CN104882192A - 一种新型ito导电膜 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种新型ITO导电膜，包括基材层、以及层设在基材层上表面上的光学调整层、ITO层、导电密着层、铜导线层以及导电阻绝层，所述导电密着层厚度为1～100nm，所述铜导线层厚度为50nm～800nm，所述导电阻绝层具备导电作用，其厚度为1～100nm，所述ITO层表面电阻在80～400Ω/□，用1N盐酸浸泡3分钟的表面电阻变化率0～20％。本发明提供的ITO导电膜直接将铜导线层于制作ITO上方，不需要添加黏着剂，同时也解决了绕曲的问题；同时在ITO层与铜导线层中间添加一导电密着层，在铜导线层上方增加一导电阻绝层，有效克服了铜与ITO密着效果不佳，且容易氧化的问题，也可以解决密着与抗氧化问题，增加产品耐候性。
Description
技术领域
本发明涉及一种透明导电膜，特别是涉及一种表面镀铜的新型ITO导电膜。
背景技术
目前，手机和平板电脑等越来越多的电子装置都采用触摸式屏幕，触摸屏作为一种新型的输入设备已十分流行和普遍，因此作为触摸屏必不可少的透明导电膜需求量也越来越大。其中，电阻式和电容式触摸屏较为常用。随着技术的进步，电容式触摸屏的各种结构不断涌现，其中最常用的有苹果经典的双面ITO结构，单面TP桥结构，film-glass结构，film-film-glass结构等，其中对于film-film结构的电容屏结构，电极引线大多采用丝印银浆，ITO导电膜制作感应图型后,需于边侧上方制作导线,将讯号连接制驱动IC。目前制作法多于ITO上方印刷导电银浆，但因银浆中需添加黏着剂，若黏着剂过高则会导致导电度较差；黏着剂过低则粘着性不强，并且制作的银导电厚度较厚且线宽较宽，绕曲效果亦较差，容易造成断线的问题。
发明内容
本发明是针对现有技术的不足，提供一种新型ITO导电膜，该ITO导电膜数百奈米的厚度即可达到所需的导电效果，且避免使用黏着剂，可有效解决ITO导电膜绕曲效果较差、容易断线的问题。
本发明采用的技术方案如下：一种新型ITO导电膜，包括基材层、其特征在于：还包括在基材层上表面上依次叠设的光学调整层、ITO层、导电密着层、 铜导线层、导电阻绝层，所述导电密着层厚度为1～100nm，所述铜导线层厚度为50nm～800nm，所述导电阻绝层具备导电作用，其厚度为1～100nm，所述ITO层用1N盐酸浸泡3分钟的表面电阻变化率0～20％。
进一步的，所述基材层与光学调整层之间制作具有抗刮伤效果的硬涂层，所述硬涂层为滑性硬涂层或含有突出粒子之抗炫光硬涂层，其膜厚为0.5～5微米。
进一步的，所述基材层的下表面上制作有具有抗刮伤效果的硬涂层或含有突出粒子之抗炫光硬涂层。
进一步的，所述基材层的下表面依次叠设有光学调整层、ITO层、导电密着层、铜导线层、导电阻绝层。
进一步的，所述基材层的下表面进一步上依次叠设有硬涂层、光学调整层、ITO层、导电密着层、铜导线层、导电阻绝层。
进一步的，所述ITO层厚度取值范围选择为20nm～30nm，表面电阻取值范围选择≦400Ω/□。
进一步的，所述导电密着层的材料为镍铬合金、镍铜合金、钼、钛、铜钛合金、镍铜钛合金、镍铜铬合金中的任意一种，其厚度优选为2～50nm。
进一步的，所述导电阻绝层的材料为镍铬合金、镍铜合金、钼、钛、铜钛合金、镍铜钛合金、镍铜铬合金中的任意一种，其厚度优选为2～50nm。
进一步的，所述铜导线层厚度优选为100nm～300nm。
与现有技术相比，本发明在ITO导电膜上方，以溅镀、蒸镀等技术，直接将铜导线层于制作ITO上方，因铜导线层为纯金属，不需要添加黏着剂，因此仅需数百奈米的厚度即可达到需求之导电效果，同时因无黏着剂之添加，同时 也解决了绕曲的问题；通过在ITO层与铜导线层中间添加一导电密着层，在铜导线层上方增加一导电阻绝层，有效克服了铜与ITO密着效果不佳，且容易氧化的问题，也具备现有导电效果外亦可以解决密着与抗氧化问题，增加产品耐候性。
附图说明
附图1是本发明的第一较佳实施例的结构示意图；
附图2是本发明的第二较佳实施例的结构示意图；
附图3是本发明的第三较佳实施例的结构示意图；
附图4是本发明的第四较佳实施例的结构示意图；
附图5是本发明的第五较佳实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
