Metal Mesh，即金属网格，是一种在透明基板上（如玻璃、PET）通过精密图案化工艺，形成一层由微米级金属细线（通常是铜、银或铝）交叉排列而成的导电网络的技术，它的核心目标是实现高透光率和低方块电阻（高导电性）的平衡，是替代传统ITO（氧化铟锡）和解决柔性透明导电需求的关键技术之一。
下面我将从技术原理、核心制程步骤、关键工艺挑战、优缺点以及应用等方面，为您全面拆解Metal Mesh的制程。
技术原理与核心目标
原理： 就像渔网一样，Metal Mesh通过将导电的金属“线”编织成“网”，电流可以在金属网格的节点间流动，从而覆盖整个基板，由于金属线的宽度极窄（通常在几微米到十几微米），且间距也很小，人眼在正常距离下无法分辨，因此宏观上看起来是透明的。
核心目标： 在实现高透光率（>90%）的同时，获得尽可能低的方块电阻（<10 Ω/sq，甚至更低），以满足触摸感应、电磁屏蔽、加热等功能的需求，这与ITO材料面临的“透光率与导电性”此消彼长的瓶颈形成鲜明对比。
核心制程步骤
Metal Mesh的制程与传统的PCB（印刷电路板）和半导体光刻工艺有相似之处，但其精度和材料要求更高，以下是主流的几种制程路线及其核心步骤。
光刻法 - 最主流、精度最高的方法
这是目前最常用、技术最成熟的工艺，尤其适用于高精度、高线宽/线距要求的场合（如高端触摸屏）。
基板清洗
- 目的： 去除基板（通常是玻璃或PET）表面的灰尘、油污和有机污染物。
- 方法： 通常采用湿法清洗，如使用超声清洗在去离子水、碱性或酸性清洗液中完成，最后用高纯度氮气吹干。
金属薄膜沉积
- 目的： 在整个基板表面均匀地沉积一层极薄的金属种子层。
- 方法：
- 磁控溅射: 这是最主流的方法，可以精确控制膜的厚度、成分和均匀性，通常会先溅射一层粘附层（如Cr、Ti），再溅射一层导电层（如Cu、Ag）。
- 蒸镀: 适用于某些特定材料和更高要求的沉积，但成本和设备复杂度较高。
光刻胶涂覆与预烘
- 目的： 在金属层上均匀涂覆一层对特定波长光敏感的光刻胶，并去除其中的溶剂，使其固化。
- 方法： 通过旋涂机将液态光刻胶均匀甩涂在基板上，然后在热板上进行低温烘烤（约90-110°C）。
曝光
- 目的： 将预先设计好的网格图形，通过掩模版转移到光刻胶上。
- 方法： 使用紫外光或深紫外光，通过掩模版对基板进行曝光，被掩模版透明区域照射到的光刻胶会发生化学变化（正性胶）或不变化（负性胶）。
显影
- 目的： 去除被曝光或未被曝光的光刻胶，从而将网格图形“雕刻”出来。
- 方法： 将基板浸入或喷淋特定化学显影液中，对于正性胶，曝光部分被溶解，露出下面的金属层；对于负性胶，则相反。
金属蚀刻
- 目的： 用化学方法或物理方法，去除未被光刻胶保护的金属层，形成最终的金属网格。
- 方法：
- 湿法蚀刻： 将基板浸入化学蚀刻液中（如蚀刻铜用酸性氯化铁溶液），优点是成本低、蚀刻速度快；缺点是侧向腐蚀严重，影响线宽精度。
- 干法蚀刻： 使用等离子体和化学反应气体进行蚀刻，优点是精度高、侧向腐蚀小、线条陡峭；缺点是设备昂贵、成本高。
剥离
- 目的： 去除剩余的光刻胶，露出下方的金属网格。
- 方法： 使用剥离液（如丙酮、NMP等）溶解光刻胶，连带其覆盖的金属一起被去除，最终留下纯净的金属网格图形。
后处理
- 目的： 提高网格的性能和稳定性。
- 方法：
- 退火： 在惰性气体或真空中加热，可以改善金属晶格结构，降低方块电阻，增强附着力。
- 表面保护： 在金属网格表面涂覆一层透明的保护层（如SiO₂、SiNₓ），防止金属被氧化或划伤。
印刷法 - 成本较低、适用于柔性基板
这种方法类似于制作丝网印刷或凹版印刷,成本更低，更适合大面积、线宽要求不高的柔性应用。
基板清洗
- 同光刻法。
印刷导电油墨
- 目的： 将含有金属纳米颗粒（如银纳米颗粒）的导电油墨，通过印刷模板转移到基板上。
- 方法：
- 丝网印刷： 使用带有网格图形的丝网，将油墨刮压到基板上。
- 喷墨打印： 使用高精度的喷头，按需将油墨“打印”出网格图形。
- 柔版印刷/凹版印刷： 使用带有凸起或凹陷图案的滚轮进行印刷。
