JPH0929638A - 厚膜パターン形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 サンドブラスト法により厚膜パターンを形成
するに際し、工程の簡略化を図ると共に、サンドブラス
トによる他の構成材料へのダメージを軽減し、また研削
容易性と良好な仕上がりパターンを両立させる。 【構成】 無機粉体と樹脂バインダーとを主成分とする
パターン形成材料からなるパターン形成層１２を対象物
１０上に形成し、該パターン形成層１２上にレジストマ
スク１３を印刷法により形成した後、レジストマスク１
３の開口部に対応するパターン形成材料をサンドブラス
ト法により除去してから、焼成によりレジストマスク１
３を剥離すると同時にパターン形成材料を焼結する。レ
ジストマスクを剥離する工程が省略される。研削が容易
で機械的強度が低いパターン形成材料を用いることが可
能となり、サンドブラストによる他の構成物へのダメー
ジが軽減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置、蛍
光表示装置、プラズマディスプレイパネル、サーマルヘ
ッド、混成集積回路等の製造工程における厚膜パターン
形成方法に係り、特にプラズマディスプレイパネルにお
ける障壁の形成方法に利用した際に大きな効果が得られ
る厚膜パターン形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ガス放電パネルであるプラズマ
ディスプレイパネルは、２枚の基板に挟まれた微小な放
電空間としてのセルを多数備えており、セルごとに放電
して発光するか、或いは生じた紫外線により蛍光体を発
光させるようになっている。これらの微小セルの間に
は、セル相互の干渉を防ぐため、また両基板間の間隔を
一定に保つために障壁が設けられている。そして、通常
の場合、この障壁は障壁形成用ペーストを用いて一方の
基板の上にスクリーン印刷によりパターニングすること
で形成されている。

【０００３】ところで、上記のプラズマディスプレイパ
ネルでは、放電空間をできるだけ大きくして高輝度の発
光を得るために、壁面が垂直に切り立ち、幅が狭く高さ
の高い障壁が要求される。特に高精細のディスプレイで
は、例えば高さ１００μｍに対して、幅３０〜５０μｍ
といった高アスペクト比の障壁が必要とされる。しかし
ながら、上述のスクリーン印刷では１回の印刷で形成で
きる膜厚がせいぜい数１０μｍであるため、印刷と乾燥
を多数回、一般的には１０回以上も繰り返す必要があ
り、生産性が悪いという問題点がある。また、スクリー
ン印刷で形成される塗膜は周辺部が窪んで凸状になるた
め、多数回の重ね刷りを行うとダレが蓄積されて底辺部
が広がってしまう問題があり、障壁のファインピッチ化
には限界があった。また、スクリーン印刷では、印刷版
の歪みのためピッチ精度に限界があり、パネルの大型化
に対応できないという問題点もあった。また、インキの
経時的なレオロジー特性変化や版の伸びなどの不確定要
因により工程を安定化することが困難であり、熟練した
作業者の経験に頼っているのが現状である。

【０００４】このような問題を解決し得る方法として、
サブトラクティブ法を用いた障壁形成方法が提案されて
いる（電子材料、１９８３年、Ｎｏ．１１、ｐ１３
８）。すなわち、障壁形成層を形成した後、上面にサブ
トラクティブ用レジストマスクを印刷やフォトリソグラ
フィーにより形成し、レジストマスクの開口部の障壁形
成材料を除去する方法である。その中でも、圧縮気体と
混合された微粒子を高速で噴射して物理的にエッチング
を行う、いわゆるサンドブラスト加工法がとりわけ期待
されている。このサンドブラスト加工法を用いれば、壁
面が垂直に切り立ち、幅が狭く高さの高い望ましい形状
に障壁材を加工することが可能である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のサンドブラスト
加工法による障壁形成プロセスは一般的には次のように
して行われる。 （１）無機粉体と樹脂バインダーとを主成分とする障壁
形成材料からなる障壁形成層を対象物上に形成する。 （２）該障壁形成層上に感光性材料を用いてフォトリソ
グラフィー法によりレジストマスクを形成する。 （３）該レジストマスクの開口部に対応する障壁形成材
料をサンドブラスト法により除去する。 （４）剥離液を用いてレジストマスクを剥離する。 （５）焼成により障壁形成材料を焼結する。

