CN114173465A - 堆叠结构及触控感测器 - Google Patents

堆叠结构及触控感测器 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种堆叠结构，包含：基材；铜层，其设置于该基材之上；防迁移层，其设置于该铜层之上；以及纳米银线层，其设置于该防迁移层之上，其中，该防迁移层由在伽凡尼序列(galvanic series)中介于铜和银之间的材料所构成。一种触控感测器，其包含如上所述的堆叠结构。

Description

堆叠结构及触控感测器
技术领域
本发明关于一种堆叠结构，尤指一种包含防迁移层的堆叠结构。本发明也关于一种包含上述堆叠结构的触控感测器。
背景技术
包含纳米银线及铜层的堆叠结构可应用于触控感测器中。传统的触控感测器中的堆叠结构的纳米银线直接涂布于铜层之上，造成金属铜与纳米银之间产生伽凡尼效应(Galvanic effect)，使纳米银线因还原反应聚集，而产生尺寸变大、线径变粗的现象，进而影响该堆叠结构在蚀刻制程中的合格率及应用该堆叠结构的触控感测器的效能。
发明内容
为改善传统的包含纳米银线及铜层的堆叠结构中纳米银线因还原反应聚集，而产生尺寸变大、线径变粗的问题，本发明提供一种堆叠结构及一种触控感测器。
为达上述目的及其他目的，本发明提供一种堆叠结构，包含：
基材；
铜层，其设置于该基材之上；
防迁移层，其设置于该铜层之上；以及
纳米银线层，其设置于该防迁移层之上，
其中，该防迁移层由在伽凡尼序列(galvanic series)中介于铜和银之间的材料所构成。
上述的堆叠结构，其中，该防迁移层由合金所构成。
上述的堆叠结构，其中，该合金选自由不锈钢、铜镍合金、蒙乃尔合金(Monel)及英高镍合金(Inconel)所组成的群组。
上述的堆叠结构，其中，该防迁移层由金属所构成。
上述的堆叠结构，其中，该金属选自由钛、钼、钨、锡、铅、钽及钝化镍所组成的群组。
上述的堆叠结构，其中，该基材是薄膜基材。
上述的堆叠结构，其中，该铜层、该防迁移层及该纳米银线层被图案化。
为达上述目的及其他目的，本发明也提供一种触控感测器，其包含如上述的堆叠结构。
本发明的堆叠结构中的防迁移层在蚀刻制程中可延缓一次性蚀刻液蚀刻到下层铜层的速度，避免在进行一次性蚀刻期间铜层因快速蚀刻的情况下造成严重过蚀及纳米银线层蚀刻不净问题，因此可有效提高一次性蚀刻时的制程窗口及合格率。此外，该防迁移层也可减少因纳米银线层涂布在铜层上因还原反应造成纳米银线聚集，使其尺寸变大而产生难以蚀刻的问题。因此，本发明的堆叠结构中的防迁移层，也有助于纳米银线层的蚀刻效率的提升，使该堆叠结构适合应用于触控感测器的制程上。
本发明的堆叠结构通过防迁移层的设置，可改善传统的堆叠结构中纳米银线因还原反应聚集，而产生尺寸变大、线径变粗的问题，可使应用该堆叠结构的触控感测器具有较佳的效能。
附图说明
图1为本发明实施例1的堆叠结构的示意图。
图2为实施例1的堆叠结构的制作流程的示意图。
图3为本发明实施例2的触控感测器的示意图
图4为本发明实施例3的触控感测器的示意图。
图5为比较例1的堆叠结构的示意图。
图6为实施例1的堆叠结构中的纳米银线层的显微摄影照片。
图7为比较例1的堆叠结构中的纳米银线层的显微摄影照片。
图8为比较例1的堆叠结构经设置图案化的光阻后的照片。
图9为比较例1的堆叠结构经一次性蚀刻制程以及移除光阻后的照片。
附图标记说明：
10 堆叠结构
11 基材
12 铜层
13 防迁移层
14 纳米银线层
17 光阻
20 触控感测器
21 基材
22 铜层
23 防迁移层
24 纳米银线层
25 可视区域
26 周边线路区域
27 光阻
50 堆叠结构
51 基材
52 铜层
54 纳米银线层
具体实施方式
以下借由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的其他优点与功效。本发明也可借由其他不同的具体实施例加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
除非文中另有说明，否则说明书及所附权利要求书中所使用的单数形式“一”及“该”包括复数含义。
除非文中另有说明，否则说明书及所附权利要求书中所使用的术语“或”包括“和/或”的含义。
本文所使用的术语“伽凡尼序列(galvanic series)”又被称为“电蚀序”、“电压序列”、“原电池序列”、“‘腐蚀’电势序”或“电偶序”，其代表各种材料(例如：合金、金属)的阳极性或阴极性的趋势。具体而言，本文所使用的术语“伽凡尼序列(galvanic series)”是指以海水作为电解质时的伽凡尼序列(galvanic series)。
本文所使用的术语“钝化(Passivation)”是指使材料表面转化为不易氧化的状态，以提升该材料的抗腐蚀能力。
实施例1
图1为本发明实施例1的堆叠结构的示意图。如图1所示，本发明实施例1的堆叠结构10，包含：基材11；铜层12，其设置于该基材11之上；防迁移层13，其设置于该铜层12之上；以及纳米银线层14，其设置于该防迁移层13之上，其中，该防迁移层13由在伽凡尼序列(galvanic series)中介于铜和银之间的材料所构成。
本实施例的基材11是薄膜基材，但本发明并不限于此，本发明所属技术领域中的技术人员可视情况选用其他基材，例如：聚对苯二甲酸乙二酯(polyethyleneterephthalate,PET)，环状烯烃共聚物(Cyclic olefin copolymer,COP)，透明聚酰亚胺(Colorless Polyimide,CPI)等高分子透明塑料基材，其厚度可为10μm～150μm。
本实施例的铜层12由纯铜所构成。
本实施例的防迁移层13由蒙乃尔合金(Monel)所构成，但本发明并不限于此，本发明所属技术领域中的技术人员可视情况选用其他在伽凡尼序列(galvanic series)中介于铜和银之间的材料。举例来说，在一实施方式中，本实施例的防迁移层13可由合金所构成，适合的合金包含但不限于：不锈钢、铜镍合金、蒙乃尔合金(Monel)及英高镍合金(Inconel)。在另一实施方式中，本实施例的防迁移层13可由金属所构成，适合的金属包含但不限于：钛、钼、钨、锡、铅、钽及钝化镍。
