TWI471071B - 導電線路之製備方法、以及具有導電線路之裝置 - Google Patents

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Description

導電線路之製備方法、以及具有導電線路之裝置
本發明係關於一種導電線路的製備方法，以及一種具有該導電線路之裝置。
隨者電子產業的蓬勃發展，電子產品的開發逐漸走向輕薄化以外，其製備方式的改良也是目前產業上重要的研究目的。各式的電子產品中，皆包含多種導電線路，而目前常見的導電線路之製備方法係包括印刷法、增層法、以及微影蝕刻法，其中，常見的印刷法為噴墨印刷法，係利用控制器控制噴嘴，將包含導電材料的油墨噴出以形成線路圖案，接者進行燒結，將油墨中多餘的成分去除，留下導電材料以形成導電線路，然而，此法需經過高溫燒結的步驟，將不適用於製備具有塑膠基板或其他可撓式基板之電子設備，其製備之導電線路更具有解析度不佳的問題；微影蝕刻法需經過曝光、顯影、蝕刻、剝離等程序，雖然微影蝕刻法屬於低溫製程，然而其過程複雜，產速慢，製備成本較高，同時也較不環保。
以製備電容式觸控面板為例，由於需於X軸電 極以及Y軸電極上形成絕緣層，再於絕緣層上形成一跨接Y軸電極之橋接導電層，若使用微影蝕刻法製備絕緣層以及橋接導電層之結構，則需使用兩次微影蝕刻法得以成功製備該結構，其製備過程複雜，故具有產速慢，成本高等缺點。為了因應現今電子設備的發展趨勢，降低生產成本的目標，以及提高產出的效率，目前急需發展一種能夠應用於各種電子設備之導電線路的製備方式，以簡化製程，減少成本。
本發明之一目的係在提供一種導電線路的製備方法，該方法包括：(A)提供一金屬氧化物組合物，係包括一金屬氧化物、以及一還原劑；該還原劑係至少一選自由多元醇類、醇羥類、醛類、酮類、以及羧酸類所組成之群組；(B)將該金屬氧化物組合物形成於一基板上，並固化該金屬氧化物組合物以形成一金屬氧化物層，其中，該金屬氧化物層係包含該還原劑；以及(C)使用一光源使該金屬氧化物與該還原劑行還原反應，形成一金屬導電線路。
在一實施例中，金屬氧化物組合物包括：55~85重量百分比之金屬氧化物、以及5~15重量百分比之還原劑。
此外，本發明之另一目的係在提供一種具有導電線路的裝置，其中，該導電線路係包括：一基板；一導電層，設置於該基板上，其中，該導電層係由一金屬氧化物組合物行還原反應而形成，該金屬氧化物組合物係包括 一金屬氧化物、以及一還原劑，該還原劑係至少一選自由多元醇類、醇羥類、醛類、酮類、以及羧酸類所組成之群組。
本發明之再一目的係在提供一種具有導電線路的裝置，其中，該導電線路係包括：一基板；一金屬氧化物層，設置於該基板上，其中，該金屬氧化物層係包括一金屬氧化物及一還原劑，該還原劑係至少一選自由多元醇類、醇羥類、醛類、酮類、以及羧酸類所組成之群組；以及一導電層，係嵌入該金屬氧化物層中，其中，該導電層係包括一金屬，其中該金屬係為該金屬氧化物行還原反應而產生。
10,20,30,40‧‧‧基板
11,21,31,42‧‧‧金屬氧化物層
12,22,32,321,322,43‧‧‧導電線路
411,412‧‧‧第一方向子電極
413,414‧‧‧第二方向子電極
415‧‧‧導電通道
43‧‧‧導電橋接線
44‧‧‧光學膠
45‧‧‧保護玻璃
圖1A~1C係本發明一實施態樣之製備流程。
圖2A~2C係本發明一實施態樣之製備流程。
圖3A~3D係本發明一實施態樣之製備流程。
圖4A~4E係本發明一實施態樣之製備流程。
以下將結合圖式以及實施例更進一步的詳細說明本發明之技術特徵。
圖1C係本發明之導電線路之較佳實施態樣之一，其製備流程係由圖1A~1C所示，而其製備方法係如以下所述。
