JPH11238465A

JPH11238465A - 厚膜パターン製造用雌型およびその製造方法および厚膜パターンの製造方法

Info

Publication number: JPH11238465A
Application number: JP10042131A
Authority: JP
Inventors: Ryuichi Nakamura; 隆一中村
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1998-02-24
Filing date: 1998-02-24
Publication date: 1999-08-31

Abstract

(57)【要約】【課題】厚膜パターン形成材料の利用効率の高さを維持
しつつ、基板上に厚膜パターンを精度良く形成するため
の厚膜パターン製造用雌型及びその製造方法及びその雌
型を用いた厚膜パターンの製造方法を提供することにあ
る。【解決手段】所定の基板１０上に形成した所望のパター
ンの雌型２０に厚膜パターン形成材料４０ａを充填し
て、しかるのち雌型２０を除去することによって厚膜パ
ターンを製造する方法において、該雌型２０を構成する
材料が、セラミック粉末と樹脂との混練物からなり、該
セラミック粉末の含有量が１０重量％から９０重量％
で、その樹脂の燃焼分解温度が、６００℃以下としたも
ので、その樹脂の組成が、紫外線もしくは電子線硬化型
でなる厚膜パターン製造用雌型２０とした。サンドブラ
スト法もしくはフォトリソグラフィー法によって雌型２
０を基板１０上に形成する厚膜パターン製造用雌型の製
造方法としたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばプラズマデ
ィスプレイに用いられる絶縁性もしくは導電性等の厚膜
パターン等の形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、プラズマディスプレイの製造
工程において、所謂リブと称される幅１００μｍ、高さ
１００〜２００μｍ程度の厚膜パターンの形成におい
て、例えば、パターン形成材料である低融点鉛ガラスお
よび無機顔料を所定の樹脂と練り合わせたペーストを所
定のガラス基板上にスクリーン印刷でパターニングし
て、しかる後、これを焼成することにより基板上にリブ
を形成する方法が知られている。

【０００３】このスクリーン印刷では、一回の印刷では
所定の膜厚を得ることができず、所定の膜厚を得るため
に印刷を複数回繰り返す必要がある。ところが、スクリ
ーン印刷は版を常に変形させながら印刷するのがその本
質的な原理であって、このため繰り返し印刷を行った場
合、版の不加逆な変形に起因する印刷の位置ずれが発生
しやすい。これらの理由により従来のスクリーン印刷法
は極めて生産効率の悪いものである。

【０００４】また、スクリーン版の歪みなどの問題から
大面積化が困難であり、かつ印刷に用いられるペースト
の流動性や、スクリーン版の解像度等の問題により線幅
精度が損なわれるという問題点もある。

【０００５】これらの問題を解決する方法として、パタ
ーン形成材料を基板上にベタ塗りして、所定のパターン
形状にレジストマスクによりマスキングして研磨材を吹
き付けて余分なパターン形成材料を削り落とすことによ
り所定の厚膜パターンを得る方法、所謂サンドブラスト
法が、例えば特開平４−５８４３８号公報等に提案され
ている。

【０００６】しかしながら、この方法は結果として、パ
ターン形成材料の大部分を削り落としてパターン形成す
る方法であり、パターン形成材料の利用効率が低い、す
なわち不経済的なものであった。これは、厚膜パターン
（リブ）形成材の主成分である高価かつ有害な低融点鉛
ガラスの粉末とサンドブラストのための研磨材の混合物
の大部分が廃棄物となるもので、リサイクル（再生利
用）も現実的には困難であるためである。

【０００７】一方、厚膜パターン（リブ）形成材料の利
用効率の高い方法として、例えば（有本他信学技報
ＶＯＬ．９３ＮＯ．４２９ｐ．６８［１９９４］）
に提案されているように、上記厚膜パターン（リブ）形
成材料と比較して安価な紫外線硬化樹脂のみからなるパ
ターンの雌型をフォトリソグラフィー法により形成し
て、その雌型の凹部中に厚膜パターン形成材料を充填し
たのち乾燥させ、しかるのち強アルカリ液等で雌型のみ
を除去して、パターン形成材料を焼成することにより、
求める厚膜パターンとする方法がある。

