專利名稱：一種用于在電容式觸摸屏ito走線上的化學鍍鎳方法
技術領域：
本發(fā)明屬于電容式觸摸屏ITO表面鍍覆的技術領域，具體涉及一種用于在電容式觸摸屏ITO走線上的化學鍍鎳方法。
背景技術：
摻錫氧化銦(Indium Tin Oxide,簡稱ITO)薄膜是一種半導體材料,具有優(yōu)異的光電特性和導電性，因而近年來得以迅速發(fā)展，特別是在薄膜晶體管(TFT)制造，平板液晶顯示(LCD)，觸屏手機和電腦等電子產品獲得廣泛的應運，形成一定的市場規(guī)模。在電容式觸摸屏玻璃基板表面進行ITO濺鍍后，使其成為雙面ITO玻璃，不在同一面的ITO膜需要通過其四邊邊緣的ITO導線連通，為了降低控制芯片輸入阻抗限制，就必須降低邊緣的ITO電阻，而在ITO連通導線上覆蓋一層金屬層可以大大降低其電阻。 現(xiàn)在國內外的廠家大都使用真空濺射法，即先在用真空濺射的方法在ITO導線上得到金屬膜層，再在ITO區(qū)域印上保護膜，然后進行紫外顯像刻蝕剝離等步驟。該方法工藝程序復雜,設備投資高,生產成本高,生產速度慢。所以，目前已有一些學者關注化學鍍鎳技術，如無錫阿爾法電子科技有限公司在申請?zhí)枮?01010188452.9的專利中提出了一種在電容式觸摸屏表面進行化學鍍金的方法。但這些方法在化學鍍鎳中所使用的敏化液選擇性較弱，在吸附于ITO的同時，容易吸附于玻璃基體，導致后續(xù)工藝復雜化；同時，傳統(tǒng)的蝕刻液含有Μη04_，其對ITO薄膜刻蝕太快，不易控制，刻蝕出的微坑孔徑過大，很容易使ITO薄膜不導電或局部地方不導電；另外，傳統(tǒng)的酸性化學鍍鎳工藝施鍍溫度為75 90°C，有可能導致鍍層之間的附著力不良。

發(fā)明內容
解決的技術問題現(xiàn)有技術中的真空濺射技術與化學鍍鎳技術，在制備金屬膜層的過程中存在各種問題。真空濺射技術設備投資高，工藝程序復雜，生產速度慢和生產成本高；對于在ITO薄膜上化學鍍鎳技術，傳統(tǒng)的敏化液、刻蝕液對ITO的敏化、蝕刻效果差和選擇性弱。技術方案針對以上技術問題，本發(fā)明提出用化學沉積的方法在ITO薄膜玻璃上沉積出一層覆蓋完整的金屬鎳，而這種方法的優(yōu)勢在于選擇性極高，只在ITO上沉積鎳層，玻璃基體上完全沒有鎳沉淀。其特征在于以下化學鍍鎳步驟(I)除油將ITO薄膜玻璃放入乙醇溶液中超聲清洗1-5分鐘，再放入除油液中，在20-40°C條件下超聲除油3-15分鐘，然后用自來水沖洗，再用去離子水清洗；(2)刻蝕將除油后的ITO薄膜玻璃放入刻蝕液中，在20_40°C條件下粗化2_7分鐘，然后將ITO薄膜玻璃放入去離子水中并超聲清洗1-3分鐘；(3)敏化將刻蝕后的ITO薄膜玻璃放入敏化液中，在20_40°C條件下敏化4_8分鐘，然后將ITO薄膜玻璃放入去離子水中浸洗1-2分鐘；(4)活化將敏化后的ITO薄膜玻璃放入活化液中，在20_40°C條件下活化4_8分鐘，然后將ITO薄膜玻璃放入去離子水中浸洗1-2分鐘；(5)還原將活化后的ITO薄膜玻璃放入還原液中，常溫下還原20-50秒，在去離子水中浸洗1_2分鐘；(6)化學鍍鎳將還原后的ITO薄膜玻璃放入化學鍍液中，在50_75°C條件下施鍍1-6分鐘，后用自來水清洗，再用去離子水清洗，最后吹干或烘干，至此即可制得在ITO上鍍有附著力良好的鎳金屬層。作為本發(fā)明進一步改進，步驟(3)中所用敏化液的配方包括5_25mL/L乙二胺或