本实施例的纳米银线层14由纳米银线所构成，作为示例，该纳米银线层14中的纳米银线可具有长度介于5μm～20μm之间且宽度介于5μm～30μm之间的尺寸，但本发明并不限于此。
实施例1的堆叠结构10可进一步借由如图2所示的流程将该铜层12、该防迁移层13及该纳米银线层14图案化。参照图2，详述流程如下：
1.取上述实施例1的堆叠结构10。
2.于纳米银线层14上通过黄光制程设置图案化的光阻17。
3.通过一次性蚀刻制程，去除未被光阻17覆盖的部分的铜层12、防迁移层13及纳米银线层14。
4.移除光阻17。
图2右侧的照片为经上述步骤2、3及4后实施例1的堆叠结构的显微摄影照片。由图2中的显微摄影照片可见，实施例1的堆叠结构，借由防迁移层13的设置，可明显改善侧蚀问题以及纳米银线聚集残留及蚀刻不净的问题，其临界尺寸偏差(Critical Dimensionbias,CD bias)可小于1μm。
实施例2
图3为本发明实施例2的触控感测器的示意图。如图3所示，本实施例的触控感测器20包含：基材21；铜层22，其设置于该基材21之上；防迁移层23，其设置于该铜层22之上；以及纳米银线层24，其设置于该防迁移层23之上，其中，该防迁移层23由在伽凡尼序列(galvanic series)中介于铜和银之间的材料所构成。
如图3所示，本实施例的触控感测器20中，该铜层22、该防迁移层23及该纳米银线层24被图案化。
如图3所示，本实施例的触控感测器20中，该铜层22及该防迁移层23位于该基材21的边缘之上，以于该触控感测器20的堆叠结构中定义该基材21未被该铜层22及该防迁移层23覆盖的可视区域25，以及该基材21被该铜层22及该防迁移层23覆盖的周边线路区域26。
本实施例中，该基材21、该铜层22、该防迁移层23及该纳米银线层24的材料与实施例1相同，但本发明并不限于此。
实施例2的触控感测器20可借由如图4所示的流程制作。参照图4，详述流程如下：
1.于基材21上依序设置铜层22、防迁移层23及纳米银线层24。其中，该铜层22及该防迁移层23位于该基材21的边缘之上，以于该触控感测器20的堆叠结构中定义该基材21未被该铜层22及该防迁移层23覆盖的可视区域25，以及该基材21被该铜层22及该防迁移层23覆盖的周边线路区域26。
2.于纳米银线层24上设置光阻27。
3.通过黄光制程将光阻27图案化
3.通过一次性蚀刻制程，去除未被光阻27覆盖的部分的铜层22、防迁移层23及纳米银线层24。
4.移除光阻27，即可制得本实施例的触控感测器20。
比较例1
图5为比较例1的堆叠结构的示意图。如图5所示，比较例1的堆叠结构50，包含：基材51；铜层52，其设置于该基材51之上；以及纳米银线层54，其设置于该铜层52之上。
比较例1中，该基材51、该铜层52及该纳米银线层54的材料与实施例1相同。比较例1与实施例1的差异仅在于，比较例1的堆叠结构50中不包含如实施例1所述的防迁移层，即比较例1的堆叠结构50中，纳米银线层54直接位于铜层52之上。
测试例1
为了解防迁移层的设置对于纳米银线层的影响，本测试分别取实施例1及比较例1的堆叠结构，通过显微镜拍摄纳米银线层的显微结构，比较二者的纳米银线层中纳米银线聚集的情况。
图6为实施例1的堆叠结构中的纳米银线层的显微摄影照片；以及图7为比较例1的堆叠结构中的纳米银线层的显微摄影照片。如图6及图7所示，相较于实施例1，比较例1的堆叠结构中的纳米银线层中的纳米银线严重的聚集，且有变粗的现象，此将对于后续蚀刻制程的品质产生不良的影响。
测试例2
为了解防迁移层的设置对于堆叠结构的蚀刻制程的影响，取比较例1的堆叠结构，依照实施例1所述的流程将比较例1的堆叠结构中的铜层及纳米银线层图案化，其结果如图8及图9所示。
图8为比较例1的堆叠结构经设置图案化的光阻后的照片；以及图9为比较例1的堆叠结构经一次性蚀刻制程以及移除光阻后的照片。由图9可见，比较例1的堆叠结构在图案化之后，聚集的纳米银线会造成蚀刻制程中蚀刻不净的问题，在欲蚀刻的部位(图9中颜色较深的部分)有纳米银线残留的现象，经测量图9中的临界尺寸偏差(Critical Dimensionbias,CD bias)达到2.9μm。
对照图2以及测试例2的测试结果(图8及图9)可见，相较于比较例1，实施例1的堆叠结构借由防迁移层的设置，可有效避免因聚集的纳米银线会造成蚀刻制程中蚀刻不净所导致的纳米银线残留以及CD bias过大的问题。
测试例3
为了解防迁移层的材料种类对于堆叠结构的影响，本测试例依据上述实施例1的方式设置堆叠结构，但改以其他材料作为防迁移层，并观察不同的防迁移层的材料对于纳米银线层中的纳米银线的聚集程度的影响，其测试结果如下列表1所示：
表1
Figure BDA0002677689470000081
X：无聚集；Δ：轻微聚集；O：明显聚集
如表1的测试结果可见，除了实施例1所使用的蒙乃尔合金之外，选用例如钝化镍及铜镍合金等在伽凡尼序列(galvanic series)中介于铜和银之间的材料也可达到避免纳米银线层中的纳米银线聚集的技术效果。
综合上述，本发明的堆叠结构以及包含该堆叠结构的触控感测器至少具有下列优异的技术效果：
1.防迁移层除了提供延缓蚀刻期间铜层过蚀的特性之外，也可作为铜层的保护层，避免因空气与水气的接触下产生铜层氧化的问题。
2.防迁移层可作为预防铜层蚀刻过快以及纳米银线层蚀刻不完全的缓冲层，(因蚀刻液须先蚀刻防迁移层再蚀刻层，而蚀刻防迁移层期间可同时蚀刻纳米银线层)。
3.传统的堆叠结构将纳米银线层直接涂布于铜层上，会产生伽凡尼效应(Galvanic effect)，使纳米银线层中的纳米银线因还原反应聚集产生尺寸变大、线径变粗的现象，但本发明的具有防迁移层的堆叠结构，可避免纳米银线直接与铜层接触产生反应，同时也可改善因纳米银线径变粗之后所导致的蚀刻不良的问题。
4.经测试，本发明的堆叠结构可通过一次性蚀刻液的黄光制程使该铜层、该防迁移层及该纳米银线层被图案化，且可明显改善侧蚀问题以及纳米银线聚集残留及蚀刻不净的问题，经蚀刻后的CD Bias可小于1μm。
上述实施例仅例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范围下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如后述的权利要求书所界定的范围为准。