如圖1A所示，提供一基板10，該基板10為玻 璃基板，而其他實施態樣可為本領域中常用之基板，例如陶瓷、金屬、或塑膠等，或可為任何一種電子設備製備過程中，需進行導電線路製作之半成品，該基板10可為任何形狀，而本實施態樣之基板係以平面結構做為實施範例。接者如圖1B所示，將金屬氧化物組合物(圖未示)利用網版印刷法印刷於基板10上，然而於其他實施態樣中，印刷方法可依照基板結構以及欲形成之導電線路結構而選擇使用噴墨印刷、凹版印刷、以及凸板印刷等；接者，經由熱處理，將金屬氧化物組合物固化後形成一圖案化之金屬氧化物層11；再以光罩(圖未示)作為遮罩，並照射光源，光源的種類可例如為：氣體雷射光，其中氣體係選自氦、氖、氪、氬、氙、氡、氮、一氧化碳、二氧化碳或上述兩種氣體混合等；且波長300nm至15um之間的單波長光源；紫外光(UV光)：其波長小於300nm；脈衝光：波長係涵蓋550到1200nm範圍之多波長光源。使部分受到光源照射之金屬氧化物層11中，其包含之金屬氧化物經還原反應而轉換成金屬以形成圖案化之導電線路12。而其他實施態樣中，光源之選擇為任一種能夠提供足夠的能量，使金屬氧化物組合物中的金屬氧化物還原為金屬者皆可使用，該光源係例如為可見光、紅外光、紫外光、微波等。
上述所使用之金屬氧化物組合物係包含55~85重量百分比之金屬氧化物粉體，其中，該金屬氧化物粉體之平均粒徑為300 nm以下；5~10重量百分比之還原劑；5~30 重量百分比之黏著劑；5重量百分比以下之分散劑；0.1~10重量百分比之塑化劑；以及1重量百分比以下之助劑，其中，助劑為固化劑、增韌劑、或稀釋劑。金屬氧化物組合物之其他實施態樣中，金屬氧化物粉體係至少一選自由金氧化物，鉑氧化物、銀氧化物、銅氧化物、鎳氧化物、鋁氧化物、以及鋅氧化物所組成之群組，且該金屬氧化物粉體之粒徑為15μm或以下，較佳為100~500 nm；還原劑係至少一選自由多元醇類、醇羥類、醛類、酮類、以及羧酸類所組成之群組；具體而言，還原劑係至少一選自由苯甲醛、乙二醇、丙三醇、丁二酮、甲基乙烯基酮、乙醯丙酮、環己酮、反丁烯二酸二甲酯(C6 H8 O4 )、聚乙烯吡咯烷酮(C6 H9 NO)n 、聚乙烯醇(C2 H4 O)x 、2-丙烯酸、1-羥基丙烷-1,2,3-三羧酸、苯甲酸、以及2-羥基苯甲酸所組成之群組；此外，金屬氧化物組合物更可包括5至30重量份之黏著劑，例如有機聚合物，或環氧丙烯酸等、0至5重量份之分散劑，例如松油醇、或丁基溶纖劑等、0.1至10重量份之塑化劑，例如鄰苯二甲酸酯類、偏苯二甲酸酯類、二元醇、聚醚類、或檸檬酸酯等、以及0至1重量份之添加劑，添加劑可為固化劑，例如胺類、有機酸、或酸酐等：添加劑亦可為增韌劑，例如二甲酸酯類、或磷酸三苯脂等；添加劑亦可為稀釋劑，例如丙酮、丁醇、或乙二醇乙醚等。
本發明更提供了另一實施態樣之導電線路，係如圖2C所示，其製備流程係如圖2A至2C所示，參照圖示，製備方法係如下所述。
如圖2A所示，提供一基板20，該基板20為玻璃基板，其他實施態樣中，可使用的基板係如前述所載而本實施態樣之基板係以平面結構做為實施範例，接者如圖2B所示，利用凹版印刷方法將具有不同厚度之金屬氧化物組合物(圖未示)印刷於基板20上，並經由熱處理以固化金屬氧化物組合物以形成金屬氧化物層21；所形成之金屬氧化物層21具有第一厚度a以及第二厚度b；接者，如圖2C所示，以光罩(圖未示)作為遮蔽，並照射光源，其中該光源係與上述實施態樣相同，使部分受到光源照射之金屬氧化物層21中，包含之金屬氧化物經還原反應而轉換成金屬以形成圖案化之導電線路22。
本發明更提供了另一實施態樣之導電線路，係如圖3C所示，其製備流程係如圖3A至3C所示，參照圖示，製備方法係如下所述。
