专利名称：一种用于在电容式触摸屏ito走线上的化学镀镍方法
技术领域：
本发明属于电容式触摸屏ITO表面镀覆的技术领域，具体涉及一种用于在电容式触摸屏ITO走线上的化学镀镍方法。
背景技术：
掺锡氧化铟(Indium Tin Oxide,简称ITO)薄膜是一种半导体材料,具有优异的光电特性和导电性，因而近年来得以迅速发展，特别是在薄膜晶体管(TFT)制造，平板液晶显示(LCD)，触屏手机和电脑等电子产品获得广泛的应运，形成一定的市场规模。在电容式触摸屏玻璃基板表面进行ITO溅镀后，使其成为双面ITO玻璃，不在同一面的ITO膜需要通过其四边边缘的ITO导线连通，为了降低控制芯片输入阻抗限制，就必须降低边缘的ITO电阻，而在ITO连通导线上覆盖一层金属层可以大大降低其电阻。 现在国内外的厂家大都使用真空溅射法，即先在用真空溅射的方法在ITO导线上得到金属膜层，再在ITO区域印上保护膜，然后进行紫外显像刻蚀剥离等步骤。该方法工艺程序复杂,设备投资高,生产成本高,生产速度慢。所以，目前已有一些学者关注化学镀镍技术，如无锡阿尔法电子科技有限公司在申请号为201010188452.9的专利中提出了一种在电容式触摸屏表面进行化学镀金的方法。但这些方法在化学镀镍中所使用的敏化液选择性较弱，在吸附于ITO的同时，容易吸附于玻璃基体，导致后续工艺复杂化；同时，传统的蚀刻液含有Μη04_，其对ITO薄膜刻蚀太快，不易控制，刻蚀出的微坑孔径过大，很容易使ITO薄膜不导电或局部地方不导电；另外，传统的酸性化学镀镍工艺施镀温度为75 90°C，有可能导致镀层之间的附着力不良。
发明内容
解决的技术问题现有技术中的真空溅射技术与化学镀镍技术，在制备金属膜层的过程中存在各种问题。真空溅射技术设备投资高，工艺程序复杂，生产速度慢和生产成本高；对于在ITO薄膜上化学镀镍技术，传统的敏化液、刻蚀液对ITO的敏化、蚀刻效果差和选择性弱。技术方案针对以上技术问题，本发明提出用化学沉积的方法在ITO薄膜玻璃上沉积出一层覆盖完整的金属镍，而这种方法的优势在于选择性极高，只在ITO上沉积镍层，玻璃基体上完全没有镍沉淀。其特征在于以下化学镀镍步骤(I)除油将ITO薄膜玻璃放入乙醇溶液中超声清洗1-5分钟，再放入除油液中，在20-40°C条件下超声除油3-15分钟，然后用自来水冲洗，再用去离子水清洗；(2)刻蚀将除油后的ITO薄膜玻璃放入刻蚀液中，在20_40°C条件下粗化2_7分钟，然后将ITO薄膜玻璃放入去离子水中并超声清洗1-3分钟；(3)敏化将刻蚀后的ITO薄膜玻璃放入敏化液中，在20_40°C条件下敏化4_8分钟，然后将ITO薄膜玻璃放入去离子水中浸洗1-2分钟；(4)活化将敏化后的ITO薄膜玻璃放入活化液中，在20_40°C条件下活化4_8分钟，然后将ITO薄膜玻璃放入去离子水中浸洗1-2分钟；(5)还原将活化后的ITO薄膜玻璃放入还原液中，常温下还原20-50秒，在去离子水中浸洗1_2分钟；(6)化学镀镍将还原后的ITO薄膜玻璃放入化学镀液中，在50_75°C条件下施镀1-6分钟，后用自来水清洗，再用去离子水清洗，最后吹干或烘干，至此即可制得在ITO上镀有附着力良好的镍金属层。作为本发明进一步改进，步骤(3)中所用敏化液的配方包括5_25mL/L乙二胺或
4.0-8. Og/L 联吡啶或 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、去离子水，其中还包括2-6 g/L亚铜盐。
作为本发明的更进一步改进，所述敏化液中的亚铜盐为CuCl或Cu2SO4或CuCN。作为本发明的另一种改进，步骤(2)中所用蚀刻液的配方包括40g/L Na2SO4,