本发明的透明导电膜的第一实施例，请参阅图1，所述新型ITO导电膜包括依次叠设的基材层1、光学调整层2、ITO层3、导电密着层4、铜导线层5、导电阻绝层6。所述基材层1为可透光材质，且表面均匀且平整，其材质可为例如PET、PEN、PC、COP(Cyclic Olefin Polymers)、或COC(Cyclic Olefin Copolymer)中的一种，其中，优选为PET膜。
所述光学调整层2形成于塑料基材层1的上表面上，用于调整入射光的折射率，所述光学调整层2的折射率优选为1.4-1.55，厚度优选为5-70nm。光学调整层2可以选择以下材料的一种或多种制得：氟化镁、硅的氧化物，硅的氮氧化物，优选二氧化硅。
所述ITO层3为铟锡氧化物导电层，其氧化锡(SnO2)比例介于1～10％间，并以薄膜沉积的方式形成于所述光学调整层2上，并经由150℃下经过60分钟老化处理，ITO层3的表面电阻经1N盐酸浸泡3分钟后，其变化率≦20％，进一步的，所述ITO层3厚度为20nm～30nm，ITO层3的表面电阻优选为≦400Ω/□。
Ω/□为薄膜电阻的单位，即欧姆/平方。薄膜电阻具有均匀厚度薄膜电阻的量度。通常被用作评估半导体掺杂的结果。这种工艺的例子有：半导体的掺杂领域(比如硅或者多晶硅)，以及被丝网印刷到薄膜混合微电路基底上的电阻。薄膜电阻这一概念的使用，与电阻或者电阻率相对，是它直接用四终端感应测量法(也称为四点探针测量法)来测量。薄膜电阻用欧姆/平方来计量，可被应用于将薄膜考虑为一个二维实体的二维系统。它与三维系统下所用的电阻率的概念对等。当使用到薄膜电阻一词的时候，电流必须沿著薄膜平面流动，而非与其垂直。对于常规三维导体，电阻可被写为其中ρ代表电阻率，A代表截面面积而L代表长度。截面面积可被分解为宽度W和薄膜厚度t。当把电阻率和厚度放到一起时，电阻可被记为即为薄膜电阻。因为它被一个无量纲量所乘，所以单位依然是欧姆。而欧姆/平方这一单位被使用是因为它给出了以欧姆为单位的从一个平方区域流向相对平方区域的电阻，无论平方区域的大小如何。对于正方情形，L=W。因此，对任意平方大小，有R=Rs。四点探针是使用来减少接触电阻的问题，它常被使用来确认材料的片电阻值。感应测量也是有被使用。此方法是测量由涡流产生的屏蔽效果。这种技术的其中一种是被测导电片放置在两个线圈之间。另外,这种非接触式片 电阻值的测量方法也可以测量封装内的薄膜或表面粗糙度大的薄膜。
所述导电密着层4具备导电作用，用于增加铜与ITO密着性，导电密着层4的材料为镍铬合金、镍铜合金、钼、钛、铜钛合金、镍铜钛合金、镍铜铬合金中的一种，其厚度为1～100nm，其中优选为2～50nm。
所述铜导线层5不限于纯铜，亦可为导电的铜合金，其厚度为50nm～800nm，其中，优选为100nm～300nm。
所述导电阻绝层6具备导电效果，用于防止铜氧化，增加耐候性能力，导电阻绝层6的材料为镍铬合金、镍铜合金、钼、钛、铜钛合金、镍铜钛合金、镍铜铬合金中的一种，其厚度为1～100nm，其中优选为2～50nm。
请参阅图2，为本发明第二实施例，所述新型ITO导电膜在第一较佳实施例的基础上，所述基材层1与光学调整层2之间进一步设有硬涂层7，所述硬涂层7为具有抗刮伤效果的滑性硬涂层或含有突出粒子的抗炫光硬涂层，其膜厚为0.5～5微米。
请参阅图3，为本发明第三实施例，所述新型ITO导电膜在第二较佳实施例基础上，所述基材层1的下表面上进一步制作有硬涂层7，所述硬涂层7为具有抗刮伤效果的滑性硬涂层或含有突出粒子之抗炫光硬涂层，其膜厚为0.5～5微米。
请参阅图4，为本发明第四实施例，所述新型ITO导电膜在第二较佳实施例的基础上:所述基材层1相对上表面的一侧(即下表面上)进一步依次叠设有光学调整层2、ITO层3、导电密着层4、铜导线层5、导电阻绝层6。
请参阅图5，为本发明第五实施例，所述新型ITO导电膜第二较佳实施例的基础上:所述基材层1的相对上表面的一侧(即下表面上)进一步依次叠设有硬涂层7、光学调整层2、ITO层3、导电密着层4、铜导线层5、导电阻绝层6。
以下，结合若干实施例及比较例来说明本发明的功效。
依据是否添加导电密着层4及导电阻绝层6，进行RA试验后，密着性、外观、表面阻抗及铜蚀刻效率都会有所差异，所述RA是指温度60℃,湿度90％条件下,进行240小时的可靠性测试。以下将根据实施例进一步地说明。