【０００６】ところで、このようなプロセスで行われる
サンドブラスト法では、以下に示すような３つの問題点
がある。 研削に多量のエネルギーと粉体（研削材）を必要と
し、研削に要する時間も長いため、コストが高くなる。
また、障壁パターンの間隙、或いはパネル周辺部に露出
した電極や誘電体層やガラス基板などの構成材料がサン
ドブラストによりダメージを受けてしまう。 フォトプロセスによりレジストマスクを形成するの
で、このために用いる装置が高価でコストが高くなる。 ガラス基板の熱による変形を小さくするために障壁形
成材料の焼成温度はなるべく低くする必要がある。とこ
ろが障壁形成材料中のガラス粉末を低融点化すると、ア
ルカリや水に対して不安定になるため、レジストマスク
の剥離工程でガラス成分がダメージを受けてしまう。こ
のため低温焼成化に制約を受ける。

【０００７】一般に障壁形成材料は、焼成過程で軟化し
ないアルミナ、ジルコニアなどのセラミック粉体と、焼
成過程で流動して固着するための低融点ガラス粉末を主
成分としている。さらに、焼成前のこれら粉体を塗膜化
するために、焼成により燃焼、分解、気化して焼失し得
る樹脂バインダーを少量含むものが用いられる。このよ
うな構成の障壁形成材料がなるべく容易に研削されるに
は、粉体がなるべく疎に充填されていて空隙率が高く、
さらに粉体どうしの固着力が弱い状態であることが必要
である。したがって、上記の問題点を解決するには、
次のようにすればよいことが知られている。 （１）用いる樹脂量を極力少なくする。 （２）大きな粉体を用いたり、非球状性が高く充填率の
低い粉体を混合して使用することで、グリーンデンシテ
ィー（生シート密度）を低下させる。 （３）柔軟性が低く、もろい樹脂を用いる。

【０００８】しかしながら、これらの手法により研削さ
れやすくした未焼成の障壁形成材料は、機械的強度が低
く、特に水やアルカリ水溶液が浸透した際の強度が極端
に低下するために、通常の湿式方式によりレジスト剥離
を行うと、剥離工程において破壊されたり、また剥離し
たレジストに表面部分の障壁材料が持って行かれること
で、表面の平滑性が悪化するという問題を生じる。ま
た、剥離後には致命的な欠陥が発生していない場合であ
っても、剥離によるダメージで小さな亀裂ができてお
り、焼成工程の焼結による収縮応力によって、この亀裂
をきっかけとした障壁の断線が発生する。そこで、レジ
ストの剥離に湿式方式を用いずに、焼成炉中でバーンア
ウトさせてしまう方法も考えられるが、従来用いられて
いるフォトレジストでは、レジスト材料の炭化物が基板
上に固着してしまい良好な剥離は困難であり、また飛散
した炭化物が炉内に堆積し、他の工程で焼成炉を使用し
た際に基板上に付着して不良品を発生させると言った問
題も生じる。このように、障壁形成材料の研削容易性を
向上させようとするとレジスト剥離適性からの制約を強
く受けることになる。

【０００９】次に上記の問題点についてであるが、フ
ォトリソグラフィー法を用いず印刷法によりレジストマ
スクを形成することは例えば特開平６−３６６８３号公
報により公知である。しかしながら、ここで用いられて
いるレジストマスク材も焼成工程で良好に剥離すること
はできない。このため、湿式の剥離工程が必要となり、
フォトレジストを用いた場合と同様な問題が生じること
になる。さらに、この公報に開示されているようなスク
リーン印刷法によりレジストマスクを形成したのでは、
パターン精度が悪く、サンドブラスト法の利点が半減し
てしまうことにもなる。

