JPH0992139A

JPH0992139A - 厚膜パターン形成方法

Info

Publication number: JPH0992139A
Application number: JP24105795A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Kafuku; 公明加福
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1995-09-20
Filing date: 1995-09-20
Publication date: 1997-04-04

Abstract

(57)【要約】【課題】サブトラクティブ法により基板上に厚膜パタ
ーンを形成するに際し、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ても、形状の良好な厚膜パター
ンを形成可能とする。【解決手段】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４を基板
１上に形成し、その上にポリマー層５を形成した後、ポ
リマー層５をレジスト描画法によりパターニングし、パ
ターニングされたポリマー層５の開口部に対応するパタ
ーン形成材料を除去し、焼成によりパターニング形成材
料を焼結する。ポリマー層５によりパターン形成材料の
機械的強度が向上するとともに、パターン形成材料をサ
ブトラクティブ法により除去する際にポリマー層５も除
去されるので、レジスト材料のようにバーンアウトによ
って炭化物が固着することがない。

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、混成集積回路などの製造工程において厚膜パター
ンを形成する技術分野に係るものであり、特にプラズマ
ディスプレイパネルの障壁、電極、抵抗体等の形成に利
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。このプラズマ
ディスプレイパネルにおいては、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、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
必要とされている。

【０００３】従来、障壁の形成にはスクリーン印刷によ
るパターン形成が一般的に行われてきた。しかしなが
ら、スクリーン印刷では一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回以上も繰り返すことで目的の膜厚を得
る必要があった。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、パネルの大型化にも問題があった。

【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、１９３８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パターンを印刷やフォトリソグ
ラフィーにより形成し、レジスト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。また、レジストのパ
ターニングにフォトリソ工程を採用することによりパタ
ーン精度を高くでき、パネルの大型化にも適応できる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような利点を持
つサンドブラスト法であるが、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、コストが高くなるという問題点がある。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という問題がある。こ
のため、研削されるべき障壁形成層はなるべく容易に研
削されることが求められる。

【０００６】ところで、一般的に障壁形成材料は、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
等をして焼失し得る樹脂を少量含んだガラスペーストが
用いられる。このような構成をなしている未焼成の障壁
形成材料が容易に研削されるためには、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好ましい。これを達成す
るため、具体的には次のような手段が採られる。（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、針状、鱗片状といった充
填率の低い粉体を混合して使用する。（３）柔軟性が低く、もろい樹脂を用いる。

【０００７】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るレジスト剥離
を行うと、剥離工程において破壊されたり、また剥離し
たレジストの表面部分の障壁材料が持っていかれること
で、表面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。また、湿式方式では
廃液処理が必要であり、感光材料を使用することから安
全光下での作業が要求されるなど、作業環境、作業効率
上の問題がある。レジストの剥離に湿式方式を用いず、
焼成炉中でバーンアウトさせてしまう方法もあるが、こ
の方法ではレジスト材料の炭化物が基板上に固着してし
まうので好適な剥離は困難である。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こ
れが基板上に付着して不良品を発生させるという問題も
生じる。このため、障壁材料の研削容易性を向上させる
ことはレジストの剥離適性からの制約を強く受け、十分
な効果を上げることができなかった。

【０００８】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、サブトラクテ
ィブ法により基板上に厚膜パターンを形成するに際し、
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
ても、形状の良好な厚膜パターンを形成可能とした厚膜
パターン形成方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、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基板上に形成する工程と、該パタ
ーン形成層上にポリマー層を形成する工程と、該ポリマ
ー層をレーザー描画法によりパターニングする工程と、
パターニングされたポリマー層の開口部に対応するパタ
ーン形成材料を除去する工程と、焼成によりパターン形
成材料を焼結する工程とを含むことを特徴とする。

【００１０】なお、以下ではプラズマディスプレイパネ
ルの障壁形成に焦点を絞って本発明を詳細に説明する
が、本発明は厚膜パターンを所謂サブトラクティブ法に
より形成する場合に広く適用できるものであり、特にサ
ンドブラスト法によってパターン加工する場合に有効な
ものであることに留意されたい。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固着
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２μｍ程度のパターン形成に
ついても適用可能である。例えば電極や抵抗体等の形成
にも応用可能である。

【００１１】パターン形成層である障壁形成層は、揮発
性溶剤によりインキ化された塗工液をパターン形成材
料、即ち障壁形成材料として用い、これを基板上に塗布
した後、加熱乾燥させることにより形成される。

【００１２】障壁形成材料中に用いられる樹脂バインダ
ーは、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、アクリ
ル系樹脂、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、乾燥後の樹脂含有率は１〜３重量％が好まし
い。

【００１３】障壁形成材料の塗布方法としては、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。こ
こで使用されるインキは、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。また、障壁形成材料の塗布はガラス基板上に行うこ
とが一般的ではあるが、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。

