KR100457102B1 - 평판기판의 국부적 열처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 평판표시소자의 제작과정 중 평판기판의 접합에 관한 국부적 열처리 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리 혹은 플라스틱 기판상에 인쇄 형성된 열선에 의한 가열을 열원으로 하여 실장재를 소성시켜 두 장의 유리기판을 접착시킴으로써, 유리기판 전체의 온도를 높이지 않고서도 접착시킬 수 있는 방법 등에 대해 개시한다.
본 발명에 의한 평판기판의 국부적 열처리 방법은, 평판기판상에 저항성 발열체 페이스트를 포함하는 보조열선층을 형성한 후, 보조열선층에 전류를 인가함으로서 국부적으로 열처리한다. 이때, 상기 저항성 발열체 페이스트는 루테늄 다이옥사이드(RuO2) 페이스트인 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 전극라인이 형성된 유리 또는 플라스틱 기판의 열처리시 깨짐 방지 방법에 관한 발명으로서, 전자빔이나 플라즈마 등을 이용하여 화상을 표시하는평판표시소자의 실장공정에 적용이 가능한 발명이다.
평판표시소자는 플라즈마 디스플레이패널(Plasma display panel: PDP), 전자방출 패널(Field emission display: FED), ELD(Electroluminescent display) 및 VFD(Vacuum fluorescent display) 등이 있으며, 많은 평판표시소자에 있어 유리를 기판재료로 사용하고 있다. 이때, 하부 유리기판을 또 다른 유리기판 혹은 금속기판과 일정공간을 유지한채 실장을 하게되며, 실장된 패널의 내부공간은 진공이거나 반응가스가 채워진다.
이때, 두 기판의 실장을 위해서는 실장용 페이스트(실장재)를 사용하게 되며, 인쇄된 페이스트를 소성시키기 위해 열처리를 하게된다. 상기 열처리 온도는 페이스트의 고유특성에 따라 달라지게 되는데, 고온의 경우 350℃ 내지 450℃ 까지도 열처리를 하게된다.
그러나 상기 열처리 공정시 유리기판상에 형성된 층들과 유리기판과의 접촉특성(예: 열팽창계수 등)이 서로 매칭되지 않거나, 승온 및 강온시(주로 강온) 유리기판에 잠재된 잠재열에 의해 유리기판의 일부분에서 깨짐(crack)이나 휨 현상이 발생하게 된다.
상기 깨짐 혹은 휨 현상은 유리 기판의 사이즈가 커질수록 그리고 기판의 온도가 높아질수록 정도가 심해지며, 실제 평판표시소자의 제작시 수율에 지대한 영향을 미치게 된다.
따라서 평판기판의 접합과정에서 기존의 접합효과를 그대로 유지하면서 제품의 수율을 높이기 위해 주변온도를 낮출 필요가 있는데, 본 발명에서는 이와 같은 필요에 의해 종래 유리기판의 실장시 실장재의 소성에 따른 기판온도의 고온공정을 피하고, 열처리시 깨짐 현상을 방지할 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.즉, 본 발명은 평판기판의 접합시 상대적으로 낮은 온도에서도 접합이 잘 이루어지도록 평판기판의 접합부분에 별도의 전기열선을 형성함으로써 국부적인 열처리를 할 수 있는 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
도 1 은 저항성 발열체를 삽입 형성하지 않은 상태로 도전성 페이스트 전극라인에만 전류를 인가함으로서 온도를 발생시키는 경우의 전압인가에 따른 온도곡선 및 유리기판의 깨짐 현상을 나타낸 실험사진이다.
도 2 는 본 발명에 의해 저항성 발열체를 도전성 페이스트 전극 하부에 인쇄에 의해 형성시키고 전류를 인가함으로서 온도를 발생시키는 경우의 전압인가에 따른 온도곡선 및 유리기판의 깨짐 현상을 나타낸 실험사진이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 다음과 같은 단계로 이루어진다.
