改善超声波指纹识别的复层导电膜及其制备方法与流程

1.本发明涉及一种改善超声波指纹识别的结构及其制备方法，特别关于一种改善超声波指纹识别的复层导电膜及其制备方法。


背景技术：

2.指纹识别技术是现代用于验证身分常见的生物识别技术，指纹识别技术根据技术原理主要又可分为光学式、超声波式、电容式等，其中超声波式指纹识别技术具有分辨率高、产品寿命较长，且较不会受环境温度或湿度影响指纹识别能力等优点，成为近年指纹识别技术的积极发展的方向。
3.超声波式指纹识别组件中包括有导电膜，导电膜设置在薄膜晶体管上，具导电、超声波传导的双功能属性，一般使用导电胶以丝网印刷方式制备，首先在薄膜晶体管上会设置有压电材料层，再以丝网印刷将导电胶印刷至压电材料层上，后续会经由加热使导电胶中的热固性树脂由液态转变为固态，使导电粒子固定于薄膜晶体管上形成导电膜；其中导电胶为导电粒子和热固性树脂所制成的复合填充材料，具有导电性、黏度等性质；导电胶的导电性与导电粒子的形状、大小有关，在习知技术中通常认为由于触控面板用丝网印刷的导电层中存在面方向的配向性，在z轴方向上由于面接触而形成导通电路，但在x轴及y轴方向上粒子间的接触性较差，因此片状导电粒子的导电性会优于球状导电粒子的导电性为通常知识，所以一般导电胶所包括的导电粒子为片状，另外热固性树脂除了会因受热而由液体变为固体，也会随加热温度增加或加热时间延长导致热固性树脂体积逐渐缩小。
4.导电膜根据电阻率有基本的厚度规格要求，藉以克服电阻限制完成导电功效，因此可能需要进行多次印刷才能使导电膜达到足够厚度，然而进行复数次印刷时，常会出现导电膜中有空洞、导电膜分层，或导电膜和薄膜晶体管剥离的问题，原因在于先印刷的一层在进行加热后，如果仍包括未受到加热反应的热固性树脂，或未加热反应完全的热固性树脂时，由于未受到加热反应的热固性树脂仍具有流动性，而未加热反应完全的热固性树脂附着力不佳，因此后印刷的一层会挤压先印刷的一层导致空洞出现；另外当后印刷的一层加热固化时，由于后印刷的一层体积收缩速度会快于先印刷的一层，因此会导致先印刷的一层和后印刷的一层间出现拉扯，进而导致分层的问题，同时由于先印刷的一层也会再度被加热使体积进一步收缩，可能进一步导致剥离薄膜晶体管而毁损。
5.由于超声波式指纹识别技术为基于超声波传导的讯号模式，因此超声波的传导是否顺畅决定指纹识别影像的清晰度，而当导电膜出现空洞、分层或剥离的问题时，便会影响超声波的传导，导致指纹识别影像的对比不均。


技术实现要素：

6.本发明的一目的为解决制备复层导电膜时容易出现空洞、分层或剥离的问题。
7.根据本发明的目的提供一种改善超声波指纹识别的复层导电膜及其制备方法，包括第一导电层及第二导电层，其中第一导电层，设置于基板上，包括复数球状导电粒子及热
固性树脂，于基板上形成单层导电膜；其中第二导电层，设置于该第一导电层上，包括复数球状导电粒子及热固性树脂，第二导电层和第一导电层共同形成复层导电膜。
8.根据本发明的之目的提供一种改善超声波指纹识别的复层导电膜的制备方法，其包括以下步骤：首先进行步骤s10，将球状导电胶均匀印刷至基板上；再来进行步骤s20，透过第一加热方式使球状导电胶固化形成第一导电层，并使第一导电层固定于基板上，于基板上形成单层导电膜；接着进行步骤s30，将球状导电胶均匀印刷至第一导电层上；最后进行步骤s40，透过第二加热方式使球状导电胶固化形成第二导电层，使第二导电层固定于第一导电层上，第二导电层和第一导电层共同形成复层导电膜。
9.其中球状导电胶的平均粒径小于等于1.01μm。
10.其中球状导电胶的d50小于等于0.92μm、d90小于等于1.59μm，且d100小于等于2.95μm。
11.其中球状导电胶的比重为3
±
0.5。
12.其中球状导电胶的方阻小于等于76.2ω/
□
。
13.其中第一加热方式及第二加热方式皆为使用烘烤炉进行加热。
14.其中第一加热方式及第二加热方式皆为以80℃加热1小时。
15.其中球状导电胶中包括复数球状导电粒子及热固性树脂，且呈现均匀散布的液体状；其中球状导电粒子为球状的银粒子、球状的铜粒子、球状的金粒子中任一种或其组合。
16.其中球状导电胶中包括复数球状导电粒子及热固性树脂，且呈现均匀散布的液体状；其中热固性树脂包括聚丙烯酸树脂、氨基树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、硅氧树脂、聚氨酯、间苯二酚-甲醛树脂、聚酰亚胺、三聚胺甲硅树脂、二甲苯-甲醛树脂、脲醛树脂、硅酮塑、聚邻-苯二甲酸二丙烯酯、环氧树脂中任一种或其组合。
