摘要：本文对电加温用透明导电膜（ITO）玻璃的常用性能的质量指标给予了评价，在此基础上，以简单、实用为原则，介绍了各项指标的检验测试方法。
一、引言
透明导电膜（ITO）玻璃具有透光率高、工作电压带宽、膜层硬度大、性能稳定等优点，被广泛应用于以下方面：
各种电加温玻璃、液晶显示、场致发光、热线反射、电碰屏蔽及太阳能电池制造等领域。ITO膜玻璃在电加温领域中的应用是其最大应用领域之一，已经使用在飞机、机车、船舰、建筑及轻工制品上，且用量呈增长趋势。透明导电膜玻璃与电热丝玻璃相比，完全消除了视觉障碍，更加美观，特别是在车船飞机等交通工具的观察窗上，彻底解决了眩光问题，提高了行车的安全性。与原有的喷膜相比，光学均匀性、电阻均匀性有较大的提高，并能制做大尺寸的电加温玻璃。且生产过程中，节约能源，改善了操作条件，没有环境污染。我厂生产TTO膜玻璃己经十多年了，在ITO膜玻璃的生产、检验等方面积累了一定的经验。本文的目的在于经验交流，相互学习，共同提高。
二、质量检验及评价指标
透明导电膜（ITO）玻璃的质量，其关键是透明导电膜的质量。在以下讨论中主要是对膜
层而言，较少涉及做为基片的玻璃板自身的质量。电加温用ITO膜玻璃质量检测一股包括透光度及色差、总电阻、电阻均匀性、膜层牢固度、膜层稳定性和外观等六项指标。下面分别说明。
1、透光度和色差
透明导指ITO膜玻璃在可见光波段的总透过率。镀有ITO膜的玻璃透光率主要取决于膜层对光的反射率。因其自身厚度很小，吸收率可忽略。一般情况下，5mm厚的ITO膜玻璃的透光度为85%左右。当用做电加温玻璃时，其透光度不应小于75%透光度低则膜层阴暗发黑。此时，一方面表示膜层成分不正常，另一方面也会影响其它性能。
色差指同一块玻璃上，ITO膜层颜色的差别过大，色差直观地表明了膜层的均一性，色差较大时，同一块玻璃的各局部颜色有明显的视觉差异，也会影响产品的内在质量和外观质量。正常生产中，ITO膜玻璃没有明显的色差。透光度和色差这一性能，这实际检测中．均可使用相应仪器进行检测。
2、总电阻
总电阻决定了加热的总功率，它是电加温玻璃的一项重要技术指标。总电阻一般依据用户提供的加热功率及给定的工作电压经计算而得出。实际计算时应考虑到工作电压的正常波
动对实际功率的影响，严格控制ITO膜玻璃的总电阻。电加温用ITO膜玻璃较少单片直接通电加热，一般都需经后道工序处理后做成夹层玻璃或其它型式才能使用。然而，后处理对总电阻有一定影响，所以在控制总电阻时应提前对后处理要有所考虑。反映在总电阻中，就是进一步缩小总电阻的范围，以保证总的成品率。总电阻的测量一般是用金属条均匀压放在相应的电极处、再用欧姆表测量。
3、电阻均匀性
电阻均匀性指同一块玻璃上各点的ITO膜的电性能是否均匀，各点的电阻率（方块电阻．）是否一致。因为电阻均匀性直影响加热的均匀性，关系到最终使用效果．所以是一项主要指标。理论上各点的电阻率（方块电阻）是由专用仪器四控针测量仪来检测的。电阻率与总电阻R的关系如下：
R=ρL/W
其中R——总电阻，单位为Ω
ρ——电阻率（方块电阻），一般表示为．R/□
L——加热区两电极间的距离
W——加热区宽度，即矩形加热区的电极长度
从公式中可以看出，总电阻R与两电极间的距离成正比，与加热区的宽度成反比。当加热区的长宽确定，电极位置固定后，总电阻只与电阻率有关，各点的电阻率即是决定各点温度的关键因素。因为电阻率是由总电阻及加热区长宽计算而得出，所以不同品种产品的电阻率数值不同。又由于各用户对热玻璃的温度均匀性要求不同，电阻率的控制范围也不相同。实际生产检测时，常用万用表代替四探针，直接测一出各点电阻值，这样更为快健方便。但用万用表测出的电阻数值只能反映各点电阻率的均匀程度，不能代入上迷公式中计算总电阻。同时测试时注意不要划伤膜层。为反映较大加热区内电阻的均匀情况，就需要测尽可能多的点。一般情况是使用带方格的膜板，在模板上纵横线交叉点对应的位置，测量电阻值。这样就可均匀测试整块玻璃的电阻均匀性，同时也测出了横向均匀性及纵向均匀性，这对分析不均匀的成因十分有用。如果不均匀性主要分布在玻璃与靶相对运动的方向上，首先考虑传动问题：如果不均匀性沿靶的方向分布，则首先考虑靶的问题：
