(57)【要約】【課題】  絶縁信頼性が高く、容易な生産方法で、安価な絶縁特性を有する金属エッチング製品を提供することである。また、絶縁性が良好なエッチング製品の提供することである。【解決手段】          ウエットエッチング法で貫通孔やハーフエッチングの凹凸をからなる加工部形成させた金属平板の、前記加工部を含む片面あるいは両面にポリシラザンを用いた絶縁層を設けることにより、絶縁処理を施したことを特徴とする金属エッチング製品である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエットエッチング法で貫通孔やハーフエッチングの凹凸をからなる加工部を形成させた金属平板の、前記加工部を含む片面あるいは両面にポリシラザンを用いた絶縁層を設けることにより絶縁処理を施したことを特徴とする金属エッチング製品。
【請求項２】
前記絶縁層の厚みが０．５μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする金属エッチング製品。
【請求項３】
前記絶縁層が、焼成処理が施されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の金属エッチング製品。
【請求項４】
前記金属平板が、Fe-Ni合金あるいはFe-Ni-Cr合金のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属エッチング製品。
【請求項５】
金属平板にウエットエッチングによる微細加工をしハーフエッチング面あるいは貫通孔を有した凹凸形状の加工部を形成し、この加工部を含むポリシラザンを塗布、乾燥後、３００℃から５００℃の温度で大気焼成することを特徴とする金属エッチング製品の製造方法。
【請求項６】
前記ポリシラザンの塗布方法が、ディッピング法、スプレー法、または静電塗装法のいずれかの方法によって塗布する事を特徴とする金属エッチング製品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエットエッチング法を用いて、金属平板に貫通孔またはハーフエッチングの凹凸を形成するエッチング製品およびその製造方法に関する。特に、ＰＤＰやＦＥＤなどフラットパネルディスプレイ、半導体パッケージ用部材などに用いるエッチング製品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置に使用される隔壁、半導体パッケージ用部材等の電子部材の材料として金属を使用する事が検討されている。
【０００３】
金属製部材は、ウエットエッチングによって大面積を一括に微細加工でき、放熱性が良いので冷却作用を持つ利点がある。
【０００４】
一方、金属製部材は、他の種類の材料と接触、接着したときに熱膨張の差が問題になるが、金属の場合は、合金の組成の変化で熱膨張率を調整する事ができることに加えて、電子部材として使用する際には、電磁波や電気的ノイズのシールドとしての役割をも果たすことができる。
【０００５】
金属製製品としては、例えば、メタルコアリブおよびその製造方法の用途として、ＰＤＰの金属隔壁が提案されている（特許文献１参照）。
【０００６】
これまでＰＤＰ背面板材料として、ガラス基板を使用し、サンドブラスト法により製造するのが一般的であった。金属基板にウエットエッチングで隔壁を微細加工し、絶縁処理を施したリブ形状を形成する方法が一般的である。特許文献１では、電着法によってガラスを含む誘電体を形成する絶縁処理方法が開示されている。
【０００７】
特許文献１以外に、例えば、スプレー法、電着法によって絶縁処理を施すもの（特許文献２参照）、気相成長法を利用して基板表面に酸化物を形成する絶縁処理方法（特許文献３参照）、大気開放ＣＶＤを用いる方法（特許文献４参照）、粉体静電塗装によるガラスの成膜方法（特許文献５参照）が開示されている。
【０００８】
しかしながら、特許文献１および２に記載された方法では、気泡が絶縁層中に残存する事や、焼成時のフローでエッチングで形成されたコーナー部の膜厚が薄くなるため、絶縁性にばらつきが生じてしまう。このため、絶縁性を保つためには、膜を全体的に厚くしなければならない。その結果エッチングで高精細な加工をしても結果的に開口部が狭くなってしまい、ディスプレイにおいては輝度の低下や、更なる高精細なパターンであった場合は絶縁物で孔が埋まってしまう事もある。
【０００９】
