JP3681024B2 - 厚膜パターン形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、蛍光表示装置、混成集積回路等の製造過程において基板上に所定形状の厚膜パターンを形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の厚膜パターン形成方法としては、ガラスやセラミックス基板上に導体或いは絶縁体用のペーストをスクリーン印刷法によりパターン状に塗布した後、焼成工程を経て基板に密着したパターンを形成する方法が知られている。また別の方法としては、基板上の全面に感光性ペーストを塗布し、フォトリソグラフィ法でパターニングを行ってから、パターン形成用ペーストを焼成する方法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなパターン形成用のペーストは焼成時にライン全体が収縮する。具体的には線幅収縮率は１０〜３０％程度である。例えば、線幅収縮率が２０％のペーストを使用し、線幅１００μｍのパターンを１００μｍ間隔で塗布して焼成したとすると、焼成後は線幅が８０μｍ、線間は１２０μｍとなってしまう。一方、スクリーン印刷法や感光性ペーストを用いたフォトリソグラフィ法でライン状パターンを形成する場合、解像度からして線間は２０μｍが限界である。したがって、図１のように、焼成前の線幅をＡμｍとすると、焼成後の線間Ｂは〔２×（０．１×Ａ）＋２０〕μｍとなる。例えば、焼成前の線幅Ａを１００μｍと仮定すると、焼成後の線間Ｂは４０μｍとなってしまう。また、現状のＡＣ型ＰＤＰにおけるアドレス電極の線幅を７０μｍ程度と仮定すると、３４μｍ以下の線間は形成することができないことになり、高精細なＰＤＰの製造が難しくなる。
【０００４】
また、ＡＣ型ＰＤＰの２分割駆動を考えた場合、図２のようにアドレス電極を２分割する必要があるが、焼成時における矢印方向の収縮は線幅Ａの２０％程度である。したがって線幅と同様、焼成後の間隔Ｄは〔２×（０．１×Ａ）＋２０〕μｍとなる。例えば、現状のＡＣ型ＰＤＰを考えると、線幅は７０μｍなので３４μｍ以下の間隔を設けることは不可能である。しかし、間隔Ｄが大きくなると、パネルの中央部分が点灯しなくなったり、点灯したとしても放電が他と異なったり、断線しているのが目視で確認できてしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターン形成用ペーストが焼成工程を経ても寸法変化を起こさないようにした厚膜パターン形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、基板上にパターン形成用ペーストをパターニングし、焼成工程を経て基板に密着したパターン層を形成する工程を含む厚膜パターン形成方法において、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を基板上に形成し、その収縮防止層の上にさらに熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成し、その下地層の上にパターン形成用ペーストをパターニングするようにし、収縮防止層、下地層及びパターン層を同時に焼成するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で使用できる基板としては、ガラス、金属、セラミック等を挙げることができる。ここではガラス基板を使用し、そのガラス基板上に厚膜パターンとして電極を形成する場合を例に挙げて説明する。
【０００８】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１１の上に収縮防止層１２を形成する。具体的には、アルミナ、シリカ、酸化硼素、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、炭酸カルシウム等の１種若しくは２種以上の無機粉体であって、下地層やパターン層の焼成温度で軟化しない、すなわち６５０℃以下で軟化しない無機材料をバインダー樹脂、溶剤と混合してペースト化したものや、フィルム形成してシート化したものを用いて形成される。この無機粉体としては平均粒径０．１〜２．０μｍのものが好ましく用いられる。
【０００９】
上記の収縮防止層は、焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向（膜厚方向）にのみ収縮するものである。すなわち、収縮防止層を形成するこれらのペーストやシートは、熱による膨張と樹脂が飛ぶ時の収縮が略釣り合っているので寸法変化を起こさない。
