CN108803946A - 一种柔性窄边框触控感应器及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种柔性窄边框触控感应器的制备方法，包括以下步骤：A)在柔性透明基板上依次镀ITO薄膜、铜层和铜镍合金层；B)在所述铜镍合金层上涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第一蚀刻液对显影后的基板进行蚀刻；C)去除所述步骤B)中的光阻层；D)对所述步骤C)中去除光阻层的基板进行老化；E)在所述老化后的基板表面涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第二蚀刻液对对老化后的基板进行蚀刻；F)去除所述步骤E)中的光阻层，得到柔性窄边框触控感应器。
Description
技术领域
本发明属于触摸屏技术领域，尤其涉及一种柔性窄边框触控感应器及其制备方法。
背景技术
在现有的柔性触控感应器制造工艺中，其感应讯号边缘走线可采用以下三种技术制成：
1、边缘线路先经银浆丝网印刷，再通过激光镭射技术加工成细线路。该技术一方面设备受限于激光头的影响，线距越细，激光头发出的激光也需要越细，精度控制相应也要提高，同时还会增加加工时间；另一方面受限于材料加工特性，激光镭射工艺是通过瞬间高温方式将银浆中的粘着剂燃烧掉，使银颗粒不能再附着在基材上。但过大的能量不仅可烧掉粘着剂，同样会损伤到基材。故在实际加工过程中，会有少量的银颗粒残留在基材上。终端用户在使用过程中，残留的银颗粒会在电场作用下连成一条线，造成短路。线距越小，发生短路的机率会越大。因此，该方法线宽线距通常限制在20/20μm以上。
2、边缘线路先经感光银进行丝网印刷，再通过曝光显影技术加工。此工艺的缺点就是银浆材料很昂贵，比激光镭射所使用的银浆贵好几倍，另外对环境要求很高，一颗10μm的灰尘就会造成产品不良，故制程良率不高。
3、边缘线路采用镀Cu，通过光阻涂布、曝光、显影、蚀刻技术加工成的细线路，受限于光阻的解析度及蚀刻药液的影响，难以做到20μm及以下线路，而且由于Cu的易氧化、耐热性差，容易造成FPC Bonding的搭接及外观不良。比如，专利号CN201110116725.3公开了一种名称为“触控面板及其制造方法”的发明专利，此专利说明的方法只能做到50μm线路；其采用纯Cu做线路，无法解决后续bonding问题；去除中间可视区Cu制程时，其后续对位及蚀刻药液对ITO的影响也不容忽视。
发明内容
本发明的目的在于提供一种柔性窄边框触控感应器及其制备方法，本发明中的制备方法能够制得线宽或线距在20μm以下的边缘走线，并且解决了Cu抗氧性及耐热性差的缺点。
本发明提供一种柔性窄边框触控感应器的制备方法，包括以下步骤：
A)在柔性透明基板上依次镀ITO薄膜、铜层和铜镍合金层；
B)在所述铜镍合金层上涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第一蚀刻液对显影后的基板进行蚀刻；
所述第一蚀刻液包括以下质量分数的组分：2～10％的HCl，1～8％的硝酸和0.1～2％的氯化铜；
C)去除所述步骤B)中的光阻层；
D)对所述步骤C)中去除光阻层的基板进行老化；
E)在所述老化后的基板表面涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第二蚀刻液对老化后的基板进行蚀刻；
所述第二蚀刻液包括以下含量的组分：0.1％～5％的氧化剂，0.1％～2％的含氮化合物和0.1％～2％的Cu化合物；
F)去除所述步骤E)中的光阻层，得到柔性窄边框触控感应器。
优选的，所述步骤A)中铜层的镀膜温度为50～180℃；
所述步骤A)中铜层的镀膜功率为1～15kW。
优选的，所述步骤A)中铜镍合金层的镀膜温度为50～180℃；
所述步骤A)中铜镍合金层的镀膜功率为1～15kW。
优选的，所述步骤C)中老化的温度为120～180℃；
所述步骤C)中老化的时间为1～30min。
优选的，所述第二蚀刻液中，氧化剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸氢钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾中的一种或多种；
