JP3428833B2 - 微細なリブを有する構造体の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、化学装置、電子機
器などの構成部品として使用される格子状、並列板状ま
たはハニカム状などの微細なリブを有する構造体の製造
方法に係り、特に、広い表面積の形成、多数の微小空間
の隔離などの機能を備えた構造体を比較的少数の工程に
よって製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】上記の様な微細なリブを有する構造体に
は、微細でかつ均質な特性を備えたリブが要求され、そ
れらは、加圧成形、化学薬品によるエッチング、ショッ
トブラスト、電解加工、放電加工、印刷などの様々な手
法を利用して製造されている。

【０００３】この様な構造体は、化学装置においては、
例えば、粉体の分級、異物の排除などを行うフィルタ
ー、並びに燃焼、合成、分解などを促進する触媒、触媒
担体、微生物担持体または極板などに利用され、それぞ
れの機能に応じて多様な形状を備えている。

【０００４】また、電子機器においては、代表的な表示
装置として多量に生産されているプラズマデスプレイを
構成する背面板または前面板に、微細かつ高い寸法精度
を備えたリブが設けられている。

【０００５】（従来技術の問題点）以上の様な微細なリ
ブを有する構造体は、形状、用途、要求特性などに応じ
て、それぞれ個別の製造方法によって製造されており、
その製造方法は多様であるが、形成されるリブの寸法精
度、構造体の機能、あるいは製造コストなどの点に関し
て、未だ様々な問題が残されている。

【０００６】例えば、５００ｍｍ×１０００ｍｍ程度の
寸法の区画の中に、幅５０μｍ、高さ１００μｍ程度の
リブが所定の間隔で配置されている構造体を製造する場
合、一般的には、印刷と乾燥からなる工程を十数回繰り
返すスクリーン印刷が利用されている。しかし、この方
法は、製造時間が長い上に、位置合わせの精度の不足に
起因してリブの側面の凹凸が大きく、また、リブの位置
精度などの寸法精度が不十分で、更に、製造コストが非
常に高いなど、多くの問題を抱えている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上の様な
問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、均質でか
つ寸法精度に優れた微細なリブを有する構造体を経済的
に製造する方法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の微細なリブを有
する構造体の製造方法は、弾力性及び非粘着性を備えた
材料からなり表層部に所定形状の溝が形成された表皮
層、及びこの表皮層と較べて剛性が高い金属製シートの
からなる基層から構成される複合シートを準備する工程
と、前記複合シートの溝に粘稠体の基材を充填する工程
と、前記基材の中に含まれている溶剤の蒸発または前記
基材の中で生ずる化学反応を利用し、前記基材を硬化さ
せて前記基材をリブに変える工程と、基板を前記複合シ
ートの表皮層の上に配置して、基層側から前記複合シー
トを押圧することによって基層と前記基板との間で表皮
層を加圧し、これにより前記リブを圧縮するとともに、
前記リブを前記基板に接着する工程と、前記リブを前記
基板とともに前記複合シートから引き離す工程と、を備
えたことを特徴とする。

【０００９】また、前記表皮層に形成された前記溝に、
前記表皮層の表面付近に溝の内部と較べて幅が広い口部
を設けることによって、この口部の部分に充填された基
材により、前記基板と前記リブとの接着部に、前記リブ
の一部である脚部を形成することができる。

【００１０】また、好ましくは、前記溝に前記基材を充
填する際に、前記複合シートの基層側から前記複合シー
トに振動を与えて、前記基材の前記溝の中への流入を促
進する。

【００１１】また、好ましくは、前記基材を硬化させる
際に、前記表皮層の周囲の圧力を下げるとともに前記表
皮層を加熱して、前記溝の中に充填された前記基材に含
まれている溶剤の蒸発を促進する。

【００１２】また、必要に応じて、前記リブを前記基板
に接着する前に、前記基板の表面または前記リブの表面
に接着剤を塗布する。また、好ましくは、前記表皮層は
ゴムである。

【００１３】また、好ましくは、前記基層は薄鋼板であ
る。また、前記リブを前記基板とともに前記複合シート
から引き離す工程に続いて、前記リブから前記基板を引
き離す工程を設けることによって、前記リブのみから構
成される構造体を製造することもできる。

【００１４】また、上記の製造方法に基いて、プラズマ
デスプレイパネルの背面板または前面板を製造する場合
には、前記表皮層として、厚さが０．３ｍｍ以上、１ｍ
ｍ以下のゴムを使用し、前記基層として、厚さが０．２
ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下の金属製のシートを使用し、
前記リブを、幅が２０μｍ以上、１００μｍ以下、高さ
が２０μｍ以上、２００μｍ以下に形成する。