【００１０】
さらに、図３（ｂ）に示すように、収縮防止層１２の上に下地層１３を形成する。この下地層１３は電極との密着性を向上させ、マイグレーション防止を図るためのもので、ＰｂＯ系、Ｂｉ2 Ｏ3 系、ＺｎＯ系等の低温度で軟化するガラスを含有したペーストを塗布して形成する。ガラス基板１１に形成した収縮防止層１２は絶縁性はあるが熱で溶融しないため、成膜性に劣ることから、直接その上に電極を形成すると電極の剥離等が起こる。したがって、熱で溶融して収縮防止層１２に浸透するような下地層１３を設けることで、成膜性、機械的強度を向上させるものである。
【００１１】
次に、図３（ｃ）に示すように、収縮防止層１２と下地層１３とを形成したガラス基板１１に電極ペースト１４をスクリーン印刷法等の手段によりパターニングする。或いは、感光性の電極ペーストを全面に塗布して乾燥させるか、若しくは一旦フィルム上に電極ペースト層を形成してこれを基板に転写した後、フォトリソグラフィ法でパターニングを行うようにしてもよい。
【００１２】
次いで、焼成を行って電極ペースト１４から樹脂分を飛ばし、図３（ｄ）に示すように密着状態の電極１５を形成する。この焼成工程では、３００〜４００℃で電極ペースト中の樹脂分が飛んで膜減りを起こし、水平方向に収縮しようとするが、アルミナを主体とする粉体が熱膨張することで、みかけ上は水平方向には収縮しないので、電極１５は線幅が変化せず剥離することもない。さらに、４５０〜６００℃になるとガラスフリットの軟化による収縮が起こり、さらには溶融して下地層１３と密着する。また、下地層１３は溶融して収縮防止層１２に溶け込んで一体化した混合層１６になる。そして、焼成を終えると冷却されるが、混合層１６の熱膨張率はガラス基板１１と電極１５の熱膨張率と同じなので、電極１５は寸法変化や剥離等の現象を起こさない。このようにして、ガラス基板１１上には、６５０℃以下で軟化しない無機粉体がリッチな層から徐々に６５０℃以下の軟化点を有するガラスリッチな層へと変化する傾斜構造の混合層１６が形成され、その上に電極１５のパターンが形成された状態になる。
【００１３】
【実施例】
平均粒径１．０μｍ程度のアルミナ８０重量％とシリカ２０重量％の混合粉体にバインダー樹脂を添加してペースト化した材料を用意し、ガラス基板上にこのペースト材料をコーティングして収縮防止層を形成した。乾燥後、その収縮防止層の上にＰｂＯ系のガラスを含有したペーストをコーティングして下地層を形成した。
【００１４】
続いて、下記組成Ａの感光性樹脂を含有する下記組成Ｂの感光性電極ペーストを用意し、これを収縮防止層と下地層が形成されたガラス基板上にスクリーン印刷によりコーティングし、乾燥膜厚１５μｍの電極ペースト層を形成した。そして、マスクを介して電極ペースト層を露光し、現像工程を経て線幅５０μｍ、線間２０μｍの電極パターン層を形成した。
【００１５】
＜組成Ａ＞
アルカリ現像型バインダーポリマー １００重量部
（メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体）
ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート ６０重量部
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア９０７」） １０重量部
【００１６】
＜組成Ｂ＞
組成Ａの感光性樹脂 ２０重量部
銀粉（平均粒径） ７０重量部
ガラスフリット ５重量部
｛主成分：Ｂｉ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 （無アルカリ）、
平均粒径：１μｍ、軟化点：６００℃｝
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル ２０重量部
増粘剤 １重量部
【００１７】
次いで、収縮防止層、下地層及び電極パターン層を一括で焼成して、膜厚６μｍ、線幅４８μｍ、線間２２μｍのＰＤＰ用アドレス電極を形成した。これにより、膜厚が５μｍ以上で且つ線幅３０μｍ以下の微細な電極パターンを形成することができた。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を基板上に形成し、その収縮防止層の上にさらに熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成し、その下地層の上にパターン形成用ペーストをパターニングするようにし、これらを同時に焼成するようにしたので、焼成時において収縮防止層が寸法変化を起こさず、したがってその上にあるパターン形成用ペーストが焼成工程を経ても幅方向に収縮を起こさないことから、焼成前の間隔、すなわち小さな間隔で厚膜パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ライン状パターンの焼成前と焼成後における線幅と線間の関係を示す説明図である。