固化/烧结
- 目的： 通过加热或光照，使溶剂挥发，并使金属纳米颗粒熔融、连接，形成连续的导电网络。
- 方法：
- 热固化： 在烘箱中加热（约100-200°C）。
- 光固化： 使用高强度UV或近红外光照射，实现快速低温固化（尤其适用于不耐热的PET基板）。
纳米压印法 - 高效率、高精度
这是一种结合了机械压印和光刻的技术,效率高，适合大规模生产。
基板准备
- 包括清洗和涂布一层特殊的抗蚀层。
压印
- 目的： 使用具有网格凹凸图案的“印章”（通常为镍模），在抗蚀层上直接压印出图形。
- 方法： 在一定的温度和压力下，将印章压入抗蚀层，形成与印章图案相反的凹槽。
固化与脱模
- 目的： 固化抗蚀层，然后将印章与基板分离。
- 方法： 使用UV光照射固化抗蚀层，然后小心地将印章剥离。
后续工艺
- 后续的金属沉积和蚀刻步骤与光刻法类似,最终在压印好的图形上形成金属网格。
关键工艺挑战与解决方案
| 挑战 | 描述 | 解决方案 |
|---|---|---|
| 高线宽精度 | 线宽和线距的均匀性直接影响透光率和电阻，线宽越细，对制程要求越高。 | 使用高精度光刻机和掩模版。 优化曝光和蚀刻参数，减少侧向腐蚀。 采用干法蚀刻代替湿法蚀刻。 |
| 节点连接 | 金属线的交叉点是电阻的潜在瓶颈，连接不良会导致电阻升高。 | 优化光刻图形设计，确保节点有足够的重叠面积。 采用高导电率的金属（如银）。 在节点处进行二次金属沉积或激光焊接。 |
| 金属氧化 | 铜、银等金属易被氧化，导致电阻升高和性能衰减。 | 使用惰性气体（如氮气、氩气）保护整个制程。 在金属网格表面沉积一层高质量、致密的透明保护层（如SiO₂）。 |
| 基板兼容性 | 不同基板（刚性玻璃 vs. 柔性PET）的耐温、耐溶剂性不同，影响工艺选择。 | 针对PET，采用低温工艺（如UV固化、喷墨打印）。 针对玻璃，可以使用较高温度的退火工艺以优化性能。 |
| 成本控制 | 光刻法设备昂贵，良率控制是成本的关键。 | 开发简化版光刻流程或使用更经济的印刷技术。 提高生产良率，减少废品率。 优化材料（如使用更薄的种子层）。 |
Metal Mesh的优缺点
优点：
- 高透光率与低电阻： 可以轻松实现>90%的透光率和<10 Ω/sq的方块电阻，性能优于ITO。
- 成本潜力： 铜等金属的成本远低于铟，随着工艺成熟，大规模生产成本有望低于ITO。
- 优异的弯折性： 金属网格结构（特别是采用细线时）具有非常好的柔韧性，非常适合柔性显示、可穿戴设备。
- 耐候性好： 通过表面保护，其耐高温、耐湿度和抗紫外线能力优于ITO。
缺点：
- “莫瑞纹”效应： 当网格的线宽/线距与观察距离或显示像素尺寸不匹配时，可能会出现可见的干涉条纹或彩虹纹，影响视觉效果。
- 制程复杂： 相比于磁控溅射制作ITO，Metal Mesh的制程步骤更多，控制难度更大。
- 潜在的短路风险： 如果网格图形有缺陷（如断线或桥连），会导致功能失效。
- 遮光边框： 金属网格通常需要与驱动IC连接，边缘区域需要留出“黑边”或“FPC区”，这会牺牲一部分显示面积。
主要应用领域
- 触摸屏： 目前最成熟的应用，用于智能手机、平板电脑、车载中控等，特别是大尺寸和柔性触摸屏。
- OLED/Mini-LED显示： 作为透明阴极或驱动电极，用于高端电视、显示器和可折叠手机。
- 电磁屏蔽： 在显示屏、窗户等透明区域形成EMI屏蔽层。
- 智能窗户/调光玻璃： 通过通电加热除霜，或集成电致变色技术调节透光率。
- 柔性电子： 可用于柔性传感器、加热片、天线等。
- 太阳能电池： 作为透明前电极，替代ITO。
Metal Mesh技术制程是一个集成了光学、材料学、精密制造等多学科知识的复杂过程。光刻法以其高精度成为目前的主流选择，而印刷法和纳米压印法则在成本和效率上展现出巨大潜力，尽管面临着莫瑞纹、工艺复杂等挑战，但随着技术的不断突破和良率的提升，Metal Mesh正凭借其独特的性能优势，在下一代显示、柔性电子和智能透明器件领域扮演着越来越重要的角色，被视为后ITO时代最具前景的透明导电解决方案之一。
