见证市场研发新趋势 | 大同特殊钢金属网黑化膜溅射靶材

大同特殊钢最新金属网黑化膜溅射靶材STARMESH®-γ1，自2022年底在全球发布以来，已在多个市场受到客户的深度关注，产品直击行业“痛点”，使其具备成为客户“新宠”的潜质！

一般来说，在触摸面板透明电极中使用导电性陶瓷 ITO（Indium Tin Oxide，铟锡氧化物）。因此，如果在大画面触摸面板传感器电极中使用 ITO 时，会存在触摸时的信号电流降低、检测灵敏度降低的问题。此外，由于 ITO是陶瓷，因此不易弯曲，不适合曲面形状或折叠式的触摸面板。

近年，代替 ITO 而使用网状金属的金属网正在普及。金属网是金属，因此电阻率比 ITO低3位数左右， 但是，主要用作金属网的材料 — 铜的配线层具有金属光泽，由于反射外部光，可视性变差。因此，通过增加黑化膜进行抑制反射光的处理被市场广泛接受，以往黑化膜的材料多使用氧化铜。

黑化膜的反射抑制效果

金属网状电极的形成工艺

在金属网的形成过程中，首先在基板上形成黑化膜，以及作为布线层的铜膜和第三层黑化膜。然后，用光刻胶堆积成配线形状，用药液蚀刻布线以外的部分而形成布线。在该方法中，需要同时蚀刻黑化膜和铜膜，但是在黑化膜蚀刻速率快的情况下，由于上下层黑化膜先熔化，会产生光刻胶和铜膜的剥离；在黑化膜蚀刻速率慢的情况下，由于下层黑化膜残留溶解，因此要尽可能减小黑化膜和铜膜之间的蚀刻速率差。

与智能手机相比，在智能家电、电子黑板、车载触摸屏等使用工况中，要求具有更长的使用寿命。但是，氧化铜黑化膜在长期暴露于严酷的环境时会变色，存在反射光不能抑制的情况。如果不能抑制反射，则触摸面板的可视性会变差，因此更加难以变色的黑化膜靶材直击市场迭代更新的“痛点”。

大同特殊钢研究院出品STARMESH®系列金属网黑化膜溅射靶材，能够形成与铜膜同等蚀刻速率，并保持长期抗变色的优异性能。下面着重介绍STARMESH®-γ 系列的性能测试。

实验评估

Experimental Evaluation

01、成膜方式

STARMESH®-γ系列拥有多个品种，这次我们着重介绍 γ1 和 γ2 这2个品种。γ1，γ2 是在Cu里面分别添加了 Ni 和 Co后形成的不同铜基合金。这类靶材使用真空高频感应炉生产钢坯，加工成 50.4×t5mm 的形状，通过粘接在背板上制作成靶材。

在成膜中使用磁控溅射，在成膜时导入溅射气体，使氩气和氧气的比例为1∶1，制作黑化膜。成膜时的压力为0.15Pa。作为布线层的铜膜，除了使用铜靶成膜时只使用氩气以外，其他制作条件与形成黑化膜相同。

膜结构分别为2种单层膜（黑化膜 / 基板，铜膜 / 基板）和1种层压膜（黑化膜 / 铜膜 / 黑化膜 / 基板），共3种类型。基板使用100 × t0.5 mm的浮法玻璃。

02、评估方法

5大方面进行全面评测

反射率

将氧化铜用于黑化膜，显示铜膜黑化时的反射率。与氧化铜相比，γ1 和 γ2 的反射率基本上在整个波长范围里面都比较低。

γ1，γ2是在Cu中添加了Ni和Co，这些氧化物分散在Cu氧化物中，导致折射率和消光系数发生变化。黑化膜具有光干涉功能，与侵入膜中并在铜膜表面反射的光进行光干涉，光干涉与黑化膜中消光效果一起降低反射率，因此当黑化膜的折射率和消光系数发生变化时，反射率也随即发生变化。