【図２】ライン状パターンを２分割した場合の焼成前と焼成後における間隔の関係を示す説明図である。
【図３】本発明に係る厚膜パターン形成方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
Ａ 線幅（焼成前）
Ｂ 線間（焼成後）
Ｄ 間隔（焼成後）
１１ 基板
１２ 収縮防止層
１３ 下地層
１４ 電極ペースト
１５ 電極
１６ 混合層
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、液晶表示装置（ＬＣＤ）、蛍光表示装置、混成集積回路等の製造過程において基板上に所定形状の厚膜パターンを形成する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の厚膜パターン形成方法としては、ガラスやセラミックス基板上に導体或いは絶縁体用のペーストをスクリーン印刷法によりパターン状に塗布した後、焼成工程を経て基板に密着したパターンを形成する方法が知られている。また別の方法としては、基板上の全面に感光性ペーストを塗布し、フォトリソグラフィ法でパターニングを行ってから、パターン形成用ペーストを焼成する方法も知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のようなパターン形成用のペーストは焼成時にライン全体が収縮する。具体的には線幅収縮率は１０〜３０％程度である。例えば、線幅収縮率が２０％のペーストを使用し、線幅１００μｍのパターンを１００μｍ間隔で塗布して焼成したとすると、焼成後は線幅が８０μｍ、線間は１２０μｍとなってしまう。一方、スクリーン印刷法や感光性ペーストを用いたフォトリソグラフィ法でライン状パターンを形成する場合、解像度からして線間は２０μｍが限界である。したがって、図１のように、焼成前の線幅をＡμｍとすると、焼成後の線間Ｂは〔２×（０．１×Ａ）＋２０〕μｍとなる。例えば、焼成前の線幅Ａを１００μｍと仮定すると、焼成後の線間Ｂは４０μｍとなってしまう。また、現状のＡＣ型ＰＤＰにおけるアドレス電極の線幅を７０μｍ程度と仮定すると、３４μｍ以下の線間は形成することができないことになり、高精細なＰＤＰの製造が難しくなる。
【０００４】
また、ＡＣ型ＰＤＰの２分割駆動を考えた場合、図２のようにアドレス電極を２分割する必要があるが、焼成時における矢印方向の収縮は線幅Ａの２０％程度である。したがって線幅と同様、焼成後の間隔Ｄは〔２×（０．１×Ａ）＋２０〕μｍとなる。例えば、現状のＡＣ型ＰＤＰを考えると、線幅は７０μｍなので３４μｍ以下の間隔を設けることは不可能である。しかし、間隔Ｄが大きくなると、パネルの中央部分が点灯しなくなったり、点灯したとしても放電が他と異なったり、断線しているのが目視で確認できてしまう。
【０００５】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、パターン形成用ペーストが焼成工程を経ても寸法変化を起こさないようにした厚膜パターン形成方法を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は、基板上にパターン形成用ペーストをパターニングし、焼成工程を経て基板に密着したパターン層を形成する工程を含む厚膜パターン形成方法において、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を基板上に形成し、その収縮防止層の上にさらに熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成し、その下地層の上にパターン形成用ペーストをパターニングするようにし、収縮防止層、下地層及びパターン層を同時に焼成するようにしたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明で使用できる基板としては、ガラス、金属、セラミック等を挙げることができる。ここではガラス基板を使用し、そのガラス基板上に厚膜パターンとして電極を形成する場合を例に挙げて説明する。
【０００８】
