BE1007894A3 - Werkwijze voor het vervaardigen van een plaat van niet-metallisch materiaal met een patroon van gaten en/of holten. - Google Patents

Abstract

Een plaat van niet-metallisch, in het bijzonder hard en bros, materiaal wordt na te zijn voorzien van een (metalen) masker met een aantal in een patroon gerangschikte gaten blootgesteld aan tenminste één straal met abrasieve poederdeeltjes die relatief t.o.v. de plaat bewogen wordt. Het masker wordt met zijn oppervlak tegenover het oppervlak waar de straal op invalt aan de plaat van elektrisch isolerend materiaal bevestigd m.b.v. een laag hechtmateriaal met een dikte die kleiner is dan de grootte van de abrasieve poederdeeltjes.

Description

   <Desc/Clms Page number 1> 
 



  Werkwijze voor het vervaardigen van een plaat van niet-metallisch materiaal met een patroon van gaten en/of holten. 



   De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een plaat van niet-metallisch,   i. h. b.   elektrisch isolerend, materiaal met een aantal in een patroon gerangschikte holten en/of gaten. 



   Dergelijke platen, die in het bijzonder van harde, brosse materialen zoals glas of keramisch materiaal kunnen zijn gemaakt, vinden in het bijzonder toepassing in elektro-luminescerende gasontladingsdisplays, zoals plasmadisplays, in veldemissiedisplays, in kathodestraaldisplays en in displays waarin elektronen in kanalen met wanden van elektrisch isolerend materiaal gepropageerd worden   (z. g.   elektronenfiberdisplays), waarbij de gaten of holten dienen voor het manipuleren van elektronenstromen.

   Ze kunnen uitgevoerd zijn als (multi-apertured) controleplaat en voorzien zijn van (adresseerbare) elektrodes die met de gaten samenwerken, als transportplaat met een aantal evenwijdige holten (transportkanalen), of als van gaten voorziene afstandplaat   (b. v.   tussen een controleplaat en het luminescerende scherm van een luminescerend display). 



   In US Patent 4, 388, 550 wordt een luminescerend gasontladingsdisplay beschreven. Hierin is een controleplaat nodig die de individuele beeldpunten controleert. 



  Deze controleplaat verdeelt de binnenruimte van zulke displays in twee gebieden, een plasmagebied en een naversnellingsgebied. Hij bevat   een"geperforeerde"plaat   met aan   een   zijde een lijnenrangschikking en aan de andere zijde een kolommenrangschikking van metalen geleiders of elektrodes die de perforaties omgeven of er langs lopen. 



  Hiermee kunnen elektronen selectief vanuit het plasmagebied door de gaten heen naar het naversnellingsgebied getrokken worden en het luminescerende scherm treffen. 



  Andere gasontladingsdisplays bevatten bijvoorbeeld platen met (tegenover elkaar liggende) holten. 



   In het geval van een controleplaat wordt het aantal perforaties of gaten in een plaat van het hierboven beschreven type bepaald door het aantal gewenste 

 <Desc/Clms Page number 2> 

 beeldpunten. 



   Bij hedendaagse   televisielijnscan-patronen   heeft men bijvoorbeeld te maken met ongeveer 500 x 700 beeldpunten met een horizontale steek van 0, 5 mm, en een verticale steek van 0, 7 mm. Deze bepalen het gatenpatroon dat in de controleplaat van elektrisch isolerend materiaal moet worden aangebracht. 



   Uit EP 0 562 670 is het bekend dat deze patronen met behulp van een van gaten voorzien masker en een   poederstraa1bewerking   vervaardigd kunnen worden. Door het grote verschil in afnamesnelheid tussen het (metallische) maskermateriaal en het (niet-metallische) materiaal van het voorwerp waarin een gatenpatroon moet worden aangebracht (in het bijzonder glas) is dit proces mogelijk. Een probleem dat bij het gebruik van een op de te patroneren plaat gelijmd (metalen) masker blijkt op te treden is echter dat het masker tijdens het stralen soms (plaatselijk) loslaat, met als gevolg   o. a.   dat het niet meer goed aanligt op het van een patroon te voorziene product, wat ten koste gaat van de nauwkeurigheid van dat patroon. Ook als het masker niet loslaat is een probleem dat de gemaakte openingen vaak groter worden dan gewenst. 



