KR20100032310A

KR20100032310A - 진공용기의 제조 방법

Info

Publication number: KR20100032310A
Application number: KR1020090084761A
Authority: KR
Inventors: 코우 코마츠; 토쿠타카 미우라; 미츠토시 하세가와
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2008-09-17
Filing date: 2009-09-09
Publication date: 2010-03-25
Also published as: US20100084073A1; US7951256B2; JP2010073413A

Abstract

전면기판과 배면기판으로 이루어지는 한 쌍의 기판을 접합재로 서로 접합한 진공용기의 제조 방법에서는, 상기 한 쌍의 기판의 적어도 한쪽의 주연부에 상기 접합재를 도포하고, 상기 기판들을 접합재의 연화점 또는 융점보다 낮은 온도에서 상기 접합재를 거쳐서 서로 접촉시키고, 상기 기판들의 일부의 변들을, 바이메탈로 이루어진 위치 결정 지그를 사용하여 서로 고정하고, 상기 기판들을, 대기압보다 낮은 압력을 갖는 분위기중에 배치하고, 상기 접합재의 연화점 또는 융점 이상의 제1 온도까지 가열하여서 상기 위치 결정 지그를 열변형시켜서, 서로 이간시키고, 냉각하여 상기 위치 결정 지그의 열변형을 감소시키고, 한 쌍의 기판을 상기 접합재를 거쳐서 서로 접촉시켜서, 상기 접합재에 의해 그 기판들을 전체 주연부에 서로 고정한다.

진공용기, 기판, 접합재, 융점, 위치 결정 지그.

Description

진공용기의 제조 방법{METHOD OF MAKING A VACUUM VESSEL}

본 발명은, 진공용기의 제조 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 평면형 화상형성 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

기존의 평면형 화상형성 장치의 예들은, 전계방출 디스플레이(ＦＥＤ) 및 표면전계 디스플레이(ＳＥＤ)를 포함한다. 화상형성 장치에 사용된 진공용기는, 일반적으로는, 전면기판과 배면기판을 소정의 간격으로 배치하고, 기판간에 설치한 봉착재를 용융해서 접합 및 밀봉하여 제조된다. 밀봉을 확실하게 하기 위해서, 양쪽 기판은, 그 양쪽 기판에 수직한 힘으로 서로에 대해 가압된다.

일본국 공개특허공보 특개 2006-93117호(대응 미국 특허공개 공보 2006/0042316 A1)에는, 기판 베이킹 단계시의 컨덕턴스의 확보와, 기판면내방향의 위치의 조정을 행하는 방법이 기재되어 있다. 구체적으로는, 전면기판과 배면기판의 상대 위치를 고정하고, 또한 기판간격을 조정할 수 있는 위치 결정 지그(jig)를 사용하여 기판끼리를 결합하고, 한쪽의 기판을 들어 올리는 암(arm)을 사용해서 기판간격을 제어한다.

그러나, 기판에 가하는 가압력을 기판에 대하여 엄밀하게 수직방향으로 제어하는 것은 곤란하다. 이 때문에, 기판면에 가압력을 가했을 때에, 기판의 면내방향, 즉, 기판의 주표면과 평행한 방향으로 힘이 발생한다. 이 힘은 전면기판과 배면기판의 상대 위치 어긋남의 요인이 된다. 또한, 베이킹 처리가 감압 분위기에서 이루어지기 때문에, 기판의 접합 및 밀봉은, 베이킹 처리 종료 후에 그 감압 분위기에서 행할 필요가 있다. 따라서, 기판의 접합 및 밀봉에 대규모의 장치를 사용하는 것은 곤란하다.

본 발명의 일 국면에서는, 전면기판과 배면기판으로 이루어지는 한 쌍의 기판을 접합재로 서로 접합한 진공용기의 제조 방법을 제공한다. 본 제조 방법은, 전면기판과 배면기판의 적어도 한쪽의 주연부에 접합재를 도포하는 단계와, 적어도 한쪽에 접합재가 도포된 한 쌍의 기판을, 접합재의 연화점 또는 융점보다 낮은 온도에서 상기 접합재를 거쳐서 서로 접촉시키는 단계와, 서로 접촉시켜진 상기 한 쌍의 기판의 일부의 변들을, 바이메탈(bimetal)로 이루어진 위치 결정 지그를 사용하여 서로 고정하는 단계와, 상기 일부의 변들이 서로 고정된 상기 한 쌍의 기판을, 대기압보다 낮은 압력을 갖는 분위기중에 배치하고, 접합재의 연화점 또는 융점 이상의 제1 온도까지 가열하여서 상기 위치 결정 지그를 열변형시켜, 서로 이간시키는 단계와, 상기 제1 온도로부터 냉각하여 상기 위치 결정 지그의 열변형을 감소시키고, 서로 이격된 한 쌍의 기판을 상기 접합재를 거쳐서 서로 접촉시켜서, 상기 접합재에 의해 한 쌍의 기판을 전체 주연부에 서로 고정하는 단계를 포함한다.

