CN104411103A - 一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法 - Google Patents

一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，包含以下步骤：1、选取一平板基底，并对平板基底进行清洗；2、在平板基底表面沉积一层过渡层；3、在过渡层表面涂覆一层厚膜银浆浆料，并高温焙烧形成厚膜银浆导电层；4、在厚膜银浆导电层表面沉积一层保护层；5、光刻胶涂覆、曝光、显影和固膜，在保护层表面形成图形化光刻胶；6、刻蚀无光刻胶覆盖的保护层；7、刻蚀无保护层覆盖的厚膜银浆导电层，得到图形化厚膜银浆导电层；8、去除光刻胶，然后刻蚀图形化厚膜银浆导电层表面的保护层；9、对图形化厚膜银浆导电层进行表面处理，形成最终的图形化厚膜银浆导电层。该方法不仅可以提高图形化厚膜银浆导电层的精细度，还能避免因高温加热而导致图形化导电层收缩。

Description

一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法
技术领域
本发明涉及光电器件中的导电层的制造技术领域，特别涉及光电器件中图形化厚膜银浆导电层的制造方法。
背景技术
近几年来，随着印刷电子技术和微细加工技术的不断发展，厚膜银浆作为导电材料在平板显示器、太阳能电池、传感器、触摸屏等光电器件领域占据了重要的地位。
现有技术中，一些具有低分辨率的图形化厚膜银浆导电层的光电器件一般采用印刷法和光刻法来制作。印刷法的优点是节省原材料，不足之处在于不易形成高精细的图形化银浆导电层，导电层的边缘不平滑，存有锯齿状；而且，随着印刷次数的增加，丝网容易产生非弹性形变，导致图形化导电层达不到精度要求；此外，经印刷后的图形化导电层经高温焙烧后，因银浆浆料中的溶剂挥发使得图形化导电层收缩而变形，同时还会因银浆浆料的渗透造成基底着色，从而影响器件的性能。
光刻蚀法也是目前制作图形化厚膜导电层较为常用的方法，此工艺是在整个基板上涂敷光敏银浆浆料，干燥后，用掩模板遮盖，在波长为365nm的紫外线下曝光并形成潜像。然后用稀碱溶液显影，除去没有曝光的部分，最后在一定温度下进行烧结，最终形成图形化厚膜银浆导电层。这种制造工艺的优点在于能形成边缘平滑的图形化导电层；不足之处在于，因光敏银浆浆料分辨率的限制，很难实现高分辨率、高精细的图形化银浆导电层；同时，经显影后的图形化导电层高温焙烧后，因银浆浆料中的溶剂挥发也会使得图形化导电层收缩而变形，同时还会因银浆浆料的渗透造成基底着色，从而影响器件的性能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，该方法不仅可以提高图形化厚膜银浆导电层的精细度，还能避免因高温加热而导致图形化导电层收缩。
本发明的目的采用以下技术方案实现：一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，包含以下步骤：
步骤S1：选取一平板基底，并对平板基底进行清洗；
步骤S2：在平板基底表面沉积一层过渡层； 
步骤S3：在过渡层表面涂覆一层厚膜银浆浆料，并高温焙烧形成厚膜银浆导电层；
步骤S4：在厚膜银浆导电层表面沉积一层保护层；
步骤S5：涂覆光刻胶，经曝光、显影和固膜后形成图形化光刻胶；
步骤S6：刻蚀无光刻胶覆盖的保护层；
步骤S7：刻蚀无保护层覆盖的厚膜银浆导电层，得到图形化厚膜银浆导电层；
步骤S8：去除光刻胶，然后刻蚀图形化厚膜银浆导电层表面的保护层；
步骤S9：对图形化厚膜银浆导电层进行表面处理，形成最终的图形化厚膜银浆导电层。
在本发明一实施例中，所述平板基底由绝缘且表面平整材料构成，包括浮法玻璃、有机聚合物、陶瓷、PD200玻璃中一种构成的单一基板，或其中两种及以上组合构成的复合基板。
在本发明一实施例中，所述过渡层为透明介质层，可由氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化锆中一种构成或两种及以上复合而成。
在本发明一实施例中，所述透明介质层的厚度为100纳米~2微米，所述透明介质层的制作方法包括物理气相沉积和化学气相沉积。
在本发明一实施例中，所述厚膜银浆浆料包括印刷性厚膜银浆浆料和感光性厚膜银浆浆料。