   De uitvinding heeft ten doel een (bij voorkeur eenvoudige) werkwijze voor het vervaardigen van een plaat, die in het bijzonder geschikt is voor de hierboven beschreven toepassingen, te verschaffen die de genoemde problemen vermindert. 



   De werkwijze volgens de uitvinding wordt daartoe gekenmerkt doordat het patroon gemaakt wordt met behulp van de volgende stappen :   - het   produceren van tenminste één straal die abrasieve poederdeeltjes bevat ;   - het   richten van de straal op een oppervlak van de plaat ;   - het   beperken van de gebieden waar de straal het oppervlak treft ;   - het   uitvoeren van een relatieve beweging tussen de straal en de plaat ;

   waarbij voor het beperken van de gebieden waar de straal het oppervlak treft een masker wordt gebruikt dat met z'n oppervlak tegenover het oppervlak waar de straal op invalt aan de plaat niet-metallisch materiaal wordt bevestigd   m. b. v.   een laag hechtmateriaal met een dikte die kleiner 

 <Desc/Clms Page number 3> 

 is dan de grootte van de abrasieve poederdeeltjes. 



   De uitvinding berust op het inzicht dat er tijdens het straalproces   "onderstralen"of"onderetsen"plaatsvindt,   hetgeen wordt veroorzaakt doordat de abrasieve korrels tijdens het stralen delen van de hechtlaag verwijderen. Daardoor kunnen er poederdeeltjes onder het masker komen, waardoor dit plaatselijk loslaat. 



  Bovendien kunnen deze deeltjes de niet te bestralen delen aantasten. De te maken openingen worden hierdoor groter dan gewenst. Door gebruik van een zeer dunne hechtlaag met een dikte die kleiner is dan de grootte van de abrassieve korrels blijken de genoemde ongewenste verschijnselen nauwelijks meer voor te komen. 



   Bij gebruik van een losse (metalen) plaat als masker is het van voordeel om deze op de te stralen plaat vast te kleven met een kleefmiddel dat zieh na afloop van het straalproces gemakkelijk laat verwijderen. (Kleefmiddelen op glucosebasis laten zieh bijvoorbeeld gemakkelijk met water verwijderen.)
In het geval dat het (metalen) masker met behulp van een dunne laag kleefmiddel verlijmd is, is het van belang dat de hechtkracht van het kleefmiddel voldoende is om loskomen van het van een patroon te voorziene voorwerp ten gevolge van het opbouwen van mechanische spanningen in het masker te voorkomen. In het bijzonder kan dit optreden bij maskers met een hoge transmissie (klein lijmoppervlak). 



   In die gevallen dat de dikte van een hechting op glucosebasis zo dun gekozen moet worden (in verband met de grootte van de te gebruiken straalkorrels) dat de lijmkracht zou kunnen te kort schieten (wat dus ook afhangt van het beschikbare hechtoppervlak), kan men als alternatief bijvoorbeeld een losbaar hechtmiddel (Engels : locking agent) gebruiken op acetaatbasis (Polyvinyl chloride acetaat, dat in aceton is op te lossen, is hier een representant van). Een dergelijk hechtmiddel kan men met voordeel in verdunde toestand in lagen van enkele microns dik aanbrengen met behulp van spin coaten. Bovengenoemd polyvinyl chloride acetaat is bijvoorbeeld goed met methyl ethyl keton te verdunnen. 



   Deze en andere aspekten van de uitvinding zullen aan de hand van de volgende uitvoeringsvoorbeelden nader worden toegelicht. 



   Fig. 1 toont een dwarsdoorsnede door een eerste van een geperforeerd masker voorziene plaat ; 

 <Desc/Clms Page number 4> 

 
Fig. 2 toont een dwarsdoorsnede door een tweede van een geperforeerd masker voorziene plaat ;
Fig. 3 toont een dwarsdoorsnede door een   veldemissiedisplay ;  
Fig. 4 en 5 tonen schematisch het met behulp van een poederstraalinrichting aanbrengen van een gatenpatroon in een plaat. 



