(57)【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した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パターンを形成する工程と、レジスト開口部に対応するパターン形成材料を除去する工程と、レジストを剥離する工程と、焼成によりパターン形成材料を焼結する工程とを含む厚膜パターン形成方法において、レジストを剥離する工程の前に、パターン形成材料中の樹脂バインダーを溶剤により膨潤させる工程を行うことを特徴とする厚膜パターン形成方法。
【請求項２】
レジスト開口部に対応するパターン形成材料を除去する前記工程をサンドブラスト法により行うことを特徴とする請求項１記載の厚膜パターン形成方法。
【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ことを特徴とする請求項１又は２記載の厚膜パターン形成方法。
【請求項４】
レジスト材料がアルカリ水溶液で剥離可能であり、パターン形成材料中の樹脂バインダーが非水溶性であることを特徴とする請求項１，２又は３記載の厚膜パターン形成方法。
【請求項５】
無機粉体と樹脂バインダーとを主成分とした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パターンを形成する工程と、レジスト開口部に対応するパターン形成材料を除去する工程と、レジストを剥離する工程と、焼成によりパターン形成材料を焼結する工程とを含む厚膜パターン形成方法において、レジストを剥離する工程の前に、パターン形成材料にポリマー溶液又はポリマー分散液を含浸させる工程を行うことを特徴とする厚膜パターン形成方法。
【請求項６】
レジスト開口部に対応するパターン形成材料を除去する前記工程をサンドブラスト法により行うことを特徴とする請求項５記載の厚膜パターン形成方法。
【請求項７】
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ことを特徴とする請求項５又は６記載の厚膜パターン形成方法。
【請求項８】
レジスト材料がアルカリ水溶液で剥離可能であり、パターン形成材料中の樹脂バインダーが非水溶性であることを特徴とする請求項５，６又は７記載の厚膜パターン形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
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、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の障壁形成方法に好適に利用さ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。
【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、ｐ１３８）。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。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することができるので大型化にも対応できる。
【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、非球状性が高く、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、レジストの剥離工程で欠けが発生したり、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。このため、障壁材料の研削容易性を向上させるには限界があった。なお、このようなことは上記したプラズマディスプレイパネルの障壁形成に限らず、一般に厚膜パターンをサブトラクティブ法により形成する場合についても同様に問題点となる。
【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厚膜パターンを形成するに際し、パターン形成材料の研削容易性と仕上がりパターンの表面平滑性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。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る第１の方法は、無機粉体と樹脂バインダーとを主成分とした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パターンを形成する工程と、レジスト開口部に対応するパターン形成材料を除去する工程と、レジストを剥離する工程と、焼成によりパターン形成材料を焼結する工程とを含む厚膜パターン形成方法において、レジストを剥離する工程の前に、パターン形成材料中の樹脂バインダーを溶剤により膨潤させる工程を行うことを特徴とする。
【００１０】
また、同様の目的を達成するため、本発明に係る第２の方法は、無機粉体と樹脂バインダーとを主成分とした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パターンを形成する工程と、レジスト開口部に対応するパターン形成材料を除去する工程と、レジストを剥離する工程と、焼成によりパターン形成材料を焼結する工程とを含む厚膜パターン形成方法において、レジストを剥離する工程の前に、パターン形成材料にポリマー溶液又はポリマー分散液を含浸させる工程を行うことを特徴とする。
【００１１】
