薄膜器件，ITO薄膜用導(dǎo)電漿料的一些優(yōu)點(diǎn)
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2023/03/06 20:13
電阻式觸摸屏是電阻式中應(yīng)用最廣、最普及的一種，其結(jié)構(gòu)由下線路（玻璃或薄膜材料）導(dǎo)電ITO層和上線路（薄膜材料）導(dǎo)電ITO層組成，中間有細(xì)微絕緣點(diǎn)隔開，當(dāng)觸摸屏表面無(wú)壓力時(shí)，上下線路成開路狀態(tài)。
透明導(dǎo)電薄膜是一種在可見光范圍內(nèi)透光率較高、導(dǎo)電性能優(yōu)良的薄膜材料。近年來(lái)，隨著各類電子產(chǎn)品日益普及，許多電子器件（如液晶顯示器、觸屏等）關(guān)鍵部分，透明導(dǎo)電薄膜越來(lái)越受到人們的關(guān)注。
透明導(dǎo)電薄膜簡(jiǎn)稱TCF具有透光率較高、導(dǎo)電性能優(yōu)良的薄膜材料。雖然傳統(tǒng)基于金屬氧化物的透明導(dǎo)電薄膜已經(jīng)較為成熟，但金屬氧化工藝具有價(jià)格昂貴和不適用柔性可彎曲的器件等缺點(diǎn)。基于國(guó)內(nèi)外對(duì)透明導(dǎo)電薄膜的研究，人們渴望開發(fā)出一種非金屬導(dǎo)電油墨。
目前，手機(jī)觸摸屏的層材料主要為陶瓷材料氧化銦錫（ITO），但是ITO彎折后就不再具有導(dǎo)電性，越來(lái)越無(wú)法滿足未來(lái)移動(dòng)設(shè)備、可穿戴設(shè)備等的產(chǎn)品需求。石墨烯導(dǎo)電薄膜具有優(yōu)異的導(dǎo)電性、透光性、柔性等，被認(rèn)為是柔性顯示屏中可替代ITO的材料。
本期為大家?guī)?lái)的項(xiàng)目是納米材料柔性透明導(dǎo)電薄膜（(天津)有限公司，以下簡(jiǎn)稱“”），該項(xiàng)目由海外歸國(guó)人員創(chuàng)建，專業(yè)致力于碳納米管、石墨烯柔性透明導(dǎo)電薄膜、柔性薄膜電極、導(dǎo)電溶液、導(dǎo)電漿料，柔性透明加熱薄膜、遠(yuǎn)紅外線發(fā)熱薄膜等產(chǎn)品的研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售和應(yīng)用，特別是利用碳納米管合成透明導(dǎo)電薄膜和石墨烯增強(qiáng)復(fù)合涂層方面的研究成果突出，制備的透明導(dǎo)電薄膜的透光率高面電阻低、性能居水平。
項(xiàng)目簡(jiǎn)介：目前商用薄膜仍采用高真空濺射等復(fù)雜工藝制備的ITO，成本壓縮空間有限；因?yàn)楹蠭n這一稀缺戰(zhàn)略資源，ITO的可持續(xù)發(fā)展問(wèn)題突出；而其自身泛黃（b*值大）的底色難題也必須克服，這也是我國(guó)高端產(chǎn)品必須依賴進(jìn)口ITO的原因；更重要的是ITO依靠顆粒薄膜導(dǎo)電，彎折后顆粒薄膜開裂帶來(lái)的電阻增加，使得在柔性光電子器件中無(wú)法應(yīng)用。金屬納米線薄膜是近年來(lái)興起，有望取代ITO的新型透明導(dǎo)電薄膜，因?yàn)榧{米線一維可彎折的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在可穿戴的柔性光電子器件中有著重要應(yīng)用，已成功應(yīng)用于柔性LED、太陽(yáng)電池等器件；而液相法制備原材料并成膜，回避了ITO制膜所需的昂貴設(shè)備和成本，利于低成本大規(guī)模生產(chǎn)。