また、特許文献３に記載された気相成長法では、成膜速度が遅いため十分な絶縁耐圧を得るためには、生産性が悪い事などの問題がある。特許文献４に記載された大気開放ＣＶＤは通常の気相成長法とは違い、減圧プロセスがないため材料の搬入、搬出が容易で連続生産可能、大型サイズへの展開もできるが、成膜時に基板に高熱を加えるため基板表面に酸化による黒色化が起こりディスプレイとしたときに発光した光が吸収されてしまい輝度の低下につながる。
【００１０】
さらに、特許文献５に記載された粉体静電塗装によるガラスの成膜では、焼成時に溶融して膜は緻密化するが、表面張力で凝集しコーナー部の膜が薄くなり耐電圧特性が十分でなくなってしまう。また、焼成時に金属板表面が酸化し、膜との密着性が得られないといった問題がある。したがって、ＰＤＰの金属隔壁についての絶縁膜技術としては製品化に至っていない。
【特許文献１】特開２００３−２０５７３８号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７０２１号公報
【特許文献３】特開２００４−００２２０４号公報
【特許文献４】特開２００３−１３２８０２号公報
【特許文献５】特開２００１−１９５９７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は上記問題を解決するために考案されたものであり、絶縁信頼性が高く、容易な生産方法で安価な絶縁特性を有する金属エッチング製品を提供する事、また、絶縁性が良好なエッチング製品を得るための有効な製造方法を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、ウエットエッチング法で貫通孔やハーフエッチングの凹凸をからなる加工部形成させた金属平板の、前記加工部を含む片面あるいは両面にポリシラザンを用いた絶縁層を設けることにより絶縁処理を施したことを特徴とする金属エッチング製品である。
【００１３】
第２の発明は、前記絶縁層の厚みが０．５μｍ〜５μｍの範囲であることを特徴とする金属エッチング製品である。
【００１４】
第３の発明は、前記絶縁層が、焼成処理が施されていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の金属エッチング製品である。
【００１５】
第４の発明は、前記金属平板が、Fe-Ni合金あるいはFe-Ni-Cr合金のいずれかであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の金属エッチング製品である。
【００１６】
第５の発明は、金属平板にウエットエッチングによる微細加工をしハーフエッチング面あるいは貫通孔を有した凹凸形状の加工部を形成し、この加工部を含むポリシラザンを塗布、乾燥後、３００℃から５００℃の温度で大気焼成することを特徴とする金属エッチング製品の製造方法である。
【００１７】
第６の発明は、前記ポリシラザンを塗布する方法が、ディッピング法、スプレー法、または静電塗装法のいずれかの方法によって塗布する事を特徴とする金属エッチング製品の製造方法である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、金属エッチング製品に、高性能で優れた絶縁特性を示す絶縁層を有する金属製品提供でき、また、容易で、生産性の高い絶縁処理プロセスを提供する事ができた。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明は、金属基板の、エッチング処理により形成された加工部を含む片面、または両面をポリシラザンを成膜した絶縁層を形成したエッチング製品である。
【００２０】
ここで、本発明で用いるポリシラザンは、Si−N結合を持つシラザンを基本とする有機溶媒に可溶な無機ポリマーで、このポリマーの有機溶媒溶液を塗布液として用い、大気中、または水蒸気含有雰囲気中で焼成することにより、水分や水と反応し、非結晶である緻密な高純度シリカ層が得られるものである。
このポリシラザン、その成膜工程には以下の特長がある。
（１）表面に塗布し、３００℃から５００℃の温度で焼成することで非結晶である緻密な高純度シリカが得られる。
（２）ポリシラザンは炭素を含有していないため、金属材料との密着性が良く、熱分解中に膜の収縮や残留炭素の問題がなくクラックが発生しにくい。
（３）同上の理由で特殊な装置、成膜条件を必要としない。
（４）塗布し、大気焼成が可能なため連続生産ができる。
（５）塗布し基板表面がコートされた常態で焼成するため、金属板表面の酸化の問題がない。
（６）鉛などの環境を害する物質を使用しない。
【００２１】
