静电传感器
阅读：505发布：2023-01-15
专利汇可以提供静电传感器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供一种静电 传感器 ，在维持导电层的密接性的同时抑制各层特别是导电层的细化，具备保护层相对于导电层没有以檐状突出的构造的布线图案。该静电传感器在基材的表面形成有 电极 图案、和与电极图案电连接的布线图案，至少布线图案具备在基材上形成的透明电极层、在透明电极层上形成且包含 铜 和镍的连接层、在连接层上形成且铜的含有率比连接层高的导电层、和在导电层上形成且包含铜和镍的保护层，连接层比保护层厚，保护层中的镍的含有率比导电层中的镍的含有率大，导电层比上述保护层厚。，下面是静电传感器专利的具体信息内容。
1.一种静电传感器，在基材的表面形成有电极图案和与上述电极图案电连接的布线图案，其特征在于，
上述布线图案至少具备：
透明电极层，形成在上述基材上；
连接层，形成在上述透明电极层上，包含铜和镍；
导电层，形成在上述连接层上，铜的含有率比上述连接层高；以及保护层，形成在上述导电层上，包含铜和镍，
上述连接层比上述保护层厚，
上述保护层中的镍的含有率比上述导电层中的镍的含有率大，
上述导电层比上述保护层厚。
2.如权利要求1所述的静电传感器，其特征在于，
上述连接层的膜厚是上述保护层的膜厚的2倍以上。
3.如权利要求1或2所述的静电传感器，其特征在于，
上述连接层中的镍的含有率比上述保护层中的镍的含有率大。
4.如权利要求3所述的静电传感器，其特征在于，
上述导电层的电阻比上述透明导电层低。
5.如权利要求3所述的静电传感器，其特征在于，
上述连接层、上述导电层、上述保护层的电阻比上述透明导电层低。
6.如权利要求1或2所述的静电传感器，其特征在于，
上述导电层是铜Cu。
7.如权利要求3所述的静电传感器，其特征在于，
上述导电层是铜Cu。
8.如权利要求1或2所述的静电传感器，其特征在于，
上述透明电极层是氧化铟锡ITO。
9.如权利要求3所述的静电传感器，其特征在于，
上述透明电极层是氧化铟锡ITO。
10.如权利要求6所述的静电传感器，其特征在于，
上述透明电极层是氧化铟锡ITO。
11.如权利要求7所述的静电传感器，其特征在于，
上述透明电极层是氧化铟锡ITO。
12.一种静电传感器，在基材的表面形成有电极图案和与上述电极图案电连接的布线图案，其特征在于，
上述布线图案至少具备：
透明电极层，形成在上述基材上；
连接层，形成在上述透明电极层上，包含铜和镍；
导电层，形成在上述连接层上，铜的含有率比上述连接层高；以及保护层，形成在上述导电层上，包含铜和镍，
上述连接层中的镍的含有率比上述保护层中包含的镍的含有率大，上述保护层中的镍的含有率比上述导电层中的镍的含有率大，
上述导电层比上述保护层厚。
13.如权利要求12所述的静电传感器，其特征在于，
上述导电层的电阻比上述透明导电层低。
14.如权利要求12所述的静电传感器，其特征在于，
上述连接层、上述导电层、上述保护层的电阻比上述透明导电层低。
15.如权利要求12所述的静电传感器，其特征在于，
上述导电层是铜Cu。
16.如权利要求12或15所述的静电传感器，其特征在于，
上述透明电极层是氧化铟锡ITO。
静电传感器
技术领域
[0001] 本实用新型涉及在接触面板及其他的输入装置中使用的静电传感器。
背景技术
[0002] 专利文献1所记载的静电传感器是多个透明电极在基材上被相互绝缘而形成的。电极依次作为驱动电极及检测电极使用，向驱动电极提供脉冲状的驱动电力。电极间被电容耦合，但若人的手指接近，则除了电极间的电容耦合以外，还在手指与电极之间形成静电电容。通过检测来自检测电极的电流值，能够判断手指正在接近的电极。