【００１０】本発明は、こ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、サンドブラス
ト法により厚膜パターンを形成するに際し、工程の簡略
化を図るとともに、サンドブラストによる他の構成材料
へのダメージを軽減でき、また研削容易性と良好な仕上
がりパターンを両立させた厚膜パターン形成方法を提供
することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明に係る厚膜パターン形成方法は、無機粉体と
樹脂バインダーとを主成分とするパターン形成材料から
なるパターン形成層を対象物上に形成する工程と、該パ
ターン形成層上にレジストマスクを印刷法により形成す
る工程と、該レジストマスクの開口部に対応するパター
ン形成材料をサンドブラスト法により除去する工程と、
焼成によりレジストマスクを剥離すると同時にパターン
形成材料を焼結する工程とを含むことを要旨とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下ではプラズマディスプレイパ
ネルの障壁形成を例に挙げて本発明を詳細に説明する
が、本発明は厚膜パターンをサンドブラスト法により形
成する場合に広く適用できるものである。また、本発明
で言う「厚膜」とは、金属、セラミック、ガラスなどの
無機粉体をビヒクル中に分散せしめ、これを塗布した後
で焼結せしめて得られる膜であって、膜厚が厚いという
意味ではない。ちなみに本発明は膜厚２μｍ程度のパタ
ーン形成についても適用可能である。

【００１３】前記したように障壁形成材料は、焼成過程
で軟化しないアルミナ、ジルコニアなどのセラミック粉
体と、焼成過程で流動して固着するための低融点ガラス
粉末を主成分としている。さらに、焼成前のこれら粉体
を塗膜化するために、焼成により気化、燃焼、分解して
焼失し得る樹脂バインダーを少量含むものが用いられ
る。樹脂バインダーとしては、低温で燃焼、分解、気化
し、炭化物が障壁中に残存しないことが必要であり、セ
ルロース系樹脂、ポリメタクリル酸エステル類、ポリ−
α−メチルスチレン、ポリビニルアルコールなどが好ま
しく用いられる。サンドブラスト加工により容易に研削
されるためには樹脂の含有率は小さいことが好ましく、
一方少なすぎると塗膜にひび割れが発生したり、液の安
定性が悪化するため好ましくない。乾燥後の樹脂含有率
の好適な範囲は１．５〜４重量％である。

【００１４】そして、障壁形成層は、これらの固形分を
揮発性溶剤によりインキ化したものを塗布した後、加熱
して乾燥することにより形成される。ここで用いられる
インキは、スクリーン印刷で用いられるような、低揮発
性の溶剤を使用してロールミルにより混練されたペース
ト状の塗工液か、ボールミルなどにより混練されたスラ
リー状の塗工液のいずれもが使用できる。この塗工液の
塗布方式としては、スクリーン印刷、ブレードコーティ
ング、コンマコーティング、リバースロールコーティン
グ、スプレーコーティング、ガンコーティング、イクス
トルージョンコーティング、リップコーティングなどが
好ましく使用される。塗布はガラス基板上に行うことが
一般的であるが、場合によっては、フィルム上に塗布
し、これをガラス基板に転写することも可能である。こ
のようにすることで、必要部分のみにパターン状の塗布
が可能となる、高い膜厚精度や表面平滑性が得られるな
どの利点がある。

【００１５】レジストマスク材料は、低温で燃焼、分
解、気化し、炭化物が残存しないことが必要であり、セ
ルロース系樹脂、ポリメタクリル酸エステル類、ポリ−
α−メチルスチレン、ポリビニルアルコールなどが好適
に使用できる。また、レジストマスクの耐研削性を高め
るために、レジスト材料には適度な柔軟性が必要であ
り、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレート等の可
塑剤を添加することが好ましい。これらの樹脂は溶剤に
溶解して使用される。レジストマスクの膜厚は５〜１５
μｍ程度が好ましく、５μｍ未満ではサンドブラストに
対する耐研磨性が十分でなく、１５μｍを越えると印刷
法で形成することが困難である。

【００１６】レジストマスクを形成する印刷方法として
は、スクリーン印刷法、凹版印刷法、凹版オフセット印
刷法、平版オフセット印刷法、凸版印刷法、凸版オフセ
ット印刷法などが挙げられるが、高いパターン精度が得
られ、膜厚を稼げ、工程が安定化する方法として凹版オ
フセット印刷法が好適である。