如果纵横方向的不均匀呈无规则分布，就应全面查找原因。
4、膜层牢固度
指ITO膜与玻璃结合的强弱程度。正常时ITO膜与玻璃结合牢固度完全能够满足各种使用场合的要求，不会掉膜。但是当生产不正常时也会出现膜层牢固度不好的现象，只要轻轻一
擦，即可将膜层擦掉。通常用高粘胶带纸粘贴在膜上，然后撕下。若能粘掉膜层，则表示膜层牢固度不够。膜层颜色深时，即透光率低时，易出现掉膜现象，此时应特别注意检验膜层的牢固度。
5、稳定性
稳定性包括时效稳定性、温度稳定性和加工稳定性时效稳定性指ITO膜放置或使用一般时间后，膜层发生的变化。当放置及使用时，膜层接触的介质有可能发生吸附现象，则有可能在一定程度上使ITO膜层发生变化，影响使用。温度稳定性指在不同温度下ITO膜的性能也不相同，例如190℃与室温下同一块ITO膜玻璃的电阻就有较大差别。加工稳定性指镀膜完毕以后，在后处理加工过程中的稳定定性。一般电加温玻璃在镀膜后还需清洗、去边、涂刷导电胶、合片、蒸压等处理，最终制成夹层玻璃或其它形式才能使用。加工稳定性即反映这一系列加工处理过程中膜层性能的变化情况。实际上以上三项稳定性是同时存在，共同作用，膜层稳定性是三者的综合反映。它能够反映出不同批次的产品之间的差异，标志着工艺、设备、控制过程的水平高低。目前，我们通过优化靶材配比，稳定工艺参数，提高自控程度，加强设备维护，实现规范操作等质保手段，很好地解决了稳定性问题。
6、外观质量
外观质量指目测时所能看到的膜的各种缺陷。如划伤、擦伤、针眼、疵点等。由于各种缺陷出现的机会和成因不同，应针对不同情况分别解决。
三、各项性能之间的关系
ITO膜玻璃的各项性能间并非独立，相互无关，而是有一定的联动关系。当透光度不高时，膜层外观发黑，此时电阻均匀性一般较好，但膜层牢固度注往较低。所以要特别注意牢固度的检验。当ITO膜玻璃的某个区域颜色不均匀时，往往其电阻均匀性也不好，所以要对颜色不均匀的地方多测几点电阻，以确保产品质量。同时，当颜色不均匀时，其膜层的结构或厚度不均匀，这样的玻璃稳定性也不好，所以要慎重对待。
当电阻均匀性不好或超标时，并不一定同时伴随较大色差。实际情况是不合格产品中绝大多数是由予电阻不均造成的。电阻均匀性合格、透光度都合格，不能保证稳定性合格。有时仅蒸压前后总电阻就发生相当大的变化，以至超过规定范围，造成较浪费。稳定性不好的原因是多方面的，主要是膜层结构不稳定。为此应严格控制镀膜生产过程，稳定工艺参数，使膜层结构相对固定，减小其性能变化。
四、结束语
ITO膜玻璃应用范围越来越广，做为一种产品，对于其质量的好坏就应给予特别的关注。
对ITO膜玻璃的检验与评价，就成为生产中一个重要环节，既对产品的中间质量、半成品是否合格进判定，又能给镀膜生产反馈必要信息，这对及时调整相应工艺参数和设各维护有指导作用。
ITO薄膜概述
  掺锡氧化铟（IndiumTinOxide），一般简称为ITO。ITO薄膜是一种n型半导体材料，具有高的导电率、高的可见光透过率、高的机械硬度和良好的化学稳定性。因此，它是液晶显示器（LCD）、等离子显示器（PDP）、电致发光显示器（EL/OLED）、触摸屏（TouchPanel）、太阳能电池以及其他电子仪表的透明电极最常用的薄膜材料。
编辑本段ITO薄膜发展
  真正进行ITO薄膜的研究工作还是19世纪末，当时是在光电导的材料上获得很薄的金属薄膜。关于透明导电材料的研究进入一个新的时期还是应该在第二次世界大战期间，主要应用于飞机的除冰窗户玻璃。在1950年，第二种透明半导体氧化物In2O3首次被制成，特别是在In2O3里掺入锡以后，使这种材料在透明导电薄膜方面得到了普遍的应用，并具有广阔的应用前景。
