JP2001504045A - 非金属ブラストマスクを使用するパウダブラスト加工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 パウダブラスト加工に適する材料のプレートに、孔、及び／又は空所のパターンを設ける方法、又は抗ブラスト材料（３）の非金属層を上記のようなプレートの表面に固着するよう設けている間、又は設けた後にパターン付けされるマスクとして、この非金属層を使用して、パウダブラスト加工により、このプレートからピースを切り出す方法である。

Description

【発明の詳細な説明】 非金属ブラストマスクを使用するパウダブラスト加工法 本発明は粉体を噴射して加工するパウダブラスト加工に適するプレートの一部 から、ブラストマスクを使用してパウダブラスト加工技術により、材料を除去す る方法に関するものである。 ここに材料を除去するとは、パウダブラスト加工により、空所、及び／又は孔 を設けることを意味すると共に、パウダブラスト加工により、（例えばディスク 状の）形状を切り出すプロセスを意昧するものと解する。この空所は例えば溝孔 、ピット、溝である。パウダブラスト加工に適するプレートは特にガラス、又は セラミック材料（例えば、フェライト、焼結酸化強磁性材料）のような硬質脆性 材料から造られる。これ等のプレートは絶縁材料（例えばガラス）、導電材料（ 例えば或る種のフェライト）、又は半導体材料（例えば珪素、或る種のフェライ ト）で造られる。これ等の形式のプレートは特に、フラットランプ、蛇行ランプ 、ＴＬランプ（熱ルミネセンス灯）、プラズマディスプレイのような発光ガス放 電ディスプレイ、電界放出ディスプレイ、陰極線管ディスプレイ、及び電子ダク トディスプレイに使用されており、電子流を操作するため孔、及び／又は空所を 使用し、絶縁材料の壁を有するダクト内に電子が伝播するようにしている。これ 等のプレートは、例えばアドレス電極を設けた制御プレートとして形成され、ま た平行な空所がダクトを構成しているトランスポートプレートとして形成され、 更に、例えば発光ディスプレイ内の制御プレートと発光スクリーンとの間に設置 されるスペーサプレートとして形成されている。 一般に、金属ブラストマスクはこの方法に使用されている。ブラスト加工され るパターンはこのブラストマスクに画成されている。このような方法は米国特許 出願第08/359377号（PHN 14.698）から既知である。 金属性のブラストマスクを使用することは、それが高価であると共に、一度し か使用することができない欠点がある。他の欠点は研摩粉体粒子の力によって金 属が変形することである。従って、ブラスト中、ブラストマスクが外れ、ブラス ト加工が達成されない。 本発明の目的は既知の方法におけるブラスト加工が達成されない欠点を除去し た安価で、好適な方法を得るにある。この目的のため、本発明方法は、非金属ブ ラストマスクをプレートに固着するように形成し、次にパウダブラスト加工によ ってこのプレートにパターンを設けることを特徴とする。非金属材料（好適には 合成材料）のマスクを使用することによって、従来技術で生じたように、マスク が研摩粉体粒子の機械的力に起因して恒久的に変形し、マスクが部分的に外れて 、ブラスト加工が不十分になるのを防止する。マスクをプレートに直接設けるこ とにより、また、マスクを設けている間に、又はマスクを設けた後にパターン付 けが行われることにより、パターンを設ける前にマスクを変形させないから、マ スクに張力が発生せず、マスクを所定位置に一層良く保持することができ、従っ て不完全なブラスト加工を防止することができる。 例えば、本発明の一実施例によれば、印刷法によってブラストマスクをプレー トに設ける。この印刷法をシルクスクリン印刷法にすることができる。この実施 例はブラストマスクを製造する時、ブラスト加工に抵抗する材料、即ち抗ブラス ト材料が失われることがない利点がある。抗ブラスト材料はそれが必要な位置に 正確に印刷される。 他の実施例によれば、プレートに抗ブラスト材料の層を設け、このプレートに 希望する孔のパターンを設けることにより、ブラストマスクを形成する。 他の実施例では、抗ブラスト材料が感光材料であり、露光、及び現像により希 望するパターンを設ける。 この層を製造する抗ブラスト材料は基本成分として例えばポリウレタンを有す る。これ等の材料は弾性的であり、従って高い抗ブラスト性である利点がある。 また、これ等の材料に感光性を与えることができる。感光性を実現するため、ポ リウレタンにアクリル群を加えてもよい。従って、この材料をポリウレタンアク リレートと呼ぶ。この実施例は石版印刷（リソグラフ）（露光）を使用するから 、ブラストマスクのパターンが高い精度を有する利点がある。 