17.综上所述，本发明提供的改善超声波指纹识别的复层导电膜及其制备方法，可以使复层导电膜结构堆栈完整，并且复层导电膜与基板保持贴合，解决制备复层导电膜时容易出现空洞、分层或复层导电膜与基板剥离的问题。
附图说明
18.图1，为本发明改善超声波指纹识别的复层导电膜的纵向剖面示意图。
19.图2，为本发明改善超声波指纹识别的复层导电膜的制备方法的步骤图。
20.图3，为本发明中的压电材料层、薄膜晶体管及无碱玻璃的堆栈示意图。
21.图4，为测试组编号1制备的单层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
22.图5，为测试组编号2制备的单层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
23.图6，为测试组编号3制备的单层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
24.图7，为测试组编号4制备的单层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
25.图8，为测试组编号5制备的单层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
26.图9，为测试组编号6制备的单层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
27.图10，为测试组编号7制备的复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
28.图11，为测试组编号8制备的复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
29.图12，为测试组编号9制备的复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
30.图13，为测试组编号10制备的复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
31.图14，为测试组编号11制备的复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的纵向剖面图。
32.图15，为以大粒径片状导电银胶制备复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的1,500倍率放大的纵向剖面图。
33.图16，为以大粒径片状导电银胶制备复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的10,000倍率放大的纵向剖面图。
34.图17，为以小粒径片状导电银胶制备复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的1,500倍率放大的纵向剖面图。
35.图18，为以小粒径片状导电银胶制备复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的10,000倍率放大的纵向剖面图。
36.图19，为以小粒径球状导电银胶制备复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的1,500倍率放大的纵向剖面图。
37.图20，为以小粒径球状导电银胶制备复层导电膜，以扫描式电子显微镜拍摄的10,000倍率放大的纵向剖面图。
38.符号说明：
39.10
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基板
40.11
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薄膜晶体管
41.12
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压电材料层
42.13
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无碱玻璃
43.20
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复层导电膜
44.21
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第一导电层
45.22