즉, 유리 또는 플라스틱 평판기판을 국부적으로 열처리하는 방법에 있어서,상기 기판 가장자리의 접합부분에 저항성 발열체 페이스트층을 형성하는 단계, 상기 저항성 발열체 페이스트상에 도전성 페이스트층을 형성하는 단계, 상기 도전성 페이스트상에 열경화 물질로 이루어진 열경화 페이스트층을 인쇄기법 또는 디스펜싱 기법으로 형성하는 단계, 및 상기 기판의 주변온도를 상온에서부터 250℃ 이하의 일정온도로 유지한 상태에서 상기 도전성 페이스트층에 전원을 인가함으로써 주울열을 통해 상기 열경화 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 의한 또 다른 방법은 유리 또는 플라스틱 평판기판을 국부적으로 열처리하는 방법에 있어서,상기 기판 가장자리의 접합부분에 도전성 페이스트층을 형성하는 단계, 상기 도전성 페이스트상에 열경화 물질로 이루어진 열경화 페이스트층을 인쇄기법 또는 디스펜싱 기법으로 형성하는 단계, 및 상기 기판의 주변온도를 상온에서부터 250℃ 이하의 일정온도로 유지한 상태에서, 상기 도전성 페이스트층에 전원을 인가함으로써 주울열을 통해 상기 열경화 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하여 이루어진다.
또한 본 발명에 의한 또 다른 방법은 한장의 유리 또는 플라스틱 기판(이하 '제1 기판'이라 함)을 다른 유리기판 또는 다른 금속기판 또는 다른 플라스틱 기판(이하 '제2 기판'이라 함)과 접착시키기 위한 국부적 열처리 방법에 있어서,
상기 제1기판상의 가장자리의 접합부분에 저항성 발열체 페이스트층을 형성하는 단계, 상기 저항성 발열체 페이스트상에 도전성 페이스트층을 형성하는 단계, 상기 도전성 페이스트상에 열경화 물질로 이루어진 열경화 페이스트층을 인쇄기법 또는 디스펜싱 기법으로 형성하는 단계, 상기 열경화 페이스트와 접하도록 상기 제2기판의 한 면을 상기 제1기판상에 접촉시켜 배치하는 단계 및 상기 기판의 주변온도를 상온에서부터 250℃ 이하의 일정온도로 유지한 상태에서, 상기 도전성 페이스트층에 전원을 인가함으로써 주울열을 통해 상기 열경화 페이스트를 경화시킴으로써 상기 제1기판과 상기 제2기판을 접착시키는 단계를 포함하여 이루어진다.보조열선의 형성에 대하여 구체적으로 살펴보면 다음과 같다. 상기한 바와 같이 보조열선은 저항성 발열체 페이스트 및 도전성 페이스트로 구성되거나, 또는 도전성 페이스트만으로 구성된다.여기서의 '보조열선'이라 함은 평판기판의 접합시 주변환경온도를 높게 하지 않아도 평판기판의 깨짐현상 없이 접착을 용이하게 할 수 있도록, 기판상의 접합부분에 보조적으로 열을 공급하기 위해 형성시킨 것으로서, 전원을 인가할 경우 이를 열로 전환할 수 있는 도전성 페이스트를 반드시 포함한다.즉, 도전성 페이스트 단독으로, 또는 도전성 페이스트와 저항성 발열체 페이스트를 함께 평판기판 둘레의 접합부분에 프린팅(printing)기법이나 디스펜싱(dispensing) 기법을 이용하여 도포시킨 것이 바로 보조열선이다. 이러한 보조열선에 전원을 인가하면 열이 발생하며, 이렇게 발생된 열은 실장재를 소성시키는 열원의 역할을 담당한다. 즉 종래와 달리 평판기판이 주변온도를 높이는 것만에 의해 실장재를 소성시키는 것이 아니고 별도의 전기적 주울열을 통해 접합부분에 국부적으로 열을 공급하기 때문에, 종래처럼 주변온도를 높일 필요가 없이 비교적 저온상태에서 실장작업(접합작업)이 가능하며, 따라서 고온에 의한 평판기판의 변형가능성이 훨씬 줄어들게 되어 제품의 수득률을 향상시킬 수 있는 것이다.한편 저항성 발열체 페이스트층의 추가여부에 따른 효과는 도1 및 도2의 비교를 통해 알 수 있는데 이에 대해서는 후술한다.