본 발명의 또 다른 특징은, 첨부된 도면을 참조하여 아래의 예시적인 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 발명의 국면들에 따른 진공용기의 제조 방법은, ＦＥＤ, ＳＥＤ 또는 플라즈마 디스플레이 패널(ＰＤＰ)등의 화상형성 장치의 제조 방법을 포함하고 있다. 특히, 본 발명은, ＦＥＤ 또는 ＳＥＤ를 제조하는데 적합하다.

본 발명의 실시예에 대해서, ＳＥＤ를 예로 사용하여 도면들을 참조하여 이하에 구체적으로 설명한다. 도 1은, 본 실시예가 적용된 화상형성 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도이다. 도 2는, 도 1의 II-II선에 따른 부분 단면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여, 본 실시예가 적용되는 화상형성 장치의 구성을 설명한다. 본 실시예에 따른 화상형성 장치(100)는, 배면기판(1)을 구비한다. 이 배면기판(1)은, 유리 기판(11), 그 유리 기판(11) 위에 설치된 복수의 전자방출소자(12), 및 그 전자방출소자(12)에 접속된 배선(13,14)을 구비한다. 화상형성 장치(100)는 전면기판(2)을 더 구비한다. 그 전면기판(2)은, 유리 기판(21)과, 유리 기판(21) 위에 형성된 형광막(22), 메탈 백(metal back)(23) 및 게터(getter)(24)를 구비한다. 지지 프레임(31)이 전면기판(2)과 접합되는 경우, 상기 배면기판(1)과 전면기판(2)으로 이루어진 한 쌍의 기판은, 진공 내부공간을 갖는 진공용기(10)를 형성한다.

본 실시예에서는, 상기 배면기판(1)과 전면기판(2)과의 사이에 지지체로서의 역할을 하는 스페이서(5)가 설치되어 있다. 이에 따라 화상형성 장치(100)가 대화 면 디스플레이인 경우에도, 진공용기(10)는 대기압에 대하여 충분히 견딜 수 있다.

배면기판(1)에는, 일반적으로, 소다 라임(soda-lime) 유리로 제조된 기판이 사용된다. 이 경우에는, 상기 기판 위에 나트륨 블록층으로서 두께 0.5μm의 실리콘 산화막을 스퍼터링법으로 형성하여도 된다. 이와는 달리, 나트륨 성분이 적은 유리, 석영 또는 무알칼리 물질로 이루어진 기판을, 배면기판(1)으로 사용하는 것이 가능하다. 플라즈마 디스플레이용으로는, 알칼리 성분이 적은 유리인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제)등을 배면기판(1)으로서 사용할 수 있다.

전면기판(2)에는, 배면기판(1)과 같이, 소다 라임 유리로 제조된 기판을 사용하여도 된다. 본 실시예에서는, 전면기판(2)으로서, 알칼리 성분이 적은 PDP용 유리기판인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제)을 사용한다.

스페이서(5)도, 소다 라임 유리로 제조되어도 된다. 그렇지만, 진공용기(10)의 용도에 맞춰서 스페이서(5)의 재료를 선택할 수 있다. 스페이서(5)를 정밀하게 위치 결정하는 것이 필요한 경우에는, 스페이서(5)가 접합되고 동일한 열팽창계수를 갖는 유리재와 같은 재료로 스페이서(5)가 제조되어도 된다. 전자방출소자(12)가 내장된 화상형성 장치의 경우에는, 스페이서(5)는 전자궤도를 고려하여 설계된다.

유리 기판(11)과 지지 프레임(31)은 접합재(32)를 사용하여 접합된다. 지지 프레임(31)과 배면기판(2)은 접합재(33)를 사용하여 접합된다. 상기 접합재(32, 33)는, 상기 전면기판 및 배면기판(1,2)과 같은 정도의 열팽창계수를 갖는 프리트 글라스나, Ｉｎ, Ｉｎ-Ａｇ 혹은 Ｉｎ-Ｓｎ등의 저융점 금속으로 각각 제조되어도 된다. 접합재(32,33)는, 서로 다른 재료로 제조되어도 되거나, 동일재료로 제조되어도 된다. 예를 들면, 접합재(32,33)는 모두 Ｉｎ 혹은 Ｉｎ-Ａｇ로 제조되어도 된다.

접합재(32)는, 유리 기판(11)과 지지 프레임(31) 중 적어도 한쪽에 도포되어 있으면 좋다. 마찬가지로, 접합재(33)는, 전면기판(2)과 지지 프레임(31) 중 적어도 한쪽에 도포되어 있으면 좋다. 접합재(32,33)는, 유리 기판(11), 전면기판(2), 및 지지 프레임(31)을 서로 접합하기 전의 접합재(32,33)의 두께의 합계가, 접합 후의 접합재(32,33)의 두께의 합계보다도 충분히 커지도록 도포된다. 본 실시예에서는 접합재(32,33)로 형성되는 In층들의 두께가 300μm가 되도록 도포된다.

전면기판(2)은, 유리 기판(21)의 배면기판(1)과의 대향면 위에, 형광막(22), 메탈 백(23), 및 게터(24)가 형성되어 있다. 이들 구성요소가 형성된 영역은, 화상표시 영역으로서의 역할을 한다. 게터(24)가 전체 화상표시 영역내에 균일하게 배치되는 경우이어도 된다.