なお、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いわゆる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り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。ちなみに本発明は膜厚２μｍ程度のパターン形成についても適用可能である。
【００１２】
パターン形成材料である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。
【００１３】
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。障壁形成層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。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。
【００１４】
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。また、フィルム側に障壁形成層とレジスト層とを形成しておき、ガラス基板に同時に転写することも可能である。
【００１５】
第１の方法では、上記したように、レジスト剥離前に溶剤により樹脂バインダーを膨潤させる。ここで言う溶剤とは、常温で液体の有機化合物を広く示し、一般的には界面活性剤や可塑剤として使用されているものも含む。この溶剤により樹脂バインダーを膨潤させる方法としては、溶剤中に浸漬する方法、溶剤のミストを噴霧する方法、溶剤の蒸気にさらす方法などが用いられる。このように樹脂バインダーを溶剤で膨潤させることにより、樹脂バインダーの体積が増大し、粉体どうしの固着力が増加する。また、サンドブラストにおける研削性を容易とするために柔軟性を排除された樹脂バインダーに柔軟性が付与され、スプレーによる圧力やエアガンによる圧力に対向する強度が生まれる。
【００１６】
溶剤中に浸漬する場合に用いられる溶剤としては、樹脂バインダーを容易には溶解せずに、膨潤のみさせるようなものが好ましく選ばれる。例えば、樹脂バインダーが一般的に用いられるエトキシル基含有率４８〜４９．５％程度のエチルセルロースである場合、イソプロパノール、ノルマルプロパノール、ジアセトンアルコール、グリコール・ジアセテート、メチルセルソルブ、カルビトール、シクロヘキサン、テルピネオールなどが使用できる。また、グリセリン、ジブチルフタレート、ジオクチルフタレートなどの高沸点の化合物も使用可能である。また、混合溶液系でも使用可能である。溶剤のミストを噴霧する方法や溶剤の蒸気にさらす方法では、より溶解性の高い溶剤を使用することも可能となる。
【００１７】
膨潤工程を経た後、直ちにレジスト剥離工程に進むことも可能であるが、厚膜パターン中に含まれた溶剤量を調整するために適度な乾燥工程を経てもよい。用いた溶剤が高揮発性である場合には常温乾燥でも充分であるが、低揮発性の溶剤を用いた場合には加温又は減圧して乾燥することが好適に行われる。
【００１８】
第２の方法では、上記したように、レジスト剥離前にポリマー溶液又はポリマー分散液を含浸させる。含浸させる方法としては、ポリマー溶液又はポリマー分散液中に浸漬する方法や、ポリマー溶液又はポリマー分散液のミストを噴霧する方法が用いられる。このようにパターン形成材料にポリマー溶液又はポリマー分散液を含浸させることにより、粉体どうしの固着力が増加するとともに柔軟性が付与される。
【００１９】
ここで用いられる溶媒又は分散媒は、樹脂バインダーを容易には溶解させないものが好ましい。また、ポリマーは焼成過程にて低温で燃焼／分解／気化することが必要であり、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、ポリエチレンオキサイド等が挙げられる。例えば、樹脂バインダーがエトキシル基含有率４９．５％以上のエチルセルロースである場合には、エトキシル基含有率が４８〜４９．５％のエチルセルロースのメタノール溶液やエタノール溶液が使用できる。また、ニトロセルロースのジアセトンアルコール溶液、セルロースアセテートプロピオネートのイソプロパノール／水混合溶液なども使用できる。また、ポリビニルアルコールの水溶液、ポリエチレンオキサイドの水溶液、ヒドロキシエチルセルロースの水溶液、アクリル系ラテックスエマルジョンなどの水系の溶液又は分散液も使用可能である。
【００２０】
レジストパターンの形成は、印刷により直接パターニングすることも可能であるが、大面積で高精細の加工を行う場合には、レジスト材料としてフォトレジストを用い、フォトリソグラフィー法を用いることが好ましい。フォトレジストとしては、ドライフィルムレジスト、液状レジストのいずれもが使用可能で、併用することも可能である。また、レジストとしてはアルカリ現像型、水現像型、有機溶剤現像型があるが、環境への影響の小さいアルカリ現像型か水現像型が好ましく使用される。
【００２１】
レジストの剥離は、剥離液を用いて行うことが好ましい。スプレーによりパネル上方より剥離液を噴霧して行う方法が量産安定性を得るために好ましく行われる。また、レジスト剥離後の焼成工程は、酸化雰囲気中にて５００〜６００℃のピーク温度にて好適に行われる。
【００２２】
【作用】
上述の構成からなる本発明の厚膜パターン形成方法では、レジストを剥離する工程の前に、粉体どうしの固着力が増加させられるとともに、樹脂バインダーに柔軟性が付与されるので、パターン形成材料の耐剥離液性、機械的強度が向上し、サブトラクティブ法による研削が容易なパターン形成材料を用いても、レジスト剥離が良好に行えるようになる。
【００２３】
【実施例】
以下、図１及び図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。
