，而防止水滴附著在基材1及印墨2之表面的構造。

在第2圖所示之處理室6a中，係導引帶式輸送器6d之兩端的導引部6g安裝於撐條(stay)6m。

第2圖及第3圖所示之腔室6係顯示一例，而並非被限定於該構成，要言之，只要是具有以超過飽和狀態接受前述奈米化過熱乾燥蒸氣並在保持170℃至210℃之溫度的狀態下形成前述奈米化過熱乾燥蒸氣3之環境中之功能，則腔室6之構成亦可為任何的構成。

將前述奈米化手段5之一例顯示於第2圖及第4圖。第4圖所示之奈米化手段5係具有：隔著基材1而配置之傳輸管5a、5a；噴嘴板5b，其係安裝於前述傳輸管5a、5a之與基材1相對向的開口部；以及振動板5c。

前述傳輸管5a、5a係由處理室6a內之撐條6m所支 撐，且透過導入管6n而連接於前述過熱乾燥蒸氣產生手段4之IH加熱器4f的輸出側。如第3圖及第4圖(a)所示，在前述噴嘴板5b係形成有呈開口之細長的噴嘴5d。該噴嘴5d之形狀並非被限定於此，亦可為圓形，要言之，只要是藉由在過熱乾燥蒸氣產生手段4產生之蒸氣壓來噴出被導入於前述傳輸管5a內之過熱乾燥蒸氣4e，藉此對過熱乾燥蒸氣4e賦予噴射能量以細微化，且藉此使過熱乾燥蒸氣4e團簇化的構造，則亦可為任何的構造。

如第4圖(a)及第6圖所示，前述振動板5c係被配置於前述噴嘴板5b之前方，且設置有複數個噴嘴5e。前述噴嘴5e係開口於相對於前述噴嘴板5b之噴嘴5d偏移的位置，在前述噴嘴板5b團簇化後之過熱乾燥蒸氣4e因撞擊到前述振動板5c之板面而被賦予撞擊能量，使得前述團簇化後之過熱乾燥蒸氣4e更進一步細微化，藉此產生作為奈米化過熱乾燥蒸氣3。

雖然已說明前述奈米化過熱乾燥蒸氣3係經過從前述噴嘴板5b之噴嘴5d噴出並賦予噴射能量且藉由被細微化而團簇化的處理、與撞擊到前述振動板5c之板面並賦予撞擊能量藉此使得前述團簇化後之粒子更進一步被細微化的二階段而被奈米化之情況，但是並非被限於此。

亦即，如第4圖及第6圖所示，亦可形成藉由經過三階段之奈米化處理而改質成奈米化過熱乾燥蒸氣3之構造，該三階段之奈米化處理係將前述振動板5c之一端5c₁予以固定，且在其另一端5c₈裝設超音波振動元件5f，藉由前述超音波振動元件5f對前述振動板5c賦予激發能量以超細微化，藉此對撞擊到前述振動板5c之板面而更進一步被細微化之過熱乾燥蒸氣4e賦 予激發能量而超細微化。

開口於前述振動板5c之噴嘴5e亦可為如第4圖(b)所示之細長之形狀者，或是如第4圖(c)所示之圓孔形狀者，要言之，只要是可將撞擊到前述振動板5c並經過二階段或三階段之奈米化處理的奈米化過熱乾燥蒸氣3朝向基材1放射的形狀，則亦可為任意的形狀。

前述奈米化過熱乾燥蒸氣供應手段7係成為包含第4圖(a)所示的振動板5c之噴嘴5e，且藉由在過熱乾燥蒸氣產生手段4產生之蒸氣壓，從振動板5c之噴嘴5e使前述奈米化過熱乾燥蒸氣3如第1圖所示地浸透於印墨2之分子2a及分子界面2b的構造。

其次，說明使用第1圖所示之印墨乾燥裝置使塗佈於基板1之板面的印墨2乾燥之過程。

首先，如第2圖所示，藉由過熱乾燥蒸氣產生手段4使飽和水蒸氣4c產生，進而將該飽和水蒸氣4c加熱至170℃至210℃之間以產生乾燥後之過熱乾燥蒸氣4e。

其次，將過熱乾燥蒸氣產生手段4所輸出之過熱乾燥蒸氣4e藉由泵4j導入至處理室6a之傳輸管5a內並使之從噴嘴板5b之噴嘴5d朝向振動板5c之板面噴射。在三階段之奈米處理的情況，係事先藉由超音波振動元件5f將超音波施加於前述振動板5c。

