專利名稱：薄膜真空熒光顯示器制備工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種專用于制造電子管、放電燈及其部件的設(shè)備和方法，特別是涉及一種薄膜真空熒光顯示器的制備工藝。
背景技術(shù)：
真空熒光顯示器，簡稱VFD(VACUUM FLUORECENT DISPLAY)，是從真空電子管發(fā)展而來的顯示器件，由發(fā)射電子的陰極、加速控制電子流的柵極、玻璃基板上印上電極和熒光粉的陽極以及柵極和玻蓋構(gòu)成。VFD以發(fā)光亮度高，多彩色顯示，圖案顯示靈活，視角大，可靠性高和壽命長，自發(fā)光，驅(qū)動電壓低等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在家用電器如微波爐、冰箱、空調(diào)、洗衣機(jī)、消毒柜等，音響/視頻設(shè)備如影碟機(jī)、音響、錄影機(jī)等，儀器儀表如加油機(jī)、計(jì)價(jià)器、工業(yè)儀表等、POS機(jī)包括計(jì)稅收銀機(jī)、電子衡器、汽車及公共顯示裝置等各種領(lǐng)域。根據(jù)配線層制造工藝的不同，真空熒光顯示器可分為厚膜真空熒光顯示器(配線間距/幅度200/200um以上)，薄膜真空熒光顯示器(配線間距/幅度30/30um)，二者在制造工藝和制造設(shè)備方面存在很大的區(qū)別。隨著集成電路的發(fā)展，各種應(yīng)用真空熒光顯示器的整機(jī)也逐漸向輕、薄、大、顯示區(qū)域面積小、顯示內(nèi)容豐富的方向發(fā)展，它要求配套的VFD也具有同樣的特點(diǎn)，同時(shí)要求配套的VFD使用壽命更長，性能更穩(wěn)定。VFD要在相同的顯示面積中顯示更為豐富的內(nèi)容，就要求配線密度和精度達(dá)到更好的要求，傳統(tǒng)絲網(wǎng)印刷的厚膜制作工藝不能滿足上述需求，厚膜VFD的顯示面積一般只有150*50mm2，并且存在執(zhí)行率低、浪費(fèi)大等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，使得VFD最大尺寸從厚膜VFD的150*50mm2提高到薄膜VFD的220*80mm2，使VFD產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)更大的顯示面積，并且提供配線層的密度，使VFD在相同面積內(nèi)可以顯示更為豐富的內(nèi)容。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，所采用的技術(shù)方案一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，在玻璃基板上進(jìn)行鋁濺射，使基板的表面均勻覆蓋一層鋁膜，然后對基板進(jìn)行成像工程，使基板的表面呈現(xiàn)所要求的電氣布線圖形，所述的成像工程包括如下的步驟(a)P/R涂敷在覆蓋有鋁膜的玻璃基板上均勻涂覆一層P/R感光膜；(b)Pre-Bake烘干對玻璃基板進(jìn)行熱處理，蒸發(fā)或烘干P/R感光膜中的溶劑；(c)曝光在玻璃基板上放置帶有圖案的Cr-Mask或Al-Mask，并用高壓水銀燈進(jìn)行照射，Mask覆蓋之外的P/R感光膜被曝光；(d)顯影使曝光后的玻璃基板經(jīng)過堿性顯影液，去除玻璃基板上曝光部分的P/R感光膜；(e)蝕刻經(jīng)過顯影的過程，又在除去P/R感光膜的鋁膜表面噴灑刻蝕液，使玻璃基板上Mask圖案以外的鋁被蝕刻掉；(f)去膜使用去膜液進(jìn)一步除去玻璃基板鋁膜表面Mask圖案上的P/R感光膜。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案與現(xiàn)有的VFD厚膜生產(chǎn)工藝相比，具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和積極效果薄膜VFD采用AL濺射、和成像工程等的新工藝，改變了原先厚膜VFD配線通過絲網(wǎng)印刷形成的舊工藝，使得薄膜VFD產(chǎn)品單位面積內(nèi)配線密度、配線精密度、配線的復(fù)雜性都大幅度提高，并進(jìn)一步使VFD最大尺寸從厚膜VFD的150*50mm2提高到薄膜VFD的220*80mm2，使薄膜VFD產(chǎn)品具有顯示區(qū)域面積大、顯示內(nèi)容豐富的特點(diǎn)。具體而言薄膜VFD的制作比厚膜VFD精確，這樣設(shè)計(jì)上受約束的條件就減少了，在設(shè)計(jì)時(shí)可以利用更多的空間，在VFD單位可設(shè)計(jì)配線面積內(nèi)，配線的數(shù)量增加，配線的距離和線幅減少，設(shè)計(jì)最小值達(dá)到間距30μm，線幅30μm。配線至Lead Pad距離增加，因?yàn)榕渚€和Lead Pad在同一層，厚膜印刷時(shí)也同時(shí)印刷，為了避免印刷溢出造成的Short，厚膜設(shè)計(jì)時(shí)配線至Lead Pad距離要保證在0.3mm以上，在薄膜VFD制備工藝中，由于精度提高，配線至Lead Pad距離0.15mm以上可以，這樣進(jìn)一步擴(kuò)大了配線的空間。對于VFD設(shè)計(jì)，顏色選擇范圍更廣了，厚膜VFD漿料在生產(chǎn)的某些環(huán)節(jié)，會與Color漿料中Zn發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量Short不良，薄膜技術(shù)適用以后，不會有此類不良發(fā)生，可以適用SSVD所有的13種顏色。配線設(shè)計(jì)上的種種局限性的減小，大大提高了高難度VFD設(shè)計(jì)配線成功的可能性，使得薄膜VFD產(chǎn)品具有良好的市場前景。