[0003] 该静电传感器的布线构造设有在基材上形成而与上述电极层连接的第一布线层、和与该第一布线层重叠的导电层。电极层及第一布线层由ITO构成，导电层使用Cu膏形成。进而，在第一布线层的表面上，为了提高与上述导电层之间的密接性，形成有包含铜和镍的合金的金属层，经由上述金属层，第一布线层和导电层电连接。该布线构造通过在导电层上形成了铜镍合金的保护层和抗蚀剂的基础上，在金属刻蚀工序中形成金属层以及导电层的图案后，在ITO刻蚀工序中形成第一布线层的图案而制造。
[0004] 专利文献1：日本特开2013－167992号公报
[0005] 在专利文献1所记载的布线构造的制造工序中，与铜镍合金相比铜的金属刻蚀的刻蚀速度更快(刻蚀速率高)，因此在金属刻蚀工序中，相对于金属层和保护层，导电层容易变得较细(较窄)。进而，在ITO刻蚀工序中，通过在刻蚀液中的各层间的电池作用(电池效果)，各层容易变细，特别是导电层的细化取得进展，因此保护层相对于导电层容易成为“檐(ひさし)”状地向外侧突出的形状。这样制造出的布线有在后续的工序或刻蚀中保护层的檐部分发生剥离的情况，有剥离的檐部分成为布线间的短路原因这样的问题。实用新型内容
[0006] 因此本实用新型的目的在于，提供一种在维持导电层的密接性的同时抑制各层特别是导电层的细化并具备保护层相对于导电层没有以檐状突出的构造的布线图案的静电传感器。
[0007] 为了解决上述课题，本实用新型的第一形态的静电传感器在基材的表面形成有电极图案、和与电极图案电连接的布线图案，其特征在于，至少布线图案具有：在基材上形成的透明电极层、在透明电极层上形成且包含铜和镍的连接层、在连接层上形成且铜的含有率比连接层高的导电层、和在导电层上形成且包含铜和镍的保护层，连接层比保护层厚，保护层中的镍的含有率比导电层中的镍的含有率大，导电层比保护层厚。
[0008] 根据该构成，能够防止导电层相对于保护层变细而使保护层的端部相对于导电层以檐状向外侧突出。由此，能够防止在刻蚀工序、剥离工序中或在之后布线图案从基材剥离。并且，能够抑制透明电极层和连接层的细化，因此能够可靠地维持连接层和透明电极层的固定状态，能够防止布线图案从基材剥离。
[0009] 在本实用新型的第一形态的静电传感器中，优选的是，连接层的膜厚为保护层的膜厚的2倍以上。
[0010] 由此，能够可靠地抑制连接层的细化(日文原文：細り)，因此能够防止布线图案从基材剥离。
[0011] 在本实用新型的第一形态的静电传感器中，优选的是，连接层中的镍的含有率比保护层中的镍的含有率大。
[0012] 由此，若使保护层和导电层的刻蚀速率为接近的值，则能够防止保护层从导电层以檐状突出。并且，由于连接层的刻蚀速率与保护层和导电层相比变慢，因此能够维持连接层和透明电极层的密接性。
[0013] 在本实用新型的第一形态的静电传感器中，优选的是，导电层的电阻比透明导电层低。
[0014] 在本实用新型的第一形态的静电传感器中，优选的是，连接层、导电层、保护层的电阻比透明导电层低。
[0015] 在本实用新型的第一形态的静电传感器中，优选的是，导电层是铜Cu。
[0017] 本实用新型的第二形态的静电传感器在基材的表面形成有电极图案、和与电极图案电连接的布线图案，其特征在于，至少布线图案具备：在基材上形成的透明电极层、在透明电极层上形成且包含铜和镍的连接层、在连接层上形成且铜的含有率比连接层高的导电层、和在导电层上形成且包含铜和镍的保护层，连接层中的镍的含有率比保护层中的镍的含有率大。