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
第二导电层
[0046]3ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
球状导电粒子
[0047]4ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
热固性树脂
[0048]aꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
空洞
[0049]bꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
裂隙
[0050]
s10～s40 步骤
具体实施方式
[0051]
为了使本发明所属技术领域中具有通常知识者易于理解本发明的内容，以下结合实施例与图式对本发明作进一步的说明，各个实施例仅用于说明本发明的技术特征，提及的内容并非对本发明的限定。
[0052]
于本发明中所述的「球状导电胶」为包括复数球状导电粒子3及热固性树脂4，且呈现均匀散布的液体状，而其中的热固性树脂4受热后会由液态转变为固态，藉以固定球状导电粒子3形成导电膜。
[0053]
于本发明中所述的「d50」、「d90」及「d100」分别代表累计粒度分布百分数达到50％时所对应的粒径、累计粒度分布百分数达到90％时所对应的粒径，以及累计粒度分布百分数达到100％时所对应的粒径；举例如「d50:≤1μm」，代表粒径小于等于1μm的粒子占总体粒子的50％，其他以此类推。
[0054]
于本发明中所述的「方阻」用于表示薄膜材料在10μm的厚度下的电阻率，与平面维度无关，为使用四点探针对薄膜材料进行量测所获得的电阻率，以「ω/
□
」表示，代表薄膜材料在单位面积下的欧姆阻抗，以「方阻≦1ω/
□
」为例，代表薄膜材料在10μm的厚度下单位面积下的阻抗小于等于1欧姆，其他以此类推。
[0055]
请参阅图1，本发明提供一种改善超声波指纹识别的复层导电膜，设置在基板10上，包括第一导电层21及第二导电层22；其中第一导电层21，设置于基板10上，包括复数球状导电粒子3及热固性树脂4，于基板10上形成单层导电膜；其中第二导电层22，设置于第一导电层21上，包括复数球状导电粒子3及热固性树脂4，第二导电层22和第一导电层21共同形成复层导电膜20。
[0056]
第一导电层21及第二导电层22皆是由球状导电胶加热固化形成。
[0057]
请参阅图2，本发明提供一种改善超声波指纹识别的复层导电膜的制备方法，步骤如下所述，首先步骤s10，将球状导电胶均匀印刷至基板10上；接着进行步骤s20，透过第一加热方式使球状导电胶固化形成第一导电层21，并使第一导电层21固定于基板10上，于基板10上形成单层导电膜；接着进行步骤s30，将球状导电胶均匀印刷至第一导电层21上；接着进行步骤s40，透过第二加热方式使球状导电胶固化形成第二导电层22，使第二导电层22固定于第一导电层21上，第二导电层22和第一导电层21共同形成复层导电膜20。
[0058]
请参阅图3，于本发明中所述的基板10，包括压电材料层11及薄膜晶体管12，其中压电材料层11设置于薄膜晶体管12上方，压电材料层11用于作为声压电位的讯号转换。
[0059]
其中球状导电粒子3可为球状的银粒子，但本发明不限于此，球状导电粒子3亦可为球状的金粒子、球状的铜粒子等具有导电性且为球状的物质粒子中的任一种或其组合；热固性树脂4可包括聚丙烯酸树脂、氨基树脂、呋喃树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯、硅氧树脂、聚氨酯、间苯二酚-甲醛树脂、聚酰亚胺、三聚胺甲硅树脂、二甲苯-甲醛树脂、脲醛树脂、硅酮塑、聚邻-苯二甲酸二丙烯酯、环氧树脂等相关的热固性材料；其中印刷指使用丝网印刷方式进行印刷；其中加热方式可为导热方式、雷射加热或烘烤炉加热等任一种能使热固性树脂4的加热方式。
[0060]
以下以导电银胶作为举例，分别使用大粒径片状导电银胶(品号：ls-453-1)、小粒径片状导电银胶(品号：nt-tl50d)及小粒径球状导电银胶(品号：nt-tl50b)进行制备单层导电膜及复层导电膜的测试，其中各个导电银胶的基本性质如表1所述；在使用导电银胶制备导电膜时，需达到20μm的厚度规格，实务上须要进行两道印刷才能达成，即本发明所称的复层导电膜20的态样之一；另外，以下将复层导电膜20分为第一导电层21和第二导电层22，其中先印刷于基板10上并经过加热固化形成的单层导电膜称为第一导电层21，而后印刷于第一导电层21上并经过加热固化形成另一单层导电膜的为第二导电层22，第二导电层22和第一导电层21共同形成复层导电膜20。