본 실시예에서는 배면기판(1)이 지지 프레임(31)을 구비하고 있다. 그렇지만, 전면기판(2)이 지지 프레임(31)을 구비하여도 된다. 이 경우, 지지 프레임(31)이 배면기판(1)과 접합됨으로써, 전면기판(2)과 배면기판(1)으로 이루어진 한 쌍의 기판 사이에 진공의 내부공간이 형성된다.

다음에, 위치 결정 지그의 구조에 관하여 설명한다. 도 3은, 본 실시예에서 사용하는 위치 결정 지그의 개략 구조도다. 위치 결정 지그(150)는, 배면기판(1)을 내부에 고정하기 위한 기판고정부 151과, 전면기판(2)을 내부에 고정하기 위한 기 판고정부 152를 구비한다. 위치 결정 지그(150)는, 기판고정부 151이 고정된 베이스부(153)와, 기판고정부 152가 고정된 온도변형부(154)와, 상기 온도변형부(154) 및 베이스부(153)를 지지하는 지지부(155)를 더 구비한다. 상기 온도변형부(154)는, 온도 프로파일에 맞춰서 변형 가능하다. 기판고정부(151,152), 베이스부(153), 지지부(155), 및 기타 부재들을 나사로 서로 고정한다. 상기 나사는, 예를 들면 Ｔi나 Ｔｉ합금과 같이, 배면기판(1) 및 전면기판(2)의 재료(예를 들면, ＰＤ200)와 열팽창계수가 거의 동일한 재료로 제조되는 경우이어도 된다.

본 실시예에서는 온도변형부(154)가 바이메탈 ＴＭ4로 제조된다. "ＴＭ4"는 "tｈｅｒｍｏｓｔａｔＭｅｔａｌ 4"을 나타내고, 이것은, 저팽창측에 대해서는 니켈 36%의 철-니켈 합금을 사용하고 고팽창측에 대해서는 니켈을 사용하는 바이메탈에 대한 일본공업규격이다. 상기 바이메탈은, 허용온도범위가 -70℃∼500℃로 넓기 때문에 사용되어도 된다. 온도변형부(154)는, 가열시에 온도변형부(154)와 베이스부(153)간의 간격이 증가하도록(즉, 열변형부(154)가 도 3에서 위쪽으로 변형하도록) 설정된다. 위치 결정 지그는, 베이스부(153) 대신에, 또 다른 온도변형부를 구비하여도 되고, 2개의 온도변형부를 갖는 위치 결정 지그를 사용해도 된다. 이 경우도, 온도변형부는, 가열시에 온도변형부끼리의 간격이 증가하도록 설정된다. 후술하는 것처럼, 접합이 행해질 때의 기판에 충분한 압력을 제공하기 위해서, 미리 온도변형부(154)와 기판고정부(152)의 삽입면간의 각도θ가 0도보다 큰 경우이어도 된다.

다음에, 본 실시예에 따른 화상형성 장치의 제조 단계에 관하여 설명한다.

(단계1: 접합재 도포 단계)

우선, 배면기판(1)과 전면기판(2)을 준비한다. 미리, 유리 기판(11)의 소정의 위치에 접합재(32)를 도포하고, 접합재(32) 위에 지지 프레임(31)을 싣고, 지지 프레임(31) 위에 접합재(33)를 도포한다. 다음에, 배면기판(1)의 소정의 위치에 스페이서(5)를 배치한다. 이에 따라, 지지 프레임(31)이 배면기판(1)에 구비되기 때문에, 접합재(33)는 배면기판(1)과 전면기판(2)의 양쪽의 주연부에 도포된다. 그러나, 접합재(33)는, 배면기판(1)과 전면기판(2)의 한쪽에만 도포되어 있어도 된다.

(단계2: 기판 밀착 단계)

접합재가 도포된 한 쌍의 기판(1,2)을, 접합재(33)를 통해서 서로 밀착시킨다. 구체적으로는, 우선, 배면기판(1) 위에 배치된 전자방출소자(12)가 전면기판(2) 위에 배치된 형광막(22)의 형광체(도시 생략)가 대응하도록 그 기판(1,2)의 위치를 조정한다. 본 실시예에서는, 도 4에 도시된 것처럼, 위치결정장치(200)가 사용된다. 그 위치결정장치(200)는, 기판(1,2)의 적어도 한쪽을 기판(1,2)의 다른쪽에 대하여 수평방향(ｘ와 ｙ방향)과 회전 방향(θ방향)으로 이동가능하여, 그 기판(1,2)의 상대 위치는 정밀하게 조정될 수 있다. 이 상태에서, 도 5에 도시된 것처럼, 배면기판(1)과 전면기판(2)을 접합재(33)를 통해서 서로 밀착시킨다. 이 단계는, 상온, 즉 접합재(32,33)의 융점(또는 연화점)보다 낮은 온도에서 행해진다. 그 접합재(32,33)가 용융하기 때문에, 지지 프레임(31)과 전면기판(2)이 접합되지 않고, 지지 프레임(31)과 유리 기판(11)이 접합되지 않는다. 전면기판(1)과 배면기판(2)을 서로 밀착시킨 후, 클립 등의 가고정 유닛(250)을 사용해서 상기 기 판(1,2)을 눌러, 배면기판(1)과 전면기판(2)의 상대 위치를 임시로 고정하는 경우이어도 된다.