比较例1：先将基板1作清洗处理，然后在其表面上可以溅镀、蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3及铜导线层5，其中ITO表面电阻在150℃下经过60分钟老化处理后为150Ω/□，铜导线层5厚度为200nm。
实施例1：本实施例1在制作时，先将基板1作电浆清洗前处理，然后在其表面上可以溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3、导电密着层4及铜导线层5，其中导电密着层4厚度为1nm。
实施例2：实施例2的制备流程与结构与实施例1相同，所不同处仅在于：导电密着层4厚度为2nm。
实施例3：实施例3的制备流程与结构与实施例1相同，所不同处仅在于：导电密着层4厚度为10nm。
实施例4：实施例4的制备流程与结构与实施例1相同，所不同处仅在于：导电密着层4厚度为100nm。
实施例5：本实施例5在制作时，先将基板1作清洗前处理，然后在其表面上可以溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3、铜导线层5及导电阻绝层6，其中导电阻绝层6厚度为1nm。
实施例6：实施例6的制备流程与结构与实施例5相同，所不同处仅在于：导电阻绝层6厚度为2nm。
实施例7：实施例7的制备流程与结构与实施例5相同，所不同处仅在于： 导电阻绝层6厚度为10nm。
实施例8：实施例8的制备流程与结构与实施例5相同，所不同处仅在于：导电阻绝层6厚度为100nm。
实施例9：本实施例9在制作时，先将基板1作电浆清洗前处理，然后在其表面上可以溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3、导电密着层4、铜导线层5及导电阻绝层6，其中导电密着层4厚度为5nm，导电阻绝层6厚度为5nm。
实施例10：本实施例10在制作时，先将基板1作电浆清洗前处理，然后在其表面上可以溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3、导电密着层4及导电阻绝层6，其中导电密着层4厚度为100nm，导电阻绝层6厚度为100nm。
将实施例1至10与比较例测定各项特性，将测定结果示于表1。其中，
表面电阻量测方式：使用表面电阻量测仪搭配四点探针(Mitsubishi制造MCP-7370)，量测薄膜表面之电阻。
厚度量测：将基材进行切片，搭配使用TEM或SEM拍攝断面处之各层厚度。
密著：将待测面以百隔刀于水平及垂直方向各画出11调割痕，其中水平与垂直割痕必须正交，且不可割穿基材，可得出100个小方格的测试区域，再以3M 600型号胶带贴覆该测试区域，以90度方式快速撕离，用以观测该镀层的附著性。其中完全脱落为0B，完全不脱落为5B。
铜蚀刻效率：以奇奕公司制造，型号为ECOPA的铜蚀刻液进行蚀刻，将铜完全蚀刻去除，并记录蚀刻时间，实施例间彼此进行比较，区分为快慢两大类别。
RA：将片材置于60℃x90％湿度条件下240小时，进行加速老化测试。
表1：
结合表1可以看出，比较例1与实施例1-4，添加导电密着层4后，可促进RA后密着效果；并且导电密着层4厚度1nm以上时方可看出效果，2nm以上尤佳。厚度大于100nm时，会影响铜蚀刻速率，较佳地，选择为2～50nm；从比较例1与实施例5-8可看出，导电阻绝层6可防止RA后铜氧化，降低表面阻抗变化率，并且导电阻绝层6在1nm以上即有效果，但2nm以上尤佳，但厚度大于100nm时，会影响铜蚀刻速率，较佳地，选择为2～50nm；此外，从实施例10可难出,若仅有导电密着层4与导电阻绝层6而无铜导线层5，导电效果较差，表面电阻无法达到预期效果。
由于在制作过程中需要使用蚀刻液进行蚀刻，如果ITO层3表面电阻过大，则无法承受蚀刻液的侵蚀，导致ITO层3受破坏，因此，将ITO层3表面电阻的大小对添加铜导线层5有着重要的影响，下面将根据实施例进一步地说明： 比较例2：先将基板1作电浆清洗前处理，然后在其表面上可以溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3及铜导线层5，其中铜导线层5厚度为200nm，ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后表面电阻为600Ω/□，将制得的ITO导电膜侵入到1N盐酸3分钟进行蚀刻，然后测出电阻变化率及蚀刻铜导线层5后ITO层3的表面电阻。