【００１４】ポリマー層は、適当な溶剤に溶解したポリ
マーを障壁形成層上に直接塗布するか、又は他の適当な
基材上に塗布し、これを障壁形成層上に転写することで
形成される。

【００１５】ポリマー層には感光性材料でない材料を用
いるようにする。ここで言う感光性材料とは、感光性高
分子、反応性モノマー、反応性オリゴマー、光開始剤、
増感剤、熱安定化剤などをバインダー樹脂中に分散させ
たものであり、反応形態としては、光橋かけ、ポリマー
の主鎖又は側鎖の一部の光変性、光重合反応、光分解な
どを生ずるものである。しかして、ポリマー層として
は、炭化水素系樹脂、アクリル系樹脂、酢酸ビニル及び
ビニルアルコール系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリウ
レタン系樹脂、セルロース系樹脂などが好ましく用いら
れるが、特にアクリル系樹脂（メタクリル樹脂を含
む）、酢酸ビニル及びビニルアルコール系樹脂、セルロ
ース系樹脂がより好ましい。

【００１６】障壁形成層上に形成するポリマー層の膜厚
はサンドブラストの条件及びポリマー層の材料による
が、一般的には３〜４０μｍが好ましく、５〜３０μｍ
がより好ましい。すなわち、４０μｍを上回る（厚すぎ
る）とレーザー加工がうまくいかず所望の描画ができな
い。逆に３μｍを下回る（薄すぎる）とサンドブラスト
加工時に除去されてしまう。なお、ポリマー層の膜厚精
度はそれほど厳密である必要はない。ポリマーを直接塗
布する場合でも、熱圧をかけて転写する場合でも、ポリ
マーの一部は障壁形成層のごく表面近傍に侵入し、障壁
形成材料の機械的強度を高めている。その結果、ポリマ
ー層の膜厚に多少のバラツキがあっても、障壁形成層の
必要とされる部分がサンドブラスト加工により除去され
ることはない。また、焼成時にはこれらのポリマーは量
的にごくわずかであることと、表面に存在することによ
り容易に燃焼、分解、気化し、炭化物が障壁中に残存す
ることはない。

【００１７】ポリマー層をパターニングするためのレー
ザー光源としては、エキシマレーザー、固体レーザー、
半導体レーザー、ガスレーザーなどが使用できるが、特
にエキシマレーザー、ＹＡＧレーザー、炭酸ガスレーザ
ーが好ましい。他のレーザーでも出力が大きなレーザー
を用いるか、レーザーの波長に合った吸収物質をポリマ
ー中に含有させることにより使用することができる。

【００１８】障壁形成層のパターニングを行うサンドブ
ラスト加工は、焼成とサンドブラスト加工の順序によ
り、スラリー又はペースト中の溶剤を乾燥した後にサ
ンドブラスト加工を行う方法（特開平４−５８４３８号
公報参照）、焼成した後にサンドブラスト加工を行う
方法（特開平２−３０１９３４号公報参照）、不完全
焼成により樹脂を劣化させた後にサンドブラスト加工を
行ってから再度本焼成を行う方法（特開平５−２６６７
９１号公報参照）、の３通りが提案されているが、本発
明ではこれらのどの方法を採用してもよい。なお、焼成
は酸化雰囲気中にて５００〜６００℃のピーク温度で好
適に行われる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、実施例を挙げて本発明の実
施形態について説明する。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
挙げる。

【００２０】（実施例１）まず、図１（ａ）に示すよう
に、ガラスからなる基板１上に電極２を形成し、その上
に誘電体層３を形成した後、さらに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
ターにより塗布した。そして、ホットプレートにより１
００℃で３０分間乾燥させた後、さらに１５０℃で２０
分間乾燥して平均膜厚が１４０μｍの障壁形成層４を形
成した。

【００２１】次いで、図１（ｂ）に示すように、ポリメ
チルメタクリレート（２０重量％、ＭＥＫ溶媒）を塗布
し、平均膜厚１８μｍのポリマー層５を形成した。そし
て、線幅８０μｍ、ピッチ２２０μｍで炭酸ガスレーザ
ーを照射し、図１（ｃ）に示す如くポリマー層５をパタ
ーニングした。描画条件は、出力２２５Ｗ、パルス間隔
５００μｓ、パルス幅１５μｓ、ワーク速度１０ｍ／ｍ
ｉｎである。

【００２２】続いて、図１（ｄ）に示すように、パター
ニングされたポリマー層５の開口部に対応する障壁形成
材料をサンドブラスト加工により除去した。この場合、
研磨材として褐色溶融アルミナ＃１０００を用い、ノズ
ルと基板との距離を１０ｃｍとし、噴出圧力３ｋｇ／ｃ
ｍ²でサンドブラスト処理を行った。このサンドブラス
ト加工を終えた時点ではポリマーはすべて除去されてい
た。対角２０インチ基板の研削時間は４５分間であっ
た。