(단계3: 부분 고정 단계)

한 쌍의 기판(1,2)을 서로 밀착시킨 후, 그 기판(1,2)의 일부의 변을, 위치 결정 지그(150)에 의해 고정(결합)한다. 구체적으로, 우선, 배면기판(1)과 전면기판(2)을 가고정 유닛(250)에 의해 서로 임시로 고정된 상태에서, 위치 결정 지그(150)의 기판 고정부(151, 152)에 배면기판(1)과 전면기판(2)을 각각 삽입한다. 상온에서는, 위치 결정 지그(150)의 기판고정부 151과 기판고정부 152간의 간격은, 지지 프레임(31) 및 접합재(32,33)를 통한 상기 기판 1과 2의 간격보다도 좁다. 위치 결정 지그(150)의 기판고정부 151과 기판고정부 152간의 간격을 외력으로 넓힌다. 이것에 의해, 도 6에 도시된 것처럼, 온도변형부(154)와 기판고정부(152)의 결합면과의 사이의 경사각도θ의 존재에 의해, 배면기판(1)과 전면기판(2)이 서로 평행한 상태를 유지한 채, 위치 결정 지그(150)에 배면기판(1)과 전면기판(2)을 부착할 수 있다. 외력을 사용하는 대신에, 온도변형부(154)를 국소 가열함으로써 베이스부(153)와 온도변형부(154)간의 간격을 넓혀도 된다.

그 후에 기판고정부 151과 배면기판(1)을 고정하고, 기판고정부 152와 전면기판(2)을 고정한다. 그들은 접착제 또는, 나사 등의 기계적 파스너(fastner)로 고정되어도 된다. 이에 따라, 상기 기판(1,2)의 상대 위치는 고정되고, 그 기판(1,2)은 서로 결합된다. 그 후, 가고정 유닛(250)을 제거한다. 결합 지점의 개수 및 위치는, 가열시에 기판간격을 확보하는 것이 가능하면, 특별하게 한정되지 않는다. 일례로서, 도 7a에 도시된 것처럼, 배면기판(1)의 한 변과 전면기판(2)의 한 변을 결합해도 된다. 이와는 달리, 도 7b에 도시된 것처럼, 배면기판(1)의 대향하는 변의 중심부와 전면기판(2)의 대향하는 변의 중심부를 결합해도 된다.

(단계4: 기판이간 단계)

다음에, 위치 결정 지그(150)를 사용하여 서로 결합된 한 쌍의 기판을, 대기압 미만인 압력을 갖는 분위기 등의 감압 분위기에서 밀봉 쳄버(도시 생략)내에 설치하고 베이킹을 행한다. 이러한 단계를 베이킹 단계라고도 불린다. 본 실시예에서는 베이킹을 350℃에서 1시간 행했다. 그렇지만, 베이킹 조건은, 예를 들면, 화상형성 장치의 제조 조건에 따라 적당하게 설정된다. 그러나, 쳄버내는, 적어도 접합재(32,33)의 융점(또는 연화점)이상의 온도(제1 온도)까지 가열시킬 필요가 있다. 위치 결정 지그(150)의 온도변형부(154)는 열변형되어, 한 쌍의 기판(1,2)이 이격된다. 이 결과, 기판1과 2 사이에 일시적으로 형성되어 있었던 밀폐된 내부 공간이 개방되고, 그 내부공간이 감압 분위기 하에 노출되어서, 그 내부 공간이 배기된다.

배면기판(1)과 전면기판(2)이 충분하게 이격되어, 그 내부공간이 충분히 배기되는 경우이어도 된다. 베이킹시에 위치 결정 지그(150)의 온도변형만으로 기판을 충분하게 서로 이격시킬 수 있는 경우, 위치 결정 지그(150)의 온도변형은 이를 위해 충분하다. 그러나, 양쪽 기판의 중량이 온도변형부의 기판을 이격되게 하려고 하는 힘을 상회할 경우나, 기판이 상당히 휘어진 경우, 위치 결정 지그(150)의 온도변형만으로는 기판끼리 충분하게 이격되지 않을 수도 있다. 이 경우에, 도 8에 도시된 것처럼, 기판간격을 확보하기 위한 기판 파지 기구(300)등의 외부기구에 의 해, 기판 1과 2 중 적어도 하나의 변에, 그 양쪽 기판이 서로 이격되는 방향으로 외력을 인가할 수 있다. 그래서, 기판간격을 넓혀서 충분한 기판간격을 유지할 수 있다. 이 외력은 배면기판(1)과 전면기판(2)의 한쪽 또는 양쪽에 인가되어도 된다.