【０００８】しかしながら、上記提案における方法で
は、雌型の除去時における厚膜パターン形成材料は単に
乾燥した状態であるため、雌型の除去時に厚膜パターン
形成材料も剥がれたりすることがあり、これは厚膜パタ
ーンの欠陥の原因となるものであった。

【０００９】すなわち、この場合の欠陥の原因はパター
ン形成材料の焼成前に雌型を除去することにある。した
がって、この問題を解決するには、雌型の除去前にパタ
ーン形成材料を焼成する、すなわち雌型を除去せず、厚
膜パターン形成材料をそのまま焼成して、焼成工程と同
一工程においてその雌型を形成する樹脂をその燃焼によ
り消失させれば良いことになるが、この方法の検討結
果、紫外線硬化樹脂のみからなる雌型は焼成中の熱架橋
反応により収縮し、したがって雌型に発生した熱収縮応
力により充填された厚膜パターン形成材料によるパター
ンに破壊が発生するという問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、かかる従来
技術の問題点を解決するものであり、その課題とすると
ころは、厚膜パターン形成材料の利用効率の高さを維持
しつつ、基板上に厚膜パターンをパターン破壊などがな
く、精度良く形成するための厚膜パターン形成用雌型お
よびその製造方法およびその雌型を用いた厚膜パターン
の製造方法を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１の発明では、所定の基
板上に形成した所望のパターンの雌型に厚膜パターン形
成材料を充填して、しかるのち雌型を除去することによ
って厚膜パターンを製造する方法において、該雌型を構
成する材料が、セラミック粉末と樹脂との混練物からな
り、該セラミック粉末の含有量が１０重量％から９０重
量％であることを特徴とする厚膜パターン製造用雌型と
したものである。

【００１２】また、請求項２の発明では、前記セラミッ
ク粉末と混練りされる樹脂の燃焼分解温度が、空気中６
００℃以下であることを特徴とする請求項１記載の厚膜
パターン製造用雌型としたものである。

【００１３】また、請求項３の発明では、前記セラミッ
ク粉末と混練りされる樹脂が、紫外線硬化樹脂もしくは
電子線硬化樹脂であることを特徴とする請求項１または
２記載の厚膜パターン製造用雌型としたものである。

【００１４】また、請求項４の発明では、前記請求項１
または２に記載の厚膜パターン製造用雌型を構成するセ
ラミック粉末と樹脂の混練物を、前記基板上に塗布、乾
燥し、所望の厚膜パターンのネガ型パターンでなり、か
つサンドブラスト耐性を有するレジストマスクを介して
研磨材を吹き付けるサンドブラスト法によって雌型を基
板上に形成することを特徴とする厚膜パターン製造用雌
型の製造方法としたものである。

【００１５】また、請求項５の発明では、前記請求項３
に記載の厚膜パターン製造用雌型を構成するセラミック
粉末と樹脂の混練物を、前記基板上に塗布、乾燥し、所
望の厚膜パターンのネガパターンの開口部を有するフォ
トマスクを介して紫外線もしくは電子線を照射し、未硬
化部分を現像液にて除去するフォトリソグラフィー法に
よって雌型を基板上に形成することを特徴とする厚膜パ
ターン製造用雌型の製造方法としたものである。

【００１６】さらにまた、請求項６の発明では、所定の
基板上に形成した所望のパターンの雌型に厚膜パターン
形成材料を充填して、しかるのち雌型を除去することに
よって厚膜パターンを製造する方法において、前期請求
項１、２または３に記載の厚膜パターン製造用雌型を用
いて、厚膜パターン形成材料充填後、焼成を行い、しか
るのち洗浄することにより厚膜パターン製造用雌型を除
去することを特徴とする厚膜パターンの製造方法とした
ものである。

