TWI621133B - 導電薄膜之製作方法 - Google Patents

Abstract

一種導電薄膜之製作方法，包括下列步驟：形成高分子纖維，其組成包括高分子以及金屬前驅物，金屬前驅物分布於高分子纖維的表層。對高分子纖維施行電漿處理製程，以同時蝕刻高分子以及還原位於高分子纖維表層的金屬前驅物，而於高分子纖維表層上形成金屬膜。

Description

導電薄膜之製作方法

本發明係關於一種導電薄膜的製作方法，特別是指一種組成包括高分子纖維和導電金屬的導電薄膜的製作方法。

氧化銦錫(indium tin oxide，ITO)透明導電薄膜基於其本身同時具備有導電性與穿透性的特點，因而被廣泛地應用於大面積平面顯示器(flat panel display，FPD)，甚或光電元件(optoelectronic devices)。然而，基於ITO的物料成本過高與易脆等因素，導致此技術領域的相關技術人員近幾年來持續積極開發其他材料，以取代現行的ITO透明導電薄膜。

隨著電紡絲技術的日益成熟，目前業界已有利用電紡絲技術搭配無電鍍製程，以製備透明導電的高分子薄膜。一般來說，上述製程包括先利用電紡絲技術，以形成交互堆疊纏繞的高分子電紡絲，之後再利用無電鍍製程，以於高分子電紡絲的表層之上形成金屬層。其中，在進行上述無電鍍製程前，必須先施行至少12小時的預處理製程，例如熱處理製程，以於高分子電紡絲的 表層預先形成金屬晶種層。

由於上述透明導電高分子薄膜的製備方式包括長時間的預處理製程，因此製程相當耗時，且必須在液相中進行還原反應，因此勢必會在高分子電紡絲內部或其表層上的金屬層中產生較多雜質。

有鑑於此，根據本發明的實施例，係揭露了導電薄膜的製作方法，以克服習知技術所遭遇之技術問題。

根據本發明之一實施例，係揭露一種導電薄膜之製作方法，其包括：形成高分子纖維，其中高分子纖維的組成包括高分子以及金屬前驅物，金屬前驅物分布於高分子纖維的表層。之後對高分子纖維施行電漿處理製程，以同時蝕刻高分子以及還原位於高分子纖維表層的金屬前驅物，而於高分子纖維表層之上形成金屬膜。

根據本發明之一實施例，上述形成高分子纖維之步驟包括形成電紡纖維以及將金屬前驅物擴散至電紡纖維中。

根據本發明之一實施例，在形成高分子纖維之前，導電薄膜之製作方法另包括配置混合溶液，其中混合溶液之組成包括高分子、有機溶劑及金屬前驅物，且形成高分子纖維之步驟包括電紡混合溶液，以於基板上形成高分子纖維，其中金屬前驅物係分布於高分子纖維中。

根據本發明之一實施例，上述高分子係為均聚合物(homopolymer)或共聚合物(copolymer)，且高分子之組成包括丙烯酸類高分子 (acrylic polymer)、乙烯基類高分子(vinyl polymer)、聚酯類(polyester)或聚醯胺(polyamide)。

根據本發明之一實施例，上述金屬前驅物係為金屬鹽類、有機金屬化合物或被保護劑包覆之金屬奈米粒子，且以混合溶液的重量百分比計，金屬前驅物含量至少為5wt%。

根據本發明之一實施例，其中在施行上述電紡製程時，施加於混合溶液的電場強度介於0.2kV/cm至6kV/cm間。

根據本發明之一實施例，上述高分子纖維之各區段係相互堆疊而構成纖維網狀結構，且在施行電漿處理製程之前，另包括對纖維網狀結構進行加壓步驟，以增加高分子纖維的各區段間的接觸面積。

根據本發明之一實施例，在施行上述電漿處理製程之前，另包括移除殘留於高分子纖維內部之有機溶劑。

根據本發明之一實施例，在施行上述電漿處理製程的過程中，金屬膜的蝕刻速率和高分子纖維的蝕刻速率的比值介於0~0.01。

根據本發明之一實施例，上述電漿處理製程包括惰性氣體電漿處理、空氣電漿處理、氧氣電漿處理及/或氫電漿處理。

根據本發明之一實施例，在施行上述電漿處理製程之後，高分子纖維及金屬膜會構成核鞘式結構，致使高分子纖維的表層會被金屬膜環繞住。

根據本發明之一實施例，在施行上述電漿處理製程之後，另包括移除殘留於高分子纖維內部之金屬前驅物。

根據本發明之一實施例，上述高分子是聚甲基丙烯酸甲 酯，上述有機溶劑包括丁酮及甲醇，上述金屬前驅物是三氟醋酸銀，且以混合溶液的重量百分比計，聚甲基丙烯酸甲酯含量是10~20wt%，且三氟醋酸銀對聚甲基丙烯酸甲酯的重量比是0.2~1.5。