외력을 인가하는 대신에, 위치 결정 지그(150)의 온도변형부(154)는 전열선(도시 생략)으로 감겨도 된다. 온도변형부(154)를 국소가열하고, 온도변형부(154)의 온도를 양쪽 기판보다도 상승시킴으로써, 온도변형부(154)의 열변형을 증가시킴에 따라, 기판간격을 넓힐 수 있다. 위치 결정 지그의 온도를 기판온도와는 독립적으로 제어할 수 있다. 그래서, 기판 베이킹 온도에서 상기 위치 결정 지그의 변형으로 기판간의 컨덕턴스가 부족할 경우, 이러한 국소가열법은, 기판간격을 넓히고 기판간의 컨덕턴스를 크게 할 수 있다.

(단계5: 전체 고정 단계)

베이킹 단계 후, 제1 온도로부터 강온하여서, 위치 결정 지그(150)의 열변형을 감소시킨다. 온도가 떨어짐에 따라, 온도변형부(154)의 형상이 원래로 복구하므로, 배면기판(1)과 전면기판(2)간의 간격도 원래의 값으로 되돌아간다. 이 결과, 이격되었던 기판끼리는 접합재(33)를 통해서 밀착한다. 한 쌍의 기판(1,2)의 전체 주변은, 접합재(33)에 의해 고정되어, 그 기판(1,2)이 서로 접합되어 밀봉된다.

온도변형부로부터의 압력이 불충분한 경우, 예를 들면, 도 9와 같이, 가압 핀 등을 구비한 외부 가압 기구(301)를 사용하여 보조 가압력을 가할 수 있다. 이 보조 가압력은, 한 쌍의 기판(1,2)의 주표면과 수직한 경우이어도 된다. 그렇지만, 그 보조 가압력은 엄밀하게는 주표면에 수직할 필요는 없다. 전술한 바와 같이, 상 기 기판(1,2)의 수평방향(기판의 주표면과 평행한 방향)의 상대위치의 편차는, 위치 결정 지그(150)에 의해 방지되고, 수평방향의 힘을 받아도 상기 기판(1,2)은 정확한 상대 위치에 유지될 수 있다.

상술한 것처럼, 본 실시예에서는, 상기 베이킹 단계에서 전면기판과 배면기판을 서로 이간시켜, 양쪽 기판을 서로 접합할 때의 기판간 분위기를 향상시킨다(압력을 하강시킨다). 전면기판과 배면기판은 위치 결정 지그에 의해, 면내방향(x, y방향이며, 상기의 수평방향)에의 상대적 이동이 규제되기 때문에, 그들을 접합할 때 상기 양쪽 기판에 면내방향의 가압력을 인가하는 경우에도, 그 양쪽 기판의 면내방향의 상대 위치 편차를 방지하는 것이 용이하다. 또한 접합 단계에서, 위치 결정 지그는, 그것 자신의 복원력을 기판에 인가하여 서로 그 기판을 가압한다. 그래서, 별도의 힘으로 그 양쪽 기판을 가압할 필요가 없어도 되거나, 약한 힘만이 필요하다. 이에 따라 작은 가압력으로 상기 양쪽 기판을 서로 접합할 수 있어서, 그 양쪽 기판의 면내방향의 상대 위치가 더욱 정밀하게 설정된다.

(예시 1)

본 예시에서는, 배면기판(1)은, 유리 기판(11) 위에 ＳｉＯ₂층을 300ｎｍ의 두께로 형성한 후, 전자방출소자와 배선을 형성함에 의해 제조했다. 유리 기판은, 크기(x방향, y방향)가 60mm×60mm이고, 두께(z방향)가 0.7mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제) 기판을 사용했다. 전면기판(2)은, 크기(x방향, y방향)가 60mm×60mm이고, 두께(z방향)가 0.7mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제) 기판 위에 형광 막(22)과 게터(24)를 형성 함에 의해 제조했다. 지지 프레임(31)으로서는, 크기(x방향, y방향)가 50mm×50mm, 두께(z방향)가 1.3mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제) 기판을 사용했다.

배면기판(1), 전면기판(2) 및 스페이서(5)로부터 화상형성 장치를 제조했다. 스페이서(5)로서는, 각각, 길이(y방향)가 40mm, 폭(x방향)이 200μm, 높이(z방향)가 1.6mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제)의 스트립을 사용했다. 스페이서(5) 각각의 표면에는 대전방지층(도면에 나타내지 않음)을 형성했다.

유리 기판(11)과 지지 프레임(31)을 서로 접합하는 접합재(32)로서는, 저융점 유리를 사용하였다. 미리 유리 기판(11)과 지지 프레임(31)을 서로 고정해두었다. 전면기판(2)과 지지 프레임(31)을 접합하는 접합재(33)로서는 Ｉｎ(융점 160℃)을 사용했다. 접합재(33)의 두께(z방향)는, 접합 전은 300μm로, 접합 후는 150μm가 되도록 구성되었다.

20℃의 온도에서, 위치 결정 지그(150)의 지지부(155)의 높이(z방향)는 0.8mm, 온도변형부(154)의 ｘ방향의 길이는 18mm, y방향의 길이는 18mm, z방향의 두께는 0.6mm, 온도변형부(154)와 기판고정부(152)가 이루는 각도θ는 2.7°이었다.