编辑本段ITO薄膜的基本性能
  一、ITO薄膜的基本性能ITO（In2O3:SnO2=9:1）的微观结构，In2O3里掺入Sn后，Sn元素可以代替In2O3晶格中的In元素而以SnO2的形式存在，因为In2O3中的In元素是三价，形成SnO2时将贡献一个电子到导带上，同时在一定的缺氧状态下产生氧空穴，形成1020至1021cm-3的载流子浓度和10至30cm2/vs的迁移率。这个机理提供了在10-4Ω.cm数量级的低薄膜电阻率，所以ITO薄膜具有半导体的导电性能。ITO是一种宽能带薄膜材料，其带隙为3.5-4.3ev。紫外光区产生禁带的励起吸收阈值为3.75ev，相当于330nm的波长，因此紫外光区ITO薄膜的光穿透率极低。同时近红外区由于载流子的等离子体振动现象而产生反射，所以近红外区ITO薄膜的光透过率也是很低的，但可见光区ITO薄膜的透过率非常好，由于材料本身特定的物理化学性能，ITO薄膜具有良好的导电性和可见光区较高的光透过率。
  二、影响ITO薄膜导电性能的几个因素ITO薄膜的面电阻（R）、膜厚（d）和电阻率（ρ）三者之间是相互关联的，这三者之间的计算公式是：R=ρ/d。由公式可以看出，为了获得不同面电阻（R）的ITO薄膜，实际上就是要获得不同的膜厚和电阻率。
  一般来讲，制备ITO薄膜时要得到不同的膜层厚度比较容易，可以通过调节薄膜沉积时的沉积速率和沉积的时间来制取所需要膜层的厚度，并通过相应的工艺方法和手段能进行精确的膜层厚度和均匀性控制。
  而ITO薄膜的电阻率（ρ）的大小则是ITO薄膜制备工艺的关键，电阻率（ρ）也是衡量ITO薄膜性能的一项重要指标。公式ρ=m/ne2T给出了影响薄膜电阻率（ρ）的几种主要因素，n、T分别表示载流子浓度和载流子迁移率。当n、T越大，薄膜的电阻率（ρ）就越小，反之亦然。而载流子浓度（n）与ITO薄膜材料的组成有关，即组成ITO薄膜本身的锡含量和氧含量有关，为了得到较高的载流子浓度（n）可以通过调节ITO沉积材料的锡含量和氧含量来实现；而载流子迁移率（T）则与ITO薄膜的结晶状态、晶体结构和薄膜的缺陷密度有关，为了得到较高的载流子迁移率（T），可以合理的调节薄膜沉积时的沉积温度、溅射电压和成膜的条件等因素。
  所以从ITO薄膜的制备工艺上来讲，ITO薄膜的电阻率不仅与ITO薄膜材料的组成（包括锡含量和氧含量）有关，同时与制备ITO薄膜时的工艺条件（包括沉积时的基片温度、溅射电压等）有关。有大量的科技文献和实验分析了ITO薄膜的电阻率与ITO材料中的Sn、O2元素的含量，以及ITO薄膜制备时的基片温度等工艺条件之间的关系。
  三、通过低溅射电压制备ITO薄膜的工艺和方法
  1、低电压溅射制备ITO薄膜由于ITO薄膜本身含有氧元素，磁控溅射制备ITO薄膜的过程中，会产生大量的氧负离子，氧负离子在电场的作用下以一定的粒子能量会轰击到所沉积的ITO薄膜表面，使ITO薄膜的结晶结构和晶体状态造成结构缺陷。溅射的电压越大，氧负离子轰击膜层表面的能量也越大，那么造成这种结构缺陷的几率就越大，产生晶体结构缺陷也越严重，从而导致了ITO薄膜的电阻率上升，一般情况下，磁控溅射沉积ITO薄膜时的溅射电压在-400V左右，如果使用一定的工艺方法将溅射电压降到-200V以下，那么所沉积的ITO薄膜电阻率将降低50%以上，这样不仅提高了ITO薄膜的产品质量，同时也降低了产品的生产成本。
  2、两种在直流磁控溅射制备ITO薄膜时，降低薄膜溅射电压的有效途径磁场强度对溅射电压的影响当磁场强度为300G时，溅射电压约为-350v；但当磁场强度升高到1000G时，溅射电压下降至-250v左右。一般情况下，磁场强度越高、溅射电压越低，但磁场强度为1000G以上时，磁场强度对溅射电压的影响就不明显了。因此为了降低ITO薄膜的溅射电压，可以通过合理的增强溅射阴极的磁场强度来实现。RF+DC电源使用对溅射电压的影响