根據本發明之一實施例，上述高分子是聚對苯二甲酸乙二酯，上述有機溶劑包括三氟乙酸及二氯甲烷，上述金屬前驅物是三氟醋酸銀，且以混合溶液的重量百分比計，聚對苯二甲酸乙二酯含量是5~20wt%，且三氟醋酸銀對聚對苯二甲酸乙二酯的重量比是0.2~1.5。

根據本發明之一實施例，上述高分子纖維之各區段係相互堆疊而構成纖維網狀結構，且導電薄膜之製作方法另包括：在施行電漿處理製程之前，形成圖案化遮罩，以覆蓋住纖維網狀結構之表層，以及在施行電漿處理製程之後，移除圖案化遮罩。

根據本發明之一實施例，上述圖案化遮罩具有特徵圖案，當電漿處理製程完成時，纖維網狀結構會包括導電圖案，特徵圖案之輪廓係等同於導電圖案之輪廓。

根據本發明之一實施例，上述高分子纖維之各區段係相互堆疊而構成纖維網狀結構，且導電薄膜之製作方法另包括：當電漿處理製程完成時，纖維網狀結構會被圖案化而形成圖案化纖維網狀結構，圖案化纖維網狀結構係包括已處理區和未處理區，其中處理區係為導電區，未處理區係為電絕緣區。

根據本發明之一實施例，形成上述高分子纖維之步驟包括提供圖案化遮罩，具有至少一孔洞，以及在孔洞內形成高分子纖維。

根據本發明之一實施例，其中電紡混合溶液之步驟係為 施行同軸電紡絲(coaxial electrospinning)製程，且上述製作方法另包括：配置高分子溶液，其組成包括另一高分子；對混合溶液及高分子溶液施行同軸電紡絲製程，以於基板上形成高分子纖維，其中高分子纖維係包括內核層和外鞘層，內核層之組成包括另一高分子，外鞘層之組成包括高分子及金屬前驅物；以及施行電漿處理製程，致使金屬膜環繞住內核層。

根據本發明之一實施例，形成上述高分子纖維之步驟包括施行電紡絲(electrospinning)、電噴霧(electrospray)、熔噴(melt blown)、閃紡(flash spinning)或靜電熔噴(electrostatic melt blown)。

根據上述實施例，位於高分子纖維表層的金屬前驅物係在氣相的環境下被還原成金屬，因此相應的金屬層中不會存在有過多的雜質。此外，上述電漿處理製程的施行時間較短，例如少於30分鐘，此亦節省了整體製程的時間。