접합재(33)가 도포된 배면기판(1)과 전면기판(2)의 위치를 실온(20℃)에서 조정하였다. 그 후, 그 양쪽 기판을 서로 밀착시키고 서로 가고정했다. 서로 가고정된 한 쌍의 기판을, 밀봉 쳄버에 배치하기 전에, 양쪽 기판을 2개의 위치 결정 지그(150)를 사용하여 서로 결합하고 부분 고정하였다. 우선, 그 위치 결정 지 그(150)를 준비하였다. 외력을 그 위치 결정 지그(150)에 인가하여 베이스부(153)와 온도변형부(154)간의 간격을 1.8mm까지 넓혔다. 다음에, x, y방향으로 배면기판(1)과 전면기판(2)의 상대 위치를 조정하고, 서로 가고정된 상기 기판(1, 2) 각각의 한 변을 기판고정부 151,152 중 대응한 한쪽에 삽입했다. 이때, 위치 결정 지그(150)는, 도 7a에 도시된 것처럼, 위치 결정 지그(150)가 부착한 양쪽 기판의 변들의 단부들로부터 5mm 이격된 위치에 배치되었다. 그 후, 아론(Aron) 세라믹(토아고세이사 제)을 도포해서 기판고정부(151, 152)와 상기 기판(1,2)을 서로 견고하게 고정했다.

양쪽 기판을 결합 후, 밀봉 쳄버에 투입하고, 배기하고, 2℃/분의 비율로 가열한 뒤, 350℃로 1시간 유지하여, 베이킹을 행했다. 기판 파지 기구(300)를 사용하지 않았다. 온도변형부(154)의 변형 응력만을 사용하여 기판 중 하나를 들어올렸다. 그 결과, 배면기판(1)과 전면기판(2)간의 간격이 충분하게 넓어져, 기판간 컨덕턴스를 확보하였다.

다음에, 2℃/분의 비율로 상온(20℃)까지 양쪽 기판을 냉각하여, 그 양쪽 기판을 서로 접합하여 밀봉했다. 외부 가압 기구(301)는 사용하지 않았다. 온도변형부(154)의 변형 응력만을 사용하여 양쪽 기판을 서로 접합하였다.

본 예시에서는, 350℃의 베이킹 온도에 있어서, 기판 파지 기구(300)를 사용하지 않고 배면기판(1)과 전면기판(2)을 격리시켜, 컨덕턴스를 확보했다. 접합온도에 있어서는, 외부 가압 기구(301)를 사용하지 않고, 전면기판(2)의 중량과 위치 결정 지그(150)에 의한 하중만을 사용하여 배면기판(1)과 전면기판(2)을 서로 밀착 시켜서, 서로 접합을 행해 밀봉하였다. 이 결과, 양호한 기밀성을 갖고 배면기판(1) 및 전면기판(2)이 서로에 대해 고정밀도로 위치 결정된, 화상형성 장치를 제조하였다.

(예시 2)

본 예시에서는, 위치 결정 지그(150)의 온도변형부(154) 둘레에, 전열선을 감아 상기 온도변형부(154)를 국소적으로 가열하였다. 본 예시 2는, 베이킹 단계에 있어서, 온도변형부(154)의 온도를 배면기판(1) 및 전면기판(2)과는 다르게 제어한 것 이외는 예시 1과 같다.

베이킹 단계에서는, 양쪽 기판을 2℃/분의 비율로 가열하고, 350℃로 1시간 유지해 그 양쪽 기판을 베이킹 했다. 그 후, 국소가열용의 전열선이 통전되어 온도변형부(154)를 400℃까지 가열하였다. 이 때, 배면기판(1)과 전면기판(2)이 이루는 각도는, 예시 1보다도 커서, 보다 충분한 컨덕턴스를 확보하였다.

본 예시에서는, 예시 1과 같이, 배면기판(1) 및 전면기판(2)이 서로 고정밀도로 서로에 대해 위치 결정된 화상형성 장치를 제조하였다.

(예시 3)

본 예시에서, 배면기판(1)은, 유리 기판 위에 ＳｉＯ₂층을 300ｎｍ의 두께로 형성하고, 그 위에 전자방출소자와 배선을 형성하여서 제조되었다. 유리 기판으로서는, 크기(x방향, y방향)가 250mm×200mm이고, 두께(z방향)가 1.8mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제)의 기판을 사용했다. 전면기판(2)은, 크기(x방향, y방 향)가 220mm×170mm이고, 두께(z방향)가 1.8mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제)의 기판 위에 형광막(22)과 게터(24)를 형성 함에 의해 제조했다. 스페이서(5)로서는, 길이(y방향)가 180mm, 폭(x방향)이 200μm이고, 높이(z방향)가 1.6mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제)의 기판을 사용했다. 스페이서(5)의 표면에는 대전방지층(도면에 나타내지 않음)을 형성했다.