이때, 상기 본 발명에 의한 모든 발명에 있어서, 상기 저항성 발열체 페이스트는 루테늄 다이옥사이드 (Ruthenium Dioxide : RuO2) 페이스트가 바람직하다.
상기 루테늄 다이옥사이드 페이스트의 주요성분은 RuO2분말, 은 페이스트(Ag paste), 글래스 프릿트(Glass Frit), 유기 비클(Organic Vehicle), 첨가제(Additives) 등으로 구성되어 있으며, 면저항(Sheet Resistance)은 0.1 ∼ 10Ω/□(10㎛ 두께의 경우) 범위이다.
또한, 상기 열경화 페이스트는 상기 보조열선에 의해 발생되는 열에 의해 경화가 되는 것으로서, 유리질 프릿트(frit) 페이스트 또는 에폭시(epoxy)인 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 의한 공정에 의해 에폭시를 유기 ELD(Electro-luminescence Display)의 Encapsulation 공정에 적용하는 경우를 예로 들면, 패널온도는 상온으로 유지시킨 상태에서 보조열선에 접압을 인가하여 에폭시만을 가열시켜 소성한다.
또한, 유리 또는 플라스틱 기판상의 최하위층에 전극라인이 형성된 경우에는 전극라인이 도전성 페이스트에 의해 전기적으로 쇼트되는 것을 방지하기 위해 상기 전극라인과 도전성 페이스트 사이에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 효과를 입증하기 위해 사용된 루테늄 다이옥사이드 페이스트의 면저항은 1.0옴(Ω/□)(10㎛ 두께의 경우)인 것을 사용하였다.
도 1 은 저항성 발열체를 삽입 형성하지 않은 상태로 인쇄 형성된 전극라인에 전압인가시 유리기판의 깨짐 현상을 나타낸 실험사진이다. 보조열선에 전압을 가함에 따라 온도는 250℃까지 상승한후 깨짐현상이 발생했다. 도의 우측 하단에 검은 실선으로 보이는 것이 유리기판이 깨진 부분이다. 특이한 점은 깨짐부위가 전극라인이 몰리는 곳에서 빈번하게 발생된다는 점이다.
이에 반해 도 2 는 본 발명에 의해 저항성 발열체를 삽입 형성하여 인쇄 형성된 전극라인에 전압인가시 유리기판의 깨짐 현상을 나타낸 실험사진이며, 375℃까지 온도가 상승될때까지 깨짐현상이 발생되지 않았다. 기판내 원형 운동장 형태로 보이는 것이 '전도성 페이스트/저항성 발열체 페이스트' 라인이며, 깨짐현상은 기판의 중앙부분 등 전반적으로 분포되어 있는 점이 도 1 과 현저한 차이를 나타낸다.
이와같은 차이가 나타나는 근본 원리에 대해서는 아직 명확히 규명되지 않았으나, 분명한 것은 본 발명에서와 같이 저항성 발열체를 삽입하면 보조열선을 따라 온도의 균일도가 향상되어 유리기판의 깨짐현상을 현저하게 방지할 수 있음은 분명하다.
본 발명은 주로 기판을 유리로 한 경우에 그 효과가 매우 크나, 저온 상태에서 열처리를 할 수 있으므로 플라스틱 기판의 경우에도 매우 유효하다.
본 발명에 의한, 유리 또는 플라스틱 기판상에 인쇄형성된 전극라인에 전압 인가에 의한 열처리시 깨짐 방지 방법을 평판표시소자에 적용하면 기판의 봉착을 위한 온도를 상온 또는 250℃ 이하로 크게 감소시켜 수율향상에 직접적 효과를 가져와 생산단가를 획기적으로 낮출 수 있는 효과가 있다.