過熱乾燥蒸氣4e係在從前述噴嘴板5b之噴嘴5d被噴射時被賦予噴射能量且細微化並團簇化，該被團簇化後之過熱乾燥蒸氣係撞擊到前述振動板5c之板面並賦予撞擊能量，使得其粒子更進一步被細微化以產生作為奈米化過熱乾燥蒸氣。前述被 奈米化後之過熱乾燥蒸氣，係當對振動板5c賦予超音波所為之激發能量時，就被改質成因被賦予該激發能量而更進一步被超細微化並更進一步被奈米化處理後的奈米化過熱乾燥蒸氣3。

由於前述奈米化過熱乾燥蒸氣3係藉由在過熱乾燥蒸氣產生手段4產生之蒸氣壓從振動板5c之噴嘴5e以超過飽和狀態噴射至處理室6a內，所以在處理室6a內係形成有由被加熱至170℃至210℃之奈米化過熱乾燥蒸氣3所產生的無氧之環境。在處理室6a，係一邊廢棄該奈米化過熱乾燥蒸氣3之一部分，一邊從振動板5c之噴嘴5e繼續補給奈米化過熱乾燥蒸氣3，且使奈米化過熱乾燥蒸氣3以超過飽和狀態供應至處理室6a內，藉此將帶式輸送器6d之周圍形成為無氧環境。

另一方面，塗佈有印墨2之基材1係在預備加熱室6b被預備加熱，當其溫度到達預備加熱溫度時，藉由帶式輸送器6d搬入處理室6a之固定位置，且在無氧環境中從振動板5c之噴嘴5e對被搬入處理室6a之基材1吹送奈米化過熱乾燥蒸氣3。

如第1圖所示，由於從振動板5c之噴嘴5e吹送來的奈米化過熱乾燥蒸氣3，係強制地浸透於基材1的印墨2之分子2a及分子界面2b，所以會如第1圖所說明般地促進印墨2之水分蒸發及有機溶劑之分解與減低。

印墨2被乾燥後之基材1係藉由帶式輸送器6d從處理室6a搬出至徐冷室6c，且藉由徐冷室6c之風扇6f被冷卻。

其次，進行了使用本發明之實施形態的印墨乾燥方法使基材之印墨乾燥的製品之評估。在進行製品之評估時，可考慮使用噴射能量之賦予、撞擊能量之賦予及激發能量之賦予的三 階段之奈米化處理所產生的奈米化過熱乾燥蒸氣之情況；以及使用不進行激發能量之賦予的二階段之奈米化處理所產生的奈米化過熱乾燥蒸氣之情況。三階段之奈米化處理所產生的奈米化過熱乾燥蒸氣之能量係比二階段的還大，且對印墨之分子及分子界面的浸透力以及對此等印墨之分子及分子界面所賦予的能量也較大。

考慮此情形，前述製品之評估，係使用比三階段之奈米化處理還稍微差的二階段之奈米化過熱乾燥蒸氣，且與藉由習知所進行之150℃之溫風60分鐘至90分鐘之加熱使印墨乾燥的情況做比對並進行優劣之判定。因而，若二階段之奈米化處理所為之印墨乾燥比習知之方法還優異的話，則可間接地驗證三階段之奈米化處理所為之印墨乾燥也比習知之方法還優異。

為了與藉由習知所進行之150℃之溫風60分鐘至90分鐘之加熱使印墨乾燥的情況做比對，而使用了已進行80℃之溫風15分鐘的印墨之暫時硬化處理之印刷基板作為基材。印墨之膜厚為20μm。印墨係使用太陽油墨製造股份有限公司製品名CA-40 G24作為一例，且使用混合有該公司製品名PSR-4000 G24K而成者作為硬化劑。

第7圖(a)及(b)係藉由SEM觀察到以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥5分鐘的基材之印墨剖面的SEM像，其中第7圖(a)為1000倍之SEM像，第7圖(b)為2000倍之SEM像。

雖然在塗佈於基材的印墨2之一部分係在乾燥後形成有空隙(void)，但是該空隙B之大小係比170℃奈米化過熱乾燥蒸氣之容積還小，且為印墨2之膜厚以下，而不會使基板之板面 通過該空隙露出。

第8圖(a)及(b)係藉由SEM觀察到以200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥5分鐘的基材之印墨剖面的SEM像，其中第8圖(a)為1000倍之SEM像，第8圖(b)為2000倍之SEM像。