圖1薄膜VFD制備工藝成像工程流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)描述如圖1所示，一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，在玻璃基板上進(jìn)行鋁濺射，使基板的表面均勻覆蓋一層鋁膜，然后對基板進(jìn)行成像工程，使基板的表面呈現(xiàn)所要求的電氣布線圖形，其特征在于所述的成像工程包括如下步驟(g)P/R涂敷在覆蓋有鋁膜的玻璃基板上均勻涂覆一層P/R感光膜；(h)Pre-Bake烘干對玻璃基板進(jìn)行熱處理，蒸發(fā)或烘干P/R感光膜中的溶劑；(i)曝光在玻璃基板上放置帶有圖案的Cr-Mask或Al-Mask，并用高壓水銀燈進(jìn)行照射，Mask覆蓋之外的P/R感光膜被曝光；(j)顯影使曝光后的玻璃基板經(jīng)過堿性顯影液，去除玻璃基板上曝光部分的P/R感光膜；(k)蝕刻經(jīng)過顯影的過程，又在除去P/R感光膜的鋁膜表面噴灑刻蝕液，使玻璃基板上Mask圖案以外的鋁被蝕刻掉；(l)去膜使用去膜液進(jìn)一步除去玻璃基板鋁膜表面Mask圖案上的P/R感光膜。
鋁濺射是為了使玻璃基板表面覆蓋一層均勻的金屬鋁粒子。濺射裝置由被稱為真空裝置的陰極的鋁TARGET和陽極的基板CARRIER構(gòu)成。向真空室內(nèi)灌入Ar的非活性氣體，在陰極上加(-)電壓，從陰極釋放出的電子就會與Ar氣體分子沖突使Ar離子化。
Ar+電子(1次)＝Ar++電子(1次)+電子(2次)但只有極少的一部分Ar被離子化，大部分Ar都恢復(fù)到原來的狀態(tài)。在Ar被激發(fā)的同時(shí)釋放電子，再結(jié)合時(shí)釋放能量，這時(shí)發(fā)生Energy放電，能夠看到離子和電子共存的紫色的Plasma。Plasma內(nèi)的Ar離子由于其電位差大，加速向鋁TARGET(陰極)移動，當(dāng)打到鋁TARGET時(shí)，中性的TARGET材料離子濺到鋁基板(玻璃)上。
1、所有真空室的真空度要確保在5.0*10-3(Pa)以下，安裝壓力測試裝置，壓力高出警戒線，由安全裝置發(fā)出報(bào)警信號。
2、保證冷卻水的噴射方向，確保冷卻水流量7～8(升/min)。
3、Ar保管筒壓力為30kg/cm2以上，確保Ar氣體保管安全。
鋁膜厚度要求控制在1.0±0.2um。
光反射率控制在GLOSS 800以上。
越是具有復(fù)雜多樣的文字或圖案的VFD，就越要求電氣布線微細(xì)和高密度。為了在鋁濺射形成鋁膜的玻璃上面呈現(xiàn)所要求的電氣布線，就必須經(jīng)過成像過程。成像工程由5個(gè)工程組成，包括P/R涂敷(顯影液)，Pre-Bake，曝光，顯影，蝕刻，去膜工程組成。成像工程為薄膜VFD生產(chǎn)工藝的主要工藝流程、核心技術(shù)所在。
P/R涂敷P/R(感光劑)是指當(dāng)Photo Resist暴露在光、放射或熱等各種形態(tài)的能量時(shí)具有內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化特性的化學(xué)混合物。將P/R感光膜均勻的涂附在有AL膜的GLASS上，進(jìn)行P/R涂敷的目的是為了曝光而進(jìn)行的前期準(zhǔn)備工程。由于薄膜工程采用流水線作業(yè)，因此在P/R涂敷的過程中必須確保P/R涂敷的厚度和傳輸速度按P/R涂敷的要求進(jìn)行。因此，其涂敷的厚度通過涂敷滾軸的壓力和轉(zhuǎn)速控制，以及玻璃基板本身的傳輸速度共同配合，滿足對P/R涂敷的要求，控制參數(shù)見表1。
表1