[0018] 根据该构成，若提高镍的含有率则刻蚀速率变慢，因此能够防止导电层相对于保护层变细而使保护层的端部相对于导电层以檐状向外侧突出。从而，能够防止在刻蚀工序、剥离工序中或在之后布线图案从基材剥离。并且，能够抑制透明电极层和连接层的细化，因此能够可靠地维持连接层和透明电极层的固定状态，能够防止布线图案从基材剥离。
[0019] 在本实用新型的第二形态的静电传感器中，优选的是，导电层的电阻比透明导电层低。
[0020] 在本实用新型的第二形态的静电传感器中，优选的是，连接层、导电层、保护层的电阻比透明导电层低。
[0021] 在本实用新型的第二形态的静电传感器中，优选的是，导电层是铜Cu。
[0022] 在本实用新型的第二形态的静电传感器中，优选的是，透明电极层是氧化铟锡ITO。
[0023] 实用新型的效果
[0025] 图1是表示具备本实用新型的实施方式的静电传感器的输入装置的构成的俯视图。
[0026] 图2A～图2D是表示实施方式的静电传感器的布线图案(图1的A－A线处的切断部分)的制造工序的剖面图。
[0027] 图3A是实施例1的布线图案的俯视照片，图3B是实施例2的布线图案的俯视照片。
[0028] 图4A～图4D是表示比较例1的静电传感器的布线图案的制造工序的剖面图。
[0029] 图5是比较例1的布线图案的俯视照片。
[0030] 符号说明：
[0031] 10输入装置，13X电极图案，13a宽幅电极部，14Y电极图案，14a宽幅电极部，16布线图案，20基材，31透明电极层，32连接层，33导电层，34保护层。
具体实施方式
[0032] 以下，边参照附图边详细说明本实用新型的实施方式的静电传感器。本实施方式是将本实用新型的静电传感器应用于图1所示的输入装置的例，但本实用新型的静电传感器也能够应用于该输入装置以外的静电电容式的输入装置。
[0033] 首先，边参照图1边说明本实施方式的输入装置10以及静电传感器的构成。图1是表示输入装置10的构成的俯视图。在以下的说明中，“透明”，“透光性”是指，可视光线透过率为50％以上(优选80％以上)的状态。进而雾度(日文原文：ヘイズ)值为6以下是优选的。
[0034] 如图1所示，输入装置10中设有透光性的输入区域11，基于在输入区域11中用手指进行输入操作时的静电电容变化，能够检测出手指的操作坐标位置。输入区域11的外侧的周围是作为非输入区域的边缘部区域12。
[0035] 在输入区域11配置有多条X电极图案13和多条Y电极图案14。各电极图案13、14都在基材20的表面20a上由ITO(Indium Tin Oxide：氧化铟锡)等的透明导电材料通过溅射或蒸镀而成膜。X电极图案13和多条Y电极图案14在交叉部相互绝缘。
[0036] 在表面上形成有电极图案13、14的基材20由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等的透明材料或玻璃板形成。
[0037] 如图1所示，各X电极图案13沿着X－Y俯视的Y1－Y2方向延伸，且各X电极图案13在X1－X2方向上隔开间隔配置。在各X电极图案13上在Y1－Y2方向上隔开规定的间隔而连接设置着多个宽幅电极部13a。
[0038] 各Y电极图案14沿着X－Y俯视的X1－X2方向延伸，且各Y电极图案14在Y1－Y2方向上隔开间隔配置。在各Y电极图案14上在X1－X2方向上隔开规定的间隔而连接设置着多个宽幅电极部14a。
[0039] 如图1所示，俯视中，配置为X电极图案13的宽幅电极部13a与Y电极图案14的宽幅电极部14a不重叠。
[0040] 在各X电极图案13的Y2侧的端部电连接着布线图案16，在各Y电极图案14的X1侧或X2侧的端部也电连接着布线图案16。这些布线图案16形成在形成电极图案13、14的同一基材20上。各布线图案16在边缘部区域12内被绕设。