100‧‧‧纖維網狀結構

110‧‧‧高分子纖維

110a、110b‧‧‧區段

112‧‧‧高分子

112a、112b‧‧‧高分子

114‧‧‧金屬前驅物

114a、114b‧‧‧金屬前驅物

116‧‧‧有機溶劑

120‧‧‧金屬膜

130‧‧‧重疊處

300‧‧‧清洗製程

400‧‧‧混合溶液

500‧‧‧電紡絲設備

510‧‧‧儲液容器

520‧‧‧噴頭

530‧‧‧液體推進裝置

540‧‧‧高電壓源

550‧‧‧集板

600‧‧‧電紡絲設備

612‧‧‧儲液容器

614‧‧‧儲液容器

622‧‧‧混合溶液

624‧‧‧混合溶液

632‧‧‧噴頭

634‧‧‧噴頭

640‧‧‧高電壓源

642‧‧‧液體推進裝置

644‧‧‧液體推進裝置

650‧‧‧集板

660‧‧‧高分子纖維

662‧‧‧內核層

664‧‧‧外鞘層

666‧‧‧金屬前驅物

700‧‧‧溶液

710‧‧‧高分子纖維

712‧‧‧高分子

714‧‧‧金屬前驅物

800‧‧‧加壓製程

900‧‧‧圖案化遮罩

902‧‧‧孔洞

910‧‧‧纖維網狀結構

914‧‧‧導電區

916‧‧‧非導電區

1000‧‧‧圖案化遮罩

1002‧‧‧孔洞

1010‧‧‧纖維網狀結構

1020‧‧‧基板

第1圖是本發明一實施例纖維網狀結構的示意圖。

第2圖是本發明一實施例具有核鞘式纖維結構的示意圖。

第3圖是本發明一實施例施行清洗製程後的核鞘式纖維結構的示意圖。

第4圖是本發明一實施例高分子混合溶液的示意圖。

第5圖是本發明一實施例施行電紡絲製程的示意圖。

第6圖是本發明一實施例電紡絲經過電漿處理製程後的掃描式電子顯 微鏡影像。

第7圖是本發明一實施例電紡絲經過電漿處理製程後的光學顯微鏡影像。

第8圖是本發明一實施例纖維網狀結構的電阻值隨著時間變化的曲線。

第9圖是本發明一實施例施行電紡絲製程的示意圖。

第10圖是本發明一實施例利用擴散製程以將金屬前驅物擴散至高分子纖維的表層的示意圖。

第11圖是本發明一實施例對纖維網狀結構施加加壓製程的示意圖。

第12圖是本發明一實施例在纖維網狀結構內形成導電特徵圖案的示意圖。

第13圖是本發明一實施例在纖維網狀結構中定義出導電特徵圖案的示意圖。

於下文中，係加以陳述導電薄膜製造方法的具體實施方式，俾使本技術領域中具有通常技術者可據以實施本發明。該些具體實施方式可參考相對應的圖式，使該些圖式構成實施方式之一部分。雖然本發明之實施例揭露如下，然而其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範疇內，當可作些許之更動與潤飾。

第1圖是本發明一實施例的纖維網狀結構的示意 圖。參照第1圖，纖維網狀結構100係呈現一薄膜形式，其係由緊密交互堆疊、纏繞的單一條或多條高分子纖維110所構成。高分子纖維110的組成可包括高分子112以及金屬前驅物114。其中，金屬前驅物114可以均勻的分布於高分子纖維110中，而具有均勻的濃度，或是自高分子纖維110表層至核心漸減，而具有濃度梯度之分布。

其中，上述高分子112可以是均聚合物(homopolymer)或共聚合物(copolymer)，且高分子112的組成可以選自丙烯酸類高分子(acrylic polymer)、乙烯基類高分子(vinyl polymer)、聚酯類(polyester)及聚醯胺(polyamide)，但不限於此。較佳而言，丙烯酸類高分子可以選自聚甲基丙烯酸甲酯[poly(methyl methacrylate)，簡稱PMMA，(C₅O₂H₈)_n]及聚丙烯腈[poly(acrylonitrile)，簡稱PAN]，但不限於此。乙烯基類高分子可以選自聚苯乙烯(polystyrene)及聚醋酸乙烯酯[poly(vinyl acetate)，簡稱PVAc]，但不限於此。聚酯類高分子可以選自聚碳酸酯(polycarbonate，PC)、聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)及聚對苯二甲酸丁二酯(polybutylene terephthalate，PBT)，但不限於此。聚醯胺(polyamid)可以選自尼龍(nylon)，但不限於此。

此外，上述的金屬前驅物114係為含有金屬離子的金屬前驅物114，其可以選自金屬鹽類化合物(metal salts)、金屬鹵素化物(metal-halogen compounds)、金屬有機錯合物(organometallic compounds)及被保護劑包覆之金屬奈米粒子，但不限於此，且金屬前驅物114中的金屬離子較佳係選自金離子、銀離子、銅離子與鉑離子，但不限於此。較佳而言，金屬鹽類化合物 是選自下列所構成之群組：三氟醋酸銀(CF₃COOAg)、醋酸銀(CH₃COOAg)、硝酸銀(AgNO₃)、醋酸銅[Cu(COOCH₃)₂]、氫氧化銅[(Cu(OH)₂]、硝酸銅[(Cu(NO₃)₂]、硫酸銅(CuSO₄)及六羥基鉑酸鈉[Na₂Pt(OH)₆]，但不限於此。金屬鹵素化物是選自下列所構成之群組：氯化銀(AgCl)、碘化銀(AgI)、三氯化金(gold chloride)、四氯金酸(HAuCl₄．3H₂O)及氯化銅(CuCl₂)，但不限於此。金屬有機錯合物是銅酞菁(copper phthalocyanine)，但不限於此。被保護劑包覆之金屬奈米粒子中的保護劑可以是有機硫醇類(thiol)、有機酸類(carboxylic acid)、有機胺類(amine)或有機螯合類(ligand)，而金屬奈米粒子的組成可包括金、銀、銅及/或鉑，但不限於此。