まず、図３（ａ）に示すように、ガラス基板１１の上に収縮防止層１２を形成する。具体的には、アルミナ、シリカ、酸化硼素、酸化チタン、酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、炭酸カルシウム等の１種若しくは２種以上の無機粉体であって、下地層やパターン層の焼成温度で軟化しない、すなわち６５０℃以下で軟化しない無機材料をバインダー樹脂、溶剤と混合してペースト化したものや、フィルム形成してシート化したものを用いて形成される。この無機粉体としては平均粒径０．１〜２．０μｍのものが好ましく用いられる。
【０００９】
上記の収縮防止層は、焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向（膜厚方向）にのみ収縮するものである。すなわち、収縮防止層を形成するこれらのペーストやシートは、熱による膨張と樹脂が飛ぶ時の収縮が略釣り合っているので寸法変化を起こさない。
【００１０】
さらに、図３（ｂ）に示すように、収縮防止層１２の上に下地層１３を形成する。この下地層１３は電極との密着性を向上させ、マイグレーション防止を図るためのもので、ＰｂＯ系、Ｂｉ2 Ｏ3 系、ＺｎＯ系等の低温度で軟化するガラスを含有したペーストを塗布して形成する。ガラス基板１１に形成した収縮防止層１２は絶縁性はあるが熱で溶融しないため、成膜性に劣ることから、直接その上に電極を形成すると電極の剥離等が起こる。したがって、熱で溶融して収縮防止層１２に浸透するような下地層１３を設けることで、成膜性、機械的強度を向上させるものである。
【００１１】
次に、図３（ｃ）に示すように、収縮防止層１２と下地層１３とを形成したガラス基板１１に電極ペースト１４をスクリーン印刷法等の手段によりパターニングする。或いは、感光性の電極ペーストを全面に塗布して乾燥させるか、若しくは一旦フィルム上に電極ペースト層を形成してこれを基板に転写した後、フォトリソグラフィ法でパターニングを行うようにしてもよい。
【００１２】
次いで、焼成を行って電極ペースト１４から樹脂分を飛ばし、図３（ｄ）に示すように密着状態の電極１５を形成する。この焼成工程では、３００〜４００℃で電極ペースト中の樹脂分が飛んで膜減りを起こし、水平方向に収縮しようとするが、アルミナを主体とする粉体が熱膨張することで、みかけ上は水平方向には収縮しないので、電極１５は線幅が変化せず剥離することもない。さらに、４５０〜６００℃になるとガラスフリットの軟化による収縮が起こり、さらには溶融して下地層１３と密着する。また、下地層１３は溶融して収縮防止層１２に溶け込んで一体化した混合層１６になる。そして、焼成を終えると冷却されるが、混合層１６の熱膨張率はガラス基板１１と電極１５の熱膨張率と同じなので、電極１５は寸法変化や剥離等の現象を起こさない。このようにして、ガラス基板１１上には、６５０℃以下で軟化しない無機粉体がリッチな層から徐々に６５０℃以下の軟化点を有するガラスリッチな層へと変化する傾斜構造の混合層１６が形成され、その上に電極１５のパターンが形成された状態になる。
【００１３】
【実施例】
平均粒径１．０μｍ程度のアルミナ８０重量％とシリカ２０重量％の混合粉体にバインダー樹脂を添加してペースト化した材料を用意し、ガラス基板上にこのペースト材料をコーティングして収縮防止層を形成した。乾燥後、その収縮防止層の上にＰｂＯ系のガラスを含有したペーストをコーティングして下地層を形成した。
【００１４】
続いて、下記組成Ａの感光性樹脂を含有する下記組成Ｂの感光性電極ペーストを用意し、これを収縮防止層と下地層が形成されたガラス基板上にスクリーン印刷によりコーティングし、乾燥膜厚１５μｍの電極ペースト層を形成した。そして、マスクを介して電極ペースト層を露光し、現像工程を経て線幅５０μｍ、線間２０μｍの電極パターン層を形成した。
【００１５】
＜組成Ａ＞
アルカリ現像型バインダーポリマー １００重量部
（メチルメタクリレート／メタクリル酸共重合体）
ポリオキシエチル化トリメチロールプロパントリアクリレート ６０重量部
光開始剤（チバガイギー社製「イルガキュア９０７」） １０重量部
【００１６】
＜組成Ｂ＞
組成Ａの感光性樹脂 ２０重量部
銀粉（平均粒径） ７０重量部
ガラスフリット ５重量部
｛主成分：Ｂｉ2 Ｏ3 、ＳｉＯ2 、Ｂ2 Ｏ3 （無アルカリ）、
平均粒径：１μｍ、軟化点：６００℃｝
ジプロピレングリコールモノメチルエーテル ２０重量部
増粘剤 １重量部
【００１７】