在STARMESH®-γ1和γ2氧化物中，由于它们的反射率降低效果高于氧化铜，因此被认为反射率与氧化铜对比可以抑制在更低水平。

抗变色性

众所周知，在Δ E*ab色度变化中，人眼视觉能够识别变色的可知差异约为2.3。氧化铜在投入后不久，Δ E*ab开始上升，在300h时超过2.3，γ1 和γ2 氧化物在1000h时仍保持在2.3以下。

不同提取时间的外观照片，γ1 和γ2 氧化物在颜色上几乎没有变化，但氧化铜在200h开始变色。从外观上可知，γ1 和γ2氧化物与氧化铜相比，抗变色性更好。

通过将Ni添加到作为靶材Cu中 (γ1)，在85°C× 85%RH气氛中生成Ni的钝化膜，从而抑制了氧化；通过添加Co (γ2)，抑制了作为布线层的铜膜向黑化膜的扩散，因此抑制了变色。

刻蚀性

将γ1 和 γ2黑化膜在下列蚀刻条件下进行蚀刻后，从截面SEM照片中可以看到，γ1 和 γ2黑化膜都显示出良好的蚀刻性，由于侧蚀刻量已经小到0.5µm左右，因此形成金属网所需10µm以下的细线图案也是可行的。

由于各种黑化膜对药液的蚀刻速率不同。我们观察到，铜膜（单膜）在FeCl3中溶解良好，但不易溶于HCl；γ1在FeCl3、HCl中都溶解良好；γ2 易溶于HCl，但不易溶于FeCl3。

在FeCl3不同浓度下的刻蚀速率

在HCl不同浓度下的刻蚀速率

上图也说明，不同药液下蚀刻情况会根据Ni的添加量而变化。金属网的蚀刻会根据用户的不同，选择药液也有所不同。大同特殊钢STARMESH® 系列溅射靶材可以提供适合各种刻蚀工况的最佳材料。其中，γ1 黑化膜在蚀刻铜膜时，既可以用FeCl3进行蚀刻，也可以用HCl，说明蚀刻性优秀，同时适用性宽泛。

粘附性

在γ1 和 γ2黑化膜交叉切割试验中，这两种膜均未发生剥离，粘附性良好。

电阻率

黑化膜是氧化膜，因此整体电阻率高。ITO的电阻率一般为2.0×10-5 Ω•m左右，因此这类氧化膜黑化膜的电阻率要比ITO的高3~4个数量级。

在连接金属网的配线时，由于用ACF (各向异性导电膜) 进行粘接，因此ACF粘接时的导电性变得很重要。用ACF粘接γ1 和 γ2制作的层叠膜在测试电阻值表明，作为平均值，可以实现2Ω以下的低电阻值，导电性好。电阻的偏差在 γ2 中更大，这是因为 γ2 的电阻率较高，容易出现因粘接位置引起偏差的倾向。

评估结论

Evaluate Conclusion

反射率

与目前使用的氧化铜黑化膜相比，反射率低，能够将金属网反射率抑制在较低水平，显著提高搭载有金属网触摸面板显示器的可视性。

抗变色性

在汽车电子元器件环境（85°C× 85%RH× 1000 h）下测试没有颜色变化，因此，即使在车载产品或电子黑板等要求长期可靠性的用途中，也能够在不损害触摸面板显示器可视性的情况下安全有效地使用。

刻蚀性能

可以用FeCl3、HCl 蚀刻液进行蚀刻，特别是阵地 γ1 ，作为铜膜蚀刻液，用一般的FeCl3 就可以进行蚀刻，因此制造工艺的适用性很高。另外，由于侧蚀刻量也少，可以进行10µm以下的细线化处理。

STARMESH®-γ1

大同特殊钢最新金属网黑化膜溅射靶材STARMESH®-γ1，提高了金属网的各项主要特性，作为一种新型黑化膜靶材，积极满足新型市场需求，直击客户”痛点”，共享先进材料的研发红利。

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※STARMESH是大同特殊钢有限公司的注册商标