優(yōu)良的導(dǎo)電玻璃具有較好的透光率，如ITO導(dǎo)電玻璃，具有高達(dá)90%的透光率，高機(jī)械強(qiáng)度，優(yōu)良防腐性能等特點(diǎn)。在等離子顯示、硅太陽(yáng)電池、調(diào)諧指示管等器件中作為玻璃電極使用，也可用于金屬電解槽、電熱設(shè)備等環(huán)境中。
厚膜導(dǎo)體是厚膜電路的一個(gè)重要組成部分，主要作電路的內(nèi)部互連線、多層布線、外貼元器件的焊區(qū)、電容器電極、電阻器引出端、低阻值電阻器、電感器、厚膜微帶等。導(dǎo)體漿料的導(dǎo)電相(功能相)通常以球形、片狀或纖維狀分散于基體中，構(gòu)成導(dǎo)電通路。導(dǎo)電相決定了導(dǎo)體漿料的電性能，并影響厚膜燒成后的物理和機(jī)械性能。
形化元器件在特定的光學(xué)（或半導(dǎo)體）產(chǎn)品基片上鍍制透明ITO薄膜，并利用半導(dǎo)體技術(shù)刻蝕成客戶要求的圖形線路和電阻值，達(dá)到高透光率及導(dǎo)電功能。
我們的導(dǎo)電漿料采用行星球磨機(jī)分散，制得導(dǎo)電漿料產(chǎn)品，通過(guò)模擬使用場(chǎng)景對(duì)導(dǎo)電薄膜性能的技術(shù)測(cè)試，綜合來(lái)看，各項(xiàng)參數(shù)基本接近導(dǎo)電銀漿，可實(shí)現(xiàn)銀漿材料替換。
電阻式觸摸屏是一種傳感器，基本上是薄膜加上玻璃的結(jié)構(gòu)，薄膜和玻璃相鄰的一面上均涂有ITO（納米銦錫金屬氧化物）涂層，ITO具有很好的導(dǎo)電性和透明性。
由于其相當(dāng)高的導(dǎo)電性和光學(xué)透明度，氧化銦錫(ITO)是用于顯示器、觸摸面板、太陽(yáng)能電池和其他相關(guān)應(yīng)用的最廣泛使用的透明導(dǎo)電氧化物(TCO)之一，ITO薄膜的圖案化通常通過(guò)光刻來(lái)完成，光刻包括在工業(yè)過(guò)程中主要是濕法蝕刻的蝕刻步驟。
典型的電極干燥過(guò)程，從a)漿料階段到b)形成半漿料階段，接著c)進(jìn)一步去除溶劑和d)形成致密的固體涂層薄膜（黃色線表示粘合劑，粉紅色顆粒表示活性物質(zhì)顆粒，黑點(diǎn)表示導(dǎo)電碳，淺藍(lán)色表示溶劑）。
一種利用有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料，在電流驅(qū)動(dòng)下發(fā)光的新型顯示技術(shù)，即基于有機(jī)材料的一種電流型半導(dǎo)體發(fā)光器件。一個(gè)最簡(jiǎn)單的OLED可以由陰極、發(fā)射層和陽(yáng)極組成，稱為單層夾心式有機(jī)薄膜電致發(fā)光（EL）器件。一般制作過(guò)程是在導(dǎo)電玻璃基質(zhì)ITO上（陽(yáng)極）旋涂、浸涂或真空蒸鍍一層發(fā)光材料（發(fā)光層），然后鍍上陰極材料，連接直流電源即構(gòu)成電致發(fā)光器件。OLED去除了生產(chǎn)中復(fù)雜的電池及液晶顯示模塊工藝，同時(shí)也無(wú)需背光源及濾波器。顯然，生產(chǎn)過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單，因此OLED比更具有成本優(yōu)勢(shì)。