參照第2圖，第2圖是本發明一實施例的具有核鞘式結構的纖維結構的示意圖。接著，可以對高分子纖維110施行電漿處理製程200，以同時蝕刻高分子纖維110內的高分子112以及還原金屬前驅物114，特別是還原位於高分子纖維110表層的金屬前驅物114，而於高分子纖維110表層上形成金屬膜120。當電漿處理製程200施行完畢後，至少部分區段的，較佳是全部區段的，高分子纖維110的表層會被連續的金屬膜120環繞住，因此高分子纖維110及金屬膜120會構成核鞘式(core-sheath)結構。相較於藉由無電鍍製程而得的核鞘式結構而言，本實施例的金屬膜120由於是在相對乾淨的氣相環境中被還原而成，因此僅含有少量的雜質。進一步來說，在相同的金屬膜厚度下，本實施例的金屬膜120相較於前案可以具有較低之片電阻。

具體來說，在施行電漿處理製程200的過程中，高分子纖維110內的高分子112會被逐漸蝕刻，致使高分子纖維110的線徑逐漸降低。然 而，由於從金屬前驅物114所還原而成的金屬膜120相較於高分子112會具有較低的蝕刻速率，舉例來說，金屬膜120的蝕刻速率和高分子112的蝕刻速率的比值較佳介於0~0.01，因此隨著被還原的金屬逐漸累積在高分子纖維110的表層上而形成連續的金屬膜120時，被金屬膜120覆蓋住的高分子112便不會繼續被電漿蝕除。換言之，高分子纖維110在電漿處理製程200的過程中，其線徑仍可保有一最低的數值，而不至被完全蝕除。在此需注意的是，為了形成具有較低片電阻的連續金屬膜120，電漿處理製程200的製程時間至少需要20分鐘，較佳係為30分鐘，但不限於此。

其中，上述電漿處理製程200可以是在真空腔體內進行的低壓或高壓電漿處理製程，或是不須真空腔體而直接在大氣中進行的大氣電漿(Atmospheric-pressure plasmas，AP)處理製程。此外，使用於電漿處理製程200中的氣體組成可包括惰性氣體、空氣、氧氣及/或氫氣，但不限於此。需注意的是，對於需要使用真空腔體的電漿處理製程200而言，若高分子纖維110的內部在施行電漿處理製程200前仍殘留有溶劑，例如有機溶劑，則必須在施行電漿處理製程200前先行移除殘留於高分子纖維110內部的溶劑，以避免汙染真空腔體。

在上述電漿處理製程200之後，高分子纖維110內仍會殘留金屬前驅物114，因此可選擇性地施行清洗製程，以清除殘留於高分子纖維110內部的金屬前驅物114。具體來說，參照第3圖，藉由施行液相或氣相的清洗製程300，以獲得不含有金屬前驅物114的高分子纖維110。

根據上述之實施例，係藉由施行電漿處理製程200，以獲得由高分子纖維110和金屬膜120所構成之核鞘式(core-sheath)結構。此外，由此 核鞘式結構所構成之高分子纖維網除了具備優異的導電性之外，其亦具備優異的支撐性、機械強度、可撓性以及透氣性。

上述形成高分子纖維110的方式可包括施行電紡絲(electrospinning)、電噴霧(electrospray)、熔噴(melt blown)、閃紡(flash spinning)或靜電熔噴(electrostatic melt blown)，但不限於此。在下文中，係進一步陳述利用電紡絲技術以形成高分子纖維110的實施態樣。

參照第4圖，第4圖是本發明一實施例高分子混合溶液的示意圖。混合溶液400的組成至少包括高分子112、金屬前驅物114以及有機溶劑116，其可作為後續電紡絲製程中的主要原料。其中，高分子112以及金屬前驅物114可以選自上述實施例所述之高分子以及金屬前驅物。進一步而言，高分子112較佳係選自具有高機械強度和可撓性的高分子，例如PMMA、PET或PBT。金屬前驅物114較佳係選自在有機溶液中具有較高溶解度的金屬前驅物，使得金屬前驅物114在混合溶液400中可具有較高的濃度，例如高於10wt%之濃度。由於金屬前驅物114具有高濃度，因此在後續製程中所形成的金屬膜始能均勻分布且完整環繞住高分子纖維的表層。舉例來說，當高分子112選自聚甲基丙烯酸甲酯且金屬前驅物114選自三氟醋酸銀時，以混合溶液400的重量百分比計，聚丙烯酸甲酯含量較佳應介於10~20wt%，且三氟醋酸銀對聚甲基丙烯酸甲酯的重量比較佳應介於0.2~1.5。此外，當高分子112選自聚對苯二甲酸乙二酯且金屬前驅物114選自三氟醋酸銀時，以混合溶液400的重量百分比計，聚對苯二甲酸乙二酯含量較佳應介於5~20wt%，且三氟醋酸銀對聚對苯二甲酸乙二酯的重量比較佳應介於0.2~1.5。