如圖3A所示，提供一基板30，該基板30為玻璃基板，其他實施態樣中，可使用的基板係如前述所載而本實施態樣之基板係以平面結構做為實施範例，接者如圖3B所示，利用網版印刷方法將金屬氧化物組合物(圖未示)印刷於基板20上，此處所使用之金屬氧化物將料係與以上實施範例相同，接者經由熱處理以固化金屬氧化物組合物以形成金屬氧化物層31，接者，使用灰階光罩(gray tone mask)(圖未示)作為遮罩，並利用灰階光罩以控制照射光線時，不同部分之金屬氧化物層31的氧化還原程度，以形成如圖3C所示之導電線路32；所形成之導電線路32中係具有導電線 路321以及322之結構，其中，導電線路322係經由灰階光罩的調控，照射光源較為充足，故還原反應的程度較高，形成具有c厚度之導電線路322，而導電線路321亦經由灰階光罩的調控，照射之光源較不足，故還原反應速率較低，因此形成具有d厚度之導電線路321，結合導電線路322以及321之結構，形成一具有「ㄇ」字形之導電線路32。圖3D係為利用類似方法所製備導電線路之另一實施態樣，其中，導電線路32係形成於金屬氧化物層31之外緣，並部分覆蓋金屬氧化物層31。
上述之金屬氧化物組合物，其中，還原劑的添加係為了使金屬氧化物能於較低光強度之光源下進行反應以還原成金屬基質。若金屬氧化物組合物中無添加還原劑，則欲將金屬氧化物粉體還原成金屬基質時，需藉由高能量(例如>1000℃)以及特定氣體環境下才可進行反應，因此，本發明所提供之金屬氧化物組合物係添加還原劑以降低金屬氧化物還原成金屬基質所需的能量，更可降低整體製程之溫度，且可降低成本，簡化程序。
本發明所提供之導電線路之製備方法係利用金屬氧化物組合物固化後形成金屬氧化物層，再利用照光使金屬氧化物組合物中之金屬氧化物行還原反應還原成金屬以形成導電線路。由於本發明所提供之導電線路之製備方法屬低溫製程，其使用之基板材料較不受限制，因此本發明所提供之導電線路之製備方法，可經由本領域之技術 人員，應用於多種電子設備當中，亦可依應用的不同，調整金屬氧化物之種類、或金屬氧化物固含量，也可藉由調整金屬氧化物組合物之黏度，搭配不同製程，例如網版印刷或凹版印刷可搭配高黏度之金屬氧化物組合物；噴墨印刷則可搭配低黏度之金屬氧化物組合物，以形成導電線路。另外，相較於傳統印刷法所製備之導電線路，其線路寬度最小約為70μm，而本發明所製備之導電線路之解析度較佳，其線路寬度最小可到達30μm。此外，本發明不需經過微影蝕刻製程，可加速生產速率，且降低成本。再者，本發明之另一優勢在於，可於金屬氧化物層中形成導電線路，意即，可同時形成金屬氧化物層以及導電線路，也可經由光罩的選用，如灰階光罩，而於金屬氧化物層中形成不同態樣之導電線路，因而可應用於大多數之電子設備製程當中，其產業利用性極大，也是導電線路的製備之一重大改良。
本發明更提供了將上述形成導電線路之方法應用於電容式觸控基板之實施態樣，其製備流程如圖4A~4E所示。而該結構的製備方法則如下所述。
如圖4A所示，提供一基板40，該基板40為玻璃基板，於其他實施態樣中，基板較佳為具有高透光率之絕緣性基板，例如聚碳酸酯、聚甲基丙酸酯、或環烯烴等材料；接者利用微影蝕刻製程形成於基板40上之圖案化電極層，該圖案化電極層係由ITO所構成，於其他實施態樣中，圖案化電極層可為本領域中習知之透明電極材料；其 中，該圖案化電極層包括了第一方向子電極411以及412，以及第二方向子電極413以及414，如圖4A所示，第一方向子電極411以及412係不相互電性連接，而第二方向子電極413以及414之間具有連接通道415，以電性連接第二方向子電極413以及414。圖4B係圖4A中，沿著a切線之剖面圖。