【００１５】また、前記基板の代りに前記微細なリブを
有する構造体を使用して、この構造体の表面に更に前記
リブを接着することによって前記リブが複数積層された
構造体を製造することも可能である。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を添付図面を
用いて説明する。図１は、本発明に基く微細なリブを有
する構造体の製造方法において使用される複合シートの
及びその支持構造を示す断面図である。図中、１は表皮
層、２は基層、６は溝、７は基材を表す。

【００１７】複合シート３は、基層２の上に表皮層１を
積層することによって形成されている。この例では、表
皮層１はゴムで形成され、弾力性を備えるとともに非粘
着性を備え異物が付着しにくい、一方、基層２はスチー
ルシートで形成され、表皮層１と比較して剛性が高い。
複合シート３の表皮層１の表層部には微細な溝６が多数
配列されている。溝６の深さは表皮層１の厚さの１／２
程度となっている。

【００１８】なお、図中の点線は、この溝６を覆うよう
に表皮層１に塗布された基材７を表している。また、な
お、複合シート３は、変形し易いサポートシート４を介
して枠５に固定され、平面状に張架されている。

【００１９】図２は、表皮層１の溝の中に基材を充填す
る方法を示す複合シートの部分拡大断面図である。表皮
層１の表層部に形成された溝６を覆う様に、粘稠体の基
材７を塗布した後、振動子１２、コイル９及び磁気通路
１０からなる加振器１３を、複合シート３の裏面３Ａに
接触させて、振動子１２を、複合シート３に対して垂直
に（矢印１１の方向に）振動させながら、複合シート３
に対して平行に（矢印１４の方向に）移動して、複合シ
ート３の各部を順次、振動させて、基材７を溝６の中に
隙間なく充填する。次に、溝６の外に溢れ出た余分な基
材７を除去し、溝６以外の複合シート３の外表面３Ｂを
清浄にして、溝６の中への基材７の充填工程を終了す
る。

【００２０】図３に、複合シートの溝６の中に充填され
た基材の硬化を行う装置の断面図を示す。台１５の上
に、枠５などとともに、溝６の中に基材７が充填された
複合シート３を置く。複合シート３の上を筐体１８で覆
う。筐体１８の天井部には、断熱板１６を介してヒータ
１７が取り付けられており、このヒータ１７は、複合シ
ート３の上面と互いに対向する様に配置されている。筐
体１８の側壁部には通気孔１９が設けられている。

【００２１】この通気孔１９を介して筐体１８に覆われ
た内部を排気して内部を減圧すると、基材７の中に含ま
れている溶剤の蒸発が促進されて、基材７が硬化する。
この時、溶剤の気化熱によって複合シート３の温度が低
下すると、複合シート３が収縮して溝６の寸法が減少す
るとともに溝６のピッチが変化するので、ヒータ１７を
用いて複合シート３の表面を加熱し、複合シート３の温
度低下を防ぐ様になっている。この様にして、複合シー
ト３の溝６の中に充填された基材７が硬化して、リブ８
が形成される。

【００２２】図４に、複合シート３の溝６の中にリブ８
が形成された状態を表す複合シートの部分拡大断面図を
示す。図５に、リブ８を基板２０へ接着する方法を表す
断面図を示す。図６に、リブ８を基板２０に接着するこ
とによって形成された構造体２５の断面図を示す。図７
に、リブ８を基板２０に接着した状態を示す複合シート
及び基板の部分拡大断面図を示す。

【００２３】図４に示す様な複合シート３の表面側（表
皮層１側）に、ローラなどを用いて接着剤を塗布する
と、複合シート３の表皮層１はゴム製で非粘着性を備え
ているので、その外表面３Ｂには接着剤が付着せず、リ
ブ８の表面のみに接着剤が付着する。

【００２４】次に、図５に示す様に、基板２０の上に、
溝６の中にリブ８が形成された複合シート３を、その表
面側が基板２０に接する様に重ねて、更に、ロール２１
を用いて、複合シート３の裏面側、即ち基層２側から複
合シート３を基板２０に対して押圧すると、リブ８が基
板２０に接着される。次に、リブ８を基板２０とともに
複合シート３から引き離すと、図６に示す様な、基板２
０の上に微細なリブ８が所定のピッチで配置された構造
体２５が形成される。