在本发明一实施例中，高温焙烧形成的厚膜银浆导电层的厚度为1微米~15微米。
在本发明一实施例中，所述保护层为金属膜层或者化合物层；所述金属膜层可由铬、铝、钛、钼、镍、铜、锌、钽中一种构成的单一膜层或两种及以上组合构成的复合膜层；所述化合物层可由氧化铟、氧化锌、氧化镍、氧化钒、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、锡掺杂氧化铟、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌中一种构成的单层结构或两种及以上构成的叠层结构。
在本发明一实施例中，所述保护层的制备方法包括物理气相沉积和化学气相沉积。
在本发明一实施例中，所述保护层的厚度为10纳米~2微米。
在本发明一实施例中，所述图形化厚膜银浆导电层表面处理的方法包括酸处理、碱处理、高温处理和喷砂处理。
本发明的有益效果是克服了现有印刷法和光刻法制作图形化厚膜银浆导电层存在的问题，不仅能够实现高精细、高分辨率的大面积图形化导电层制造，而且还能避免制造过程中因高温焙烧使得银浆收缩而减少图形化导电层的大小，以及银浆导电层因焙烧后渗进平板基底中，具有很强的实用性和广阔的应用前景。
附图说明
图1是本发明第一优选实施例的一种图形化厚膜银浆导电层的结构图。
图2是本发明第一优选实施例的一种图形化厚膜银浆导电层的制造流程图。
图3是本发明第一优选实施例中平板基底的结构示意图。
图4是本发明第一优选实施例中过渡层的结构示意图。
图5是本发明第一优选实施例中厚膜银浆导电层的结构示意图。
图6是本发明第一优选实施例中保护层的结构示意图。
图7是本发明第一优选实施例中光刻胶的结构示意图。
图8是本发明第一优选实施例中图形化保护层的结构示意图。
图9是本发明第一优选实施例中图形化厚膜银浆导电层的结构示意图。
图10是本发明第一优选实施例中去除光刻胶后的结构示意图。
图11是本发明第一优选实施例中去除保护层后的结构示意图。
图12是本发明第一优选实施例的一种图形化厚膜银浆导电层的显微镜示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步说明。本发明提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在图中，为了清除放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。
在此参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。
图1是本发明第一实施例的一种图形化厚膜银浆导电层的结构图，其中01为平板基底，02为过渡层，03为图形化厚膜银浆导电层，图2是本发明第一实施例的一种图形化厚膜银浆导电层的制造流程图。图3至图11示意了本发明优选实施例的一种图形化厚膜银浆导电层制造的结构示意图。以下结合图3至图11对本发明优选实施例的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法进行详细的说明。
参见图1和图2，一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，包含以下步骤：
步骤S1：选取一平板基底，并对平板基底进行清洗；
步骤S2：在清洁处理后的平板基底表面沉积一层过渡层；所述过渡层是为了防止厚膜银浆浆料因高温焙烧而渗进平板基底。
步骤S3：在过渡层表面涂覆一层厚膜银浆浆料，并放置于高温烘箱高温焙烧形成厚膜银浆导电层；所述厚膜银浆浆料的涂覆方法包括印刷、旋涂、辊涂和喷涂；
步骤S4：在厚膜银浆导电层表面沉积一层保护层；所述保护层是为了提高厚膜银浆导电层表面的平整性和致密性，防止光刻胶渗进导电层里面而影响显影精度；
步骤S5：涂覆光刻胶，经曝光、显影和固膜后形成图形化光刻胶；
步骤S6：刻蚀无光刻胶覆盖的保护层
步骤S7：刻蚀无保护层覆盖的厚膜银浆导电层，得到图形化厚膜银浆导电层；
步骤S8：去除光刻胶，然后刻蚀图形化厚膜银浆导电层表面的保护层；
步骤S9：对图形化厚膜银浆导电层进行表面处理，形成最终的图形化厚膜银浆导电层。
具体制造过程如图3-11所示。