O.5mL-3ml/L&H2S04、2-7g/L NH4HF2、10_30g/L柠檬酸、去离子水，其中还包括20_60g/L 过
二硫酸盐或过二硫酸氢盐。作为本发明的更进一步改进，所用蚀刻液中的过二硫酸盐为K2S2O8，过二硫酸氢盐为 KHS2O8。作为本发明的另一种改进，步骤(6)中所述施镀的温度为55 65°C。作为本发明的更进一步改进，步骤(6)中所述施镀的温度为60°C。作为本发明的进一步改进，在化学镀镍后，用清水冲洗即可直接浸镀金。综上所述，化学镀镍步骤中所选用的各种混合液体的工艺配方见表I :表I化学镀镍步骤中所选用的各种混合液体的工艺配方
混合液体工艺配方
除油液 10-25 g/L NaOH、10-4Ug/L Na,PO4, 20-30g/L Na2CO;,、IO-15g/L 硅酸 钠、l-3g/LOP乳化剂、去离子水 蚀刻液 20-60g/L K2S208/KHS208等一系列的过二硫酸盐，过二硫酸氢盐、 ..I0g/L Na2S04、().5mL-3ml/L 浓 H2S04、2-7g/L NH4HF2, 10-3Og/L tf 檬酸、去离子水
敏化液 A 5-25 mL/L 乙二胺或 4.0-8.0 g/L 联吡啶或 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 等一系列的亚铜盐、NaOH或HC1、去离子水 活化液 0.1-0.3 g/LPdCl2、2-4 mL/L HCl、去离子水 还原液 10-20g/L NaH2PCVH2CK去离子水
化学镀液 28 g/L NiSO4 7H20, 30 g/L 柠檬酸三钠、26g/L NaH2PO2 H2O^ 15 g/L B 乙酸钠、2-2.4 g/L聚乙二醇、稳定剂、光亮剂、去离子水用柠檬酸 调节pH=4.6-5.2,施镀温度T=55 65°C
注本表所述单位为每升混合液体中含有的某物质体积或质量，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。有益效果本发明把金属表面处理技术与电容式触摸屏技术相结合，运用化学沉积的方法在ITO走线上沉积一层覆盖完整、附着力好的金属镍层；这种方法选择性极高，只在ITO上沉积镍层，玻璃基体上完全没有镍沉淀。通过对工艺参数和工艺配方进行选择，从而得到覆盖完整、性能良好的镀层，该法工艺简化、设备投资少、生产速度快、成本低，且该法对产品几何形状没有限制，镀层厚度可根据需要调节，作业灵性、自动化度高且能够进行连续性的生产。此法中的敏化液含有一定浓度的CuC1/Cu2S04/CuCN等一系列的亚铜盐，在敏化浸洗后，Cu+其只吸附在ITO上，而不吸附玻璃基体，导致后续活化、化学镀镍等步骤也只针对ITO这一对象，表现出高度的选择性。 此法中的蚀刻液含有一定浓度的K2S2O8或KHS2O8等一系列的过二硫酸盐或过二硫酸氢盐，由于s2082_或HS208_比起传统配方中的Μη04_更加温和，刻蚀效果好，克服了传统蚀刻剂对ITO薄膜刻蚀太快，不易控制，刻蚀出的微坑孔径过大，很容易使ITO薄膜不导电或局部地方不导电的缺点。此法中镀液施镀温度控制在55 65°C，镀速快。与传统酸性镀液施镀温度70 900C相比，镀液稳定性增加,设备要求低。
图IITO薄膜玻璃的扫描电子显微镜2实施例I中ITO薄膜玻璃在经过刻蚀后的扫描电子显微镜3实施例3中ITO薄膜玻璃在经过刻蚀后的扫描电子显微镜4实施例2中ITO薄膜玻璃在活化和还原后的扫描电子显微镜5实施例2中ITO薄膜玻璃在活化和还原后的能谱6实施例I中ITO薄膜玻璃在化学镀完镍后的扫描电子显微镜7实施例2中ITO薄膜玻璃在化学镀完镍后的扫描电子显微镜8实施例3中ITO薄膜玻璃在化学镀完镍后的扫描电子显微镜9实施例4中ITO薄膜玻璃在化学镀完镍后的扫描电子显微镜10经过实施例2处理后，表面含有ITO薄膜的玻璃基板镀完镍后的形态，图中颜色深的是玻璃，颜色浅的是镍层