Claims (9)

1.一种堆叠结构，其特征在于，包含：
基材；
铜层，其设置于该基材之上；
防迁移层，其设置于该铜层之上；以及
纳米银线层，其设置于该防迁移层之上，
其中，该防迁移层由在伽凡尼序列中介于铜和银之间的材料所构成。
2.根据权利要求1所述的堆叠结构，其特征在于，该防迁移层由合金所构成。
3.根据权利要求2所述的堆叠结构，其特征在于，该合金选自由不锈钢、铜镍合金、蒙乃尔合金及英高镍合金所组成的群组。
4.根据权利要求1所述的堆叠结构，其特征在于，该防迁移层由金属所构成。
5.根据权利要求4所述的堆叠结构，其特征在于，该金属选自由钛、钼、钨、锡、铅、钽及钝化镍所组成的群组。
6.根据权利要求1所述的堆叠结构，其特征在于，该基材是薄膜基材。
7.根据权利要求1所述的堆叠结构，其特征在于，该铜层、该防迁移层及该纳米银线层被图案化。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的堆叠结构，其特征在于，该铜层及该防迁移层位于该基材的边缘之上，以于该堆叠结构中定义该基材未被该铜层及该防迁移层覆盖的可视区域，以及该基材被该铜层及该防迁移层覆盖的周边线路区域。
9.一种触控感测器，其其特征在于，包含根据权利要求1至8中任一项所述的堆叠结构。
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