[0061]
表1：导电银胶的基本性质
[0062][0063][0064]
实施例1：使用大粒径片状导电银胶制备复层导电膜20，对于复层导电膜20结构的
影响请参阅表1、表2、图3、图4～14，依据前述改善超声波指纹识别的复层导电膜20的制备方法，以表1中的大粒径片状导电银胶取代球状导电胶，进行单层导电膜及复层导电膜20的制备，分为11个测试组，并依序编号为1～11，藉以确认当导电胶中的导电粒子为片状时，对于制备单层导电膜及复层导电膜20的影响；其中测试组编号1～6仅进行步骤s10～步骤s20，作为单层导电膜的测试组；测试组编号则进行步骤s10～步骤s40，作为复层导电膜20的测试组，并以扫描式电子显微镜拍摄纵向剖面图，观测完成后单层导电膜或复层导电膜20的结构状态，导电膜结构观测结果如表2、图4～14所示；其中测试编号1～11中，为了方便进行扫描式电子显微镜拍摄，基板10下方另外垫有无碱玻璃作为载台；其中于扫描式电子显微镜拍摄下，由于薄膜晶体管12中包含导电物质会呈现为浅色状，因此基板10下缘为浅色状，而基板10下方的无碱玻璃则呈现相对深色状；其中第一加热方式及第二次加热方式皆为使用烘烤炉进行加热；其中第一加热方式及第二加热方式的参数条件如表2所示；其中如图4～9所示，测试组编号1～6结果显示当导电胶中的导电粒子为片状时，制备出的单层导电膜堆栈结构完整，且单层导电膜皆固定于基板10上，代表当导电胶中的导电粒子为片状时，于制备单层导电膜时并不会产生不良影响；其中如图10～12及图14所示，测试组编号7～9及测试组编号11的结果显示，当导电胶中的导电粒子为片状时，制备出的复层导电膜20出现多个空洞a，并且如图12、图13所示，测试组编号9及测试组编号10甚至出现复层导电膜20和基板10间出现裂隙b，即复层导电膜20剥离基板10的状况，代表当导电胶中的导电粒子为片状时，于制备复层导电膜20时会造成空洞a或复层导电膜20与基板10剥离的问题。
[0065]
表2：大粒径片状导电银胶制备单层导电膜及复层导电膜20的测试结果
[0066][0067]
实施例2：比较分别使用大粒径片状导电银胶、小粒径片状导电银胶及小粒径球状导电银胶制备复层导电膜20，对于复层导电膜20结构的影响
[0068]
请参阅表1、图3、图15～20，依据前述改善超声波指纹识别的复层导电膜20的制备方法，以表1中的小粒径球状导电银胶作为球状导电胶的代表，进行复层导电膜20的制备，
另外分别以大粒径片状导电银胶及小粒径片状导电银胶取代球状导电胶进行复层导电膜20的制备，并以扫描式电子显微镜拍摄纵向剖面图，比较依据这三种导电银胶所制备出的复层导电膜20结构是否完整；其中以大粒径片状导电银胶取代球状导电胶进行复层导电膜20的制备中，为了方便进行扫描式电子显微镜拍摄，基板10下方另外垫有无碱玻璃作为载台，于扫描式电子显微镜拍下，由于薄膜晶体管12会呈现为浅色状，因此基板10下缘为浅色状，而基板10下方的无碱玻璃则呈现相对深色状，其中第一加热方式及第二次加热方式皆为使用烘烤炉进行加热，且皆为以80℃加热1小时；另外，以小粒径片状导电银胶取代球状导电胶进行复层导电膜20的制备，以及使用小粒径球状导电银胶进行复层导电膜20的制备中，基板10皆以无碱玻璃取代，即于无碱玻璃上制备复层导电膜20，并观察复层导电膜20结构是否完整，其中第一加热方式及第二次加热方式皆为使用烘烤炉进行加热，且皆为以80℃加热1小时。
[0069]
请参阅图15及图16，使用大粒径片状导电银胶制备获得的复层导电膜20上可以观察到有多个空洞a。
[0070]
请参阅图17及图18，使用小粒径片状导电银胶制备获得的复层导电膜20上可以观察到有多个空洞a，并且复层导电膜20和无碱玻璃间出现裂隙b，即复层导电膜20出现剥离的状况。
[0071]
请参阅图19及图20，可以观察到使用小粒径球状导电银胶制备获得的复层导电膜20上，复层导电膜20整体堆栈完整，并且复层导电膜20仍固定于无碱玻璃上。
[0072]
综上所述，根据本发明提供的各实施例及图式的说明，本发明提供一种改善超声波指纹识别的复层导电膜及其制备方法，可以使复层导电膜结构堆栈完整，并且复层导电膜仍固定于基板上，解决制备复层导电膜时容易出现空洞、分层或复层导电膜与基板剥离的问题。
[0073]
各实施例仅系用于说明本发明的内容，而非意图限定本发明的实施范围，因此依本发明申请专利范围所进行的均等变化与改变，皆应仍属本发明的涵盖范围。