次いで、収縮防止層、下地層及び電極パターン層を一括で焼成して、膜厚６μｍ、線幅４８μｍ、線間２２μｍのＰＤＰ用アドレス電極を形成した。これにより、膜厚が５μｍ以上で且つ線幅３０μｍ以下の微細な電極パターンを形成することができた。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を基板上に形成し、その収縮防止層の上にさらに熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成し、その下地層の上にパターン形成用ペーストをパターニングするようにし、これらを同時に焼成するようにしたので、焼成時において収縮防止層が寸法変化を起こさず、したがってその上にあるパターン形成用ペーストが焼成工程を経ても幅方向に収縮を起こさないことから、焼成前の間隔、すなわち小さな間隔で厚膜パターンを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ライン状パターンの焼成前と焼成後における線幅と線間の関係を示す説明図である。
【図２】ライン状パターンを２分割した場合の焼成前と焼成後における間隔の関係を示す説明図である。
【図３】本発明に係る厚膜パターン形成方法を説明するための工程図である。
【符号の説明】
Ａ 線幅（焼成前）
Ｂ 線間（焼成後）
Ｄ 間隔（焼成後）
１１ 基板
１２ 収縮防止層
１３ 下地層
１４ 電極ペースト
１５ 電極
１６ 混合層
Claims (2)
- 基板上にパターン形成用ペーストをパターニングし、焼成工程を経て基板に密着したパターン層を形成する工程を含む厚膜パターン形成方法において、６５０℃以下で軟化しない無機粉体とバインダー樹脂からなり焼成時においてパターンの水平方向には殆ど収縮せずに垂直方向にのみ収縮する収縮防止層を基板上に形成し、その収縮防止層の上にさらに熱で溶融して収縮防止層に浸透する下地層を形成し、その下地層の上にパターン形成用ペーストをパターニングするようにし、収縮防止層、下地層及びパターン層を同時に焼成するようにしたことを特徴とする厚膜パターン形成方法。
- 請求項１に記載の方法で形成された厚膜パターンを有する基板であって、基板上に６５０℃以下で軟化しない無機粉体がリッチな層から徐々に６５０℃以下の軟化点を有するガラスリッチな層が形成され、その上に厚膜パターンが形成されてなる厚膜パターン付き基板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30434396A JP3681024B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 厚膜パターン形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30434396A JP3681024B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 厚膜パターン形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144211A JPH10144211A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3681024B2 true JP3681024B2 (ja) | 2005-08-10 |
Family
ID=17931877
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30434396A Expired - Fee Related JP3681024B2 (ja) | 1996-11-15 | 1996-11-15 | 厚膜パターン形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3681024B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4855595B2 (ja) * | 2001-07-04 | 2012-01-18 | パナソニック株式会社 | プラズマディスプレイパネル用ガラス基板の製造方法 |
| CN108058482A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-05-22 | 滁州英诺信电器有限公司 | Pet基材印刷防收缩工艺 |
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1996
- 1996-11-15 JP JP30434396A patent/JP3681024B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10144211A (ja) | 1998-05-29 |
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