배면기판(1)과, 전면기판(2) 및 스페이서(5)로 화상형성 장치를 제조했다. 지지 프레임(31)으로서는, 크기(x방향, y방향)가 200mm×150mm, 두께(z방향)가 1.3mm인 ＰＤ-200(아사히 글라스(주)사제)의 기판을 사용했다.

유리 기판(11)과 지지 프레임(31)을 서로 접합하는 접합재(32)로서는, 저융점 유리를 사용하고, 미리 유리 기판(11)과 지지 프레임(31)을 서로 고정해두었다. 전면기판(2)과 지지 프레임(31)을 접합하는 접합재(33)로서는, Ｉｎ을 사용했다. 접합재(33)의 두께(z방향)는, 접합전은 300μm으로, 접합후는 150μm가 되도록 구성했다.

위치 결정 지그(150) 각각은, 예시 1과 크기가 동일하였다. 배면기판(1)과 전면기판(2)을 위치 결정 지그(150)로 결합하고, 부분 고정하는 처리는, 예시 1과 같았다. 위치 결정 지그(150)는, 도 7a에 도시된 것처럼, 위치 결정 지그(150)가 부착된 변의 단부들로부터 20mm 이격된 위치에 배치되었다.

양쪽 기판을 서로 결합 후, 밀봉 쳄버에 투입하여, 배기하고, 2℃/분의 비율로 가열한 뒤, 350℃로 1시간 유지하여, 베이킹을 행했다. 베이킹 단계에서, 온도변형부(154)의 변형만을 사용하여 전면기판(2)을 충분하게 들어올리는 것이 곤란했 다. 이 때문에, 기판 파지 기구(300)를 사용하여, 전면기판이 배면기판(1)과 결합한 변과 대향하는 전면기판(2)의 변을 들어올렸다. 구체적으로는, 180℃에서 전면기판을 들어올리기 시작하고, 베이킹 온도 350℃에서의 들어올리는 간격을 40mm로 했다.

다음에, 2℃/분의 비율로, 상온(20℃)까지 양쪽 기판을 냉각하고, 서로 접합을 행해 밀봉했다. 접합 처리에서, 외부 가압 기구(301)에 의한 하중 10ｋｇｆ와, 온도변형부(154)의 복원력에 의한 가압력을 사용하여 180℃의 온도에서 그 양쪽 기판에 압력을 가하여, 양쪽 기판을 서로 접합했다.

본 예시에서는, 가압력이 부족했기 때문에, 외부 가압 기구(301)를 사용했다. 온도변형부(154)의 복원력의 양에 따라, 외부 가압 기구(301)의 가압력을 감소할 수 있었다. 본 예시에서도, 배면기판(1) 및 전면기판(2)이 고정밀도로 위치 결정된 화상형성 장치를 제조하였다.

(예시 4)

본 예시에서는, 배면기판(1), 전면기판(2), 지지 프레임(31) 및 스페이서(5)가 예시 3과 같았다. 접합재의 두께등도, 상기 예시 3과 같았다. 위치 결정 지그(150)도, 예시 3과 크기가 동일했다.

밀봉 쳄버에 양쪽 기판을 투입하기 전에, 양쪽 기판을 위치 결정 지그(150)로 서로 결합하고, 서로 부분적으로 고정하였다. 우선, 위치 결정 지그(150)를 준비하고, 외력을 인가해서 베이스부(153)와 온도변형부(154)간의 간격을 1.8mm까지 넓혔다. 다음에, x, y방향으로 배면기판(1)과 전면기판(2)의 상대 위치를 조정하 고, 그 양쪽 기판을 서로 가고정하였다. 서로 대향하는 배면기판(1)과 전면기판(2)의 긴변의 중심부를, 기판고정부(151,152)에 서로 평행하게 삽입했다. 위치 결정 지그(150)는 도 7b에 도시된 것처럼 배치되었다. 그 후, 아론 세라믹(토아고세이사 제)을 도포해서 기판고정부(151, 152)와 양쪽 기판을 견고하게 서로 고정했다.

양쪽 기판을 서로 결합한 후, 접합 쳄버에 투입 및 배기하고, 2℃/분의 비율로 가열한 뒤, 350℃로 1시간 유지하여, 베이킹을 행했다. 베이킹 단계에서, 온도변형부(154)의 변형만으로 전면기판(2)을 들어올리는 것이 곤란했다. 이 때문에, 기판 파지 기구(300)를 사용하여, 전면기판(2)이 배면기판(1)과 결합되지 않고 있는 전면기판(2)의 2변의 중심부를 들어올렸다. 구체적으로는, 온도가 180℃일 때 전면기판을 들어올리기 시작하였다. 베이킹동안 온도를 350℃까지 상승시킬 때, 상기 양쪽 기판간의 간격을 10mm로 했다.

다음에, 2℃/분의 비율로, 상온(20℃)까지 양쪽 기판을 냉각하여, 그 양쪽 기판을 서로 접합하여 밀봉했다. 접합 처리에서, 외부 가압 기구(301)에 의한 하중 10ｋｇｆ와, 온도변형부(154)의 복원력에 의한 가압력을 사용하여 180℃의 온도에서 그 양쪽 기판에 압력을 가하여, 양쪽 기판을 서로 접합했다.

