本研究使用計算流體力學軟體模擬非牛頓流體在凹版印刷製程中轉移的過程，分析平板相對凹槽之運動，觀察導電液體在平板間的拉伸型態。油墨轉印之改善以轉移量及完成後的電阻值為指標。本研究架設驗證實驗室，藉由實驗並利用CCD拍照與錄製影像，觀察真實轉移量與模擬是否趨勢相符。銀漿轉移量數據分析使用L-18田口法，從多個控制因子中找到一組最佳化參數，並與實驗比對趨勢，呈現正向關係，顯示影響油墨轉移量的控制因子排序為: 溝槽角度、上板接觸角、黏度、拉伸速度、下板接觸角、表面張力。其中最佳溝槽角度為60度。最佳化參數組合可提升原有油墨轉移量18%，經工研院實際機台驗證可以提升25%的轉移量，電阻值下降10%，應用在電容式觸控面板能夠節省充放電時間。

In this research the gravure offset printing process was examined for non-Newtonian ink transferred from intaglio to upper plate by using computational fluid dynamics, including the movement of plate comparing to the gravure to observe the stretch of inductive ink. The improvement of transfer is indicated by the transfer amount and the product electrical resistance. A verifying lab was built to carry out experiments and the transfer was filmed by CCD camera, to examine whether the amount of ink transfer is consistent to the simulation. The ink transfer was investigated by Taguchi Method, the optimal parameters have been found from the control factors and match is positive with the result from the experiments. The results showed that the influence of ink transfer is as following order: angle of the gravure, upper contact angle, viscosity, velocity, bottom contact angle and surface tension, the best angle of gravure is 60 degrees. The best combination of parameters is expected to be able to increase 25% ink transfer, meanwhile the resistance can be reduced by 10%, which saves time for charging and discharging the touch panel.

摘要 ……………………………………………………………………………i
Abstract ……………………………………………………………………………ii
誌謝 ………………………………………………………………..…………iv
圖目錄 ………………………………………………………………….………vii
表目錄 …………………………………………………………………..………xi
第一章 序論 1
1.1. 前言 1
1.2. 研究動機 6
第二章 文獻回顧 7
2.1. 製程發展 7
2.2. 膠體特性 7
2.3. 凹槽角度與液體接觸角 12
2.4. 滾輪速度 17
2.5. 最佳化參數 21
2.6. 結語 22
第三章 實驗方法 23
3.1. 模擬程式相關理論與技術 23
3.2. 研究設計 25
3.2.1. 模擬設計 25
3.2.2. 參數選擇 27
3.2.3. 模擬可行性 29
3.3. 田口法 30
3.4. 實驗設計 34
3.4.1. 驗證實驗機台 35
3.4.2. 實驗設備 35
3.4.3. 實驗方法 36
3.4.4. 面積量測 36
第四章 實驗結果與分析 48
4.1. 模擬結果 48
4.2. 直交表結果 49
4.3. 直交表分析 49
4.4. 因子分析 52
4.5. 實驗結果 53
4.5.1. 拉伸速度與黏度 53
4.5.2. 凹槽角度 54
4.5.3. 接觸角與固體表面能 54
4.5.4. 實驗與模擬誤差討論 55
4.5.5. 線路電阻 56
第五章 結論與未來研究建議 71
5.1. 結論 71
5.2. 未來研究建議 72
參考文獻 73