根據本發明之具體例，混合溶液400的具體組成如表1中所 示。其中，表1中的MEK為丁酮的縮寫、MeOH為甲醇之縮寫、TAF為三氟乙酸(CF₃COOH)之縮寫、DCM為二氯甲烷之縮寫(CH₂Cl₂)。此外，表1中的Ag⁺/polymer代表金屬前驅物中的金屬離子和高分子的重量比。

參照第5圖，第5圖是本發明一實施例施行電紡絲製程的示意圖。接著，可以對上述混合溶液400施行電紡絲製程，以形成所需的高分子纖維110。具體而言，電紡絲設備500係包括儲液容器510、設置於儲液容器510一端的噴頭(spinneret)520、用於推進混合溶液400的液體推進裝置(displacement system)530、高電壓源(high voltage source)540及集板(collector)550。其中，噴頭520可以是皮下注射器(hypodermic syringe needle)。液體推進裝置530可連接至微量幫浦(syringe pump)，以可用來控制混合溶液400的流速，其中，流速較佳介於0.1~100μl/min。高電壓源540的正極與負極則是分別電連接於噴頭520與接地的集板550，其中，電壓較佳介於5kV~20kV。集板550和噴頭520末端間會存在有間隔，舉例而言，此間隔較佳介於5~20cm，因此存在於間隔間的電場強度可介於0.2kV/cm至6kV/cm間。

參照下表，表2記載了本發明具體例的電紡絲的製程參數以及其相應的電紡絲纖維線徑，其中表中各具體例的電紡絲參數係各自對應至表1中各具體例的混合溶液。此外，接收距離係指集板和噴頭末端間的間隔。

參照下表，表3記載了本發明具體例的電紡絲在經過電漿處理製程前後的線徑變化，其中各具體例的電紡絲係對應至表2中各具體例的電紡絲。

參照第6圖，第6圖是本發明實施例的電紡絲經過電漿處理製程後的掃描式電子顯微鏡影像。其中，電紡絲係對應於表1、表2和表3中具體例1的參數配製和處理而得。第6圖清楚佐證高分子纖維表層會被金屬膜環繞，而仍呈現線狀的外觀。

除了上述具體例所載的對含有金屬銀前驅物的混合溶液進行電紡絲製程和電漿處理之外，亦可以針對含有金屬金(Au)前驅物或金屬銅(Cu)前驅物的混合溶液進行電紡絲製程和電漿處理。舉例來說，可分別針對含有四氯金酸(HAuCl₄．3H₂O)及PET的混合溶液，以及含有氯化銅(CuCl₂)及PMMA的混合溶液進行類似如上述的電紡絲製程以及電漿處理製程，以製得核鞘式的高分子纖維，其相應的結構係呈現於第7圖中的光學顯微鏡影像中。

此外，為了驗證金屬前驅物的濃度對於高分子纖維的導電性影響，以下針對含有不同金屬銀前驅物濃度的混合溶液進行電紡絲製程，並予以施行電漿處理。試驗結果記載於下表中。

根據表4的試驗結果，可知當三氟醋酸銀的含量高於5wt%時，亦即如試驗例1~4所示，相應的電紡絲纖維會具有較厚的銀金屬層，因而具有較佳的導電度。尤其當三氟醋酸銀的含量高於10wt%時，其相應電紡絲纖維的導電度更佳。相對而言，當三氟醋酸銀的含量低於5wt%時，亦即如試驗例5所示，相應的電紡絲纖維會具有較薄的銀金屬層，因而具有較差的導電度。

又，為了驗證纖維網狀結構的可撓性，以下將高分子纖維(對應於表1、表2和表3中具體例1的參數所配製和處理)電紡於可撓曲的透明PET基板上，並放置於撓曲試驗機中，進行撓曲測試，其中撓曲半徑為2mm、撓曲頻率為0.85Hz。於測試過程中，會即時測量纖維網狀結構兩端的電阻值，以測得其電阻值隨著時間變化的曲線，其結果係繪示於第8圖中。由第8圖可知，經50次撓曲後，纖維網狀結構的電阻值僅上升16%。

