图案化工艺是将石墨烯薄膜按照预先设计图案加工成形的过程，是石墨烯触控器件制备过程的关键步骤。石墨烯薄膜化学稳定性极佳，强酸强碱液体均不能对其进行腐蚀，因而石墨烯薄膜的图案化工艺与传统ITO的不同，主要有黄光干法刻蚀工艺和激光直写工艺。

石墨烯薄膜电极的黄光干法刻蚀工艺通过反应性离子去除石墨烯而形成图案，其流程如图8-30所示，其主要工艺步骤如下。

图8-30　石墨烯黄光干法刻蚀工艺流程图

（1）热处理

将载体化石墨烯薄膜电极（载体通常为PET）置于洁净烘箱中进行加热处理。加热温度为130～150℃，时间通常为2h。该步骤的目的主要有两个：一是释放石墨烯薄膜与载体PET间的界面应力，并使掺杂剂老化，进一步稳定石墨烯薄膜的方块电阻；二是使PET基底中取向分子链收缩，稳定载体PET的尺寸，以免影响后续工艺中图案精度。

（2）光刻胶涂布

将载体化石墨烯薄膜电极平放在匀胶机托盘上，通过自动上胶机把光刻胶均匀涂覆于石墨烯薄膜表面，然后按设定的转速和时间进行匀胶。光刻胶材料应过滤后使用，涂布过程也应在百级洁净工作台或操作间进行，以避免灰尘等异物黏附形成彗星状条纹及缩孔，造成胶层厚度不均，影响后续工艺。此外，涂布过程须严格控制环境温湿度，及时抽离挥发的有机溶剂，并合理设置旋转加速度、匀胶转速、匀胶时间等参数，以保证光刻胶单次涂布均匀性和批次间厚度一致性。

（3）光刻胶前烘

石墨烯薄膜表面涂布光刻胶后将其置于洁净烘箱中，在设定温度和时间下，将光刻胶中残余溶剂完全挥发形成半固态胶膜，以便在后续的图案复制曝光、图案显影工序中能够得到完整可靠的图案。因光刻胶中含有双键、环氧等反应性基团，在前烘过程中温度不可设置过高或时间不宜过长，否则可能让光刻胶提前发生交联，导致曝光显影图案失真，甚至无法显影。

（4）曝光显影

采用接近式曝光方法，把预先设计制作完成的掩模版置于涂覆有光刻胶的石墨烯薄膜上方，用紫外线平行光源进行辐照曝光。依据光刻胶种类不同，曝光区域或光照交联，或光照降解。曝光后的石墨烯薄膜浸于相应的显影液中，形成正形或负形保护图案。

（5）干法刻蚀(www.daowen.com)

将光刻胶固化显影后的石墨烯薄膜置于真空腔室内，通过气体等离子体对没有光刻胶遮盖保护的石墨烯部分进行刻蚀。等离子体通常采用氧或氩等离子体，刻蚀时间须根据等离子体浓度和强度调整。

（6）光刻胶剥离

将刻蚀后的石墨烯薄膜放入光刻胶去除液中，露出被保护石墨烯薄膜表面，再用去离子水清洗并吹干，最终完成石墨烯图案化工艺流程。

若所需石墨烯图案条纹较粗（例如100μm），且对图案精细度要求不高，可采用丝网印刷方法设计网版图案，将阻蚀油墨丝印到石墨烯薄膜电极表面，省去曝光、显影工序，简化工艺流程。

石墨烯薄膜电极的黄光干法刻蚀工艺与目前主流的黄光工艺兼容度高，配套技术完善，加工效率高，重复性好，适合大规模生产。

石墨烯薄膜电极的激光直写工艺通过激光热量烧蚀去除石墨烯，一步形成设计图案，与黄光干法刻蚀工艺相比，流程大为简化（图8-31）。

图8-31　石墨烯激光直写工艺流程图

激光直写的前段工艺与黄光干法刻蚀工艺相同，先将载体化石墨烯薄膜电极进行加热处理，以稳定石墨烯薄膜方块电阻及载体PET尺寸，再通过丝网印刷的方式将银浆丝印到石墨烯薄膜上作为外围电路。银浆加热固化后，即可采用激光同时将石墨烯薄膜和银浆按照设计图案烧蚀图案化。最后将整版石墨烯薄膜用激光裁剪，并用各向异性导电胶（异方性导电胶）绑定FPC制成单独的触控器件。

石墨烯薄膜电极的图案化采用价格相对较低的红外气体激光器即可，激光输出功率一般设置为5～8W。外围银浆电路区域激光图案化所需能量略高，功率通常为12～14W。激光图案化过程中应使激光聚焦于石墨烯薄膜平面，并注意控制激光输出功率，以免烧蚀到石墨烯薄膜下方的透明有机载体，产生深色烧蚀纹路。

激光直写工艺流程简单，所需设备较少，生产投入低，石墨烯去除速度快，良率高，缺点是生产效率低。