以上のような特長があるため、本発明のポリシラザンを使用した絶縁膜の製造法では、従来の方法で製造した膜よりも金属との密着性が良く、高い膜質であり十分な絶縁耐圧特性を示すものである。
【００２２】
また、絶縁層を形成する装置自体を比較的簡単な構造とする事ができ、設備費も小さく、大型の処理材にも対応させる事ができる。従って本発明は、大型パネルを対象としているＰＤＰやＦＥＤの絶縁層形成への適用に特に有効である。
【００２３】
本発明のポリシラザンを使用した絶縁層の形成方法では、絶縁層の膜厚を任意の厚みに緻密に形成する事ができ、形成にかかる時間を以前の方法と比較して短縮する事ができる。
【００２４】
また、絶縁層の厚みは、厚みが０．５μｍ未満では十分な絶縁性を得られない場合もあり、反対に、膜厚が５μｍを超えると金属基板との熱膨張差により絶縁層にクラックが発生する恐れがある。従って、０．５μｍ〜５μｍの範囲が好ましく、更には１μｍ〜３μｍの範囲が好ましい。
【００２５】
本発明の絶縁層に用いるポリシラザンは、（SiH2−NH）ｎを基本とする無機ポリマーで、分子量が６００から１０００の範囲である事が好ましい。前記ポリシラザンのSiO2は、（SiH2−NH）ｎ中に炭素を含有していないため、金属材料との密着性も良く緻密であり、ゾルゲル法のように熱分解中に膜の収縮や残留酸素の問題がないため、焼成されたSiO2膜中にクラックが入ったりしない。
【００２６】
また、膜厚は、塗布方法によってもコントロールできるが、分子量の増減、溶媒の割合を変化させてコントロールする事ができる。特に、フォトエッチングにより金属材料に微細な加工をし、表面に凹凸面がある本発明のような構造には、有効な材料である。
【００２７】
本発明の製品に使用する、金属材料にはFe-Ni合金、Fe-Ni-Cr合金を使用するのが好ましい。
【００２８】
例えばこのエッチング製品をＰＤＰの金属隔壁として使用する場合、パネルの組立工程で４５０〜５００℃の熱サイクルを受けるため、熱膨張差が大きい場合、熱応力が発生し、パネルが破損して画像表示装置として機能できなくなる。それを防ぐためには、隔壁は前面板および背面板と熱膨張係数を近似させる事が好ましい。
【００２９】
現状では、例えばＰＤＰの前面板・背面板として使用されているガラスは熱膨張係数が8×10-6/℃程度のソーダライムガラスや高歪点ガラスが用いられている。このため、金属隔壁用基板には、Niを質量％で40〜52％の範囲で含み、残部が実質的にFeからなるFe-Ni系合金を用いると良く、このうちNiが質量％で46％〜50％の範囲であるFe-Ni系合金が特に好ましい。
【００３０】
これらのFe-Ni系合金は、熱膨張係数を上記ガラスに近似させる事ができ、且つエッチング法により微細なパターンを容易に形成できるため、金属隔壁用基板に適している。
【００３１】
また、半導体パッケージなどの部材として使用する場合は金属材料をシリコン基板の熱膨張率と合わせ使用する。
【００３２】
次に、金属エッチング製品の製造方法を説明する。
【００３３】
まず、金属平板表面の片面または両面に感光性レジストを塗布し、エッチングによって孔形状を形成させたい所望の箇所を開口させるようパターニングする。そして、塩化第二鉄液等のエッチング液をスプレーする事により、レジストが開口している部分をエッチングし、金属平板にハーフエッチング形状または貫通孔の加工部を有する形状を形成させる。
【００３４】
その後使用したレジストを剥離し、脱脂、水洗処理を行った後、ディッピング法、スプレー法、静電塗装法などで、ポリシラザンを塗布する。ここで、溶媒にはキシレン、ターペン、ソルベッソ、ジブチルエーテルのいずれか、またはこれらの混合溶媒を用いる。
【００３５】
前記塗布するポリシラザン溶液は、ポリシラザン（SiH2−NH）ｎを、０．５重量％から４０重量％の濃度に溶解させて使用する。塗布方法は、スプレー法、ディッピング法などでも溶解させる溶媒の割合や分子量を変化させる事によって塗布する事が可能であるが、エッチングによって形成された形状の凹凸の深さ方向が深いときは、静電塗装を行う方ががまわりこみもよく均一に塗布する事ができる。
【００３６】
そして、ポリシラザンポリシラザン溶液が塗布された後、乾燥、大気中または水蒸気を含有する雰囲気中で焼成し、金属基板上にSiO2膜を形成する。SiO2への反応は、３００℃から５００℃で進行するが、膜を緻密にするには４００℃以上の高温が好ましい。
【００３７】
なお、ポリシラザンを大気中で焼成してSiO2を得る反応は次式で示される。
【００３８】
（SiH2−NH）+O2→SiO2+NH3
【実施例１】
【００３９】
以下、本発明の実施例１を説明する。