所述氧化剂的含量为0.5％～2％。
优选的，所述第二蚀刻液中，所述含氮化合物为苯并三唑、氯化三苯基四唑、咪唑、吡唑、甲苯并三唑和氨基四唑中的一种或多种；
所述含氮化合物的含量为0.1％～1％。
优选的，所述第二蚀刻液中，Cu化合物为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜和磷酸铜中的一种或多种；
所述Cu化合物的含量为0.1％～1％。
优选的，所述步骤E)中蚀刻的温度为10～60℃；
所述蚀刻的时间为40～180s。
优选的，所述铜层的厚度为1～250nm。
优选的，所述铜镍合金层的厚度为1～50nm。
本发明提供了一种柔性窄边框触控感应器的制备方法，包括以下步骤：A)在柔性透明基板上依次镀ITO薄膜、铜层和铜镍合金层；B)在所述铜镍合金层上涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第一蚀刻液对显影后的基板进行蚀刻；所述第一蚀刻液包括以下质量分数的组分：2～10％的HCl，1～8％的硝酸和0.1～2％的氯化铜；C)去除所述步骤B)中的光阻层；D)对所述步骤C)中去除光阻层的基板进行老化；E)在所述老化后的基板表面涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第二蚀刻液对对老化后的基板进行蚀刻；所述第二蚀刻液包括以下质量分数的组分：0.1％～5％的氧化剂，0.1％～2％的含氮化合物和0.1％～2％的Cu化合物；F)去除所述步骤E)中的光阻层，得到柔性窄边框触控感应器。本发明采用特制的蚀刻液，同时增加了老化制程，并在铜层表面增加了铜镍合金层，能达到边缘导线线宽10μm及以下要求；同时蚀刻出中间图案及边缘走线，使两者可准确对位，提高生产良率；同时解决了Cu的抗氧化及耐热性差的缺点，使其适用范围更广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本发明制备方法的工艺流程图；
图2为本发明柔性窄边框触控感应器的结构变化图；
图2中，1为柔性透明基板，2为ITO薄膜层，3为铜层，4为铜镍金属层，5为光阻层1，6为光阻层2。
具体实施方式
本发明提供了一种柔性窄边框触控感应器的制备方法，包括以下步骤：
A)在柔性透明基板上依次镀ITO薄膜、铜层和铜镍合金层；
B)在所述铜镍合金层上涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第一蚀刻液对显影后的基板进行蚀刻；
所述第一蚀刻液包括以下质量分数的组分：2～10％的HCl，1～8％的硝酸和0.1～2％的氯化铜；
C)去除所述步骤B)中的光阻层；
D)对所述步骤C)中去除光阻层的基板进行老化；
E)在所述老化后的基板表面涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第二蚀刻液对对老化后的基板进行蚀刻；
所述第二蚀刻液包括以下质量分数的组分：0.1％～5％的氧化剂，0.1％～2％的含氮化合物和0.1％～2％的Cu化合物；
F)去除所述步骤E)中的光阻层，得到柔性窄边框触控感应器。
本发明中的制备方法流程示意图以及产品结构变化如图1～2所示。
在本发明中，所述柔性透明基板没有特殊的限制，采用本领域常用的制作柔性触控感应器的柔性透明基板即可，如PC、PET、COP、CPI等。
在本发明中，所述ITO薄膜的镀膜温度优选为10～120℃，更优选为20～100℃，最优选为30～80℃；所述ITO薄膜的镀膜功率优选为1～10kW，更优选为1～5kW，更优选为1～3kW。所述ITO薄膜为未结晶的ITO薄膜，所述ITO薄膜的厚度优选为20～50nm，更优选为20～30nm。
所述铜层的镀膜温度优选为50～180℃，更优选为70～150℃，最优选为80～120℃；所述铜层的镀膜功率优选为1～15kW，更优选为3～12kW，更优选为5～10kW。所述铜层的厚度优选为1～250nm，更优选为50～200nm，最优选为100～150nm。