（1）平板基底11选取。根据需求选取一块平板基底，所述平板基底是一种绝缘的表面平整材料，可以是浮法玻璃基板、有机聚合物基板、陶瓷基板、PD200玻璃基板或者这几种材料构成的复合基板。本实施例中优选浮法玻璃基板11，结构如图3所示。将选取的浮法玻璃基板11置于按体积比为Win-10 : DI水 = 3 : 97清洗液中，利用频率为32KHz的超声机清洗15min，喷淋2min后，再置于体积比为Win41 : DI水 = 5 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗10min，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗10min，经风刀吹干后置于50℃洁净烘箱中保温30min。
（2）过渡层12制作。所述过渡层12为透明介质层，包括氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化锆一种或两种及以上复合而成。所述透明介质层的厚度为100纳米~2微米，所述透明介质层的制作方法包括物理气相沉积或化学气相沉积。本实施例中优选物理气相沉积镀制一层厚度为800纳米的氧化钽透明介质，形成如图4所示的结构示意图。
（3）厚膜银浆浆料涂覆。所述厚膜银浆浆料包括印刷性厚膜银浆浆料和感光性厚膜银浆浆料，其涂覆方式包括印刷、旋涂、辊涂或喷涂。本实施例优选用印刷技术在氧化钽过渡层12表面涂覆一层印刷性厚膜银浆浆料。
（4）厚膜浆料高温焙烧。将（3）过程中制备好的玻璃基板置于530℃的温度下烧结30min后形成厚膜银浆导电层13，形成如图5所示的结构示意图。高温焙烧形成的厚膜银浆导电层的厚度为1微米~15微米。
（5）保护层14制作。在厚膜银浆导电层13表面采用物理气相沉积或化学气相沉积一层厚度为100纳米～2微米的保护层14。所述保护层14是金属膜层或者化合物层。所述金属膜层包括铬、铝、钛、钼、镍、铜、锌、钽中一种构成的单一膜层或者两种及其以上组合构成的复合膜层；所述化合物材料包括氧化铟、氧化锌、氧化镍、氧化钒、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、锡掺杂氧化铟（ITO）、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌（GZO）和铟掺杂氧化锌（IZO）中一种构成的单层结构或者多种构成的叠层结构。所述保护层14的制备方法包括物理气相沉积和化学气相沉积。所述保护层14的厚度为10纳米~2微米。本实例中优选物理气相沉积一层厚度为500纳米的金属铬膜，形成如图6所示的结构示意图。
（6）光刻胶涂覆、曝光、显影和固膜。利用旋涂工艺将RZJ-304光刻胶15转移至金属铬薄膜表面，并在110℃保温25min。预烘干的光刻胶膜层自然冷却至室温后进行曝光，将所需图形的掩膜版遮盖在光刻胶膜层上，在光强4.4mW/cm2光刻机上曝光11秒，光刻胶的光敏剂呈正性，所以受紫外光照的图形被光溶解，不受紫外光照的图形保持不变。用浓度为3%的RZX-3038溶液显影，被光固化的光刻胶被RZX-3038溶液除去，留下具有图形化光刻胶15保护的图形，如图7所示的结构示意图。
（7）保护层14刻蚀。采用质量比为KMnO4 : NaOH : H2O =6 : 3 : 100所组成的混合溶液在25℃水浴中刻蚀，除去没有光刻胶保护的金属铬薄膜，形成具有图形化的金属保护层141，如图8所示的结构示意图。
（8）银浆导电层13刻蚀。采用体积比为HNO3 : H2O =6 : 100所组成的混合溶液在25℃水浴中刻蚀，除去没有光刻胶保护的银浆导电层13，形成具有光刻机保护的图形化厚膜银浆导电层131，如图9所示的结构示意图。
（9）光刻胶剥离。将湿法刻蚀后的基片浸泡丙酮溶液中，图形化导电层131表面的光刻胶15因溶于丙酮而脱落，形成如图10所示的结构示意图。
（10）刻蚀保护层。采用质量比为KMnO4 : NaOH : H2O =6 : 3 : 100所组成的混合溶液在25℃水浴中刻蚀，除去图形化银浆导电层131表面的保护层141，形成如图11所示的结构示意图。
（11）银浆表面处理。所述图形化银浆导电层131表面处理的方法包括酸处理、碱处理、高温处理、喷砂处理。本实施例中优选酸处理。将（10）步骤后的基片置于HCl : H2O =1 : 200所组成的混合溶液在25℃水浴中泡1min后，纯水冲洗，烘干后形成图形化厚膜银浆导电层131，如图12所示。所得到的图形化厚膜导电层131的电极的边缘整齐，没有毛刺，且电极宽度为为40um，电极与电极之间的间隙为30um。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，包含以下步骤：