【００４０】
厚み３００μｍのFe-50Ni合金からなる金属平板をアルカリ脱脂し、膜厚２０μmの市販のドライフイルムレジストを前記金属平板表面に貼り合わせた。
【００４１】
次いで、ピッチ２７０×８１０μｍで、１００×６４０μｍが開孔しているスロットパターンのフォトマスクで露光し、アルカリ水溶液のスプレー現像で、前記金属平板に、フォトマスクと同寸法のフォトレジストパターンを形成した。
【００４２】
エッチングは、塩化第二鉄エッチング液でスプレーエッチングし、ドライフイルムレジストを残したハーフエッチング金属平板を作製した。次に、苛性ソーダ水溶液をスプレーしてフォトレジストを剥膜し、ＰＤＰ用金属隔壁のリブ形状が作製できた。
【００４３】
この金属平板を再びアルカリ脱脂し、水洗後ポリシラザン溶液を塗布する。このポリシラザン溶液は、ポリシラザンをキシレンに溶解させ、３８重量％の割合に調整した。
【００４４】
塗布方法は、スプレー法を使用し、面内均一に、溶媒揮発前の膜厚が１０μｍになるように塗布した。その後、大気中で溶剤が十分揮発するまで乾燥させ、４５０℃で６０分大気焼成を行い絶縁層を形成し、上記したＰＤＰ用金属隔壁のリブ形状に絶縁層を形成させる事ができた。
【００４５】
この絶縁処理を施したＰＤＰ用金属隔壁をスロットの長手方向と垂直に切断し断面を観察すると、図1の様な形状となり、孔形状の側壁では１．５μｍ、隔壁のトップ平坦部では２．６μｍの膜が形成されている事が確認できた。絶縁抵抗計で金属隔壁で孔のない平坦部の絶縁抵抗を測定したところ、体積低効率は9.02×108Ω・cm、面積低効率は5.48×1010Ω/ｍ２となり、ともに絶縁物としての特性を示した。
【実施例２】
【００４６】
以下、本発明の実施例２を説明する。
【００４７】
厚み５０μｍのFe-42Ni合金からなる金属平板をアルカリ脱脂し、膜厚２０μmの市販のドライフイルムレジストを基板表面に貼り合わせた。次いで、ピッチ１４０×１４０μｍで、直径３６μｍが開孔している円形パターンのフォトマスクで、表裏面の位置あわせをを行い、表裏面を露光し、アルカリ水溶液のスプレー現像で、フォトマスクと同寸法のフォトレジストパターンを形成した。
【００４８】
次いで、エッチングは、塩化第二鉄エッチング液で、表裏面スプレーエッチングし、ドライフイルムレジストを残したハーフエッチング金属平板を作製した。次にドライフィルムを剥離後、ポジ型電着フォトレジスト（商品名  ゾンネEDUV  P-500関西ペイント製）をハーフエッチング金属平板上に均一な膜厚でコーティングした。そして、ポジ用フォトマスクの位置合わせを行い、さらに露光し、炭酸ソーダ水溶液でスプレー現像し、ポジ型電着フォトレジストパターニングを形成した。最後に、二回目のエッチング工程として、塩化第二鉄エッチング液で、表裏面をスプレーエッチングし、苛性ソーダ水溶液をスプレーしてフォトレジストを剥膜し、板厚５０μｍで、円形パターン部分が５０μｍで、ピッチ１４０×１４０μｍである円形パターンの貫通孔を有する金属エッチング製品が製造できた。
【００４９】
この金属平板を再びアルカリ脱脂し、水洗後ポリシラザン溶液を塗布する。ポリシラザンはキシレンに溶解させ、３０重量％の割合に調整した。塗布は、スプレー法を使用し、面内均一に、溶媒揮発前の膜厚が８μｍになるように塗布した。
【００５０】
その後、大気中で溶剤が十分揮発するまで乾燥させ、４５０℃で６０分大気焼成を行い絶縁層を形成した。上記した円形パターンの貫通孔を有する金属エッチング製品に絶縁層を形成させる事ができた。
【００５１】
この絶縁処理を施した金属エッチング製品の断面を観察すると、図２のような形状となり、孔形状の側壁では１．２μｍ、孔形状のない平坦部では２．２μｍの膜が形成されている事が確認できた。絶縁抵抗計で孔形状のない平坦部の絶縁抵抗を測定したところ、体積低効率は2.71×108Ω・ｃｍ、面積低効率は4.75×1010Ω／ｍ２となり、ともに絶縁物としての特性を示した。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の一実施例を示す断面図。
【図２】本発明他の実施例を示す断面図。
【符号の説明】
【００５３】
１０１、２０１・・・金属平板
１０２、２０２・・・絶縁層
１０３、２０３・・・側壁
１０４、２０４・・・平坦部
【図１】
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【図２】
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