所述铜镍合金层的镀膜温度优选为50～180℃，更优选为70～150℃，最优选为80～120℃；所述铜镍合金层的镀膜功率优选为1～15kW，更优选为1～10kW，更优选为3～8kW。所述铜镍合金层的厚度优选为1～50nm，更优选为10～40nm，最优选为20～30nm。
本发明通过调节镀膜参数，解决了铜层与ITO薄膜附着力差的技术问题，同时在铜层表面加了一层铜镍合金层，有效的解决了Cu抗氧性能差以及耐热性能差的问题。
镀好铜镍合金层之后，本发明在所述铜镍合金层的表面涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第一蚀刻液对显影后的基板进行蚀刻，未被光阻保护的区域ITO层、Cu层以及铜镍合金层被溶解，形成中间可视区图像以及边缘走线相接该可视区图像。
在本发明中，所述光阻层优选为正型光阻，亦可选用负型光阻；所述曝光和显影均为本领域技术人员所熟知的方法。
在本发明中，所述第一蚀刻液包括以下质量分数的组分：
HCl：2～10％，优选为3～9％，更优选为4～8％，最优选为5～7％；硝酸：1～8％，优选为2～6％，更优选为5％；氯化铜：0.1～2％，优选为0.2％。
完成上述蚀刻后，本发明将光阻层去除，然后对其进行老化，使ITO结晶。在本发明中，采用曝光显影的方法去除光阻层，此处的曝光显影与蚀刻前的曝光显影不同，蚀刻后所用的曝光选用高能量曝光，再用显影液进行显影。此方法可解决常规剥膜液对未结晶ITO的损害。所述老化的温度优选为120～180℃，更优选为130～170℃，最优选为140～160℃；所述老化的时间优选为1～30min，更优选为10～20min。经过老化制程，解决了后续无法精确对位以及ITO受损的问题。
完成所述老化后，本发明在老化后的透明基板上涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第二蚀刻液对老化后的基板进行蚀刻。
在本发明中，本次光阻层优选为正型光阻，亦可选用负型光阻；所述曝光和显影均为本领域技术人员常用的技术方法。
在本发明中，所述第二蚀刻液包括以下含量的组分：0.1％～5％的氧化剂，0.1％～2％的含氮化合物和0.1％～2％的Cu化合物。
所述氧化剂优选为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸氢钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾中的一种或多种；所述氧化剂的含量优选为0.1％～5％，更优选为0.5％～2％，最优选为1～1.5％。
所述含氮氧化物优选为唑类化合物，更优选为苯并三唑、氯化三苯基四唑、甲基咪唑、咪唑、吡唑、甲苯并三唑和氨基四唑中的一种或多种；所述含氮化合物的含量优选为0.1％～2％，更优选为0.1％～1％。
所述Cu化合物优选为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜和磷酸铜中的一种或多种；所述Cu化合物的含量优选为0.1％～2％，更优选为0.2％～1％。
所述第二蚀刻液的蚀刻温度优选为10～60℃，更优选为20～45℃，最优选为25～40℃；所述第二蚀刻液的蚀刻时间优选为40～180s，更优选为60～160s，最有序那为80～120s。
所述第二蚀刻液适合在喷淋蚀刻机台内使用，作为液体组合的蚀刻温度，优选10～60℃，特别优选20～45℃，一方面温度提高，可以提高生产效率，另一方面温度上限控制又有利于液体内组分的稳定。该液体组合蚀刻优选时间为40～180s，特别优选80～120s，需根据产品实际要求的线宽，调整温度、压力等参数，控制在该优选时间内。
完成第二次蚀刻后，去除光阻层，即可得到柔性窄边框触控感应器。
本发明中的制备方法不局限于GFF结构，OGS、TOL、GG、GF2、GF等结构同样适用。
本发明还提供了一种柔性窄边框触控感应器，按照上述方法制备得到，所述柔性窄变宽触控感应器中，边缘走线的线宽或线距为5～20μm。