4.0-8. Og/L 聯(lián)吡啶或 NaCN 4. 5-12. 4 g/L 或 6. 0-16. 5 g/L KCN 或 I. 5-4. 2g/L 硫脲、NaOH或HC1、去離子水，其中還包括2-6 g/L亞銅鹽。
作為本發(fā)明的更進一步改進，所述敏化液中的亞銅鹽為CuCl或Cu2SO4或CuCN。作為本發(fā)明的另一種改進，步驟(2)中所用蝕刻液的配方包括40g/L Na2SO4,
O.5mL-3ml/L&H2S04、2-7g/L NH4HF2、10_30g/L檸檬酸、去離子水，其中還包括20_60g/L 過
二硫酸鹽或過二硫酸氫鹽。作為本發(fā)明的更進一步改進，所用蝕刻液中的過二硫酸鹽為K2S2O8，過二硫酸氫鹽為 KHS2O8。作為本發(fā)明的另一種改進，步驟(6)中所述施鍍的溫度為55 65°C。作為本發(fā)明的更進一步改進，步驟(6)中所述施鍍的溫度為60°C。作為本發(fā)明的進一步改進，在化學鍍鎳后，用清水沖洗即可直接浸鍍金。綜上所述，化學鍍鎳步驟中所選用的各種混合液體的工藝配方見表I :表I化學鍍鎳步驟中所選用的各種混合液體的工藝配方
混合液體工藝配方
除油液 10-25 g/L NaOH、10-4Ug/L Na,PO4, 20-30g/L Na2CO;,、IO-15g/L 硅酸 鈉、l-3g/LOP乳化劑、去離子水 蝕刻液 20-60g/L K2S208/KHS208等一系列的過二硫酸鹽，過二硫酸氫鹽、 ..I0g/L Na2S04、().5mL-3ml/L 濃 H2S04、2-7g/L NH4HF2, 10-3Og/L tf 檬酸、去離子水
敏化液 A 5-25 mL/L 乙二胺或 4.0-8.0 g/L 聯(lián)吡啶或 4.5-12.4 g/L NaCN 或
6.0-16.5 g/L KCN 或 1.5-4.2g/L 硫脲、2-6 g/L CuCl 或 Cu2SO4 或 CuCN 等一系列的亞銅鹽、NaOH或HC1、去離子水 活化液 0.1-0.3 g/LPdCl2、2-4 mL/L HCl、去離子水 還原液 10-20g/L NaH2PCVH2CK去離子水
化學鍍液 28 g/L NiSO4 7H20, 30 g/L 檸檬酸三鈉、26g/L NaH2PO2 H2O^ 15 g/L B 乙酸鈉、2-2.4 g/L聚乙二醇、穩(wěn)定劑、光亮劑、去離子水用檸檬酸 調節(jié)pH=4.6-5.2,施鍍溫度T=55 65°C
注本表所述單位為每升混合液體中含有的某物質體積或質量，如除油液配方中的10-25 g/L NaOH，表示每升除油液中含有10-25 g NaOH。有益效果本發(fā)明把金屬表面處理技術與電容式觸摸屏技術相結合，運用化學沉積的方法在ITO走線上沉積一層覆蓋完整、附著力好的金屬鎳層；這種方法選擇性極高，只在ITO上沉積鎳層，玻璃基體上完全沒有鎳沉淀。