【００１７】

【発明の実施の形態】以上本発明の実施の形態を図面を
用いて説明する。本発明の厚膜パターン製造用雌型は、
図１に示すように、所定の基板（１０）上に所望の厚膜
パターンを製造するための雌型（２０）であって、該雌
型（２０）が、前記基板（１０）上に厚膜パターンと略
同じ高さで、厚膜パターンのネガ型として形成されてな
るもので、前記基板（１０）上に形成された雌型（２
０）が、セラミック粉末と樹脂との混練物からなり、該
セラミック粉末の含有量が１０重量％から９０重量％で
あり、さらに前記セラミック粉末と混練りされた樹脂の
燃焼分解温度が、空気中６００℃以下であることを特徴
とするものである。

【００１８】また、請求項４の発明は、上記厚膜パター
ン製造用雌型（２０）を構成するセラミック粉末と樹脂
の混練物を、図４に示すように、前記基板（１０）上に
塗布、乾燥し、所望の厚膜パターンのネガ型パターンで
なり、かつサンドブラスト耐性を有するレジストマスク
（６０）を介して、研磨材を吹き付け、レジストマスク
（６０）のレジスト部（６０ａ）以外の部（６０ｂ）に
対応する雌型リブ（２０）の塗布膜（２０ａ）を除去す
るサンドブラスト法によって、図１に示すような雌型
（２０）を基板（１０）上に形成する厚膜パターン製造
用雌型（２０）の製造方法である。

【００１９】また、請求項５の発明は、上記厚膜パター
ン製造用雌型（２０）を構成するセラミック粉末と紫外
線もしくは電子線で硬化可能な樹脂組成物の混練物を、
図５に示すように、前記基板（１０）上に塗布、乾燥
し、所望の厚膜パターンのネガパターンの開口部を有す
るフォトマスク（７０）を介して紫外線もしくは電子線
を照射し、フォトマスク（７０）の不透明部（７０ａ）
に対応する雌型（２０）の未硬化部分（２０ｂ）を現像
液にて除去するフォトリソグラフィー法によって、図１
に示すような雌型（２０）を基板（１０）上に形成する
厚膜パターン製造用雌型（２０）の製造方法である。

【００２０】さらにまた、請求項６の発明は、図１に示
す上記の厚膜パターン製造用雌型（２０）の凹部（５
０）に、図２に示すように、厚膜パターン形成材料（４
０ａ）を充填し、しかるのち前記雌型（２０）を除去す
ることにより、図３に示すような厚膜パターン（４０）
を基板（１０）上に形成する方法である。

【００２１】以下本発明に関わる材料等についてさらに
詳細に説明する。本発明に関わるセラミック粉末として
は、例えばＳｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ、ＣａＯ、Ｚ
ｒＯ₂、ＭｇＯ、ＴｉＯ₂等、の無機酸化物を挙げるこ
とができるが、これに限定するものではない。

【００２２】上記セラミック粉末の雌型リブ材中に占め
る割合は、１０重量％から９０重量％が望ましい。それ
は、セラミック粉末の割合が１０重量％以下の場合、焼
成過程における雌型の熱収縮応力の緩和が困難であり、
９０重量％以上では樹脂との均一な混合が困難であるた
め、実用に耐える雌型を形成することができないためで
ある。

【００２３】また、上記セラミック粉末と混練りする樹
脂としては、例えばプラズマディスプレイに本発明を適
用する場合などで、ソーダライムガラス等を基板として
用いることが多いため、その熱的特性を考慮して、空気
中で６００℃以下で分解可能な易焼性の樹脂を用いるこ
とが望ましく、例えばエチルセルロース、ポリメチルメ
タクリレート等が挙げられるが、これに限定するもので
はない。

【００２４】また、上記セラミック粉末と樹脂の混練り
物質を、請求項５の発明のフォトリソグラフィー法によ
る雌型の製造方法に適用する場合、その樹脂組成は紫外
線（ＵＶ）もしくは電子線（ＥＢ）で硬化性を有する必
要があり、例えば、上記樹脂の混合物およびそれに反応
開始剤等を含有したものなどが挙げられる。