   Voor het gebruik in verschillende soorten (elektro-luminescerende) displays zijn elektrisch isolerende (i. h. b. glazen) controleplaten, transportplaten en/of afstandplaten met zeer nauwkeurige gaten en/of holten patronen nodig. De plaatdikte kan liggen tussen 50 en 5000 micron, in het bijzonder tussen 50 en 700 micron. Een karakteristiek materiaal voor deze toepassingen is glas of keramiek. 



   Fig. 1 toont een dwarsdoorsnede door een glazen plaat 1 van 0, 7 mm dik met daarop een metalen masker 2. Geschikte metalen zijn metalen die gemakkelijk etsbaar zijn, zoals Fe en Fe-legeringen. Bij voorkeur vertonen ze   weinig"shot   peening". Akoca (handelsmerk) is in dit opzicht een geschikt materiaal. 



   Het masker 2 wordt met behulp van een kleeflaag 5 op de plaat 1 bevestigd om plaatselijk loskomen tijdens het poederstraalproces tegen te gaan. De kleeflaag 5 kan een in water oplosbaar kleefmiddel (bijvoorbeeld een kleefmiddel op basis van glucose) bevatten. Een dergelijk kleefmiddel laat zich eenvoudig en goedkoop aanbrengen en na gebruik eenvoudig verwijderen. 



   De met stippellijnen aangegeven gaten 3 in de plaat 1 lopen in de uitvoeringsvorm van Fig. 1 enigszins taps toe. Bij toepassing als interne vacuümondersteuning (afstandplaat) in veldemissiedisplays is een dergelijke gatvorm niet ongebruikelijk. Men kan echter ook nagenoeg cilindrische gaten, of holten met nagenoeg evenwijdige wanden maken. Platen met cilindrische gaten zijn bijvoorbeeld geschikt om als spacer tussen een controleplaat en het luminescerende scherm in een elektronenfiberdisplay te dienen. 



   In de situatie van figuur 1 zijn de gaten 3 aan hun bovenzijde tijdens het poederstraalproces groter geworden dan de gaten 4 in het masker. De uitvinding wijt dit aan "onderstralen", waarbij straalkorrels met een gemiddelde grootte kleiner dan de dikte van de laag 5 delen van het materiaal van de hechtlaag 5 wegnemen, waardoor er straalkorrels onder het masker 5 kunnen komen en niet te stralen delen van de plaat 1 kunnen aantasten. 



   In de situatie van figuur 2 is dit onderstralen voorkomen. Ook in dat geval 

 <Desc/Clms Page number 5> 

 is een geperforeerd metalen masker (22)   m. b. v.   een hechtlaag (25) op een (0, 7 mm dikke) glazen plaat (21) gelijmd, maar de dikte van de hechtlaag 25 is nu kleiner dan de grootte van de bij het straalproces gebruikte korrels. De dikte is bij voorkeur kleiner dan de helft, of zelfs kleiner dan een derde van de korrelgrootte. Een hechtlaag 25 op glucosebasis, met een dikte van 10 microns werd   b. v.   gebruikt bij een straalproces met korrels met een gemiddelde grootte van 30 micron, en een   d. m. v.   spin coaten aangebrachte 5 micron dikke hechtlaag 25 van polyvinyl chloride acetaat werd gebruikt bij een straalproces met korrels met een gemiddelde grootte van 17 micron.

   In deze gevallen trad geen onderstralen op, zoals in figuur 2 is weergegeven. 



   Fig. 3 toont een schematische dwarsdoorsnede door een veldemissiedisplay, met een substraat 40, konusvormige emissietips 41, een afstandplaat 42 met gaten 43 en een voorwand 45 met een luminescerend scherm 44. De afstandplaat 42 kan met voordeel met behulp van de werkwijze volgens de uitvinding vervaardigd worden. 