实施例11：先将基板1作清洗前处理，然后在其表面上可以溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3及铜导线层5，其中铜导线层5厚度为200nm，ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后表面电阻为400Ω/□，将制得的ITO导电膜侵入到1N盐酸3分钟进行蚀刻，然后测出电阻变化率及蚀刻铜导线层后ITO层3的表面电阻。
实施例12：实施例12的制备流程与结构与实施例11相同，所不同处仅在于：ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后的表面电阻为250Ω/□。
实施例13：实施例13的制备流程与结构与实施例11相同，所不同处仅在于：ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后的表面电阻为150Ω/□。
实施例14：实施例14的制备流程与结构与实施例11相同，所不同处仅在于：ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后的表面电阻为100Ω/□。
实施例15：实施例15的制备流程与结构与实施例11相同，所不同处仅在于：ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后的表面电阻为80Ω/□。
将实施例11至14与比较例2测定各项特性，将测定结果示于表2：
表2：
从表2可以看到，随着ITO表面电阻的减小，在采用1N盐酸的进行蚀刻后电阻变化率逐步变小，ITO表面电阻≦400Ω/□时，浸泡1N盐酸3分钟后电阻变化率≦20％，而ITO表面电阻≦150Ω/□时，电阻变化率均小于等于5％。而ITO表面电阻≦80Ω/□时，浸泡1N盐酸3分钟后电阻变化率≦2％，虽结晶性较佳，但ITO厚度过厚，导致ITO制作成线路后，有无ITO的蚀刻区域明显，无法满足无蚀刻痕的要求。ITO表面电阻>400Ω/□时，蚀刻铜导线层后ITO表面电阻变大，ITO结晶性较差，无法耐酸，蚀刻铜导线层时会一并蚀刻掉ITO层。
由此可见，ITO层3的表面电阻在80～400Ω/□之间时，具有较好的使用功效，并且ITO层3的厚度取值范围较佳地选择为20nm～30nm。并且，浸泡1N盐酸3分钟后电阻变化率0％也是合理的,重点是上限为20％，超过的话会结晶不良。
由于导电密着层4与导电阻绝层6都可以使用不同的材料制作，因此在选择材料时，应当考虑到使用后RA后的效果，如密着、外观及RA后表面阻抗变化率等数据参数，下面将根据实施例进一步地说明：
比较例3：先将基材层1作电浆清洗前处理，然后在其表面上通过溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3、导电密着层4、铜导线层5及导电阻绝层6，其中铜导线层5厚度为200nm，ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后表面电阻为150Ω/□，导电密着层4采用厚度为5nm的铜制作，导电阻绝层6采用厚度为5nm的铜制作。
实施例16：本实施例16在制作时，先将基材层1作清洗前处理，然后在其 待测表面上可以溅镀或蒸镀的方式依序镀上光学调整层2、ITO层3、导电密着层4、铜导线层5及导电阻绝层6，其中铜导线层5厚度为200nm，ITO层3在150℃下经过60分钟老化处理后表面电阻为150Ω/□，导电密着层4采用厚度为5nm的镍铬合金制作，导电阻绝层6采用厚度为5nm的镍铬合金制作。
实施例17：实施例17的制备流程与结构与实施例16相同，所不同处仅在于：导电密着层4采用厚度为5nm的镍铜合金制作，导电阻绝层6采用厚度为5nm的镍铜合金制作。
实施例18：实施例18的制备流程与结构与实施例16相同，所不同处仅在于：导电密着层4采用厚度为5nm的镍铜钛合金制作，导电阻绝层6采用厚度为5nm的镍铜钛合金制作。
将实施例16至18与比较例3测定各项特性，将测定结果示于表3：
表3，
从表3可以看到，比较例3的导电密着层4为铜时，效果与比较例1相同，RA后密着较差；当比较例3导电阻绝层6为铜时，效果与比较例1相同，RA后外观铜氧化变黑，且R2/R1＝7.05；而从实施例16-18可看出，镍铬合金、镍铜合金、镍铜钛合金几种不同合金之导电密着层与导电阻绝层，可同时达到改 善密着与RA后表电阻抗的效果。具体地，可选择镍铬合金、镍铜合金、钼、钛、铜钛合金、镍铜钛合金、镍铜铬合金中的任意一种。