为了有效的降低磁控溅射的电压，以达到降低ITO薄膜电阻率的目的，可以采用了一套特殊的溅射阴极结构和溅射直流电源，同时将一套3KW的射频电源合理的匹配叠装在一套6KW的直流电源上，在不同的直流溅射功率和射频功率下进行降低ITO薄膜溅射电压的工艺研究。当磁场强度为1000G，直流电源的功率为1200W时，通过改变射频电源的功率，经大量的工艺实验得出：“当射频功率为600W时，ITO靶的溅射电压可以降到-110V”的结论。因此，RF+DC新型电源的应用和特殊溅射阴极结构的设计也能有效的降低ITO薄膜的溅射电压，从而达到降低薄膜电阻率的目的。
  3、降低ITO薄膜电阻率的新沉积方法-HDAP法HDAP法是利用高密度的电弧等离子体（HDAP）放电轰击ITO靶材，使ITO材料蒸发，沉积到基体材料上形成ITO薄膜。由于高能量电弧离子的作用导致ITO粒子中的In、Sn达到完全离化，从而增强沉积时的反应活性，达到减少晶体结构缺陷，降低电阻率的目的。
  利用同样成分的ITO材料，其它工艺条件保持一样，并在同样的基片温度下，分别进行“DC磁控溅射”、“DC+RF磁控溅射”、“HDAP法制备ITO薄膜”的实验。
  实验结果可以看出，利用HDAP法能获得电阻率较低的ITO薄膜，尤其是在基片温度不能
太高的材料上制备ITO薄膜时，使用HDAP法制备ITO薄膜可以得到较理想的ITO薄膜。基片温度到350℃左右时，这三种沉积方法对ITO薄膜电阻率的影响较小。
  通过扫描电镜对磁控溅射和HDAP法制备的ITO薄膜进行了微观分析。很明显HDAP法制备的ITO薄膜表面平坦、均匀。HDAP法制备ITO薄膜主要是针对基体材料不能加热，同时又要求ITO薄膜的电阻率较低的制成比较适用。
编辑本段ITO薄膜的主要应用
  随着显示器件行业的飞速发展，对ITO薄膜的产品性能特性提出了新的要求。同时ITO薄膜制备技术的深入发展，使显示器件的需要变成可能。不同性能的ITO薄膜可以在不同显示器件中的应用。
ITO薄膜制成设备在国内的发展
  在国内，ITO薄膜设备的制造和发展是20世纪80年代开始的，主要是一些单体式的真空镀膜设备，由于ITO工艺和制成方法的限制，因此产品品质较差、产量较小，当时的产品主要用作普通的透明电极和太阳能电池等方面。
  20世纪90年代初，随着LCD器件的飞速发展，对ITO薄膜产品的需求量也是急剧的增加，国内部分厂家纷纷开始从国外引进一系列整厂ITO镀膜生产线，但由于进口设备的价格昂贵，技术服务不方便等因素，使许多厂商还是望而却步。
  80年代末，中国诞生了第一条TN-LCD用ITO连续镀膜生产线。该生产线采用的工艺路线是将铟锡合金材料利用直流磁控溅射的原理沉积到基片的表面，并进行高温氧化处理，将铟锡合金薄膜转换成所需的ITO薄膜。这种生产线的特点是设备的产能较低，质量较差，工艺调节复杂。
  90年代中期，随着国内LCD产业的发展，对ITO产品的需求量增大的同时，对产品的质量有了新的要求，因此出现了第二代ITO镀膜生产线。该生产线不仅产量比第一代生产线有了大幅度的提升，同时由于直接采用ITO陶瓷靶材沉积ITO薄膜，并兼容了射频磁控溅射沉积SiO2薄膜的工艺，使该生产线无论从产品的质量上、还是工艺可控性等方面与第一代生产线相比均有了质的飞跃。
  99年，有效的解决了射频磁控溅射沉积SiO2薄膜的沉积速率慢影响生产线的产能和设备的利用率等一系列问题，同时出现了第三代大型高档ITO薄膜生产线。该生产线成功应用
了中频反应溅射SiO2薄膜的工艺、采用全分子泵无油真空系统、独立的全自动小车回架机构。该生产线具备生产中高档STN-LCD用ITO薄膜材料的能力。

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