[0041] 在输入区域11的Y2侧设有突出形状的连接区域17，各布线图案16被绕设到上述连接区域17的表面17a。在上述连接区域17中，各布线图案16的前端构成宽幅的电极焊盘18，各电极焊盘18在X1－X2方向上隔开规定间隔而排列并形成为一列。上述连接区域17在形成电极图案13、14的基材20的朝向Y2方向的延长部分形成。
[0042] 通过以上的X电极图案13、Y电极图案14以及布线图案16构成静电传感器。
[0043] 接着，边参照图2A～图2D边说明静电传感器的布线图案16的构造以及制造工序。图2A～图2D是表示实施方式的静电传感器的布线图案16的制造工序的剖面图。图2A～图2D是沿着图1的A－A线切断并从箭头方向观察到的部分放大剖面图。图2A是表示在基材20上层叠了透明电极层31、连接层32、导电层33、保护层34以及抗蚀剂40的状态的剖面图，图2B是表示从图2A的状态开始进行了金属刻蚀后的状态的剖面图，图2C是表示从图2B的状态开始进行了ITO刻蚀后的状态的剖面图，图2D是表示从图2C的状态开始剥离了抗蚀剂40的状态的剖面图。
[0044] 如图2D所示，布线图案16由形成在基材20上的透明电极层31、形成在透明电极层31上的连接层32、形成在连接层32上的导电层33、和形成在导电层33上的保护层34构成。
[0045] 透明电极层31由ITO等的透明导电材料构成，并与X电极图案13或Y电极图案14连续地形成。
[0046] 连接层32、导电层33以及保护层34由导电性材料形成，至少导电层33由电阻比透明电极层31低的导电性材料构成。
[0047] 连接层32和保护层34分别由含有铜和镍的导电性的合金材料构成。导电层33由铜的含有率比连接层32以及保护层34高的金属材料构成，例如仅由铜构成。透明电极层31、连接层32、导电层33以及保护层34通过溅射或蒸镀及其他的PVD(Physical vapor deposition：物理气相沉积)法、CVD(Chemical vapor deposition：化学气相沉积)法成膜。
[0048] 连接层32的膜厚比保护层34厚、为保护层34的膜厚的2倍以上是优选的。并且，导电层33的膜厚形成为比连接层32及保护层34的膜厚大。通过ITO刻蚀中的电池效果，连接层32和导电层33及保护层34被浸蚀以细化。因此，优选的是，以参考了厚度的保护层34的刻蚀速率为参考了厚度的导电层33的刻蚀速率的100％以上的方式确定导电层33和保护层34的膜厚。
[0049] 由于连接层32的膜厚大于保护层34，因此优选的是，以参考了膜厚的连接层32的刻蚀速率小于参考了膜厚的导电层33的刻蚀速率的90％的方式设定连接层32的膜厚。
[0050] 构成连接层32的合金整体所含有的镍的含有率优选的是，比构成保护层34的合金整体所含有的镍含有率大(含有量多)。例如，优选的是，连接层32所含有的镍的含有率为15wt以上且50wt％以下，保护层34所含有的镍的含有率是0.1wt以上且小于15wt％。
[0051] 这里，若是铜和镍的合金，则镍的浓度越高，基于ITO刻蚀时的电池效果的刻蚀速率越慢。即，镍的浓度越低，刻蚀越快地进展，浸蚀量变大。并且，若是铜单体与铜和镍的合金，则铜单体一方的刻蚀速率越低，刻蚀越快地进展。
[0052] 抗蚀剂40通过丝网印刷、光刻法等而在保护层34上以与布线图案对应的图案形成。抗蚀剂40根据在金属刻蚀工序以及ITO刻蚀工序中使用的刻蚀液来选择。
[0053] 上述的、使连接层32的膜厚大于保护层34的膜厚的对策、和使连接层32中的镍的量大于保护层34的对策可以只设定一种，但优选的是，考虑连接层32、导电层33以及保护层34的刻蚀速率等而将两者相互关联设定。