【００２５】なお、図５に示す様に、ロール２１を用い
て複合シート３を押圧すると、図７に示す様に、ゴム製
の表皮層１が圧縮されて、溝６の形状が、表皮層１の厚
さ方向の中央部付近で溝６の幅が縮まる様な方向に変形
する結果、溝６の容積が減少して、リブ８の密度が高く
なるとともに、溝６の中のリブ８は先細の形状に変形す
るので、リブ８を溝６から容易に引き抜くことができ
る。この様にして、基板２０の上に、所定の形状を有し
かつ欠陥が無いリブ８が形成される。

【００２６】図８に、リブの幅が比較的狭い場合に複合
シートの表皮層１に形成する溝の形状の一例を示す。図
９に、図８に示した複合シートによって形成されるリブ
の断面形状を示す。

【００２７】リブ８の幅が２０μｍ程度と比較的、狭く
なると、リブ８を溝６から無瑕な状態で引き抜くことが
次第に困難になる。この様な場合には、図８に示す様
に、溝６の入口部分の幅を複合シート３の表面に沿う方
向に拡大して、浅い口部２６を設けておく。これによ
り、この浅い口部２６の部分に充填された基材によっ
て、図９に示す様に、基板２０とリブ８との接着部に、
リブの一部である脚部８Ｅが形成され、リブ８と基板２
０との接合面積が増大して接着力が増大する。その結
果、リブ８を無瑕な状態で溝６から引き抜くことができ
るので、形状欠陥が無いリブ８を得ることができる。

【００２８】図１０に、上記の方法の組み合わせにより
製造されるリブが複数積層された構造体の一例を示す。
図５においてリブが接着される基板２０の代りに、図６
に示した様な、既に基板２０の上にリブ８が接着されて
いる構造体２５を使用し、リブの方向が互いに直交する
様に更にリブを接着すると、図１０に示す様な、リブ８
のみで構成されているリブ本体２７が方向を変えて複数
積層された構造体２８を製造することが出来る。

【００２９】また、上記の様にして得られた構造体２８
から基板２０を引き離せば、積層されたリブ本体２７の
みで構成される構造体が得られる。同様に、図６に示す
様な、単層のリブ８を備えた構造体２５から基板２０を
引き離せば、単層のリブ本体のみで構成される構造体が
得られる。

【００３０】以上の様な各種の形状の構造体は、それぞ
れ、それらの材質や使用目的に従い、焼成、表面処理な
どが施されて製品化される。なお、上記の例において、
表皮層１を、硬さがＨｓ３０（ＪＩＳ−Ａ）程度の硅素
ゴム、弗素樹脂を加えた硅素ゴム、または、弗素ゴムな
どの非粘着性のゴム等の材料で形成すれば、表皮層１の
表面に基材７や接着剤が付着しないか、あるいは、付着
しても容易に剥がすことができる。

【００３１】また、表皮層１の厚さが１ｍｍを越える
と、リブ８の位置精度が低下する傾向があるので、高精
度が要求される構造体を製造する際には、表皮層１の厚
さ、硬さなどを適切に選択する必要がある。

【００３２】溝６の幅が７０μｍ以上で、溝６の深さが
１００μｍ以下であれば、複合シート３の表面に塗布さ
れた基材７は、容易に溝６の中に流入するので、図２に
示した様な加振器１３を使用する必要はない。一方、上
記条件を外れる場合には、前述の加振器１３を利用し、
基材７の溝６への充填を確保する。例えば、溝６の幅が
２０μｍ、深さが３０μｍ、また、溝６の幅が５０μ
ｍ、深さが２００μｍであれば、複合シート３に、周波
数が１５０Ｈｚ、振幅が５μｍの振動を加え、加振器１
３を５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で移動させることによっ
て、溝６の中にある気泡が排除され、欠陥の無いリブ８
を製造することができる。

【００３３】図２に示す様な溝６の中に入った基材７を
硬化させる化学反応としては、薬液の塗布、紫外線の照
射、反応ガスとの接触などの化学反応を利用することが
できる。

【００３４】図４に示した様な複合シート３の表面に接
着剤を塗布する代わりに、基板２０の表面に接着剤を塗
布しても良い。この場合、表皮層１の非粘着性の外表面
３Ｂと接着剤との結合力は軽微であり、複合シート３を
基板２０から容易に引き離すことができる。また、粘稠
体の基材７の中に溶剤とともに接着剤が含まれている場
合には、前述の接着剤の塗布を省略することもできる。
図５に示す様なロール２１を使用する代りに、複合シー
ト３の上面に、圧力室、気嚢などを設けて、複合シート
３を一様に押圧しても良い。