【００２４】
（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、さらに障壁形成材料４である下記組成Ａ（重量％）のガラスペースト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１００℃にて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１６０μｍの塗膜を得た。
【００２５】
＜組成Ａ＞
ガラスフリット（日本電気ガラス製、ＧＡ−２１）            ４６．７
粉砕褐色アルミナ（富士見研磨剤工業製、ＷＡ＃８０００）    １２．０
黒色顔料（根元特殊化学製、耐熱ブラック４２００）          １８．１
エチルセルロース（日新化成製、エトセルｓｔｄ．２０）        １．３
テルピネオール                                            １０．２
ブチルカルビトールアセテート                              １０．２
リン酸トリフェニル                                          ０．５
ジ・２−エチルヘキシルフタレート                            １．０
【００２６】
次いで、基板１を８０℃に加熱し、図１（ｂ）に示すように、ドライフィルムレジスト５をラミネートした。使用したドライフィルムレジスト５は日本合成化学工業製の「ＮＣＰ２２５」である。次に、図１（ｃ）に示すように、線幅８０μｍ、ピッチ２２０μｍのラインパターンマスク６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２２０μＷ／ｃｍ2 、照射量１２０ｍＪ／ｃｍ2 である。露光後、炭酸ナトリウム１ｗｔ％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、図１（ｄ）に示す如く線幅８０μｍ、ピッチ２２０μｍのサンドブラスト用レジストパターン７が得られた。
【００２７】
レジストパターン７を形成してから、５０℃にて２時間乾燥、エージングした後、図２（ａ）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、ノズルと基板１の距離は１０ｃｍ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４５分間であった。
【００２８】
サンドブラスト処理を終了した後、図２（ｂ）に示すように、基板１全体を溶剤８であるイソプロパノール中に浸漬した。そして、５秒間経過した後に取り出し室温にて５分間乾燥させた。
【００２９】
続いて、図２（ｃ）に示すように、剥離液を用いてレジストパターン７の剥離を行った。具体的には、剥離液として水酸化ナトリウム２．０ｗ％水溶液を使用し、３０℃にてスプレー剥離した。そして、水洗を施した後、８０℃のオーブン中で１５分間乾燥した。次いで、ピーク温度５６０℃にて焼成し、図２（ｄ）に示すように障壁形成材料を結着させた。これにより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９が形成された。また、電極２の断線も発生しなかった。
【００３０】
（比較例１）
実施例１において、サンドブラスト処理を終了後、イソプロパノール中に浸漬することなくレジストパターン７の剥離を行ってから、ピーク温度５６０℃にて焼成して障壁形成材料を基板１に結着させた。このように形成された障壁を顕微鏡で観察すると、５０μｍ以上の欠けが多数発見された。また、表面には全体に５μｍ程度の凹凸が観測された。
【００３１】
（実施例２）
実施例１において、サンドブラスト処理を終了した後の基板１を溶剤中に浸漬するのに代えて、次の工程を行った。すなわち、ニトロセルロース（ハーキュレス社製、１／２ｓｅｃｏｎｄＲＳ）をジアセトンアルコールにて溶解した１０ｗｔ％溶液を噴霧器により噴霧して基板１上に散布した。そして、６０℃にて１５分間乾燥した後、実施例と同様にレジストパターン７の剥離工程、焼成工程を経て障壁形成材料を結着させた。本実施例においても、欠けなどの損傷がなく、表面平滑性の高い形状の良好な障壁９が形成された。また、電極２の断線も発生しなかった。
【００３２】
【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は、サブトラクティブ法によってレジスト開口部に対応するパターン形成材料を除去した後、残ったパターン形成材料中の樹脂バインダーを溶剤により膨潤させるか、或いは、パターン形成材料にポリマー溶液又はポリマー分散液を含浸させてから、レジストの剥離工程を行うようにしたことにより、パターン形成材料における無機粉体どうしの固着力が増加するとともに、サブトラクティブにおける研削を容易とするために柔軟性を排除させた樹脂バインダーに柔軟性が付与されるので、レジストの剥離工程においてレジストにパターン形成材料の表面部分が持って行かれたり、パターン形成材料に損傷を与えるようなことがなく、表面平滑性の良好な厚膜パターンを得ることができる。
【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の実施例を示す前半の工程図である。
【図２】図１に続く後半の工程図である。
【符号の説明】
１  基板
２  電極
３  誘電体層
４  障壁形成材料（パターン形成材料）
５  レジスト
６  マスク
７  レジストパターン
８  溶剤
９  障壁
【図１】
0003666937.tif 000002
【図２】
0003666937.tif 000003