[0054] 在图2A所示的抗蚀剂图案形成工序中，首先，准备通过溅射等而在基材20的表面20a上的规定范围整个面上依次形成了透明电极层31、连接层32、导电层33以及保护层34的层叠体，接着，在最上层的保护层34上形成与布线图案16对应的图案的抗蚀剂40。抗蚀剂40的形成通过光刻法等而进行。
[0055] 在图2B所示的金属刻蚀工序中，通过将在抗蚀剂图案形成工序中形成了抗蚀剂40的层叠体在刻蚀液中浸渍规定时间来进行刻蚀。图2B表示金属刻蚀工序后的状态，残留与抗蚀剂40的图案对应的范围而将连接层32、导电层33以及保护层34通过刻蚀液浸蚀并除去。
[0056] 在图2C所示的ITO刻蚀工序中，通过将经过了金属刻蚀工序的层叠体在刻蚀液中浸渍规定时间来进行刻蚀。
[0057] 图2C表示金属刻蚀工序后的状态，残留与抗蚀剂40的图案对应的范围而将透明电极层31、连接层32、导电层33以及保护层34通过刻蚀液浸蚀并除去。
[0058] 在图2D所示的剥离工序中，将经过了ITO刻蚀的层叠体中的抗蚀剂40从保护层34剥离。剥离通过将层叠体浸渍在仅使抗蚀剂40溶解的剥离液中来进行。通过以上的工序，所期望的图案的布线图案16被形成在基材20的表面20a上。
[0059] 根据以上的构成的布线图案16能够得到接下来的效果(1)～(4)。
[0060] (1)通过在透明电极层31上层叠电阻较低的连接层32、导电层33、保护层34，特别是形成了阻抗低的导电层33，能够降低布线图案16的布线阻抗，并且能够进一步减小由各个布线图案16的长度的差异引起的布线阻抗的差异。
[0061] (2)通过在透明电极层31与导电层33之间设置由包含铜和镍的合金材料构成的连接层32，能够使低阻抗的导电层33相对于透明电极层31可靠地固定。
[0062] (3)通过在导电层33上设置保护层34，能够防止在刻蚀工序中导电层33从上面被浸蚀。
[0063] (4)根据金属刻蚀时及ITO刻蚀时的电池效果，连接层32、导电层33、保护层34被从侧部浸蚀，但通过使导电层33的膜厚大于保护层34，能够防止保护层34向侧方以檐的方式突出。并且，通过使保护层34的膜厚与连接层32相同或为其以下，使保护层34的镍的量小于连接层32，也能够防止保护层34与导电层33相比向侧方较大地突出。
[0064] 由此，能够在刻蚀工序、剥离工序中或之后防止保护层34剥离，并能够防止剥离后的保护层使布线图案间短路。
[0065] 并且，透明电极层31和连接层32的浸蚀量较少，能够抑制他们的细化，因此能够可靠地维持连接层32和透明电极层31的固定状态，能够防止布线图案16从基材20剥离。
[0066] 以下，说明实施例以及比较例。
[0067] ＜实施例1＞
[0068] 在实施例1中，在以下的条件下形成了布线图案16。实施例1中，与保护层34相比，连接层32的镍的含有率较高，连接层32的膜厚为保护层34的膜厚的4倍。
[0069] 基材20：聚对苯二甲酸乙二醇酯，厚度100μm
[0070] 透明电极层31：ITO，膜厚25nm
[0071] 连接层32：CuNi，膜厚40nm，Ni的含有率25％
[0072] 导电层33：Cu，膜厚120nm
[0073] 保护层34：CuNi，膜厚10nm，Ni的含有率15％
[0075] (a)金属刻蚀工序
[0077] 刻蚀时间：1～3分左右
[0078] 温度：常温
[0079] (b)ITO刻蚀工序
[0081] 刻蚀时间：1～3分左右
[0082] 温度：常温
[0083] (c)剥离工序