본 예시에서는, 위치 결정 지그의 배치로 인해 상기 예시 2와 비교해서 기판간격을 넓히는 것은 곤란하였다. 그렇지만, 상기 양쪽 기판을 서로에 대해 고정밀도로 위치 결정하는 화상형성 장치를 제조하였다.

상기 예시들에 있어서는, 접합재(33)로서 In을 사용했다. 그렇지만, 상기 접합재(33)의 재료는, 이에 한정되지 않는다. 접합재(33)에 저융점 프리트 글라스를 사용하여도 된다. 이 경우에는, 배면기판(1)과 전면기판(2)을 서로 밀착시키는 처리는, 상기 프리트 글라스의 융점 또는 연화점 이하의 온도에서 행하여도 된다. 그 후, 지그에 의해 상기 양쪽 기판을 서로 부분 고정하고, 그 양쪽 기판을 저융점 프리트 글라스의 연화점이상의 온도에서 서로 이격시켜도 된다.

또한, 상기 예시들에 의하면, 양쪽 기판의 일부의 변들이 위치 결정 지그에 의해 서로 고정되어 있기 때문에, 가열 또는 냉각에 의해 또는 가압력에 의해 상기 양쪽 기판을 이동시켜도, 종래의 방법들과 비교해서 수평방향의 상기 양쪽 기판의 상대 위치의 편차가 억제된다. 또한, 상기 양쪽 기판은, 간단한 구성의 위치 결정 지그만으로 서로 고정될 수 있다. 이렇게, 본 발명은, 기판간의 공간을 고온의 감압 분위기에 노출시킨 후, 양쪽 기판의 상대 위치의 편차를 방지하면서 그 양쪽 기판을 접합 및 밀봉하는, 간단한 진공용기의 제조 방법을 제공한다.

본 발명은 예시적 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 예시적 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 이하의 청구의 범위는 변형 및 동등한 구조 및 기능 모두를 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

도 1은 본 발명의 실시예가 적용되는 화상형성 장치의 개략적인 구성을 나타내는 사시도,

도 2는 도 1의 II-II선에 따른 부분 단면도,

도 3은 본 실시예에서 사용된 위치 결정 지그의 개략 구조도,

도 4는 본 실시예에 따라 양쪽 기판을 서로 밀착시키는 단계를 나타내는 단면도,

도 5는 본 실시예에 따라 양쪽 기판을 서로 밀착시키는 단계를 나타내는 단면도,

도 6은 본 실시예에 따른 양쪽 기판을 이간시키는 단계를 나타내는 단면도,

도 7a는 위치 결정 지그의 배치를 나타내는 평면도,

도 7b는 위치 결정 지그의 배치를 나타내는 평면도,

도 8은 기판 파지 기구를 사용하여 본 실시예에 따른 양쪽 기판을 이간시키는 단계를 나타내는 단면도,

도 9는 외부 가압 기구를 사용하여 본 실시예에 따른 양쪽 기판을 전체 주변에 고정하는 단계를 나타내는 단면도다.

Claims

전면기판과 배면기판으로 이루어지는 한 쌍의 기판을 접합재로 서로 접합한 진공용기의 제조 방법으로서,

상기 전면기판과 상기 배면기판의 적어도 한쪽의 주연부에 상기 접합재를 도포하는 단계와,

적어도 한쪽에 접합재가 도포된 한 쌍의 기판을, 접합재의 융점보다 낮은 온도에서 상기 접합재를 거쳐서 서로 접촉시키는 단계와,

서로 접촉시켜진 상기 한 쌍의 기판의 일부의 변들을, 바이메탈로 이루어진 위치 결정 지그(jig)를 사용하여 서로 고정하는 단계와,

상기 일부의 변들이 서로 고정된 상기 한 쌍의 기판을, 대기압보다 낮은 압력을 갖는 분위기중에 배치하고, 상기 접합재의 융점 이상의 제1 온도까지 가열하여서 상기 위치 결정 지그를 열변형시켜서, 서로 이간시키는 단계와,

상기 제1 온도로부터 냉각하여, 상기 위치 결정 지그의 열변형을 감소시키고, 서로 이격된 한 쌍의 기판을 상기 접합재를 거쳐서 서로 접촉시켜서, 상기 접합재에 의해 한 쌍의 기판을 전체 주연부에 서로 고정하는 단계를 포함하는, 진공용기의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 한 쌍의 기판 이간 단계는, 상기 위치 결정 지그를 국소 가열하는 것을 포함하는, 진공용기의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 한 쌍의 기판 고정 단계는, 상기 한 쌍의 기판의 주표면과 수직한 방향의 성분을 포함하는 힘으로, 상기 한 쌍의 기판을 서로에 대해 가압하는 것을 포함하는, 진공용기의 제조 방법.
제 1 항에 있어서,

상기 양쪽 기판을 서로 접촉시키는 단계와 상기 양쪽 기판의 일부의 변들의 고정 단계의 사이에, 서로 접촉시켜진 상기 한 쌍의 기판을 가고정하는 단계를 더 포함하는, 진공용기의 제조 방법.