透明導電膜(Transparent Conductive Oxide; TCO)為液晶平面顯示器、觸控螢幕、太陽能電池等元件與裝置中透明電極的關鍵材料，同時具備導電以及光學上透明的特性。在現今數種TCO系統中，氧化銦錫(Indium Tin Oxide; ITO)由於其高透光性、耐磨、化性穩定、電阻率低等優異性能，使其成為主流的的透明導電膜材料。ITO是一種將銦(Indium)製作為氧化銦(In2O3)，再與氧化錫(SnO2)複合成為氧化銦錫的氧化物，泛用於各式顯示器與螢幕中的透明電極。但因銦屬單價高昂且蘊藏量少的稀貴金屬，考量取得來源受限、單價偏高、以及廢棄物對於環境造成的衝擊等問題，銦的回收近年來一直是個重要議題。
銦之來源與應用
銦的來源可分為原生銦與再生銦。原生銦來源為天然礦脈，銦在地殼中的含量非常低，依據美國地質調查所(U. S. Geological Survey)資料，其含量僅約0.05 ppm，而且其礦藏分散，大多為鉛礦與鋅礦開採的副產品。估計全球銦蘊藏量約1.6萬噸，主要分布在中國、秘魯、美國、加拿大和俄羅斯，這些國家銦儲量約占全球銦儲量的73%，尤其中國礦藏蘊藏量即占有全球超過60%，集中度非常高。另一個銦材料來源為回收銦，以日本與韓國等缺乏天然資源的國家為代表。表一為近年國際上包含原生銦與再生銦的金屬銦供應數量分布，供應與需求狀態均呈現穩步成長。
由於ITO占金屬銦最大宗應用，因此，回收銦的主要來源亦即使用ITO的顯示器與面板產業。圖一說明銦材料於ITO應用與回收流程，精煉後的金屬銦製作成為氧化銦粉末再進而製作為ITO靶材，並用於濺鍍(Sputter)製程製作ITO薄膜。然而，ITO薄膜除了鍍於元件上，另外亦濺鍍於設備組件上，此鍍層經清洗後可取得含銦廢液；此外，製程中的濕式製程亦溶有銦在其中，以上兩者為製程中主要產生含銦廢棄物的部分。然而廢靶材方才是最大宗含銦廢棄物來源，乃因為實務上靶材僅有大約30%~40%使用率，其餘60%~70%的靶材無法繼續使用，一般回到靶材製造商再製以供應業者繼續使用。
圖一、銦材料於ITO之應用與回收流程
ITO之貴金屬回收方法
由於ITO為氧化銦與氧化錫的複合氧化物，因此針對ITO中銦的回收，銦與錫的分離便成為技術上的重點，現行技術中大多以濕式方法(Hydrometallurgy)進行回收。回收流程如圖二所示，首先將廢棄LCD面板或靶材等含有ITO的組件或材料進行破碎，破碎粒徑與後續的溶出效果有直接關係，廢棄面板中銦的含量雖遠不如廢靶材高與成分單純，然而其銦含量仍然達數百mg/kg。廢面板或廢靶材破碎後的顆粒或粉料以鹽酸或硫酸等酸液將ITO浸出，使固態ITO溶解於溶液中形成離子態，由於氧化銦與氧化錫在溶液中具有不同的溶解度，可將銦與錫進行初步分離，酸種類的選擇一般會選用強氧化酸混合強酸，選用強氧化酸的目的是為了避免Sn4+變成Sn2+，進而形成SnO而減少銦的萃取率。溶出後則以置換法、溶媒萃取、離子交換等方法進行雜質分離與去除。然而，對於ITO的回收與應用而言，還原成為金屬銦並非唯一選項，能夠製作成為氧化銦錫而製作成為ITO，就製程上將更加簡便，因此，亦有濕法技術針對其他雜質的去除並將…以上為部分節錄資料，完整內容請見下方附檔。
圖二、LCD玻璃上ITO回收流程
作者：蕭達慶／工研院材化所
★本文節錄自「工業材料雜誌」371期，更多資料請見下方附檔。