【００３５】

【実施例】

（例１）化学装置において使用される微生物担持体は、
図１０に示した様な、リブ本体２７が複数積層された構
造体２８から更に基板２０を除去したものと同様な形状
を有している。この様な微生物担持体は、本発明の方法
に基き、以下の様な条件で製造することができる。

【００３６】硅素ゴムを素材とした厚さＯ．６ｍｍの表
皮層と、０．５ｍｍのオーステナイトステンレス鋼の基
層から構成される複合シートを使用し、基材として、低
ソーダアルミナ（平均粒径：３μｍ）１００重量部、解
膠剤（アクリル酸オリゴマー）０．５重量部、及び水３
２重量部を使用する。

【００３７】複合シートの溝に上記基材を充填の後、減
圧（３００ Torr ）下で、２５℃で１５分間、水分の乾
燥を行って硬化させ、幅１００μｍ、高さ２５０μｍの
格子状のリブを形成する。これを基板２０に接着の後、
リブから複合シートを引き離して、単層のリブ本体２７
を備えた構造体を得る。更に、この構造体の上に、リブ
本体２７を互いにリブの方向を直交させて積層した後、
基板２０を除去して、外形寸法が１０００×１０００ｍ
ｍの積層構造の構造体を得る。この積層構造の構造体を
１０００℃で仮焼した後、１６５０℃で３０分間、焼成
すると、アルミナを主体とする微生物担持体が得られ
る。

【００３８】（例２）ＰＤＰ（プラズマ表示装置）の背
面板は、図６に示した構造体２５と同様な形状を有し、
幅が５０μｍ、高さが１２０μｍの多数の板状のリブ
が、所定のピッチで平行に並べて設けられている。この
様なＰＤＰの背面板は、本発明の方法に基き、以下の様
な条件で製造することができる。

【００３９】フッ素ゴムを含む硅素ゴムを素材とした厚
さが０．３ｍｍの表皮層１と、厚さが０．３ｍｍで熱膨
張係数が特に小さい３６％ニッケル鋼のシートの基層２
を有する複合シ一卜３を使用し、基材として、低融点ガ
ラス粉末（平均粒径：１μｍ）１００重量部、溶剤（ブ
チルカルビトールアセテート）２５重量部、及び接着剤
１０重量部を使用する。

【００４０】複合シートの溝に上記基材を充填の後、大
気圧下において２５℃で５分間保持し、基材に含まれる
溶剤を蒸発させて硬化させ、これを厚さ３〜５ｍｍの偏
平なガラスの基板に押圧した後、複合シートを引き離し
て、リブが設けられている区画の寸法が２３０×４００
ｍｍの構造体を得る。これを、１５０℃で１０分間保持
して予備乾燥の後、５６０℃で１０分間保持して焼成を
行い、ＰＤＰの背面板が得られる。

【００４１】ＰＤＰの背面板の表面に平行な方向におけ
るリブの位置精度は、リブが設けられている２３０×４
００ｍｍの区画の中で±１５μｍ、リブの側面の平滑度
は、前記複合シートに形成されている溝６の壁面と同等
の２μｍＲｍａｘと充分な値を実現できることが確認さ
れた。

【００４２】

【発明の効果】本発明に基く微細なリブを有する構造体
の製造方法によれば、従来の方法と異なり、少ない工程
でリブが形成され、リブの幅も薄く形成することが可能
であり、更にリブの側面を平滑に仕上げることもでき
る。また、リブの位置精度として高精度が実現できるこ
とから、非常に微細なリブを有する構造体を、比較的、
低いコストで製造することが可能となり、この様な構造
体への多様な要求を容易に満足することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基く微細なリブを有する構造体の製造
方法において使用される複合シート及びその支持構造を
示す断面図。