需注意的是，本發明的電紡絲製程不限於上述的單軸電紡絲製程，其亦可適用於同軸電紡絲(coaxial electrospinning)製程。以下針對同軸電紡絲製程加以描述。

參照第9圖，第9圖是本發明一實施例施行電紡絲製程的示意圖。類似如第5圖所示的電紡絲設備500，第9圖所示的電紡絲設備600同樣包括儲液容器612、設置於儲液容器612一端的噴頭632、用於推進混合溶液622的液體推進裝置642、高電壓源640及集板650。上述的電紡絲設備600中各部件的連接和作動關係相似於第5圖所示的電紡絲設備500中各部件的連接和作動關係，在此不再贅述。然而，相較於第5圖的電紡絲設備500，第9圖所示的電紡絲設備600進一步包括另一儲液容器614、同軸環繞住噴頭632的另一噴頭634以及用於推進混合溶液624的另一液體推進裝置644。在施行電紡絲的過程中，混合溶液622和混合溶液624會被各自的液體推進裝置642和液體推進裝置644推進，而分別自噴頭632和噴頭634被推出，而形成同軸的高分子纖維660。

根據本發明之一實施例，混合溶液622可以是不包括金屬前驅物的高分子混合溶液，其高分子的種類可以選自上述第1圖實施例所述的高分子112種類。混合溶液624則為包括金屬前驅物的高分子混合溶液，其中金屬前驅物和高分子的種類可以選自上述第1圖實施例所述的金屬前驅物114和高分子112，且混合溶液624中高分子的種類較佳相異於混合溶液622中的高分子，但不限於此。

參照第9圖中所示的高分子纖維的放大示意圖。高分子纖維660的結構係為雙層的纖維結構，亦即內核層662和外鞘層664。其中，內核層662中的高分子種類係對應至混合溶液622中的高分子，而外鞘層664中的高分子種類則對應至混合溶液624中的高分子。此外，對於混合溶液622不包括金屬前驅物且混合溶液624包括金屬前驅物666的製程條件下，金屬前驅物 666大部分會存在於外鞘層664內，內核層662則不含有或僅含少量的金屬前驅物666。

在上述第5圖和第9圖所述的實施例中，係對組成包括金屬前驅物和高分子的混合溶液施行電紡絲製程，以形成高分子纖維110、660。需注意的是，本發明並不限定用於電紡絲製程的混合溶液一定要含有金屬前驅物，換言之，亦可在施行電紡絲製程之後再經由適當製程，例如旋轉塗布或浸漬等方式，以將金屬前驅物擴散入高分子纖維的表層。其具體實施方式參照下文。

參照第10圖，第10圖是本發明一實施例利用擴散製程以將金屬前驅物擴散至高分子纖維的表層的示意圖。根據本實施例，當電紡絲製程完畢時，高分子纖維710的主要組成仍僅包括高分子712，而仍不含金屬前驅物。之後，可以進一步將不含金屬前驅物的高分子纖維710浸漬於含有金屬前驅物714的溶液700中，使得金屬前驅物714擴散至高分子纖維710中。由於金屬前驅物714是在形成高分子纖維710後才擴散至高分子纖維710中，因此其濃度會由高分子纖維710的表層向內部遞減，而產生一濃度梯度。需注意的是，浸漬於溶液700中的高分子纖維710較佳係交互堆疊纏繞，而呈現網狀薄膜形式，而不會鬆散的散佈於溶液700中。

在後續製程中，可以對上述實施例的高分子纖維660、710施行如第2圖和第3圖實施例所述的電漿處理製程200和清洗製程300，以於高分子纖維660、710的表層形成連續的金屬膜。需注意的是，針對上述利用同軸電紡絲製程以形成的高分子纖維660，在施行相應的電漿處理製程之後，位於外鞘層664內的高分子較佳會被完全去除，而其中的金屬前驅物666則會 被轉換成金屬膜，致使金屬膜環繞住內核層662。

參照第11圖，第11圖是本發明一實施例對纖維網狀結構施加加壓製程的示意圖。根據本發明的另一實施例，在形成高分子纖維110後和施行電漿處理製程200前的製程時點間，且高分子纖維110中的溶劑尚未完全揮發時，可以對纖維網狀結構100施予一定的加壓製程800，其壓力可例如是0.1MPa，並持續一段時間，例如30分鐘。由於高分子纖維110的各區段110a、110b會互相重疊，藉由施行加壓製程800，可以使得高分子纖維110的各區段110a、110b在重疊處130產生更緊密的接觸。在後續施行電漿處理製程的過程中，除了各區段110a、110b表層的高分子112a、112b會逐漸被蝕除，且金屬前驅物114a、114b會被還原成金屬膜而包覆住高分子112a、112b的表層之外，位於各區段110a、110b表層上的金屬膜亦會彼此相連，而構成連續而非相分隔的金屬膜。針對施行和未施行加壓製程800的纖維網狀結構100進行比較，兩者的片電阻數值可相差至10倍。