雖然在塗佈於基材的印墨2之一部分係在乾燥後形成有空隙，但是該空隙B之大小為印墨2之膜厚以下，而不會使基板之板面通過該空隙露出。

第9圖係顯示使用橫切法(cross-cut)(方格試驗法)調查基材的印墨之附著度的結果之圖。第9圖係顯示以習知之150℃之溫風將印墨乾燥60分鐘的情況(溫風爐最後加工)、以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥3分鐘的情況(170℃-3min)、以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥5分鐘的情況(170℃-5min)、以180℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥3分鐘的情況(180℃-3min-1、180℃-3min-2、180℃-3min-3)、以200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥3分鐘的情況(200℃-3min)、以200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥5分鐘的情況(200℃-5min-1、200℃-5min-2)之結果。有關印墨對膠帶(tape)之附著度，係黑點越多表示印墨就越會轉印至玻璃紙膠帶(cellophane tape)側。

與習知之溫風爐最後加工相較，在本發明中，以170℃-3至5min使印墨乾燥的情況最為優異。即便是在180℃至200℃之溫度中，印墨對基材之附著度亦在實用之範圍內。

第10圖係顯示試驗乾燥後之印墨之硬度時的剖面。從剖視圖來看塗佈於作為基材之一例之印刷基板(樹脂基板)的印墨之膜厚為20μm。試驗印墨之硬度時的壓痕深度d係當以對角 線長度乘上1/7而求出時，就在距離印墨之表面2.6μm附近進行試驗，此可謂十分客觀的資料。

第11圖係顯示由第10圖之維氏硬度試驗機而取得的試驗結果。第11圖之縱軸係表示顯微維氏硬度(MHV)，橫軸係表示試料。試料之as Received係以習知之80℃之溫風使其乾燥15分鐘後的暫時硬化狀態之試料。Completed係從習知之暫時硬化狀態更進一步以150℃之溫風使其正式乾燥60分鐘後的狀態之試料。170℃-3min係以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥3分鐘後的試料，180℃-3min係以180℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥3分鐘後的試料，170℃-5min係以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥5分鐘後的試料，180℃-5min係以180℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥5分鐘後的試料，200℃-3min係以200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥3分鐘後的試料，200℃-5min係以200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣將印墨乾燥5分鐘後的試料。另外，以210℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥的情況，亦可獲得實用上沒有障礙之程度的結果。

在本發明之印墨乾燥方法中，係可確認到：藉由以加熱至170℃至210℃之範圍後的奈米化過熱乾燥蒸氣使印墨乾燥3分鐘至5分鐘，可獲得與習知品同等或比其還高之硬度，且在實用上沒有問題。

其次，將使用X射線光電子能譜(XPS)調查在使用作為基材的印刷基板之銅箔圖案上之氧化狀態之結果顯示於第12圖及第13圖。第12圖(a)係顯示以習知之150℃之溫風使其乾燥60分鐘的試料，第12圖(b)顯示係以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣 使其乾燥5分鐘的試料。第13圖(a)係顯示以180℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥3分鐘的試料，第13圖(b)係顯示以200℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥3分鐘的試料。

結果，即便是習知之以150℃之溫風使其乾燥60分鐘的試料，亦已在銅箔圖案產生Cu₂O。即便是本發明，在奈米化過熱乾燥蒸氣170℃至200℃以下進行之處理中也幾乎一樣會產生Cu₂O，且未偵測到特別新的氧化物。

因而，在使用奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨之乾燥中，由於使奈米化過熱乾燥蒸氣進行超過飽和之供應並在無氧環境中進行印墨之乾燥，所以與習知之吹送150℃溫風以進行印墨乾燥的情況相較，可明白並沒有使氧化促進的要素。

第14圖係顯示以170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣使其乾燥3分鐘之狀態的印刷基板之外觀圖。從此外觀來看亦可明白並不會因奈米化過熱乾燥蒸氣而對印刷基板之表面帶來損傷。

第15圖係顯示由過熱乾燥蒸氣而引起的甲苯濃度之變化。縱軸係顯示甲苯濃度(ppm)，橫軸係顯示處理溫度(℃)。

作為印墨用之脂肪族烴溶劑的甲苯、二甲苯(xylene)、苯(benzene)等係當從人體之呼吸器或皮膚吸取時，由於主要使得肝臟或中樞神經系統患病所以必須特別注意慎重處理。若此等的脂肪族烴溶劑可藉由奈米化過熱乾燥蒸氣而分解，則對於環境對策將是革命創舉。業已驗證此情形。

(1)在內容積125公升之箱子中係組入有本發明之使用奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨乾燥裝置。

(2)在印墨乾燥裝置之處理室內滴下甲苯約0.6g，且使用氣體偵測 管針對其濃度變化進行調查。將結果顯示於第15圖。

10秒後，雖然甲苯僅被偵測出10ppm至20ppm，但是60秒後在170℃奈米化過熱乾燥蒸氣所為的處理中變成150ppm，在180℃奈米化過熱乾燥蒸氣所為的處理中變成60ppm，在200℃奈米化過熱乾燥蒸氣所為的處理中變成20ppm，越經高溫處理後之結果甲苯濃度越為降低。