此外，当铜导线层5厚度太薄为50mm时，ITO与铜表面电阻太高，将铜导线层制作成导线无法驱动IC；当铜导线层厚度太厚达到800mm时，铜与ITO间之密着性较差，也会产生表面针孔，造成质量缺陷。铜导线层4的厚度选择在100～500nm之间时，具有较佳的使用功效。
综上所述，本发明通过增加铜导线层5，并且在ITO层3与铜导线层5中间添加一导电密着层4，在铜导线层5上方增加一导电阻绝层6，导电密着层4与导电阻绝层6均采用合金制作，获得较好的使用效果。
本发明在ITO导电膜上方，以溅镀、蒸镀等技术，直接将铜导线层于制作ITO上方，因导电层为纯金属，不需要添加黏着剂，因此仅需数百奈米的厚度即可达到需求的导电效果，同时因无黏着剂之添加，所以同时也解决了绕曲的问题；同时，在ITO层与铜导线层中间添加一导电密着层，在铜导线层上方增加一导电阻绝层，有效克服了铜与ITO密着效果不佳，且容易氧化的问题，增加产品耐候性。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种新型ITO导电膜，包括基材层(1)、其特征在于：还包括在基材层(1)上表面上依次叠设的光学调整层(2)、ITO层(3)、导电密着层(4)、铜导线层(5)以及导电阻绝层(6)，所述导电密着层(4)厚度为1～100nm，所述铜导线层(5)厚度为50nm～800nm，所述导电阻绝层(6)具备导电作用，其厚度为1～100nm，所述ITO层(3)表面电阻在80～400Ω/□，用1N盐酸浸泡3分钟的表面电阻变化率0～20％。
2.根据权利要求1所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述基材层(1)与光学调整层(2)之间设置有硬涂层(7)，所述硬涂层为滑性硬涂层或含有突出粒子之抗炫光硬涂层，其膜厚为0.5～5微米。
3.根据权利要求2所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述基材层(1)的下表面上进一步上制作有具有抗刮伤效果的硬涂层或含有突出粒子之抗炫光硬涂层(7)。
4.根据权利要求2所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述基材层(1)的下表面进一步上依次叠设有光学调整层(2)、ITO层(3)、导电密着层(4)、铜导线层(5)、导电阻绝层(6)。
5.根据权利要求1所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述基材层(1)的下表面进一步上依次叠设有硬涂层(7)、光学调整层(2)、ITO层(3)、导电密着层(4)、铜导线层(5)、导电阻绝层(6)。
6.根据权利要求1至5任一项所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述导电密着层(4)的材料为镍铬合金、镍铜合金、钼、钛、铜钛合金、镍铜钛合金、镍铜铬合金中的任意一种，其厚度取值为2～50nm。
7.根据权利要求1至5任一项所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述导电阻绝层(6)的材料为镍铬合金、镍铜合金、钼、钛、铜钛合金、镍铜钛合金、镍铜铬合金中的任意一种，其厚度取值为2～50nm。
8.根据权利要求1至5任一项所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述铜导线层(5)厚度为100nm～500nm。
9.根据权利要求1所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述ITO层(3)的厚度取值范围为20nm～30nm。
10.根据权利要求1所述的新型ITO导电膜，其特征在于：所述铜导线层(5)厚度为200nm，所述ITO层(3)在150℃下经过60分钟老化处理后表面电阻为150Ω/□，所述导电密着层(4)采用厚度为5nm镍铬合金制作，所述导电阻绝层(6)采用厚度为5nm的镍铬合金制作。
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