通過對工藝參數(shù)和工藝配方進行選擇，從而得到覆蓋完整、性能良好的鍍層，該法工藝簡化、設備投資少、生產速度快、成本低，且該法對產品幾何形狀沒有限制，鍍層厚度可根據(jù)需要調節(jié)，作業(yè)靈性、自動化度高且能夠進行連續(xù)性的生產。此法中的敏化液含有一定濃度的CuC1/Cu2S04/CuCN等一系列的亞銅鹽，在敏化浸洗后，Cu+其只吸附在ITO上，而不吸附玻璃基體，導致后續(xù)活化、化學鍍鎳等步驟也只針對ITO這一對象，表現(xiàn)出高度的選擇性。 此法中的蝕刻液含有一定濃度的K2S2O8或KHS2O8等一系列的過二硫酸鹽或過二硫酸氫鹽，由于s2082_或HS208_比起傳統(tǒng)配方中的Μη04_更加溫和，刻蝕效果好，克服了傳統(tǒng)蝕刻劑對ITO薄膜刻蝕太快，不易控制，刻蝕出的微坑孔徑過大，很容易使ITO薄膜不導電或局部地方不導電的缺點。此法中鍍液施鍍溫度控制在55 65°C，鍍速快。與傳統(tǒng)酸性鍍液施鍍溫度70 900C相比，鍍液穩(wěn)定性增加,設備要求低。


圖IITO薄膜玻璃的掃描電子顯微鏡2實施例I中ITO薄膜玻璃在經過刻蝕后的掃描電子顯微鏡3實施例3中ITO薄膜玻璃在經過刻蝕后的掃描電子顯微鏡4實施例2中ITO薄膜玻璃在活化和還原后的掃描電子顯微鏡5實施例2中ITO薄膜玻璃在活化和還原后的能譜6實施例I中ITO薄膜玻璃在化學鍍完鎳后的掃描電子顯微鏡7實施例2中ITO薄膜玻璃在化學鍍完鎳后的掃描電子顯微鏡8實施例3中ITO薄膜玻璃在化學鍍完鎳后的掃描電子顯微鏡9實施例4中ITO薄膜玻璃在化學鍍完鎳后的掃描電子顯微鏡10經過實施例2處理后，表面含有ITO薄膜的玻璃基板鍍完鎳后的形態(tài)，圖中顏色深的是玻璃，顏色淺的是鎳層
具體實施例方式下面結合附圖和實施例來進一步說明本發(fā)明，其中部分制備條件僅是作為典型情況的說明，并非是對本發(fā)明的限定。實施例I按如下操作步驟化學鍍鎳(I)除油將帶有ITO薄膜玻璃基體放入乙醇溶液中超聲3-5分鐘，將乙醇中超聲完的玻璃基體放入堿性除油液(配方為15g/L的Na0H、20g/L的Na3P04、20g/L的Na2C03、IOg/L硅酸鈉、3g/L的OP乳化劑)中超聲除油10分鐘，再用去離子水清洗；
(2)刻蝕將除完油的ITO薄膜玻璃放入刻蝕液中(配方為50g/L的KHS208、40g/L的Na2S04、lmL/L的濃H2S04、4g/L的NH4HF2、15g/L的檸檬酸)，在溫度為30°C下粗化5分鐘，然后將ITO玻璃放入去離子水中并超聲I分鐘；其形貌見圖2 ；(3)敏化將刻蝕完的ITO薄膜玻璃放入自制敏化液A (見表I)中在30°C條件下敏化6分鐘，然后將ITO薄膜玻璃放入去離子水中浸洗2分鐘，；(4)活化將敏化完的ITO薄膜玻璃放入活化液(配方為O. I g/L PdCl2,2mL/L濃HCl)中30°C條件下活化7分鐘，然后將ITO薄膜玻璃放入去離子水中浸洗2分鐘；(5)還原將活化完的ITO薄膜玻璃放入還原劑中(配方為10g/LNaH2P02 ·Η20)，在室溫下浸洗20秒；(6)化學鍍鎳將還原完的ITO薄膜玻璃放入化學鍍液B(見表I)中，在pH為4. 5，溫度為60°C的酸性鍍液中進行化學鍍，時間5分鐘，將施鍍完的ITO薄膜玻璃用自來水沖洗,再用去離子水沖洗,最后用吹風機吹干,其形貌圖見圖6。