接著，如圖4C所示，利用印刷法，將金屬氧化物組合物(圖未示)印刷於部分之圖案化電極層上以及部分之基板上，該金屬氧化物組合物係與以上實施範例之金屬氧化物相同，並利用之熱處理以固化金屬氧化物組合物以形成金屬氧化物層42，該金屬氧化物層係同時與第一方向電極411、412以及第二方向電極之連接通道415接觸。接者如圖4D所示，利用灰階光罩(圖未示)作為遮罩，再照射光源，使金屬氧化物層42中之金屬氧化物行還原反應，以形成導電橋接線43，該導電橋接線43係電性連接第一方向電極411以及412，且該導電橋接線43以及第二方向電極之導電通道415之間係由金屬氧化物層42電性隔離。接者，如圖4E所示，透過光學膠44將保護玻璃45(cover glass)與上述所形成之結構貼合，以形成電容式觸控面板。
本發明之導電線路應用於電容式觸控面板之製備上，則可將習知需經過四次微影蝕刻的製程，簡化至僅需一次微影蝕刻的製程即可成功製備，且可於製備導電橋接層時，同時製備連接圖案化電極層之外部線路，又更進一步的簡化電容式觸控面板之製備過程。故本發明所提供之製備方法係具有簡化製程、提高產率、降低成本、以 及減少材料浪費等優勢，對於電容式觸控面板之製備係一大改良。
上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限於上述實施例。
40‧‧‧基板
42‧‧‧金屬氧化物層
411,412‧‧‧第一方向子電極
415‧‧‧導電通道
43‧‧‧導電橋接線
44‧‧‧光學膠
45‧‧‧保護玻璃

Claims (5)

  1. 一種導電線路的製備方法，該方法包括：(A)提供一金屬氧化物組合物，係包括一金屬氧化物、以及一還原劑，其中，該還原劑係至少一選自由苯甲醛、乙二醇、丙三醇、丁二酮、甲基乙烯基酮、乙醯丙酮、環己酮、反丁烯二酸二甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、2-丙烯酸、1-羥基丙烷-1,2,3-三羧酸、苯甲酸、以及2-羥基苯甲酸所組成之群組；(B)將該金屬氧化物組合物形成於一基板上，並固化該金屬氧化物組合物以形成一金屬氧化物層，其中，該金屬氧化物層包含該還原劑；以及(C)使用一光源使該金屬氧化物層中之該金屬氧化物與該還原劑行還原反應，形成一金屬導電線路。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其步驟(A)中，該金屬氧化物組合物包括：55~85重量百分比之金屬氧化物、以及5~15重量百分比之還原劑。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其步驟(A)中，該金屬氧化物係至少一選自由金氧化物，鉑氧化物、銀氧化物、銅氧化物、鎳氧化物、鋁氧化物、以及鋅氧化物所組成之群組。
  4. 一種具有導電線路的裝置，包括：一基板； 一金屬氧化物層，設置於該基板上，其中，該金屬氧化物層係包括一金屬氧化物及一還原劑，該還原劑係至少一選自由苯甲醛、乙二醇、丙三醇、丁二酮、甲基乙烯基酮、乙醯丙酮、環己酮、反丁烯二酸二甲酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醇、2-丙烯酸、1-羥基丙烷-1,2,3-三羧酸、苯甲酸、以及2-羥基苯甲酸所組成之群組；以及一導電層，係嵌入該金屬氧化物層中，其中，該導電層係包括一金屬，其中該金屬係為該金屬氧化物行還原反應而產生。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之裝置，其中該裝置係電容式觸控面板。
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