【００２５】以上のように本発明では、まず、予め基板
（１０）上に形成された厚膜パターン製造用雌型（２
０）に厚膜パターン形成材料（４０ａ）を必要量だけ充
填して所望の厚膜パターン（４０）を形成するため、高
価な厚膜パターン形成材料（４０ａ）の利用効率が高く
経済的効果がある。

【００２６】また、所定の基板（１０）上に形成した厚
膜パターン製造用雌型（２０）に厚膜パターン形成材料
（４０ａ）を充填して、しかる後にその雌型（２０）を
除去する厚膜パターンの製造方法において、雌型を構成
する材料がセラミック粉末と樹脂との混練物からなるた
め、基板焼成過程で発生する雌型の熱収縮応力はセラミ
ック粉末により緩和され、このため焼成中の厚膜パター
ン形成材料（４０ａ）のパターンの破壊を抑制でき、高
精度の厚膜パターン（４０）を製造することができる。

【００２７】なお、この雌型を構成する材料の一構成要
素であるセラミック粉末は、焼成後も基板（１０）上に
残っているが、その結合材となる樹脂が消失しているた
め水洗等によって容易に除去できる。

【００２８】また、サンドブラスト法およびフォトリソ
グラフィー法によるいずれの厚膜パターン製造用雌型
（２０）の製造方法においても、廃棄物として樹脂およ
び単一のセラミック粉末のみとすることが可能であり、
雌型材料として再生利用が容易となる。

【００２９】以上より、厚膜パターン形成材料の利用効
率の高さを維持したまま、厚膜パターンを精度良く形成
することができる。

【００３０】

【実施例】次に本発明を実施例により、本発明を具体的
に説明する。〈実施例１〉ＳｉＯ₂粉末ＡＫＰ−５０（住友化学社
製）４５重量部に、エチルセルロース（関東化学社製）
の１０％カルビトール溶液１２重量部を加え、３本ロー
ルミルで練り合わせてペースト化して雌型形成材料を調
製した。

【００３１】上記で得られた雌型形成材料を厚さ２．８
ｍｍのガラス基板（１０）にブレードコータを用い２０
０μｍ厚に塗布して、１００℃の熱風乾燥機にて、４０
分間乾燥して雌型（２０）形成材料のペースト層とし
た。

【００３２】乾燥後、図４に示すように、この基板（１
０）上の雌型形成材料でなる塗布膜（２０ａ）上にサン
ドブラスト耐性を有するドライフィルムレジストＢＦ−
６０３（東京応化工業社製）を１０５℃、２．５ｋｇ／
ｃｍ²の条件でラミネートして、その上にピッチ４２０
μｍ、幅３００μｍのストライプパターンの開口部が形
成されたフォトマスクを密着させ、超高圧水銀灯により
３００ｍｊ／ｃｍ²の露光を行い、しかるのち、０．２
％炭酸ナトリウム水溶液を露光されたドライフィルムレ
ジストにスプレーガンを用いて吹き付けることにより現
像し、ピッチ４２０μｍ、幅３００μｍのレジストのス
トライプパターンをもつレジストマスク（６０）とし
た。

【００３３】続いて、図４に示すように、サンドブラス
ト装置を用い、研磨材（Ａｌ２Ｏ３４００番）を吹き付
けレジストマスク（６０）のレジスト部（６０ａ）以外
の部（６０ｂ）のペースト層を切削除去して、図１に示
すような厚膜パターン形成用雌型リブ（２０）をガラス
基板（１０）上に形成した。

【００３４】上記で形成された雌型（２０）の凹部（５
０）にウレタンゴム製のスキージを用いてプラズマディ
スプレイの厚膜パターン（リブ）用ペーストＥＬＤ−５
０６Ｂ（奥野製薬工業社製）を充填して乾燥した。

