為協助我國製造業強化製程優化能力，提升製造業生產產品之加工效率，國科會積極推動智慧製造創新技術研發。在國科會長期支持下，國立清華大學動力機械工程學系李明蒼教授團隊針對光電半導體產品開發出「雷射低碳製造技術」，可大幅縮短製程工序時間及材料成本，同時具備靈活的製程與設備整合彈性。
團隊所開發的雷射鍍膜及圖樣化技術可在常壓常溫下進行，並將原本多道工序縮減為一次工序即可完成圖樣化，大幅降低製程所造成的能源消耗及碳排放。此技術可應用於三維電子半導體元件、軟性光電半導體元件及矽光子元件等極具未來市場價值的產品製造，例如透明顯示裝置、溫控光學鏡片及精準健康醫療用的個人化穿戴式裝置等。
研究團隊包括清華大學、台灣大學及國家儀器科技研究中心等單位成員，專長涵蓋雷射加工、機械力學、人工智慧、化工材料、光學及光機電系統設計整合。在團隊密切合作之下，成功開發適用於「金屬薄膜」及「透明導電薄膜」圖樣化鍍膜的專利技術。此專利技術透過耦合雷射與高活性的離子反應流體，在常壓常溫環境下以一道製程工序於三維自由曲面基板上選擇性地形成圖樣化鍍膜，製作精細多樣的金屬及光電材料線路。透過調整反應流體成份，可於同一基板上鍍製多種材料，實現在單一雷射製造設備上完成元件製作，降低元件基板在製程設備間移動所導致的定位精度偏移及真空系統切換與多系統串聯所造成的製程能耗；呼應綠色製造與異質整合的光電半導體元件製造技術之未來趨勢。同時，團隊結合運用工程物理模擬分析與人工智慧，開發雷射製程模擬與分析技術，並藉由揉合應用多重物理耦合模擬、人工智慧及光學即時監測分析等技術，提升製程的效率和穩定性。
目前開發完成的鍍膜材料與製程所製作的金屬微細導線電阻率等同甚或優於其他相似製程，透明金屬氧化物導電膜的光電性質也已達到商用水準。反應溶液採用對生物環境較為友善的溶劑與還原劑，具綠色製程的優勢，此技術榮獲「未來科技獎」。將其結合智慧化的自動光學檢測技術，亦可用於線路或元件修復，進一步降低光電半導體與印刷電子製造產業的成本與碳排放。團隊將光機電技術協同整合研發次世代的三維自由曲面光電元件複合精密數位加工技術及系統，實現一貫式、高設計彈性的三維光電半導體精密製造，透過運用工程物理力學分析技術與人工智慧技術，於製程中即時分析辨識關鍵的複雜訊號，使製造系統能臨機應變，即時調控製程參數，終極目標為達成「零失誤」的精準綠色製造。
半導體、光學、電子相關產業鏈是台灣的護國神山群，環境永續是全球的重要議題，先進製造產業的低碳淨零，則是迫在眉睫的挑戰。另一方面，台灣是半導體製造產業的世界領導者，半導體製造關鍵設備的國產自主化則是重要的後盾。低碳精準智慧製造技術與系統創新研發動能及概念，將可望帶動台灣半導體設備產業發展出更多靈活的奇兵。同時，揉合工程物理與人工智慧技術的虛實整合，亦將匯集尖端基礎科學研究與工程應用，帶動整體先進製造系統設計研發實力的提升。研究團隊將持續探索創新低碳與智慧化加工技術的藍海，為護國神山群的永續及綠色製造注入活水。
參考資料：
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