Claims (7)
- 유리 또는 플라스틱 평판기판을 국부적으로 열처리하는 방법에 있어서,상기 기판 가장자리의 접합부분에 저항성 발열체 페이스트층을 형성하는 단계,상기 저항성 발열체 페이스트상에 도전성 페이스트층을 형성하는 단계,상기 도전성 페이스트상에 열경화 물질로 이루어진 열경화 페이스트층을 인쇄기법 또는 디스펜싱 기법으로 형성하는 단계, 및상기 기판의 주변온도를 상온에서부터 250℃ 이하의 일정온도로 유지한 상태에서, 상기 도전성 페이스트층에 전원을 인가함으로써 주울열을 통해 상기 열경화 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평판기판의 국부적 열처리 방법.
- 제 1 항에 있어서, 상기 저항성 발열체 페이스트는 루테늄 다이옥사이드 (RuO2) 페이스트이며, 상기 열경화 페이스트는 유리질 프릿트(frit) 페이스트 또는 에폭시(epoxy)인 것을 특징으로 하는, 평판기판의 국부적 열처리 방법.
- 유리 또는 플라스틱 평판기판을 국부적으로 열처리하는 방법에 있어서,상기 기판 가장자리의 접합부분에 도전성 페이스트층을 형성하는 단계,상기 도전성 페이스트상에 열경화 물질로 이루어진 열경화 페이스트층을 인쇄기법 또는 디스펜싱 기법으로 형성하는 단계, 및상기 기판의 주변온도를 상온에서부터 250℃ 이하의 일정온도로 유지한 상태에서, 상기 도전성 페이스트층에 전원을 인가함으로써 주울열을 통해 상기 열경화 페이스트를 경화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평판기판의 국부적 열처리 방법.
- 제 3 항에 있어서, 상기 열경화 페이스트는 유리질 프릿트(frit) 페이스트 또는 에폭시(epoxy)인 것을 특징으로 하는, 평판기판의 국부적 열처리 방법.
- 한장의 유리 또는 플라스틱 기판(이하 '제1 기판'이라 함)을 다른 유리기판 또는 다른 금속기판 또는 다른 플라스틱 기판(이하 '제2 기판'이라 함)과 접착시키기 위한 국부적 열처리 방법에 있어서,상기 제1기판상의 가장자리의 접합부분에 저항성 발열체 페이스트층을 형성하는 단계,상기 저항성 발열체 페이스트상에 도전성 페이스트층을 형성하는 단계,상기 도전성 페이스트상에 열경화 물질로 이루어진 열경화 페이스트층을 인쇄기법 또는 디스펜싱 기법으로 형성하는 단계,상기 열경화 페이스트와 접하도록 상기 제2기판의 한 면을 상기 제1기판상에 접촉시켜 배치하는 단계 및상기 기판의 주변온도를 상온에서부터 250℃ 이하의 일정온도로 유지한 상태에서, 상기 도전성 페이스트층에 전원을 인가함으로써 주울열을 통해 상기 열경화 페이스트를 경화시킴으로써 상기 제1기판과 상기 제2기판을 접착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 평판기판의 국부적 열처리 방법.
- 제 5 항에 있어서, 상기 저항성 발열체 페이스트는 루테늄 다이옥사이드 (RuO2) 페이스트이며, 상기 열경화 페이스트는 유리질 프릿트(frit) 페이스트 또는 에폭시(epoxy)인 것을 특징으로 하는, 평판기판의 국부적 열처리 방법.
- 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서, 유리 또는 플라스틱 기판상의 최하위층에 전극라인이 형성된 경우에는 전극라인이 도전성 페이스트에 의해 전기적으로 쇼트되는 것을 방지하기 위해 상기 전극라인과 도전성 페이스트 사이에 절연층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, 평판기판의 국부적 열처리 방법.
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