具体实施例方式下面结合附图和实施例来进一步说明本发明，其中部分制备条件仅是作为典型情况的说明，并非是对本发明的限定。实施例I按如下操作步骤化学镀镍(I)除油将带有ITO薄膜玻璃基体放入乙醇溶液中超声3-5分钟，将乙醇中超声完的玻璃基体放入碱性除油液(配方为15g/L的Na0H、20g/L的Na3P04、20g/L的Na2C03、IOg/L硅酸钠、3g/L的OP乳化剂)中超声除油10分钟，再用去离子水清洗；
(2)刻蚀将除完油的ITO薄膜玻璃放入刻蚀液中(配方为50g/L的KHS208、40g/L的Na2S04、lmL/L的浓H2S04、4g/L的NH4HF2、15g/L的柠檬酸)，在温度为30°C下粗化5分钟，然后将ITO玻璃放入去离子水中并超声I分钟；其形貌见图2 ；(3)敏化将刻蚀完的ITO薄膜玻璃放入自制敏化液A (见表I)中在30°C条件下敏化6分钟，然后将ITO薄膜玻璃放入去离子水中浸洗2分钟，；(4)活化将敏化完的ITO薄膜玻璃放入活化液(配方为O. I g/L PdCl2,2mL/L浓HCl)中30°C条件下活化7分钟，然后将ITO薄膜玻璃放入去离子水中浸洗2分钟；(5)还原将活化完的ITO薄膜玻璃放入还原剂中(配方为10g/LNaH2P02 ·Η20)，在室温下浸洗20秒；(6)化学镀镍将还原完的ITO薄膜玻璃放入化学镀液B(见表I)中，在pH为4. 5，温度为60°C的酸性镀液中进行化学镀，时间5分钟，将施镀完的ITO薄膜玻璃用自来水冲洗,再用去离子水冲洗,最后用吹风机吹干,其形貌图见图6。经过此步骤对ITO薄膜进行化学镀镍，分析图谱可知I.由图I (刻蚀前)与图2 (刻蚀后)比较，通过电镜可以清楚的看到刻蚀前玻璃基板上的ITO薄膜均匀，看不见任何孔洞和微坑；刻蚀后ITO薄膜表面呈现均匀细致的黑色微坑，这些微坑可以增加敏化液中亚铜离子和活化步骤得到活性催化晶核(Pd)在ITO薄膜表面的吸附，更能提高金属镀层与ITO薄膜基体的结合强度；2.图6是镀镍后的ITO薄膜形貌图，可以清楚看出镀层表面平整、组织致密、孔隙率小。实施例2与实施例I不同的为以下4个步骤(2)刻蚀与实施例I不同的是刻蚀液配方为50g/L的KHS208、40g/L的Na2S04、I. 5mL/L的浓H2S04、4g/L的NH4HF2、15g/L柠檬酸，粗化时间为8分钟；(3 )敏化与实施例I不同的为敏化时间为7分钟；(4)活化与实施例I不同的是活化液的配方为O. 2g/L的PdCl2、3mL/L的浓HCl ；其经后续还原操作后的形貌见图4，能谱图见图5 ；(6)化学镀镍与实施例I不同的是在pH4. 7的酸性镀液中进行化学镀，其形貌图见图7。经过此步骤对ITO薄膜进行化学镀镍，分析图谱可知I.由图4与图5为ITO薄膜玻璃在活化还原后的扫描电子显微镜图和能谱图，从图4可以看到在ITO薄膜上有很多白点，从图5可以看出在在ITO薄膜上有pd吸附在其表面和孔坑里，结合图4、图5可知在ITO薄膜上的白点为Pd ;即在活化还原后的ITO薄膜上能检测到Pd (活化所得)，其它元素都是玻璃中成份。由此可总结，从图4、图5可以证明在活化还原这两步骤后在ITO薄膜表面上吸附有大量分布均匀的活性催化Pd晶核，为后面的化学镀镍的顺利进行提供必要条件；2.由图I (化学镀镍前)与图10 (化学镀镍后)的ITO薄膜形貌对比可知，用本发明提供的化学镀镍的方法，在ITO薄膜上沉积出一层覆盖完整的金属镍，且选择性极高，只在ITO上沉积镍层，玻璃基体上完全没有镍沉积；3.使用实施例2或实施例I中方法均能在ITO薄膜表面得到一层完整均匀的镍层夕卜，但实施例2是实施例I的改进，实施例2中镀速升高，镀层平整致密。镀层表面形成的镍球粒径较大，镀层的局部地方仍存在空隙。实施例3与实施例I不同的为以下4个步骤(2)刻蚀与实施例I不同的是刻蚀液配方为40g/L的KHS208、40g/L的Na2S04、