此外，測(cè)量非常薄的ITO膜的厚度是麻煩的，因?yàn)楸砻娲植诓⑶以谝r底表面上形成孤立的ITO殘留物，為了監(jiān)測(cè)蝕刻過(guò)程中的蝕刻速率，應(yīng)用了電阻相關(guān)的測(cè)量技術(shù)，該技術(shù)不需要光刻技術(shù)來(lái)制備樣品，并且可能存在上述問(wèn)題，此外，導(dǎo)電性是諸如ITO的透明氧化物膜的最重要的性質(zhì)之一，電阻是一個(gè)便于測(cè)量的參數(shù)，它與通過(guò)蝕刻工藝獲得的器件的電特性直接相關(guān)，新方法并不局限于ITO，還可用于研究各種導(dǎo)電膜的腐蝕動(dòng)力學(xué)。
主要從事導(dǎo)電性漿料的研發(fā)與生產(chǎn)，目前自主研發(fā)產(chǎn)品可雙層印刷、適合高低方阻晶體硅太陽(yáng)能電池正面電極用銀漿、低成本型背面用銀漿、薄膜太陽(yáng)能電池用銀漿、汽車電子用銀漿、印刷電子用銀漿、IC封裝以及RFID等漿料。
電玻璃是在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎(chǔ)上，利用磁控濺射的方法鍍上一層氧化銦錫（俗稱ITO）膜加工制作成的產(chǎn)品，主要應(yīng)用于電子手表、車載顯示、醫(yī)療器械顯示、電子書、電子標(biāo)簽等液晶顯示屏，而ITO柔性導(dǎo)電薄膜則可應(yīng)用于柔性觸摸屏、智能家居等。
膜導(dǎo)體具有比Au厚膜導(dǎo)體更為優(yōu)良的高頻特性和導(dǎo)電性，適用于高速電路，而且也沒(méi)有遷移的缺陷。Cu厚膜導(dǎo)體與基片附著好生成CuAl2O4可焊性好、適于多層結(jié)構(gòu)。但當(dāng)溫度較高時(shí)Cu會(huì)發(fā)生氧化致電阻率增大因此必須在中性氣氛中燒成并且只能在低溫下使用。目前報(bào)道的Cu導(dǎo)電漿料的抗氧化技術(shù)主要有Cu粉表面鍍銀、漿料中添加還原劑保護(hù)、Cu粉進(jìn)行有機(jī)磷化合物處理、聚合物稀溶液處理、偶聯(lián)劑處理等。也可采用溶膠-凝膠法在Cu粉的表面包覆一層SiO2-Al系薄膜包覆的薄膜能夠提高Cu粉在高溫?zé)Y(jié)過(guò)程中的抗氧化性還降低了Cu粉的燒結(jié)溫度。
表面導(dǎo)電層玻璃：是指在普通玻璃表面精細(xì)涂鍍一層金屬薄膜，如金、鉑等，玻璃接通電源即可導(dǎo)電；或者在玻璃表面鍍上一層金屬氧化物，比如錫、銦等，形成導(dǎo)電膜，玻璃體接通電源也可達(dá)到導(dǎo)電功能，比如ITO導(dǎo)電玻璃。以上方法制作的導(dǎo)電玻璃沒(méi)有改變玻璃本身成分，有明確的導(dǎo)電面和絕緣面。
，功能材料物理與器件研究部和本院等離子所等單位科研人員合作，在空穴型近紅外透明導(dǎo)電薄膜研究方面取得新進(jìn)展：他們?cè)O(shè)計(jì)并制備了新型空穴型銅鐵礦薄膜，并通過(guò)參數(shù)優(yōu)化讓新型薄膜獲得了較高的近紅外波段透過(guò)率和較低的室溫方塊電阻。相關(guān)研究結(jié)果日前發(fā)表在雜志上。
金屬及金屬化合物薄膜：金屬薄膜主要用于金屬柵極、金屬層、焊盤，金屬化合物薄膜主要用于阻擋層、硬掩膜等。金屬薄膜包括Al、Cu等，具備良好導(dǎo)電性，用于制作電極、導(dǎo)線、超導(dǎo)器件等，關(guān)鍵在于保證沉積速率同時(shí)沉積的金屬薄膜滿足較好的導(dǎo)電性；金屬化合物薄膜包括TaN、TiN等。
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