此外，本發明亦包括進一步對上述各實施例所獲得的纖維網狀結構施行圖案化製程，以於纖維網狀結構內形成具有特定輪廓的導電特徵圖案。進一步來說，當電漿處理製程完成時，可以得到圖案化的纖維網狀結構，其包括已處理區和未處理區，其中處理區係為導電區，未處理區係為電絕緣區。具體實施方式參照下文。

參照第12圖，第12圖是本發明一實施例在纖維網狀結構內形成導電特徵圖案的示意圖。本實施例在經由上述製程獲得纖維網狀結構910之後，可以暫不施行電漿處理製程，而是先在纖維網狀結構910上形成一圖案化遮罩900。其中圖案化遮罩900內可以具有多個孔洞902，且各孔洞902 可具有相同或不同的特徵圖案。當圖案化遮罩900覆蓋住纖維網狀結構910時，僅對應於孔洞902的纖維網狀結構910會被暴露出，其餘區域則會被圖案化遮罩900遮蔽住。接著，可以施行類似如第2圖實施例所述的電漿處理製程200，致使對應於孔洞902正下方的金屬前驅物被還原成金屬膜，而於纖維網狀結構910中形成具有特定圖案的導電區914，或稱為導電圖案。相對而言，未位於孔洞902正下方的金屬前驅物則不會被還原成金屬，因此會構成非導電區916。在完成電漿處理製程之後，再移除圖案化遮罩900。藉由施行上述製程，圖案化遮罩900中的特徵圖案便可以被轉移至纖維網狀結構910中，而構成導電圖案。較佳而言，特徵圖案之輪廓係等同於導電圖案之輪廓。

參照第13圖，第13圖是本發明一實施例於纖維網狀結構內形成導電特徵圖案的示意圖。本實施在形成高分子纖維之前，會先在基板1020上設置圖案化遮罩1000。其中圖案化遮罩1000內可以具有多個孔洞1002，且各孔洞1002可具有相同或不同的特徵圖案。之後，全面形成纖維網狀結構1010，其係由高分子纖維所構成，其中部分纖維網狀結構1010會覆蓋住圖案化遮罩1000的頂面，而部分纖維網狀結構1010可填入孔洞1002內，並直接接觸暴露出於孔洞1002的基板1020。之後，移除圖案化遮罩1000及其頂面上的纖維網狀結構1010，而僅於基板上1020留下圖案化的纖維網狀結構1010。繼以施行類似如第2圖實施例所述的電漿處理製程200，以將纖維網狀結構1010內的金屬前驅物還原成金屬膜，而構成導電圖案。較佳而言，特徵圖案之輪廓係等同於導電圖案之輪廓。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

Claims (20)