本发明提供了一种柔性窄边框触控感应器的制备方法，包括以下步骤：A)在柔性透明基板上依次镀ITO薄膜、铜层和铜镍合金层；B)在所述铜镍合金层上涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第一蚀刻液对显影后的基板进行蚀刻；所述第一蚀刻液包括以下质量分数的组分：2～10％的HCl，1～5的硝酸和0.1～2％的氯化铜；C)去除所述步骤B)中的光阻层；D)对所述步骤C)中去除光阻层的基板进行老化；E)在所述老化后的基板表面涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第二蚀刻液对对老化后的基板进行蚀刻；所述第二蚀刻液包括以下含量的组分：0.1％～5％的氧化剂，0.1％～2％的含氮化合物和0.1％～2％的Cu化合物；F)去除所述步骤E)中的光阻层，得到柔性窄边框触控感应器。本发明采用特制的蚀刻液，同时增加了老化制程，并在铜层表面增加了铜镍合金层，能达到边缘导线线宽10μm及以下要求；同时蚀刻出中间图案及边缘走线，使两者可准确对位，提高生产良率；同时解决了Cu的抗氧化及耐热性差的缺点，使其适用范围更广。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种柔性窄边框触控感应器的制备方法进行详细描述，但不能将其理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
参照图1和图2的流程，
在PET基板1上以溅镀方式涂布上一层未结晶的ITO薄膜2，镀膜温度80℃，功率为1.2kW；在ITO薄膜2上镀一层100nm厚的金属铜层3，镀膜温度为80℃，镀膜功率为10kW，在铜层3上镀一层25nm厚的CuNi合金层4，镀膜温度为80℃，镀膜功率为3kW；
在CuNi合金层上涂布一层光阻层5，曝光、显影、蚀刻出中间可视区pattern以及边缘trace连接该pattern，由于ITO未结晶，金属层和ITO层一次性蚀刻，采用的蚀刻药液为含5％的HCl、5％的HNO3及0.2％的CuCl2的混合溶液；
采用250mj/cm2的UV能量对蚀刻后的基板进行曝光，再以显影液去除光阻层5，将基板140℃烘烤10min，进行老化，使ITO结晶；
在该基板上涂布一层光阻6，曝光、显影，在30℃下蚀刻120s，去除中间可视区pattern上的金属层3、4，采用的蚀刻药液含有1％的过硫酸钠，0.1％的甲基咪唑和的0.2％的CuCl2；
去除该光阻层6；
经过切割、贴合后形成一张完整的柔性带有触控功能的感应器。
本实施例中制得的边缘走线线宽10μm、线距10μm，经过双85高温高湿环境测试(温度85℃，湿度85％，测试时间240小时)，本实施例中的边缘走线无腐蚀现象，而常规的单层铜工艺经过上述双85高温高湿环境测试出现腐蚀现象。
实施例2
参照图1和图2的流程，
在CPI基板1上以溅镀方式涂布上一层未结晶的ITO薄膜2，镀膜温度80℃，功率为1.2kW；在ITO薄膜2上镀一层100nm厚的金属铜层3，镀膜温度为80℃，镀膜功率为10kW，在铜层3上镀一层25nm厚的CuNi合金层4，镀膜温度为80℃，镀膜功率为3kW；
在CuNi合金层上涂布一层光阻层5，曝光、显影、蚀刻出中间可视区pattern以及边缘trace连接该pattern，由于ITO未结晶，金属层和ITO层一次性蚀刻，采用的蚀刻药液为含5％的HCl、5％的HNO3及0.2％的CuCl2的混合溶液；
采用250mj/cm2的UV能量对蚀刻后的基板进行曝光，再以显影液去除去除光阻层5，将基板140℃烘烤10min，进行老化，使ITO结晶；
在该基板上涂布一层光阻6，曝光、显影，在30℃下蚀刻120s，去除中间可视区pattern上的金属层3、4，采用的蚀刻药液含有1％的过硫酸钠，0.1％的甲基咪唑和的0.2％的CuCl2；
去除该光阻层6；
经过切割、贴合后形成一张完整的柔性带有触控功能的感应器。
本实施例中制得的边缘走线线宽10μm、线距10μm，经过双85高温高湿环境测试(温度85℃，湿度85％，测试时间240小时)，本实施例中的边缘走线无腐蚀现象，而常规的单层铜工艺经过上述双85高温高湿环境测试出现腐蚀现象。
实施例3
参照图1和图2的流程，
在COP基板1上以溅镀方式涂布上一层未结晶的ITO薄膜2，镀膜温度80℃，功率为1.2kW；在ITO薄膜2上镀一层100nm厚的金属铜层3，镀膜温度为80℃，镀膜功率为10kW，在铜层3上镀一层25nm厚的CuNi合金层4，镀膜温度为80℃，镀膜功率为3kW；