I.5mL/L的浓H2S04、4g/L的NH4HF2、15g/L的柠檬酸，粗化时间为8分钟，其形貌见图3 ；(3)敏化与实施例I不同的为敏化时间为8分钟；(4)活化与实施例I不同的是活化液的配方为O. 3g/L的PdCl2、5mL/L的浓HCl ；活化时间为8分钟；(6)化学镀镍与实施例I不同的是在pH5. O的酸性镀液中进行化学镀，其形貌图见图8。 经过此步骤对ITO薄膜进行化学镀镍，分析图谱可知I.由图3 (刻蚀后)可以看到有很多分布均匀的黑色孔坑，那是刻蚀液和ITO薄膜反应得到的；2.与实施例I相比(见图2)，刻蚀时间增长导致ITO薄膜上孔坑的大小和密集度明显都增加。实施例4与实施例3不同的为步骤(6)化学镀镍中，在pH5. 2的酸性镀液中进行化学镀，其形貌图见图9。实施例5与实施例2不同的为步骤(6)化学镀镍中，在温度为55°C的镀液中进行化学镀；由实验结果可知，镀层覆盖完整，附着力好，镀层光亮。且较实施例2中镀速减慢。实施例6与实施例2不同的为步骤(6)化学镀镍中，在温度为65°C的镀液中进行化学镀；由实验结果可知，镀层覆盖完整，附着力好，镀层光亮。且较实施例2中镀速加快。由实施例2、5、6可知，在其他参数不变的情况下，随着镀液温度的降低，镀速逐渐减慢，由此镀液稳定性增强，不易分解，可长期使用，同时镀层效果更平整致密，也对设备要求更低，更为经济。实施例7与实施例I不同的为步骤(2)中选用的蚀刻液配方为传统配方，即把实施例I配方中50g/L的KHS2O8替换为20g/L的ΚΜη04。其刻蚀效果对比如表2中所述表2实施例I与实施例5两种不同刻蚀液的对比情况
~I对比点I实施例II实施例5
Γ-过程控制刻蚀速度平稳，易控制刻蚀太快，不易控制
2~刻蚀出的微坑微坑均匀，孔径小微坑孔径过大
3 ITO薄膜导电性~导电良好不导电或局部地方不导电~由以上结果可知，使用本发明所提供的新型的刻蚀剂相较于使用含有强氧化性KMnO4的传统蚀刻液，对ITO薄膜刻蚀效果明显改善，且该实验经反复论证均显示出优良的刻蚀性能。实施例8与实施例I不同的为步骤(3)中所使用的为敏化液配方为传统配方，即20g/L 的 SnCl2、30mL/L 的浓 HCl。由实验结果可知，使用此敏化液，化学镀镍后的ITO薄膜，在薄膜上沉积出一层覆盖完整的金属镍，在玻璃基体上也有镍沉积，几乎无选择性，具体在生产中容易使触摸屏上的线路发生短路。对比使用配方中含有Cu+的敏化液进行化学镀镍的ITO薄膜(见实施例I)，ITO薄膜上沉积出一层 覆盖完整的金属镍，在玻璃基体上没有镍沉积，表现出极强的选择性。
权利要求
1.一种用于在电容式触摸屏ITO走线上的化学镀镍方法，其特征在于以下化学镀镍步骤 (1)除油将ITO薄膜玻璃放入乙醇溶液中超声清洗1-5分钟，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 硅酸钠、l_3g/LOP乳化剂、去离子水，然后在20-40°C条件下超声除油3-15分钟，然后用自来水冲洗，再用去离子水清洗； (2)刻蚀将除油后的ITO薄膜玻璃放入蚀刻液中，蚀刻液配方包括40g/LNa2SO4,0.5mL-3ml/L浓H2S04、2_7g/L