步骤S1：选取一平板基底，并对平板基底进行清洗；
步骤S2：在平板基底表面沉积一层过渡层； 
步骤S3：在过渡层表面涂覆一层厚膜银浆浆料，并高温焙烧形成厚膜银浆导电层；
步骤S4：在厚膜银浆导电层表面沉积一层保护层；
步骤S5：在保护层表面涂覆光刻胶、经曝光、显影和固膜后形成图形化光刻胶；
步骤S6：刻蚀无光刻胶覆盖的保护层；
步骤S7：然后刻蚀无保护层覆盖的厚膜银浆导电层，得到图形化厚膜银浆导电层；
步骤S8：去除光刻胶，然后刻蚀图形化厚膜银浆导电层表面的保护层；
步骤S9：对图形化厚膜银浆导电层进行表面处理，形成最终的图形化厚膜银浆导电层。
2.根据权利要求1所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述平板基底由绝缘且表面平整材料构成，包括浮法玻璃、有机聚合物、陶瓷、PD200玻璃中一种构成的单一基板，或其中两种及以上组合构成的复合基板。
3.根据权利要求1所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述过渡层为透明介质层，由氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、氧化钽、氧化铪、氧化锆中一种构成或两种及以上复合而成。
4.根据权利要求3所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述透明介质层的厚度为100纳米~2微米，所述透明介质层的制作方法包括物理气相沉积和化学气相沉积。
5.根据权利要求1所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述厚膜银浆浆料包括印刷性厚膜银浆浆料和感光性厚膜银浆浆料。
6.根据权利要求1所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，高温焙烧形成的厚膜银浆导电层的厚度为1微米~15微米。
7.根据权利要求1所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述保护层为金属膜层或者化合物层；所述金属膜层可由铬、铝、钛、钼、镍、铜、锌、钽中一种构成的单一膜层或两种及以上组合构成的复合膜层；所述化合物层可由氧化铟、氧化锌、氧化镍、氧化钒、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝、氮氧化硅、锡掺杂氧化铟、铝掺杂氧化锌、镓掺杂氧化锌、铟掺杂氧化锌中一种构成的单层结构或两种及以上构成的叠层结构。
8.根据权利要求7所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述保护层的制备方法包括物理气相沉积和化学气相沉积。
9.根据权利要求7所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述保护层的厚度为10纳米~2微米。
10.根据权利要求1所述的一种图形化厚膜银浆导电层的制造方法，其特征在于，所述图形化厚膜银浆导电层表面处理的方法包括酸处理、碱处理、高温处理和喷砂处理。
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Assignee: Fujian Kechuang Photoelectric Co., Ltd.

Assignor: Fuzhou University

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Denomination of invention: Manufacturing method of graphical thick film silver paste conducting layer

License type: Exclusive License

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