【００１７】凹版オフセット印刷法は、図１（ａ）に示
すように版１の凹部１ａにインキ２をドクターブレード
により埋め込み、図１（ｂ）に示すようにこのインキ２
をゴムなどの弾性を有するブランケット３上に転写し、
さらに図１（ｃ）に示すようにブランケット３上のイン
キ２を基板４に転写させる方法である。この凹版オフセ
ット印刷法では、ブランケット３からの転写を再現良く
制御する上でブランケット３の材質が重要であり、表層
ゴムの粘弾性（ tanδｈａ）が０．０５〜０．２５の範
囲であることが好ましい。すなわち、０．０５未満であ
ると版１からブランケット３へのインキ受理性が低下
し、逆に０．２５を越えるとブランケット３の変形量が
大きくなりすぎピッチ精度が悪化する。材質としてはシ
リコーン系のゴムが好ましく使用される。

【００１８】版１の材質はドクターブレードの耐久性を
高め、ブランケット３へのインキ転写性に優れるものが
望まれる。このためガラス板、金属板若しくはその複合
板が用いられる。ドクターブレードは掻き取り性と耐久
性が求められ、材質としてはＳＵＳが好ましい。また、
筋ムラを解消するため、刃先のＲが８μｍ以下で先端部
のうねりが３０μｍ／５０ｃｍ以下、刃先側面の表面荒
さがＲｍａｘで１μｍ以下であることが好ましい。

【００１９】ここで、レジストインキの適切な定常流粘
度範囲は１００〜１５００poise である。小さすぎる場
合にはブランケット３から基板４へのインキ転移に不良
が生じる。逆に高すぎる場合には版１からブランケット
３へのインキの転移に不良が生じる。また、乾燥後の膜
厚をなるべく厚くするためには、インキは高濃度である
ことが望ましい。高濃度で粘度を適性範囲に抑えるに
は、バインダー樹脂の分子量を調整することにより可能
である。印刷によりパターニングされたレジストインキ
は、適切な乾燥装置により溶剤を除去して塗膜を形成す
る。

【００２０】レジストマスクを介してのサンドブラスト
処理を経て焼成を行うが、通常、空気雰囲気下で５００
〜６００℃の温度にて焼成することによりレジストマス
クが剥離されると同時に障壁形成材料が焼結する。

【００２１】

【実施例】以下、図２に示す工程図を参照して本発明の
実施例を比較例とともに説明する。なお、ここではプラ
ズマディスプレイパネルの背面板上に障壁を形成する場
合を例に挙げている。

【００２２】（実施例）まず、図２（ａ）に示すよう
に、Ａｇペーストを用いてスクリーン印刷によりガラス
基板１０上に電極１１をパターニングして焼成した後、
奥野製薬工業製の障壁用ペースト（Ｇ３−０４１４）を
リバースロールコーターにより塗布し、ホットプレート
により１００℃にて３０分間乾燥させてから、さらに１
５０℃で２０分間乾燥して平均膜厚１５０μｍの障壁形
成層１２を得た。

【００２３】下記組成Ａのレジストインキを調製し、こ
のレジストインキを凹版オフセット印刷機により障壁形
成層１２上にパターン印刷した後、８０℃にて５分間乾
燥させ、図２（ｂ）に示すように、線幅８０μｍ、ピッ
チ２２０μｍのストライプパターンでレジストマスク１
３を形成した。

【００２４】 ＜組成Ａ＞ エチルセルロース（ハーキュレス、Ｎ−１０） …２６重量部 トルエン …５２重量部 エタノール …１２重量部 ジブチルフタレート …１０重量部

【００２５】ここで用いたオフセット印刷用版は、ソー
ダライムガラス板に深さ２０μｍの凹部をエッチングし
て作製したものである。また、ブランケットは、基布と
圧縮層とからなる基材上に下記組成Ｂのシリコーンゴム
塗布液を厚さ約１．０ｍｍで塗布した後、１７０℃にて
２０分間の加流を行い、表面ゴム層を形成して作製した
ものである。

【００２６】 ＜組成Ｂ＞ メチルフルオロビニルシロキサン （フルオロ基の導入量：５ mol％、重合度＝３０００〜１００００） …１００重量部 加流剤 2,5−ジメチル−2,5 −ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン （東芝シリコーン（株）製、ＴＣ−８） … ５重量部