從以上之結果可明白：在200℃附近之奈米化過熱乾燥蒸氣的溫度中，脂肪族烴(甲苯、二甲苯、苯、石油腦等)之濃度會降低。雖然有關該分解機制之詳細若不進行驗證就無法確定，但是在推測中可認為係由奈米化過熱乾燥蒸氣之較高的熱能量而引起的高效率之熱分解作用來切斷甲苯分子鏈，藉此而變化成其他的生成物。

其次，就將本發明應用於直接繪圖機用絲網印墨之乾燥的情況進行了驗證。

以現狀來說，係在使印刷基板之印墨完全乾燥之後，將絲網印墨(白色)印字於印刷基板上，即便在UV爐中使其乾燥亦不會使其定著而會剝離。因此，實際情況是在印墨半乾之狀態下將絲網印墨印字於印刷基板，之後，為了利用熱爐使絲網印墨與半乾之印墨完全乾燥(正式乾燥)，而藉由150℃ 60分鐘之加熱使印墨乾燥。

在直接繪圖機用絲網印墨之乾燥中，係可考慮以下處理步驟：在作為基材之印刷基板塗佈紫外線曝光型印墨並加熱80℃ 15分鐘之後，對加熱後之前述印墨進行曝光/顯影處理(預硬化(precure))，且在曝光/顯影處理後之印墨上藉由噴墨式印表機印 刷絲網印墨，使前述紫外線曝光型印墨及絲網印墨正式乾燥的處理步驟；以及在作為基材之印刷基板塗佈紫外線曝光型印墨並加熱80℃ 15分鐘，對加熱後之前述印墨進行曝光/顯影處理，使曝光/顯影處理後之印墨正式乾燥(後硬化(postcure))，在該正式乾燥後之印墨上藉由噴墨式印表機印刷絲網印墨，使絲網印墨正式乾燥的處理步驟。

本發明人等係將本發明之由奈米化過熱乾燥蒸氣所為的印墨之乾燥應用於前述正式乾燥中。作為噴墨式印表機之一例，係使用日本愛克發材料科技(Agfa Materials Japan)股份有限公司製品編碼4MDTY PCB用印墨。

因此，藉由噴墨式印表機將絲網印墨印刷(塗佈)於經過預硬化及後硬化之作為基材的印刷基板，且藉由170℃之奈米化過熱乾燥蒸氣及180℃之奈米化過熱乾燥蒸氣改變乾燥時間，藉此調查了絲網印墨之定著性。將該結果顯示於第16圖。圖中，×係表示絲網印墨已剝離者，○係表示絲網印墨沒有剝離者，△係表示雖然絲網印墨沒有剝離但是在定著性殘留問題者。

從第16圖可明白，藉由本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣而進行的印墨之乾燥方法係一邊維持直接繪圖機用絲網印墨之定著性一邊在短時間內使其乾燥。

第17圖係顯示使用藉由本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣而進行的印墨之乾燥方法來使直接繪圖機用絲網印墨乾燥的外觀。從第17圖亦可明白藉由本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣而進行的印墨之乾燥方法係最適於直接繪圖機用絲網印墨之正式乾燥。

如以上所述，二階段之奈米化處理所進行的印墨乾燥係比習知之方法還優異，且間接地驗證了能量比二階段之奈米化處理所進行的印墨乾燥還大之三階段之奈米化處理所進行的印墨乾燥也比習知之方法還優異。

在以上之說明中，雖然已說明使用印刷基板作為基材之例，但是由於由奈米化過熱乾燥蒸氣而引起的印墨之乾燥機制如第1圖所示並不受基材左右，所以基材亦可為印刷基板以外之物，而且，由於奈米化過熱乾燥蒸氣進行第1圖所示之動作而使印墨乾燥，所以不論基材之板面為穿透性、非穿透性如何皆可適用。

如以上說明般依據本發明之實施形態，則藉由經過對過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量以團簇化，且對該團簇化後之奈米化過熱乾燥蒸氣賦予撞擊能量的至少二階段之奈米處理，由於可使過熱乾燥蒸氣改質成奈米化過熱乾燥蒸氣，並使該奈米化過熱乾燥蒸氣浸透於印墨之分子及分子界面，所以可使塗佈於基材之印墨在短時間內乾燥。