圖目錄
圖1 1凹版印刷技應用演變示意圖(a)報章雜誌(b)防偽標籤(c)感測器結構(d)太陽能電池(e)薄膜電晶體(f)可撓曲裝置[3-4,16,26-28] 4
圖 1-2 凹版印刷拉伸(off)與轉印(set)流程 5
圖 2 1黏度對液體吸附在滾筒的輪廓影響[17] 9
圖 2 2黏度於轉移過程之分佈[12] 9
圖 2 3毛細管數與轉移率之關係[18] 10
圖 2 4奈米銀漿的黏度對剪切速率圖[2] 10
圖 2 5 膠體(AQUA-G 39 Blue ink)分別被比重15, 30,45%添加的乙醛(pristine ink)稀釋[19] 11
圖 2 6 (a) PET與BOPP表面結構示意圖 (b) SEM下觀察PET表面 (c) SEM下觀察BOPP表面[19] 11
圖 2 7接觸角與介面力關係圖 12
圖 2 8凹槽與平板拉伸物理模型示意圖[20] 13
圖 2 9 凹槽拉伸與各參數關係圖[21] 14
圖 2 10固定上板與凹槽接觸角，改變凹槽傾斜角(A)與深度(H)。(a) A=60o, H=5μm (b) A=75o, H=5μm (c) A=90o, H=5μm (d) A=75o, H=10μm[20] 14
圖 2 11凹槽傾斜角與轉移率模擬圖[21] 15
圖 2 12凹槽深度與轉移率模擬圖[21] 15
圖 2 13上板接觸角對轉移率模擬圖[21] 16
圖 2 14凹槽接觸角對轉移率模擬圖[21] 17
圖 2 15不同表面張力在上板接觸角增加時對轉移率之影響[23] 18
圖 2 16不同黏度在上板接觸角增加時對轉移率之影響[23] 18
圖 2 17不考慮重力情況模擬不同拉伸速度於上板接觸角增加時對轉移率影響示意圖[23] 19
圖 2 18考慮重力情況模擬不同拉伸速度於上板接觸角增加時對轉移率影響示意圖[23] 19
圖 2 19不同拉伸速度在上板接觸角增加時對轉移率之影響[23] 20
圖 2 20模擬最佳化參數示意圖[21] 21
圖 3 1 物理模型建立 40
圖 3 2 網格化 (meshing) 40
圖 3 3液體黏度對剪切速率作圖 41
圖 3 4 邊界條件設定 41
圖 3 5 Fluent與理論值及文獻模擬結果比較圖[20] 42
圖 3 6表面張力對轉移率影響 42
圖 3 7拉伸速度對轉移率影響 43
圖 3 8上板接觸角對轉移率影響 43
圖 3 9下板接觸角對轉移率影響 44
圖 3 10刮料過程因人為因素造成填料不完全 44
圖 3 11模擬設定初始狀態填料不完全 45
圖 3 12操作平台訊號輸入流程 45
圖 3 13實驗夾具 46
圖 3 14夾具固定模具 46
圖 3 15鏡頭與模具工作距離示意圖 47
圖 4 1 凹槽60度，線寬300um不同拉伸速度與實驗比對 61
圖 4 2凹槽60度，線寬100um不同拉伸速度與實驗比對 61
圖 4 3凹槽90度，線寬100um不同拉伸速度與實驗比對 62
圖 4 4凹槽120度，線寬100um不同拉伸速度與實驗比對 62
圖4 5 原先參數拉伸模擬(A)凹槽初始完全填滿(B)凹槽初始填料未完全R2(C)凹槽初始填料未完全R3 63
圖 4 6 凹槽完全填滿R1結果1到6組分別以(a)~(f)表示 63
圖 4 7凹槽完全填滿R1結果7到12組分別以(a)~(f)表示 64
圖 4 8凹槽完全填滿R1結果13到18組分別以(a)~(f)表示 64
圖 4 9凹槽未完全填滿R2結果1到6組分別以(a)~(f)表示圖 4 10凹槽未完全填滿R2結果7到12組分別以(a)~(f)表示 65
圖 4 11凹槽未完全填滿R2結果13到18組分別以(a)~(f)表示 66
圖4 12凹槽未完全填滿R3結果1到6組分別以(a)~(f)表示 66
圖 4 13凹槽未完全填滿R3結果7到12組分別以(a)~(f)表示 67
圖4 14凹槽未完全填滿R3結果13到18組分別以(a)~(f)表示 67
圖 4 15 因子反應圖(S/N比) 68
圖 4 16品質特性反應圖(轉移量) 68
圖 4 17 最佳化參數模擬結果圖(A)凹槽初始完全填滿(B)凹槽初始填料未完全R2(C)凹槽初始填料未完全R3 69
圖 4 18 原製程參數線路品質與印刷線路量測(a)凹槽在光學顯微鏡圖案(b)白光掃描器之凹槽剖面圖(c)線路在光學顯微鏡圖案(d)白光掃描器之線路剖面圖。 註:本實驗結果為工業技術研究院印刷電子設備部提供。 69
圖 4 19最佳化參數線路品質與印刷線路量測(a)凹槽在光學顯微鏡圖案(b)白光掃描器之凹槽剖面圖(c)線路在光學顯微鏡圖案(d)白光掃描器之線路剖面圖。 註:本實驗結果為工業技術研究院印刷電子設備部提供。 70

表目錄
表3 1 膠體材料特性 37
表3 2 原設計值參數設定 37
表3-3 田口法3水準設計表 38
表3 4 L18直交表 39
表3 5 L18實驗紀錄表 39
表4 1 田口實驗表 58
表4 2因子反應表(S/N比) 58
表4 3品質特性反應表(轉移量) 59
表4 4 原始參數與最佳化參數模擬比較表 59
表4 5 凹版印刷線路電阻值量測比較表 60
表4 6原始與最佳化參數結果對照表 60

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[26] http://www.csyw021.com/yinshua/274.html(2016)
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[28] http://technews.tw/2013/08/27/komori-fine-line-printing/(2013)