抗ブラスト層はプレートに設ける液体物質から得られたコーティングにするこ とができる。このコーティングは安価であり、用途に応じて抗ブラスト層の厚さ を変化させることができるため、実際的である利点がある。しかし、代案として 、この層は展延させることができる固体コーティングにしてもよく、又は、プレ ートの上に設けた積層体内に存在する層にしてもよい。この積層体は層構造を有 する。この層構造は通常、（使用に当たり取り除く）２個の一時的なカバー箔の 間に設けた所定の厚さを有する未露光の感光層から成る。接着性を向上させるた め余分の層を設けてもよい。 本発明方法の一層特定の実施例は次の工程から成る。 ・感光性の抗ブラスト層を設け、 ・希望するパターンで、この層を露光し、 ・この層を現像し、 ・研摩粉体粒子の少なくとも一つの噴流を生ぜしめ、 ・パターンが付いた層によって形成されているマスクを、処理すべきプレート の上に設置し、このマスクの表面に上記噴流を指向させ、 ・パターンが付いたマスクを有するプレートと、噴流との間に相対運動を行わ せ、 ・ブラスト処理後、抗ブラスト層を取り外す。 層を現像する方法は使用された材料に依る。現像は例えば、石鹸水内、又は塩 基性液体内で行われる。ブラストプロセス後、層を除去する方法も使用される材 料に依る。露光された部分を除去し得る材料が存在する。その場合は、この層は 処理後、全体を露光することによって除去することができる。また、露光された 部分が固着され、未露光の部分が除去し得る材料が存在する。その場合は、ブラ スト処理後、例えば燃焼することによって、この層を除去することができる。 他の実施例によれば、ブラストマスクを形成するためプレートに抗ブラスト耐 食膜を設け、予め形成された（例えば金属製の）エッチングマスクを使用して、 プラズマエッチング法により希望するパターンを形成する。この実施例は、上記 耐食膜が感光性である必要がなく、従って安価である利点がある。 更に他の実施例によれば、抗ブラスト材料が耐食膜、樹脂、又は箔であり、こ の箔はレーザによってパターン付けされる。この箔を接着層によってプレートに 付着させる。この実施例は抗ブラスト材が感光性である必要がないため、安価で ある利点がある。マスクを介して抗ブラスト材にパターンを付してもよいが、代 案として、マスクを使用しないでパターンを付すこともできる。この場合、プラ ズマによって、抗ブラスト材に直接、パターンを形成する。この方法は余分なマ スクを必要としないので費用が節約される利点がある。 例えば化学エッチングに比較し、プレートに孔、及び／又は空所を設けるため パウダブラストを使用することは、特に、研摩粉体の形式、粉体粒子の粒径、粉 体粒子をブラストするノズルの直径、ノズルとプレートとの間の距離、粉体粒子 を運ぶ媒体の圧力、ノズルの運動、及びノズルとプレートとの間の相対運動の速 度のような非常に多くのパラメータを変化させることができる利点を有する。こ れ等の因子を変化させることによって、ディスプレイの用途に課される要求に合 う空所、及び／又は孔のパターンをプレートに設けることができることがわかっ た。化学エッチングに比較し、パウダブラスト加工は一層迅速で、環境的に一層 良好であり、異方性プロセスである利点がある。 本発明はプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）のセルプレート、又はダクトプレー トに空所をブラスト加工するのに、特に有利に使用することができる。金属で造 られていないブラストマスクを使用するから、ブラストマスクに変形を生ずるこ となく、不十分なブラストになることなく、「厳密」なブラストを行うことがで きる。従って、（ガラス）プレートに直接ブラストを加えることができる。プラ ズマディスプレイの製造に、通常、（ガラス）フリット層をプレートに設けてい た。ガラスプレートに直接、ブラストを行う利点は、セル、又はダクトの間の隔 壁の上側が平坦であり、平坦のままであることである。（実際は、それは（平坦 な）プレートの表面の一部である。）これには、セルプレート、又はダクトプレ ートに密接する関係にカバープレートを設けることができることが必要である。 これに反し、本発明を使用する時、上側は別個に平坦である必要はなく、プラズ マディスプレイに従来使用されたプロセス、特にセル、又はダクトにワックスを 充填しなければならない複雑なプロセスを省くことができる利点がある。 本発明は例えばＡＣプラズマディスプレイ、及びＰＡＬＣ（プラズマアドレス 液晶）ディスプレイ用のダクトプレートのダクトを製造するのに非常に有利に使 用される。