【００３５】このペーストが充填された基板（１０）
を、１％水酸化ナトリウム水溶液に浸せきして、レジス
トマスク（６０）のレジスト部（６０ａ）を剥離した。
なお、このとき、ドライフィルムレジスト上に付着した
余分なペーストも同時に除去された。これを水洗および
乾燥した後、５８０℃の焼成炉中で３０分間焼成するこ
とによって、厚膜パターン製造用雌型（２０）を構成す
る樹脂を分解消失させ、セラミック粉末のみ残るように
した。

【００３６】焼成後、基板を焼成炉から取り出し、水洗
して基板（１０）に付着したセラミック粉末を除去する
ことによって、図３に示すような所望の厚膜パターン
（４０）をガラス基板（１０）上に形成した。

【００３７】得られたペーストでなる厚膜パターン（４
０）は、焼成による若干の体積減少がみられたが、高さ
１８０μｍ、幅１００μｍの高精度のストライプパター
ンとすることができた。

【００３８】〈実施例２〉ＳｉＯ₂粉末ＡＫＰ−５０
（住友化学社製）４５重量部に、ヒドロキシプロピルセ
ルロース（関東化学社製）の１０％カルビトール溶液１
２重量部、ジペンタエリスリトールおよびヘキサアクリ
レート：アニロックスＭ４００（東亜合成社製）２重量
部、２−２−ジメトキシ−２−フェニルアセトフェノン
０．２重量部を加え、３本ロールミルで練り合わせてペ
ースト化して紫外線硬化性を有する雌型形成材料を調製
した。

【００３９】上記で得られたペーストを厚さ２．８ｍｍ
のガラス基板（１０）にブレードコータを用い３０μｍ
厚に塗布して、９０℃の熱風乾燥機にて、２０分間乾燥
して雌型（２０）材料のペースト層とした。

【００４０】続いて、図５に示すように、上記乾燥され
たペースト層に、ピッチ４２０μｍ、幅３００μｍのス
トライプパターンの開口部が形成されたフォトマスク
（７０）を密着させて、その上から超高圧水銀灯を用
い、３００ｍＪ／ｃｍ²の紫外線露光を行い、しかる後
に、スプレーガンを用い純水を吹き付けて未硬化部分
（２０ｂ）のペースト層を除去し、図１に示すようなピ
ッチ４２０μｍ、幅３００μｍの雌型リブ（２０）形成
材料によるストライプパターンがガラス基板（１０）上
に形成された。

【００４１】上記で形成された雌型（２０）の凹部（５
０）にウレタンゴム製のスキージを用いてプラズマディ
スプレイの電極用銀ペーストＮＰ−４００２（ノリタケ
社製）を充填して乾燥し、しかるのち８００番の耐水研
磨紙を用い、銀ペーストを充填した雌型リブ（２０）の
表面に付着した銀ペーストを研磨して除去し、５５０℃
の焼成炉中で３０分間焼成することによって、厚膜パタ
ーン製造用雌型（２０）を構成する樹脂を分解消失さ
せ、セラミック粉末のみ残るようにした。

【００４２】焼成後、基板（１０）ごと焼成炉から取り
出し、水洗して基板（１０）等に付着したセラミック粉
末を除去することによって、図３に示すような所望の厚
膜パターン（４０）をガラス基材（１０）上に形成する
ことが出来た。

【００４３】得られた銀ペーストでなる厚膜パターン
（４０）は、焼成による若干の体積減少がみられたが、
高さ１５μｍ、幅１００μｍのストライプパターンとす
ることができた。

【００４４】

【発明の効果】本発明は以上の構成であるから、下記に
示す如き効果がある。即ち、本発明の厚膜パターン製造
用雌型を用いた厚膜パターンの形成は、まず、予め基板
上に形成された厚膜パターン製造用雌型に厚膜パターン
形成材料を必要量だけ充填して所望の厚膜パターンを形
成するので、高価な厚膜パターン形成材料の利用効率が
高く経済的効果がある。