經過此步驟對ITO薄膜進行化學鍍鎳，分析圖譜可知I.由圖I (刻蝕前)與圖2 (刻蝕后)比較，通過電鏡可以清楚的看到刻蝕前玻璃基板上的ITO薄膜均勻，看不見任何孔洞和微坑；刻蝕后ITO薄膜表面呈現(xiàn)均勻細致的黑色微坑，這些微坑可以增加敏化液中亞銅離子和活化步驟得到活性催化晶核(Pd)在ITO薄膜表面的吸附，更能提高金屬鍍層與ITO薄膜基體的結合強度；2.圖6是鍍鎳后的ITO薄膜形貌圖，可以清楚看出鍍層表面平整、組織致密、孔隙率小。實施例2與實施例I不同的為以下4個步驟(2)刻蝕與實施例I不同的是刻蝕液配方為50g/L的KHS208、40g/L的Na2S04、I. 5mL/L的濃H2S04、4g/L的NH4HF2、15g/L檸檬酸，粗化時間為8分鐘；(3 )敏化與實施例I不同的為敏化時間為7分鐘；(4)活化與實施例I不同的是活化液的配方為O. 2g/L的PdCl2、3mL/L的濃HCl ；其經后續(xù)還原操作后的形貌見圖4，能譜圖見圖5 ；(6)化學鍍鎳與實施例I不同的是在pH4. 7的酸性鍍液中進行化學鍍，其形貌圖見圖7。經過此步驟對ITO薄膜進行化學鍍鎳，分析圖譜可知I.由圖4與圖5為ITO薄膜玻璃在活化還原后的掃描電子顯微鏡圖和能譜圖，從圖4可以看到在ITO薄膜上有很多白點，從圖5可以看出在在ITO薄膜上有pd吸附在其表面和孔坑里，結合圖4、圖5可知在ITO薄膜上的白點為Pd ;即在活化還原后的ITO薄膜上能檢測到Pd (活化所得)，其它元素都是玻璃中成份。由此可總結，從圖4、圖5可以證明在活化還原這兩步驟后在ITO薄膜表面上吸附有大量分布均勻的活性催化Pd晶核，為后面的化學鍍鎳的順利進行提供必要條件；2.由圖I (化學鍍鎳前)與圖10 (化學鍍鎳后)的ITO薄膜形貌對比可知，用本發(fā)明提供的化學鍍鎳的方法，在ITO薄膜上沉積出一層覆蓋完整的金屬鎳，且選擇性極高，只在ITO上沉積鎳層，玻璃基體上完全沒有鎳沉積；3.使用實施例2或實施例I中方法均能在ITO薄膜表面得到一層完整均勻的鎳層夕卜，但實施例2是實施例I的改進，實施例2中鍍速升高，鍍層平整致密。鍍層表面形成的鎳球粒徑較大，鍍層的局部地方仍存在空隙。實施例3與實施例I不同的為以下4個步驟(2)刻蝕與實施例I不同的是刻蝕液配方為40g/L的KHS208、40g/L的Na2S04、
I.5mL/L的濃H2S04、4g/L的NH4HF2、15g/L的檸檬酸，粗化時間為8分鐘，其形貌見圖3 ；(3)敏化與實施例I不同的為敏化時間為8分鐘；(4)活化與實施例I不同的是活化液的配方為O. 3g/L的PdCl2、5mL/L的濃HCl ；活化時間為8分鐘；(6)化學鍍鎳與實施例I不同的是在pH5. O的酸性鍍液中進行化學鍍，其形貌圖見圖8。 經過此步驟對ITO薄膜進行化學鍍鎳，分析圖譜可知I.由圖3 (刻蝕后)可以看到有很多分布均勻的黑色孔坑，那是刻蝕液和ITO薄膜反應得到的；2.與實施例I相比(見圖2)，刻蝕時間增長導致ITO薄膜上孔坑的大小和密集度明顯都增加。實施例4與實施例3不同的為步驟(6)化學鍍鎳中，在pH5. 2的酸性鍍液中進行化學鍍，其形貌圖見圖9。