【００２７】上記のようにレジストマスク１３を形成し
た後、図２（ｃ）に示すように、サンドブラスト加工に
よる不要部分の除去を行った。この場合、ノズルとガラ
ス基板１０の距離は８ｃｍとし、研磨剤に褐色溶融アル
ミナ＃１０００を用いて噴出圧力３ｋｇ／ｃｍ² でサン
ドブラスト処理を行った。対角２０インチ基板における
研削所要時間は３５分間であった。

【００２８】サンドブラスト処理を終了した後、ピーク
温度５６０℃にて焼成を行い、図２（ｄ）に示すよう
に、レジストマスク１３をバーンアウトさせると共に障
壁形成材料をガラス基板１０に結着させた。これにより
トップの線幅平均が約４０μｍ、高さが約１２０μｍで
欠けなどの損傷が無く、表面平滑性の高い形状の良好な
障壁１４が形成された。また、電極１１の断線も発生し
なかった。

【００２９】（比較例）上記実施例と同様にしてガラス
基板上に電極と障壁形成層を形成した後、ガラス基板を
８０℃に加熱し、障壁形成層の上からドライフィルムレ
ジストをラミネートした。使用したドライフィルムレジ
ストは日本合成化学工業製のＮＥＦ−１５０である。次
いで、線幅８０μｍ、ピッチ２２０μｍのラインパター
ンマスクを介して紫外線により露光を行った。露光条件
は３６４ｎｍにおいて強度２００μＷ／ｃｍ² 、照射量
２００ｍＪ／ｃｍ² である。続いて、炭酸ナトリウム１
ｗｔ％水溶液により液温３０℃でスプレー現像を行っ
た。以上の工程により、線幅８０μｍ、ピッチ２２０μ
ｍのサンドブラスト用レジストマスクが得られた。

【００３０】実施例と同様にしてサンドブラスト処理を
行った後、剥離液によりレジストマスクの剥離を行っ
た。剥離液として水酸化ナトリウム水溶液、アミン系剥
離液を用い、種々条件を変えてテストしたが、いずれも
剥離後には障壁に欠けが発生したり、表層部分が破壊さ
れ凹凸が発生したりして、良好に剥離することができな
かった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の厚膜パタ
ーン形成方法によれば、レジストマスクを剥離する工程
が省略されるため、サンドブラスト加工法によるパター
ン形成工程が簡略化されると共に、研削が容易で機械的
強度が低いパターン形成材料を用いることが可能とな
る。したがって、サンドブラストによる他の構成物への
ダメージを軽減でき、また研削に要する時間が短くてす
み、研削材と消費エネルギーを節約することができる。

【００３２】また、パターン形成材料中にアルカリや水
に対して不安定なガラス粉末を使用することが可能とな
り、より低温で焼成することが可能となる。これによ
り、ガラス基板の変形が低減され、大型のガラス基板の
場合においてもトータルピッチのずれを許容範囲内に抑
えることができる。

【００３３】また、凹版オフセット印刷法によりレジス
トマスクを形成することにより、フォトプロセスを用い
ずにスクリーン印刷よりも高いパターン精度が得られる
ため、低い製造コストで高精度のパターン形成が実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】凹版オフセット印刷法の説明図である。

【図２】本発明に係る厚膜パターン形成方法の一実施例
を示す工程図である。

【符号の説明】

１ 版 １ａ 凹部 ２ インキ ３ ブランケット ４ 基板 １０ ガラス基板 １１ 電極 １２ 障壁形成層 １３ レジストマスク １４ 障壁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 無機粉体と樹脂バインダーとを主成分と
   するパターン形成材料からなるパターン形成層を対象物
   上に形成する工程と、該パターン形成層上にレジストマ
   スクを印刷法により形成する工程と、該レジストマスク
   の開口部に対応するパターン形成材料をサンドブラスト
   法により除去する工程と、焼成によりレジストマスクを
   剥離すると同時にパターン形成材料を焼結する工程とを
   含む厚膜パターン形成方法。
2. 【請求項２】 前記レジストマスクを形成する印刷法
   が、凹版オフセット印刷法である請求項１に記載の厚膜
   パターン形成方法。
3. 【請求項３】 形成される厚膜パターンがプラズマディ
   スプレイパネルの障壁である請求項１又は２に記載の厚
   膜パターン形成方法。