【００４５】また、所定の基板上に形成した厚膜パター
ン製造用雌型に厚膜パターン形成材料を充填して、しか
る後に雌型を除去する厚膜パターンの形成方法とし、そ
の雌型を構成する材料がセラミック粉末と樹脂の混練物
からなるので、基板焼成過程で発生する雌型の熱収縮応
力はセラミック粉末により緩和され、このため焼成中の
厚膜パターン形成材料のパターンの破壊を抑制でき、高
精度の厚膜パターンを製造することができる。

【００４６】また、サンドブラスト法もしくはフォトリ
ソグラフィー法による厚膜パターン製造用雌型の製造方
法としたので、廃棄物として樹脂および単一のセラミッ
ク粉末のみとすることが可能であり、雌型材料として再
生利用が容易となる効果がある。従って本発明は、プラ
ズマディスプレーの如き用途の厚膜パターン形成におい
て、優れた実用上の効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態を示す厚膜パターン製造
用雌型を側断面で表した説明図である。

【図２】本発明の厚膜パターン製造用雌型に厚膜パター
ン形成材料を充填した形態を側断面で表した説明図であ
る。

【図３】本発明の厚膜パターンの製造方法で得られた基
板上の厚膜パターンを側断面で表した説明図である。

【図４】本発明の厚膜パターン製造用雌型の製造工程の
一部を側断面で表した説明図である。

【図５】本発明の厚膜パターン製造用雌型の他の製造工
程の一部を側断面で表した説明図である。

【符号の説明】

１０‥‥基板２０‥‥厚膜パターン製造用雌型２０ａ‥‥雌型の塗布膜２０ｂ‥‥未硬化部分２０ｃ‥‥硬化部分４０‥‥厚膜パターン４０ａ‥‥厚膜パターン形成材料６０‥‥レジストマスク６０ａ‥‥レジスト部６０ｂ‥‥レジスト部以外の部７０‥‥フォトマスク７０ａ‥‥フォトマスクの不透明部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の基板上に形成した所望のパターンの
雌型に厚膜パターン形成材料を充填して、しかるのち雌
型を除去することによって厚膜パターンを製造する方法
において、該雌型を構成する材料が、セラミック粉末と
樹脂との混練物からなり、該セラミック粉末の含有量が
１０重量％から９０重量％であることを特徴とする厚膜
パターン製造用雌型。
【請求項２】前記セラミック粉末と混練りされる樹脂の
燃焼分解温度が、空気中６００℃以下であることを特徴
とする請求項１記載の厚膜パターン製造用雌型。
【請求項３】前記セラミック粉末と混練りされる樹脂
が、紫外線硬化樹脂もしくは電子線硬化樹脂であること
を特徴とする請求項１または２記載の厚膜パターン製造
用雌型。
【請求項４】前記請求項１または２に記載の厚膜パター
ン製造用雌型を構成するセラミック粉末と樹脂の混練物
を、前記基板上に塗布、乾燥し、所望の厚膜パターンの
ネガ型パターンでなり、かつサンドブラスト耐性を有す
るレジストマスクを介して研磨材を吹き付けるサンドブ
ラスト法によって雌型を基板上に形成することを特徴と
する厚膜パターン製造用雌型の製造方法。
【請求項５】前記請求項３に記載の厚膜パターン製造用
雌型を構成するセラミック粉末と樹脂の混練物を、前記
基板上に塗布、乾燥し、所望の厚膜パターンのネガパタ
ーンの開口部を有するフォトマスクを介して紫外線もし
くは電子線を照射し、未硬化部分を現像液にて除去する
フォトリソグラフィー法によって雌型を基板上に形成す
ることを特徴とする厚膜パターン製造用雌型の製造方
法。
【請求項６】所定の基板上に形成した所望のパターンの
雌型に厚膜パターン形成材料を充填して、しかるのち雌
型を除去することによって厚膜パターンを製造する方法
において、前期請求項１、２または３に記載の厚膜パタ
ーン製造用雌型を用いて、厚膜パターン形成材料充填
後、焼成を行い、しかるのち洗浄することにより厚膜パ
ターン製造用雌型を除去することを特徴とする厚膜パタ
ーンの製造方法。