實施例5與實施例2不同的為步驟(6)化學鍍鎳中，在溫度為55°C的鍍液中進行化學鍍；由實驗結果可知，鍍層覆蓋完整，附著力好，鍍層光亮。且較實施例2中鍍速減慢。實施例6與實施例2不同的為步驟(6)化學鍍鎳中，在溫度為65°C的鍍液中進行化學鍍；由實驗結果可知，鍍層覆蓋完整，附著力好，鍍層光亮。且較實施例2中鍍速加快。由實施例2、5、6可知，在其他參數(shù)不變的情況下，隨著鍍液溫度的降低，鍍速逐漸減慢，由此鍍液穩(wěn)定性增強，不易分解，可長期使用，同時鍍層效果更平整致密，也對設備要求更低，更為經濟。實施例7與實施例I不同的為步驟(2)中選用的蝕刻液配方為傳統(tǒng)配方，即把實施例I配方中50g/L的KHS2O8替換為20g/L的ΚΜη04。其刻蝕效果對比如表2中所述表2實施例I與實施例5兩種不同刻蝕液的對比情況
~I對比點I實施例II實施例5
Γ-過程控制刻蝕速度平穩(wěn)，易控制刻蝕太快，不易控制
2~刻蝕出的微坑微坑均勻，孔徑小微坑孔徑過大
3 ITO薄膜導電性~導電良好不導電或局部地方不導電~由以上結果可知，使用本發(fā)明所提供的新型的刻蝕劑相較于使用含有強氧化性KMnO4的傳統(tǒng)蝕刻液，對ITO薄膜刻蝕效果明顯改善，且該實驗經反復論證均顯示出優(yōu)良的刻蝕性能。實施例8與實施例I不同的為步驟(3)中所使用的為敏化液配方為傳統(tǒng)配方，即20g/L 的 SnCl2、30mL/L 的濃 HCl。由實驗結果可知，使用此敏化液，化學鍍鎳后的ITO薄膜，在薄膜上沉積出一層覆蓋完整的金屬鎳，在玻璃基體上也有鎳沉積，幾乎無選擇性，具體在生產中容易使觸摸屏上的線路發(fā)生短路。對比使用配方中含有Cu+的敏化液進行化學鍍鎳的ITO薄膜(見實施例I)，ITO薄膜上沉積出一層 覆蓋完整的金屬鎳，在玻璃基體上沒有鎳沉積，表現(xiàn)出極強的選擇性。
權利要求
1.一種用于在電容式觸摸屏ITO走線上的化學鍍鎳方法，其特征在于以下化學鍍鎳步驟 (1)除油將ITO薄膜玻璃放入乙醇溶液中超聲清洗1-5分鐘，再放入除油液中，除油液配方包括 10-25 g/L Na0H、10-40g/L Na3P04、20_30g/L Na2C03、10_15g/L 硅酸鈉、l_3g/LOP乳化劑、去離子水，然后在20-40°C條件下超聲除油3-15分鐘，然后用自來水沖洗，再用去離子水清洗； (2)刻蝕將除油后的ITO薄膜玻璃放入蝕刻液中，蝕刻液配方包括40g/LNa2SO4,0.5mL-3ml/L濃H2S04、2_7g/L NH4HF2、10-30g/L檸檬酸、去離子水，然后在 20-40V條件下粗化2-7分鐘，再將ITO薄膜玻璃放入去離子水中并超聲清洗1-3分鐘； (3)敏化將刻蝕后的ITO薄膜玻璃放入敏化液中，敏化液配方包括敏化液的配方包括 5-25mL/L 乙二胺或 4. 0-8. Og/L 聯(lián)吡啶或 4. 5-12. 4 g/L NaCN 或 6. 0-16. 5 g/L KCN 或1.5-4. 