經實驗之結果，可獲得以下之結果：使加熱至170℃至210℃並施予上述奈米化處理後的奈米化過熱乾燥蒸氣，浸透於以約20μm之膜厚塗佈於使用作為基材之印刷基板的印墨約3分鐘，藉此可使印刷基板之印墨乾燥。又，在實驗中，不僅是170℃，即便是在將使飽和水蒸氣乾燥之溫度設定在例如180℃至210℃之情況亦可獲得同樣的效果。

習知雖然將150℃之溫風對印刷基板吹送達60分鐘至90分鐘，但是在本發明之實施形態中，由於可將印墨之乾燥時 間縮短成例如170℃ 3分鐘，所以不僅可大幅地減輕帶給印刷基板等之基材的熱應力，還可實現省能源化。

(產業上之可利用性)

使用本發明之奈米化過熱乾燥蒸氣的印墨之乾燥方法，係可廣泛地應用於印刷基板之製程中所使用的印墨、或直接繪圖機用的印墨等之乾燥中。

1‧‧‧基材

1a‧‧‧粗糙面

2‧‧‧印墨

2a‧‧‧分子

2b‧‧‧分子界面

31、31、33、34‧‧‧一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣

Claims (4)

1. 一種印墨乾燥方法，係使塗佈於基材之印墨乾燥，且為使塗佈於含水率要求接近零的基板之印墨乾燥之印墨乾燥方法，其中，對加熱飽和水蒸氣而使其乾燥後的過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量，藉此使該過熱乾燥蒸氣之粒子細微化並團簇化，使前述團簇化後之過熱乾燥蒸氣更進一步細微化，經過此種至少二階段的處理，使粒子更進一步被細微化而產生經改質為適於基材之印墨乾燥的特性之奈米化過熱乾燥蒸氣，以超過飽和狀態供應前述經過二階段的處理被細微化而經改質之奈米化過熱乾燥蒸氣至設置有前述基材之腔室內，以在前述腔室內形成無氧環境，在該無氧環境中使前述至少經過二階段的處理而經改質之奈米化過熱乾燥蒸氣強制地浸透至前述印墨之分子間的分子界面，以對印墨之分子界面賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣所保有的能量，且使存在於印墨界面的印墨之水分蒸發及使有機溶劑分解與減低，再者，使一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣克服印墨之分子的表面張力而浸透至印墨之分子內，而對印墨之分子賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣所保有的能量，且使存在於印墨之分子內的印墨之水分蒸發及使有機溶劑分解與減低，以使前述含水率接近零的前述基板上的印墨乾燥。
2. 如申請專利範圍第1項所述之印墨乾燥方法，其中，對前述已賦予撞擊能量之奈米化過熱乾燥蒸氣賦予激發能量，藉此使前述奈米化過熱乾燥蒸氣之粒子超細微化。
3. 一種印墨乾燥裝置，係使塗佈於基材之印墨乾燥，且為用以使塗佈於含水率要求接近零的基板之印墨乾燥之印墨乾燥裝置，其中，該印墨乾燥裝置係具有：奈米化手段，其係對加熱飽和水蒸氣而使其乾燥後的過熱乾燥蒸氣賦予噴射能量，藉此使該過熱乾燥蒸氣之粒子細微化並團簇化，使前述團簇化後之過熱乾燥蒸氣更進一步細微化，經過此種至少二階段的處理，使粒子更進一步被細微化而產生經改質為適於基材之印墨乾燥的特性之奈米化過熱乾燥蒸氣；腔室，其係以超過飽和狀態從前述奈米化手段供應前述經過二階段的處理被細微化而經改質之奈米化過熱乾燥蒸氣而形成用以使印墨乾燥的無氧環境；以及奈米化過熱乾燥蒸氣供應手段，其係在該無氧環境中使前述經過二階段的處理而經改質之奈米化過熱乾燥蒸氣強制地浸透至前述印墨之分子間的分子界面，以對印墨之分子界面賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣所保有的能量，使存在於印墨界面的印墨之水分蒸發及使有機溶劑分解與減低，再者，使一部分之奈米化過熱乾燥蒸氣克服印墨之分子的表面張力而浸透至印墨之分子內，而對印墨之分子賦予該奈米化過熱乾燥蒸氣所保有的能量，使存在於印墨之分子內的印墨之水分蒸發及使有機溶劑分解與減低，以使前述含水率接近零的前述基板上的印墨乾燥。
4. 如申請專利範圍第3項所述之印墨乾燥裝置，其中，前述奈米化手段係對前述已賦予撞擊能量之奈米化過熱乾燥蒸氣賦予激發能量，藉此使前述奈米化過熱乾燥蒸氣之粒子超細微化。