【００２３】サンドブラスト処理を終了した後、ピーク
温度５６０℃にて焼成し、障壁形成材料を基板に結着さ
せた。これにより図１（ｅ）に示すように炭化物の固
着、欠けなどがなく、表面平滑性の高い形状の良好な障
壁６が得られた。また、電極２の断線も発生しなかっ
た。

【００２４】（実施例２）実施例１においてポリマー層
の平均膜厚を１２μｍに変え、他の工程は同様にして行
った。

【００２５】（実施例３）実施例１におけるポリマー層
の形成工程の代わりに、ヒドロキシプロピルセルロース
（低分子量タイプ、８重量％、水溶媒）を用いて平均膜
厚１８μｍのポリマー層を形成し、他の工程は同様にし
て行った。

【００２６】（実施例４）実施例１におけるポリマー層
の形成工程の代わりに、ヒドロキシプロピルセルロース
（高分子量タイプ、３重量％、水溶媒）を用いて平均膜
厚１２μｍのポリマー層を形成し、他の工程は同様にし
て行った。

【００２７】（実施例５）実施例１におけるポリマー層
の形成工程の代わりに、ポリスチレン（３０重量％、ト
ルエン／ＭＥＫ溶媒）を用いて平均膜厚１２μｍのポリ
マー層を形成し、他の工程は同様にして行った。

【００２８】（実施例６）実施例１におけるポリマー層
の形成工程の代わりに、ポリエステル（ＲＶ−２００、
３０重量％、トルエン／ＭＥＫ溶媒）を用いて平均膜厚
１５μｍのポリマー層を形成し、他の工程は同様にして
行った。

【００２９】（実施例７）実施例１におけるポリマー層
の形成工程の代わりに、アクリル樹脂（ＢＲ−１０１、
２０重量％、ＭＥＫ溶媒）を用いて平均膜厚１８μｍの
ポリマー層を形成し、他の工程は同様にして行った。

【００３０】（実施例８）実施例１におけるポリマー層
の形成工程の代わりに、アクリル樹脂（ＢＲ−１０２、
２０重量％、ＭＥＫ溶媒）を用いて平均膜厚２１μｍの
ポリマー層を形成し、他の工程は同様にして行った。

【００３１】（実施例９）実施例１におけるポリマー層
の形成工程の代わりに、アクリル樹脂（ＢＲ−１１２、
２０重量％、ＭＥＫ溶媒）を用いて平均膜厚１４μｍの
ポリマー層を形成し、他の工程は同様にして行った。

【００３２】（実施例１０）実施例１におけるポリマー
層の形成工程の代わりに、アクリル樹脂（ＢＲ−１１
７、２０重量％、ＭＥＫ溶媒）を用いて平均膜厚２１μ
ｍのポリマー層を形成し、他の工程は同様にして行っ
た。

【００３３】実施例２〜１０の何れの場合も、実施例１
の場合と同様、サンドブラスト加工によってポリマーは
すべて除去されていたが、障壁形成材料の必要な部分に
は変化がなかった。また、焼成工程の後、ポリマーの炭
化物の残留、固着、障壁形成材料の欠けなどがなく、表
面平滑性の高い形状の良好な障壁が形成された。また、
電極の断線も発生しなかった。

【００３４】

【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、研削が容易で機械的強度が低い
厚膜パターン形成材料を用いても、ポリマー層を設ける
ことにより機械的強度の向上が図られるので、明室での
保存、取扱いが容易になり、研削速度に要する時間が短
くて済む上に、レーザーによって形成されたポリマー層
の開口部に対応するパターン形成材料をサブトラクティ
ブ法で除去する際に同時にポリマー層も除去され、焼成
によりパターン形成材料を焼結する工程ではレジスト材
料のようにバーンアウトによって炭化物が固着してしま
うこともないことから、形状の良好な厚膜パターンを形
成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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】

１基板２電極３誘電体層４障壁形成層（パターン形成層）５ポリマー層６障壁

Claims

【特許請求の範囲】

【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基板上
に形成する工程と、該パターン形成層上にポリマー層を
形成する工程と、該ポリマー層をレーザー描画法により
パターニングする工程と、パターニングされたポリマー
層の開口部に対応するパターン形成材料を除去する工程
と、焼成によりパターン形成材料を焼結する工程とを含
むことを特徴とする厚膜パターン形成方法。
【請求項２】前記ポリマー層に感光性材料でない材料
を使用した請求項１に記載の厚膜パターニング形成方
法。
【請求項３】前記パターン形成材料の除去工程をサン
ドブラスト法により行う請求項１又は２に記載の厚膜パ
ターン形成方法。
【請求項４】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１，２又は３に記載
の厚膜パターン形成方法。