在CuNi合金层上涂布一层光阻层5，曝光、显影、蚀刻出中间可视区pattern以及边缘trace连接该pattern，由于ITO未结晶，金属层和ITO层一次性蚀刻，采用的蚀刻药液为含5％的HCl、5％的HNO3及0.2％的CuCl2的混合溶液；
去除该光阻层5，将基板140℃烘烤10min，进行老化，使ITO结晶；
在该基板上涂布一层光阻6，曝光、显影，在30℃下蚀刻120s，去除中间可视区pattern上的金属层3、4，采用的蚀刻药液含有1％的过硫酸钠，0.1％的甲基咪唑和的0.2％的CuCl2；
去除该光阻层6；
经过切割、贴合后形成一张完整的柔性带有触控功能的感应器。
本实施例中制得的边缘走线线宽10μm、线距10μm，经过双85高温高湿环境测试(温度85℃，湿度85％，测试时间240小时)，本实施例中的边缘走线无腐蚀现象，而常规的单层铜工艺经过上述双85高温高湿环境测试出现腐蚀现象。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种柔性窄边框触控感应器的制备方法，包括以下步骤：
A)在柔性透明基板上依次镀ITO薄膜、铜层和铜镍合金层；
B)在所述铜镍合金层上涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第一蚀刻液对显影后的基板进行蚀刻；
所述第一蚀刻液包括以下质量分数的组分：2～10％的HCl，1～8％的硝酸和0.1～2％的氯化铜；
C)去除所述步骤B)中的光阻层；
D)对所述步骤C)中去除光阻层的基板进行老化；
E)在所述老化后的基板表面涂布一层光阻层，经曝光和显影后，采用第二蚀刻液对老化后的基板进行蚀刻；
所述第二蚀刻液包括以下质量分数的组分：0.1％～5％的氧化剂，0.1％～2％的含氮化合物和0.1％～2％的Cu化合物；
F)去除所述步骤E)中的光阻层，得到柔性窄边框触控感应器。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中铜层的镀膜温度为50～180℃；
所述步骤A)中铜层的镀膜功率为1～15kW。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤A)中铜镍合金层的镀膜温度为50～180℃；
所述步骤A)中铜镍合金层的镀膜功率为1～15kW。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤C)中老化的温度为120～180℃；
所述步骤C)中老化的时间为1～30min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二蚀刻液中，氧化剂为过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钠、过硫酸氢钠、过硫酸钾、过硫酸氢钾中的一种或多种；
所述氧化剂的含量为0.5％～2％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二蚀刻液中，所述含氮化合物为苯并三唑、氯化三苯基四唑、咪唑、吡唑、甲苯并三唑和氨基四唑中的一种或多种；
所述含氮化合物的含量为0.1％～1％。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二蚀刻液中，Cu化合物为硫酸铜、氯化铜、硝酸铜和磷酸铜中的一种或多种；
所述Cu化合物的含量为0.1％～1％。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤E)中蚀刻的温度为10～60℃；
所述蚀刻的时间为40～180s。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述铜层的厚度为1～250nm；
所述铜镍合金层的厚度为1～50nm。
10.一种柔性窄边框触控感应器，按照权利要求1～9任意一项所述的制备方法制得；
所述柔性窄边框触控感应器中边缘走线的线宽或线距为5～20μm。
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