NH4HF2、10-30g/L柠檬酸、去离子水，然后在 20-40V条件下粗化2-7分钟，再将ITO薄膜玻璃放入去离子水中并超声清洗1-3分钟； (3)敏化将刻蚀后的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 联吡啶或 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、去离子水，然后在20_40°C条件下敏化4_8分钟，再将ITO薄膜玻璃放入去离子水中浸洗1-2分钟； (4)活化将敏化后的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、去离子水，然后在20_40°C条件下活化4_8分钟，再将ITO薄膜玻璃放入去离子水中浸洗1-2分钟； (5)还原将活化后的ITO薄膜玻璃放入还原液中，还原液配方包括10-20g/LNaH2PO2 · H2CK去尚子水,然后在室温下还原20-50秒，在去尚子水中浸洗1-2分钟； (6)化学镀镍将还原后的ITO薄膜玻璃放入化学镀液中，化学镀液配方包括28g/LNiSO4 · 7H20、30 g/L 柠檬酸三钠、26g/L NaH2PO2 · H2OU5 g/L 乙酸钠、2_2. 4 g/L 聚乙二醇、稳定剂、光亮剂、去离子水，用柠檬酸调节pH=4. 6-5. 2，然后在50-75°C条件下施镀1_6分钟，后用自来水清洗，再用去离子水清洗，最后吹干或烘干，至此即可制得在ITO上镀有附着力良好的镍金属层。
2.如权利要求I所述化学镀镍的方法，其特征在于步骤(3)中所述敏化液中还包括2-6 g/L亚铜盐。
3.如权利要求I所述化学镀镍的方法，其特征在于步骤(3)中所述敏化液中还包括2-6 g/L CuCl 或 Cu2SO4 或 CuCN。
4.如权利要求Γ3中任一项所述化学镀镍的方法，其特征在于步骤(2)中所述蚀刻液中还包括20-60g/L过二硫酸盐或过二硫酸氢盐。
5.如权利要求Γ3中任一项所述化学镀镍的方法，其特征在于步骤(6)中所述施镀的温度为55 65°C。
6.如权利要求4所述化学镀镍的方法，其特征在于步骤(6)中所述施镀的温度为55 65 。
7.如权利要求4所述化学镀镍的方法，其特征在于所述过二硫酸盐为K2S2O8，所述过二硫酸氢盐为KHS2O8。
8.如权利要求5所述化学镀镍的方法，其特征在于所述施镀的温度为60°C。
9.如权利要求6所述化学镀镍的方法，其特征在于所述过二硫酸盐为K2S2O8，所述过二硫酸氢盐为KHS2O8。
10.如权利要求6或9所述化学镀镍的方法，其特征在于所述施镀的温度为60°C。
全文摘要
本发明提供用于在电容式触摸屏ITO走线上的新型化学镀镍方法。与现有真空溅射技术相比，设备投资少，生产成本低，效率高。与非金属基体上的传统化学镀镍工艺相比，本发明中的溶液具有更好的稳定性与选择性。其步骤为将ITO薄膜玻璃依次经过除油、刻蚀、敏化、活化、还原、化学镀镍过程。其关键在于敏化时采用含有Cu+的敏化液以增加针对ITO薄膜的选择性，且比传统的Sn2+敏化液更加稳定；刻蚀时采用含有S2O82-或HS2O8-的蚀刻液以平稳刻蚀过程、改善刻蚀效果；化学镀镍采用55～65℃的低温施镀，镀液稳定，镀层平整致密。结果表明，该方法易操作、速度快；ITO表面镍层覆盖完整、附着力好，玻璃基体无镍层覆盖，具有高度选择性。
文档编号C23C18/18GK102776495SQ20121024331
公开日2012年11月14日 申请日期2012年7月13日 优先权日2012年7月13日
发明者任春春, 梅天庆 申请人:南京航空航天大学