[0084] 剥离液：NMP(N-甲基-2-吡咯烷酮)
[0085] 图3A是实施例1的布线图案的俯视照片，表示剥离工序后的状态。
[0086] 如图3A所示可知，剥离工序后的布线图案16在俯视中，在保护层34的外侧可见连接层32的端部，保护层34相对于其以下的导电层33、连接层32以及透明电极层31没有以檐状突出。
[0087] ＜实施例2＞
[0088] 在实施例2中，在以下的条件下形成了布线图案16。实施例2中，连接层32和保护层34的镍含有率是相同的，连接层32和保护层34的膜厚的关系与实施例1相同。
[0089] 连接层32：CuNi，膜厚40nm，Ni的含有率15％
[0090] 基材20、透明电极层31、导电层33、保护层34、抗蚀剂40使用了与实施例1相同的材料。
[0091] 抗蚀剂图案形成工序、金属刻蚀工序、ITO刻蚀工序以及剥离工序的制造条件与实施例1相同。
[0092] 图3B是实施例2的布线图案的俯视照片，表示ITO刻蚀工序后的状态。并且，图3B以与图3A相同的倍率放大表示一条布线图案16。
[0093] 如图3B所示可知，剥离工序后的布线图案16在俯视中，在保护层34的外侧可见连接层32的端部，保护层34相对于其以下的导电层33、连接层32以及透明电极层31没有以檐状突出。
[0094] 并且，实施例2与实施例1相比，布线变细1～2um左右，透明电极层31与连接层32的阶差变小1～2um左右。
[0095] ＜比较例1＞
[0096] 图4A～图4D是表示比较例1的静电传感器的布线图案116的制造工序的剖面图。
[0097] 如图4A～图4D所示，布线图案116由形成在基材120上的透明电极层131、形成在透明电极层131上的连接层132、形成在连接层132上的导电层133、和形成在导电层133上的保护层134构成。基材120、透明电极层131、连接层132、导电层133以及保护层134除了以下所述的条件以外，由上述实施方式的基材20、透明电极层31、32、导电层33以及保护层34中使用的材料分别构成。并且，布线图案116的制造与上述实施方式相同，通过依次执行抗蚀剂图案形成工序(图4A)、金属刻蚀工序(图4B)、ITO刻蚀工序(图4C)、剥离工序(图4D)来进行。
[0098] 在比较例1中，在以下的条件下形成了布线图案116。比较例1中，连接层132和保护层134的镍含有率是相同的，保护层134的膜厚为连接层132的膜厚的2倍。
[0099] 连接层132：CuNi，膜厚15nm，Ni的含有率25％
[0100] 保护层134：CuNi，膜厚30nm，Ni的含有率25％
[0101] 基材120、透明电极层131、导电层133、抗蚀剂140分别使用了与实施例1的基材20、透明电极层31、导电层33、抗蚀剂40相同的材料。
[0102] 抗蚀剂图案形成工序、金属刻蚀工序、ITO刻蚀工序以及剥离工序的制造条件与实施例1相同。
[0103] 图5是比较例1的布线图案的俯视照片，表示剥离工序后的状态。如图5(图4D)所示，剥离工序后的布线图案116在俯视中，保护层134的边缘部134a相对于其以下的导电层133、连接层132以及透明电极层131以檐状突出，在突出部位的边界位置发生了裂纹134b。
[0104] 参照上述实施方式对本实用新型进行了说明，但本实用新型并不限定于上述实施方式，在改良的目的或本实用新型的思想的范围内能够进行改良或变更。
[0105] 产业上的可利用性
[0106] 如上所述，本实用新型的静电传感器对于接触面板及其他的静电电容式的输入装置是有用的。
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