   Fig. 4 toont een te stralen plaat 28 die op een support 29 ligt. Het support 29 is beweegbaar in de richting van de pijl P loodrecht op het vlak van de tekening. Op de plaat 28 is een masker 30 in de vorm van een geperforeerde metalen plaat aangebracht. Het masker 30 heeft in dit voorbeeld een regelmatig patroon van ronde gaten. (Zie Fig. 5). Een inrichting 31 voor het uitvoeren van een abrasieve bewerking (poederstraalinrichting) is schematisch getoond als een straaleenheid 32 voorzien van een nozzle 33 die naar het oppervlak van de plaat 28 gericht is. Er   b. v.   van afhankelijk of er gaten of holten gemaakt moeten worden, kan de nozzle/masker afstand liggen tussen 0, 5 en 25 cm, typisch tussen 2 en 5 cm.

   Tijdens bedrijf wordt er een straal met abrasieve poederdeeltjes,   b. v. siliciumcarbide-deeltjes,   aluminiumoxyde-deeltjes, glaskorrels, staalkorrels, of mengsels daarvan, uit de nozzle 33 geblazen. Hierbij kan een drukprincipe of een venturiprincipe gebruikt worden. Voor het doel van de uitvinding geschikte afmetingen van de abrasieve deeltjes liggen in het gebied tussen
1 en 200 micron, typisch tussen 10 en 100 micron. 



   Straaleenheid 32 met nozzle 33 is in dit voorbeeld traverseerbaar in een richting dwars op de pijl P door middel van een traverseerinrichting 34 voorzien van een spindel 35, maar ook andere manieren van bewegen zijn toepasbaar. 



   Met elektrische contacten uitgeruste eindstops worden getoond als 36 en 37 en worden verondersteld met een omkeerschakeling te zijn verbonden om de draaizin 

 <Desc/Clms Page number 6> 

 van de door een motor aan te drijven spindel 35 om te keren. 



   Tijdens bedrijf beweegt het support 29 met de plaat 28 bijvoorbeeld heen en weer evenwijdig aan de X-as en voert de straaleenheid 32 axiale traverseerbewegingen evenwijdig aan de Y-as uit (Fig. 8), waarbij de bewegingssnelheden zodanig op elkaar zijn afgestemd dat het complete gewenste gaten-of holtenpatroon in de plaat 28 ontstaat. In plaats van één nozzle kan men (bijvoorbeeld om het proces te versnellen, maar in het bijzonder om de homogeniteit van het gewenste patroon te vergroten) een aantal nozzles gebruiken. Dit aantal kan bijvoorbeeld 4 of 6 zijn, maar eventueel ook 100. Voor een goede homogeniteit is het nuttig dat elke nozzle over elk stukje van het masker bewogen wordt. 



   De werkwijze volgens de uitvinding is bijvoorbeeld ook geschikt om te worden toegepast bij het "snijden" van (cilindervormige) schijven uit platen, zoals onder andere voorkomt bij het vervaardigen van diodelichamen. Ook in die gevallen kan het van belang zijn om onderstralen, wat de juiste afmetingen van de schijven nadelig kan beinvloeden, te voorkomen.

Claims (1)

1. CONCLUSIE : 1. Werkwijze voor het vervaardigen van een plaat van niet-metallisch materiaal met een aantal in een patroon gerangschikte holten en/of gaten, waarbij het patroon gemaakt wordt met behulp van de volgende stappen : het produceren van tenminste een straal die abrasieve poederdeeltjes bevat ; het richten van de straal op een oppervlak van de plaat ; het beperken van de gebieden waar de straal het oppervlak treft ; het uitvoeren van een relatieve beweging tussen de straal en de plaat ; waarbij voor het beperken van de gebieden waar de straal het oppervlak treft een masker wordt gebruikt dat met z'n oppervlak tegenover het oppervlak waar de straal op invalt aan de plaat van niet-metallisch materiaal wordt bevestigd met behulp van een laag hechtmateriaal met een dikte die kleiner is dan de grootte van de abrasieve poederdeeltjes.