2g/L硫脲、NaOH或HC1、去離子水，然后在20_40°C條件下敏化4_8分鐘，再將ITO薄膜玻璃放入去離子水中浸洗1-2分鐘； (4)活化將敏化后的ITO薄膜玻璃放入活化液中，活化液配方包括O.1-0.3 g/LPdCl2,2-4 mL/L HC1、去離子水，然后在20_40°C條件下活化4_8分鐘，再將ITO薄膜玻璃放入去離子水中浸洗1-2分鐘； (5)還原將活化后的ITO薄膜玻璃放入還原液中，還原液配方包括10-20g/LNaH2PO2 · H2CK去尚子水,然后在室溫下還原20-50秒，在去尚子水中浸洗1-2分鐘； (6)化學鍍鎳將還原后的ITO薄膜玻璃放入化學鍍液中，化學鍍液配方包括28g/LNiSO4 · 7H20、30 g/L 檸檬酸三鈉、26g/L NaH2PO2 · H2OU5 g/L 乙酸鈉、2_2. 4 g/L 聚乙二醇、穩(wěn)定劑、光亮劑、去離子水，用檸檬酸調節(jié)pH=4. 6-5. 2，然后在50-75°C條件下施鍍1_6分鐘，后用自來水清洗，再用去離子水清洗，最后吹干或烘干，至此即可制得在ITO上鍍有附著力良好的鎳金屬層。
2.如權利要求I所述化學鍍鎳的方法，其特征在于步驟(3)中所述敏化液中還包括2-6 g/L亞銅鹽。
3.如權利要求I所述化學鍍鎳的方法，其特征在于步驟(3)中所述敏化液中還包括2-6 g/L CuCl 或 Cu2SO4 或 CuCN。
4.如權利要求Γ3中任一項所述化學鍍鎳的方法，其特征在于步驟(2)中所述蝕刻液中還包括20-60g/L過二硫酸鹽或過二硫酸氫鹽。
5.如權利要求Γ3中任一項所述化學鍍鎳的方法，其特征在于步驟(6)中所述施鍍的溫度為55 65°C。
6.如權利要求4所述化學鍍鎳的方法，其特征在于步驟(6)中所述施鍍的溫度為55 65 。
7.如權利要求4所述化學鍍鎳的方法，其特征在于所述過二硫酸鹽為K2S2O8，所述過二硫酸氫鹽為KHS2O8。
8.如權利要求5所述化學鍍鎳的方法，其特征在于所述施鍍的溫度為60°C。
9.如權利要求6所述化學鍍鎳的方法，其特征在于所述過二硫酸鹽為K2S2O8，所述過二硫酸氫鹽為KHS2O8。
10.如權利要求6或9所述化學鍍鎳的方法，其特征在于所述施鍍的溫度為60°C。
全文摘要
本發(fā)明提供用于在電容式觸摸屏ITO走線上的新型化學鍍鎳方法。與現(xiàn)有真空濺射技術相比，設備投資少，生產成本低，效率高。與非金屬基體上的傳統(tǒng)化學鍍鎳工藝相比，本發(fā)明中的溶液具有更好的穩(wěn)定性與選擇性。其步驟為將ITO薄膜玻璃依次經過除油、刻蝕、敏化、活化、還原、化學鍍鎳過程。其關鍵在于敏化時采用含有Cu+的敏化液以增加針對ITO薄膜的選擇性，且比傳統(tǒng)的Sn2+敏化液更加穩(wěn)定；刻蝕時采用含有S2O82-或HS2O8-的蝕刻液以平穩(wěn)刻蝕過程、改善刻蝕效果；化學鍍鎳采用55～65℃的低溫施鍍，鍍液穩(wěn)定，鍍層平整致密。結果表明，該方法易操作、速度快；ITO表面鎳層覆蓋完整、附著力好，玻璃基體無鎳層覆蓋，具有高度選擇性。
文檔編號C23C18/18GK102776495SQ20121024331
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月13日 優(yōu)先權日2012年7月13日
發(fā)明者任春春, 梅天慶 申請人:南京航空航天大學