プレートの上に既に設けられているパターン付きの層によってブラス トマスクを形成するから、金属マスクの場合のように、相互に容易に動いてしま う支持されていない長いワイヤを有する予め形成されたマスクが存在しない。従 って、ブラストを行う前に、ブラストマスクが既に変形してしまうのを防止する ことができる。 また、本発明は例えば蛇行ランプのようなフラットランプに使用するダクトプ レートを製造する時、有利に使用することができる。これ等ランプはガス放電に 点弧するダクトを有する。本発明によりマスクを使用すれば任意の希望する形態 のダクトを製造することを可能にする。例えば、螺旋形のダクトを非常に良く製 造することができる。金属マスクを使用すると、ＡＣプラズマディスプレイのダ クトの場合のように変形の問題が生ずる。 更に、プレートからピース（例えば丸いディスク）を切り出す時、本発明を有 利に使用することができる。予め製造されたマスクを使用する時、このマスクは 例えば、最初に打抜き、ミリング、又は切断しなければならない複数個の別々の ピースから成る。次に、これ等のピースを基材の表面に満足に分散させて基材上 に設け、基材に付着させる。パターンを形成すべき接着層を設ける時は、例えば リソグラフによって、任意の希望する形状を設けることができる。位置決めは精 密に行われ、層の接着性に起因し、又は層と基材との間に設けられた接着剤に起 因し、ピースは付着されて留まる。 プレートの両面を処理する必要がある場合には、本発明方法の一実施例におい て、最初に感光層を設けてあるプレートの両面を同時に露光する。プレートの両 面を同時に処理するから、処理時間は一層短い。例えば、透明なプレートの両面 を同時に処理し得るようにするため、使用される光に関し不透明であるコーティ ングをまずプレートの一方の面に加える。露光に紫外線を使用する時は、例えば Fe(NO₃).9H₂Oを有する紫外線遮蔽コーティングを使用してもよい。Fe(NO₃).9H₂O の溶液内にプレートを浸漬することにより、このコーティングを設けることがで きる。 本発明のこれ等の態様、及びその他の態様は以後説明する実施例を参照すれば 明らかである。 図面中、図１はプレートに液体コーティングを設ける方法の一例を示す。 図２は積層体の一例の断面である。 図３はフラット蛇行ランプ用ダクトを線図的に示す。 図４は螺旋形を有するフラットランプ用ダクトを線図的に示す。 図５は角張った螺旋形を有するフラットランプ用ダクトを線図的に示す。 図６はＡＣプラズマディスプレイ、又はＰＡＬＣディスプレイ用ダクトプレー トの線図的斜視図である。 図７はＤＣプラズマディスプレイ用セルプレートの線図的斜視図である。 図８はＡＣプラズマディスプレイのダクトの一例の線図的断面である。 図９はプレートと、このプレートから切り取ったピースとを線図的に示す。 図１は液体コーティング材料（３）をどのようにしてプレート（２）上に設け ることができるかを示す。この液体材料は高い粘性を有するのが好適である。例 えば、液体材料をゲル化することによって固定して、粘性を増大することができ る。この例では、ドクタブレード（５）によってプレート（２）上にコーティン グ材料（３）を展延させることによって、コーティング材料（３）と共に同時に カバー箔（４）を設ける。この図面では、矢印はドクタブレードの移動方向を示 す。一層広い表面を使用する時は、ドクタブレードで作業を行うのは困難である 。大きなプレートの場合には、液体コーティング材料を供給する調整可能なガー タを有する機械を使用してもよい。次に、カバー箔を設けると共に、コーティン グの厚さを調整するため、ローラを使用してもよい。このカバー箔は露光中の酸 素遮断層として作用する。重合中、酸素は重合の阻害剤として機能するので、こ のような遮断層が必要である。また、カバー箔はその上に設置されるマスクの保 護材料として作用すると共に、最後に均一な層の厚さを達成するために使用され る。均一な層の厚さは満足な露光、及び均一な現像のため必要である。層の厚さ が一層厚くなると、液体材料の一層長い現像時間が必要である。符号（１）は底 部箔を示す。次の例ではガラスのプレート（２）を使用するが、代案としてパウ ダブラスト加工に適する種々の（脆性）材料からプレートを製造してもよい。こ のプロセスは次の工程から成る。 ・良好な付着を達成するようガラスプレート（２）を前処理する。この前処理 は３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシランの溶液内にガラスプレートを 浸漬することによって実現することができる。 ・例えば６０℃で５分間、ガラスプレート（２）を乾燥する。 ・ガラスプレート（２）より僅かに大きい底部箔（１）（例えば厚さ２５ミク ロンのＰＥＴ箔）を平坦なベース上に位置させる。 ・底部箔（１）上にガラスプレート（２）を設置する。 ・（例えば１００ミクロンの厚さのポリウレタンの）コーティング材料（３） （この場合感光性）と、（例えば２５ミクロンの厚さのＰＥＴ箔の）カバー箔（ ４）とをドクタブレードによって同時に設ける。適用する角度は層の下に気泡が 発生しないように選択すべきである。 ・パターンを発生させる必要がある時は、カバー箔（４）上にマスクを位置さ せる。 ・この組立体を露光装置に設置する。 ・この組立体を露光する。 ・露光装置から組立体を除去する。 ・カバー箔（４）を除去する。これにより、コーティング材料（３）の未露光 の部分の一部も除去されることも時々ある。 ・コーティング材料（３）の未露光の部分の残りを除去する。それには次のよ うにして行う。 ＊コーティング材料（３）を設けたガラスプレート（２）を、石鹸水中の 軟らかいブラシを横切って通すか、又はこのガラスプレートに軟らかいブラシを かける。 ＊コーティング材料（３）を設けたガラスプレート（２）に、高圧スプレ イガンにより例えば３０℃の石鹸水を噴霧する。（この方法により、コーティン グ材料の未露光の部分が非常に良好に除去され、損傷も殆どない。） ・酸素を除去しながら、このコーティング材料（３）を設けたガラスプレート （２）に、キュアのため２回目の露光を行う。（この酸素の除去は、例えば水の 中にプレートを浸漬することによって実現することができる。） ・キュアした後、このコーティング材料（３）を設けたガラスプレート（２） を例えば３０℃で乾燥する。 ・ガラスプレート（２）のコーティング材料（３）を設けた側にパウダブラス ト加工を加える。 ・パウダブラスト加工を行った後、このコーティング材料（３）を設けたガラ スプレート（２）を例えば４５０℃の通風炉内に、３０分間、設置することによ ってコーティング材料（３）を除去する。 図２は積層体（６）の構成の例を示す。この図示の積層体（６）は底部から頂 部まで次の層から成る。 ・ポリエステル、又は鋼のベース（７）と、 ・接着剤、及びハレーション防止層（８）と、 ・感光樹脂層（９）と、 ・スリップコート（１０）と、 ・ポリエステルのカバーフィルム（１１）とである。 底部箔とも称するベース（７）は例えば厚さ１００ミクロンのＰＥＴ箔であり 、頂部箔とも称するカバーフィルム（１１）は厚さ４０ミクロンのＰＥＴ箔であ る。気泡を生ずることなく積層体（６）を得るためには、軟らかいゴムローラを 使用するのがよい。マスクを設けるため、積層体（６）を使用して、プレートか ら材料を除去する方法の一実施例は次の工程から成る。 ・ベース（７）を取り除く。 ・（例えば７０℃の）熱いプレート上に残りの積層体（６）を展延させる。 ・このプレートがまだ熱い間に、カバーフィルムを除去する。 ・上記の液体コーティングの場合と同様に（例えば紫外線に）、このプレート を露光する。 ・炭酸ナトリウム（Na₂CO₃）を溶解させた（例えば３０℃の）水を高圧スプレ ーガンによって、噴霧することにより、未露光の部分を除去する。 ・酢酸を含む浴中にこのプレートを浸漬する。 ・このプレートを水ですすぐ。 ・このプレートを乾燥した布で軽く叩く。 ・（例えば５０℃で、３０分間）このプレートを乾燥する。 ・このプレートのマスクを設けた側にパウダブラスト加工を加える。 ・（例えば４０℃）の温水中で、このプレートを洗うことにより、マスクの残 りを除去する。 図３、図４、及び図５はフラットランプのための多数の可能なダクト形状を示 す。これは例えばＬＣＤ（液晶ディスプレイ）のようなフラットディスプレイの ためのＴＬランプ（熱ルミネセンス灯）である。フラットランプは例えばガラス の２個のプレートを具える。これ等２個のプレートのそれぞれはオープンダクト を収容しており、これ等のプレートを一方が他方の上になるように設置した時、 これ等ダクトは互いに鏡面対称となり、相互に連通し合い、従って閉じたダクト を構成する。他の実施例では、一方のプレートがオープンダクトを具え、他方の プレートは具えない。従って、他方のプレートはダクトを閉じるためのカバープ レートとして作用する。図示の形状のダクトを製造するための金属マスクはパウ ダブラスト加工中、容易に変形する。このようなマスクは螺旋形のダクトを製造 中、容易に取り外すことができる。プレートの上にパターンを形成するためマス クを使用すれば取り外す問題を解決することができる。更に、これ等のダクトは リソグラフプロセスを使用するから、一層正確な形状にすることができる。この ように、これ等ダクトを一層正確な形状にすることができ、このマスクにより満 足な接着状態で、基材上にパターン付けすることができるから、小さなピッチに することができる。このことは、比較的狭い表面上に長いダクトを得ることがで きることを意味する。 