1. 一種導電薄膜之製作方法，包括：形成一高分子纖維，其中該高分子纖維的組成包括一高分子以及至少一個金屬前驅物，該金屬前驅物分布於該高分子纖維的表層；以及對該高分子纖維施行一電漿處理製程，以同時蝕刻該高分子以及還原位於該高分子纖維表層的該金屬前驅物，而於該高分子纖維表層上形成一金屬膜。
2. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中形成該高分子纖維之步驟包括：形成一電紡纖維；以及將該金屬前驅物擴散至該電紡纖維中。
3. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中在形成該高分子纖維之前，該導電薄膜之製作方法另包括配置一混合溶液，其中該混合溶液之組成包括該高分子、一有機溶劑及該金屬前驅物，且形成該高分子纖維之步驟包括：電紡該混合溶液，以於一基板上形成該高分子纖維，其中該金屬前驅物係分布於該高分子纖維中。
4. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中該高分子係為均聚合物(homopolymer)或共聚合物(copolymer)，且該高分子之組成包括丙烯酸類高分子(acrylic polymer)、乙烯基類高分子(vinyl polymer)、聚酯類(polyester)或聚醯胺(polyamide)。
5. 如申請專利範圍第3項所述之導電薄膜之製作方法，其中該金屬前驅物 係為金屬鹽類、金屬鹵素化物、有機金屬化合物或被保護劑包覆之金屬奈米粒子，且以該混合溶液的重量百分比計，該金屬前驅物含量介於5wt%至25wt%之間。
6. 如申請專利範圍第3項所述之導電薄膜之製作方法，其中在施行該電紡製程時，施加於該混合溶液的電場強度介於0.2kV/cm至6kV/cm間。
7. 如申請專利範圍第3項所述之導電薄膜之製作方法，其中該高分子纖維之各區段係相互堆疊而構成一纖維網狀結構，且在施行該電漿處理製程之前，該導電薄膜之製作方法另包括：對該纖維網狀結構進行一加壓步驟，以增加該高分子纖維的各該區段間的接觸面積。
8. 如申請專利範圍第3項所述之導電薄膜之製作方法，其中在施行該電漿處理製程之前，該導電薄膜之製作方法另包括移除殘留於該高分子纖維內部之該有機溶劑。
9. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中在施行該電漿處理製程的過程中，該金屬膜的蝕刻速率和該高分子的蝕刻速率的比值介於0~0.01。
10. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中該電漿處理製程包括惰性氣體電漿處理、空氣電漿處理、氧氣電漿處理及/或氫電漿處理。
11. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中在施行該電漿處理製程之後，該高分子纖維及該金屬膜會構成一核鞘式(core-sheath)結構，該高分子纖維的表層會被該金屬膜環繞住。
12. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中在施行該電漿處理製程之後，該導電薄膜之製作方法另包括移除殘留於該高分子纖維內部之該金屬前驅物。
13. 如申請專利範圍第3項所述之導電薄膜之製作方法，其中該高分子是聚甲基丙烯酸甲酯，該有機溶劑包括丁酮及甲醇，該金屬前驅物是三氟醋酸銀，且以該混合溶液的重量百分比計，聚甲基丙烯酸甲酯含量是10~20wt%，且三氟醋酸銀對聚甲基丙烯酸甲酯的重量比是0.2~1.5。
14. 如申請專利範圍第3項所述之導電薄膜之製作方法，其中該高分子是聚對苯二甲酸乙二酯，該有機溶劑包括三氟乙酸及二氯甲烷，該金屬前驅物是三氟醋酸銀，且以該混合溶液的重量百分比計，聚對苯二甲酸乙二酯含量是5~20wt%，且三氟醋酸銀對聚對苯二甲酸乙二酯的重量比是0.2~1.5。
15. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中該高分子纖維之各區段係相互堆疊而構成一纖維網狀結構，該導電薄膜之製作方法另包括：在施行該電漿處理製程之前，形成一圖案化遮罩，以覆蓋住該纖維網狀結構之表面；以及在施行該電漿處理製程之後，移除該圖案化遮罩。
16. 如申請專利範圍第15項所述之導電薄膜之製作方法，其中該圖案化遮罩具有一特徵圖案，當該電漿處理製程完成時，該纖維網狀結構會包括一導電圖案，該特徵圖案之輪廓係等同於該導電圖案之輪廓。
17. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中該高分子纖維 之各區段係相互堆疊而構成一纖維網狀結構，該導電薄膜之製作方法另包括：當該電漿處理製程完成時，該纖維網狀結構會被圖案化而形成一圖案化纖維網狀結構，該圖案化纖維網狀結構係包括一已處理區和一未處理區，其中該處理區係為導電區，該未處理區係為電絕緣區。
18. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中形成該高分子纖維之步驟包括：提供一圖案化遮罩，具有至少一孔洞；以及在該孔洞內形成該高分子纖維。
19. 如申請專利範圍第3項所述之導電薄膜之製作方法，其中電紡該混合溶液之步驟係為施行一同軸電紡絲(coaxial electrospinning)製程，且該導電薄膜之製作方法另包括：配置一高分子溶液，其組成包括另一高分子；對該混合溶液及該高分子溶液施行該同軸電紡絲製程，以於該基板上形成該高分子纖維，其中該高分子纖維係包括一內核層和一外鞘層，該內核層之組成包括該另一高分子，該外鞘層之組成包括該高分子及該金屬前驅物；以及施行該電漿處理製程，致使該金屬膜環繞住該內核層。
20. 如申請專利範圍第1項所述之導電薄膜之製作方法，其中形成該高分子纖維之步驟係包括施行電紡絲(electrospinning)、電噴霧(electrospray)、熔噴(melt blown)、閃紡(flash spinning)或靜電熔噴(electrostatic melt blown)。