【図２】複合シートの溝の中に基材を充填する方法を示
す複合シートの部分拡大断面図。

【図３】複合シートの溝の中に充填された基材の乾燥を
行う装置の概要を示す断面図。

【図４】複合シートの溝の中にリブが形成された状態を
示す複合シートの部分拡大断面図。

【図５】複合シートの溝の中に形成されたリブを基板へ
接着する方法を示す断面図。

【図６】リブを基板に接着することによって形成される
構造体を示す断面図。

【図７】リブを基板に接着した状態を示す複合シート及
び基板の部分拡大断面図。

【図８】複合シートに形成される溝の入口部分に浅い口
部を設けた例を示す部分拡大断面図。

【図９】図８に示した形状の複合シートを用いて形成さ
れるリブの形状を示す複合シート及び基板の部分拡大断
面図。

【図１０】本発明の方法を組み合わせることによって製
造される複数のリブ本体が積層された構造を備えた構造
体の一例を示す外観図。

【符号の説明】

１・・・表皮層、２・・・基層、３・・・複合シート、
３Ａ・・・複合シートの裏面、３Ｂ・・・複合シートの
外表面、４・・・サポートシート、５・・・枠、６・・
・溝、７・・・基材、８・・・リブ、８Ｅ・・・脚部、
９・・・コイル、１０・・・磁気通路、１２・・・振動
子、１３・・・加振器、１５・・・台、１６・・・断熱
板、１７・・・ヒータ、１８・・・筐体、１９・・・通
気孔、２０・・・基板、２１・・・ロール、２５・・・
構造体、２６・・・口部、２７・・・リブ本体、２８・
・・構造体。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−273537（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−222135（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−273538（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−190766（ＪＰ，Ａ) 米国特許6251208（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B29D 28/00 B29D 31/00 H01J 9/00

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弾力性及び非粘着性を備えた材料からな
   り表層部に所定形状の溝が形成された表皮層、及びこの
   表皮層と較べて剛性が高い金属製のシートからなる基層
   から構成される複合シートを準備する工程と、 前記複合シートの溝の中に粘稠体の基材を充填する工程
   と、 前記基材の中に含まれている溶剤の蒸発または前記基材
   の中で生ずる化学反応を利用し、前記基材を硬化させて
   前記基材をリブに変える工程と、 基板を前記複合シートの表皮層の上に配置して、基層側
   から前記複合シートを押圧することによって基層と前記
   基板との間で表皮層を加圧し、これにより前記リブを圧
   縮するとともに、前記リブを前記基板に接着する工程
   と、 前記リブを前記基板とともに前記複合シートから引き離
   す工程と、 を備えたことを特徴とする微細なリブを有する構造体の
   製造方法。
2. 【請求項２】 前記表皮層に形成された前記溝は、前記
   表皮層の表面付近に溝の内部と較べて幅が広い口部を有
   し、この口部の部分に充填された基材によって、前記基
   板と前記リブとの接着部に、前記リブの一部である脚部
   が形成されることを特徴とする請求項１に記載の微細な
   リブを有する構造体の製造方法。
3. 【請求項３】 前記溝の中に前記基材を充填する際に、
   前記複合シートの基層側から前記複合シートに振動を与
   えて、前記基材の前記溝の中への流入を促進することを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の微細なリブ
   を有する構造体の製造方法。
4. 【請求項４】 前記基材を硬化させる際に、前記表皮層
   の周囲の圧力を下げるとともに前記表皮層を加熱して、
   前記基材に含まれている溶剤の蒸発を促進することを特
   徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の微細
   なリブを有する構造体の製造方法。
5. 【請求項５】 前記リブを前記基板に接着する前に、前
   記基板の表面または前記リブの表面に接着剤を塗布する
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記
   載の微細なリブを有する構造体の製造方法。
6. 【請求項６】 前記表皮層はゴムであることを特徴とす
   る請求項１から請求項５のいずれかに記載の微細なリブ
   を有する構造体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記基層は薄鋼板であることを特徴とす
   る請求項１から請求項６のいずれかに記載の微細なリブ
   を有する構造体の製造方法。
8. 【請求項８】 前記リブを前記基板とともに前記複合シ
   ートから引き離す工程に続いて、前記リブから前記基板
   を引き離す工程を備えたことを特徴とする請求項１から
   請求項７のいずれかに記載の微細なリブを有する構造体
   の製造方法。
9. 【請求項９】 前記構造体は、プラズマデスプレイパネ
   ルの背面板または前面板であって、 前記表皮層は、厚さが０．３ｍｍ以上、１ｍｍ以下のゴ
   ムであり、 前記基層は、厚さが０．２ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下の
   金属製のシートであり、 前記リブは、幅が２０μｍ以上、１００μｍ以下、高さ
   が２０μｍ以上、２００μｍ以下であること、 を特徴とする請求項１から請求項７のいずれかに記載の
   微細なリブを有する構造体の製造方法。
10. 【請求項１０】 前記基板の代りに請求項１から請求項
    ７に記載のいずれかの方法によって製造された微細なリ
    ブを有する構造体を使用し、この構造体の表面に更に前
    記リブを接着することによって、前記リブが複数積層さ
    れた構造を備える構造体を製造することを特徴とする請
    求項１から請求項７のいずれかに記載の微細なリブを有
    する構造体の製造方法。