図６は例えばＡＣプラズマディスプレイ、ＰＡＬＣディスプレイのようなダク トプレートの斜視図である。このダクトプレートは底部（１５）と壁（１６）と を具える１個の部片から形成されている。 図７は例えばＤＣプラズマディスプレイ用のセルプレートの斜視図である。こ のセルプレートは底部（１７）と壁（１８）とを具える１個の部片から形成され ている。 図８は例としてのＡＣプラズマディスプレイダクトの断面である。壁（２０） は底部（１９）上にある。壁（２０）の間に蛍光体（２１）を設ける。この例で は、MgO層（２２）、誘電層（２３）、及び前部ガラスプレート（２４）は壁（ ２０）の上方にある。透明材料から造られたディスプレイ電極（２５）は前部ガ ラスプレート（２４）の下方にある。アドレス電極（２６）は蛍光体の下方にあ る。この図面ではカバープレートはダクトプレートから上方に上げてある。 図９はプレート（２６）と、このプレートから取り外した若干のピース（２７ ）とを線図的に示す。例えば希望するピースの外端縁の位置でコーティング材料 が開いているように、コーティング材料をプレートに設けて、このプレートにパ ターンを設け、次にこのパターンのコーティング材料が付着したプレートに、パ ウダブラスト加工を加えることにより、プレートの残りの部分からピースを除去 して、これ等ピースを取り外すことができる。 要約すれば、本発明はパウダブラスト加工に適する材料から成るプレート（２ ）に、孔、及び／又は空所のパターンを設ける方法に関し、又はブラスト加工に 抵抗する抗ブラスト材料（３）の非金属層をプレートの表面に固着するように設 けている間に、又は設けた後にパターン付けされるマスクとして、この非金属層 を使用して、パウダブラスト加工に適する材料のプレートから、パウダブラスト 加工によりピースを切除する方法に関する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ライトハルト ヘンリクス ヨゼフ オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６ (72)発明者 デ ハース フランシスカス クペルティ ヌス マリア オランダ国 5656 アーアー アインドー フェン プロフ ホルストラーン ６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．パウダブラスト加工に適するプレートの一部から、ブラストマスクを使用し て、パウダブラスト加工技術によって材料を除去する方法において、前記プレ ート上に非金属ブラストマスクを固着するように形成し、次にパウダブラスト 加工によって前記プレートにパターンを設けることを特徴とするプレートの一 部から材料を除去する方法。 ２．前記マスクを印刷法によって、前記プレートに設けることを特徴とする請求 項１に記載の方法。 ３．ブラストマスクを構成する希望する孔のパターンを設けた抗ブラスト材料の 層を前記プレートに設け、次にパウダブラスト加工によって前記プレートに前 記パターンを設けることを特徴とする請求項１に記載の方法。 ４．プラズマエッチングによって抗ブラスト材料の前記層にパターン付けを行う ことを特徴とする請求項３に記載の方法。 ５．レーザビームによって抗ブラスト材料の前記層にパターンを設けることを特 徴とする請求項３に記載の方法。 ６．前記抗ブラスト材料を液体の形で絶縁プレートに設け、この抗ブラスト材料 を乾燥し、パターン付けし、キュアしてブラストマスクを構成することを特徴 とする請求項３に記載の方法。 ７．前記抗ブラスト材料が感光性であり、露光、及び現象によってパターン付け されるものであることを特徴とする請求項１、又は６に記載の方法。 ８．前記抗ブラスト材料が基本成分としてポリウレタンを有することを特徴とす る請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。 ９．前記プレートにダクトを設けることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１ 項に記載の方法。 １０．前記プレートにセルを設けることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１ 項に記載の方法。 １１．パウダブラスト加工によって前記プレートからピースを切り出すことを特 徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。 １２．前記コーティングを設ける前に、前記プレートの一方の面に不透明層を設 けておき、このプレートの両面を同時に露光することを特徴とする請求項６に 記載の方法。