Pre-Bake工程是指在曝光前使P/R溶劑蒸發(fā)的熱處理工程，如果溶劑留在P/R涂敷層中，曝光時(shí)會產(chǎn)生阻力，不能正常曝光。烘干的溫度、時(shí)間控制十分重要，根據(jù)P/R本身的特定在限定的條件下進(jìn)行，就可以控制其狀態(tài)，參數(shù)控制見表2。
表2

曝光是指在經(jīng)過P/R涂敷的基板上放Cr-Mask(配線幅度/間距30/30um)或者是設(shè)計(jì)的FILM(配線幅度/間距大于50/50um、)所制作的Al-Mask進(jìn)行曝光。曝光采用高壓水銀燈照射。曝光反應(yīng)化學(xué)式如下

當(dāng)配線幅度/間距設(shè)計(jì)值有一個(gè)值小于50um時(shí)，按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行Cr-Mask制作。當(dāng)配線幅度/間距設(shè)計(jì)值君大于50um時(shí)采用Al-Mask制作。Cr-Mask采用鉻金屬，通過激光刻蝕形成，其精度和強(qiáng)度均好于Al-Mask。因此，在配線幅度/間距設(shè)計(jì)值小于普通薄膜VFD制品的規(guī)格時(shí)采用，能夠很好的確保薄膜基板的良品率。
1、控制曝光量，當(dāng)曝光時(shí)間滿足曝光量時(shí)，停止曝光。通過曝光量測試決定。
2、設(shè)計(jì)時(shí)在Mask上設(shè)計(jì)與基板大小一致的對角線標(biāo)注。
3、通過SHORT/OPEN檢查，確認(rèn)Mask不良位置，對斷線位置進(jìn)行修復(fù)。
曝光參數(shù)控制見表3。
表3

顯影經(jīng)過MASK曝光后的基板玻璃上將分為兩部分，一部分為高分子化的部分，另一部分為為沒有高分子化的部分。被光照射過的部分為沒有高分子化的部分，顯影就是通過配比好的顯影液除去沒有高分子化的P/R部分的工程。顯影液的配比和顯影的時(shí)間必須控制在一定的規(guī)格內(nèi)，超過或者沒有達(dá)到該規(guī)格會導(dǎo)致顯影不足或者是高分子化的P/R部分也會被侵蝕。顯影化學(xué)反應(yīng)式如下

1、當(dāng)發(fā)生未顯影不良時(shí)，減小速度設(shè)定，每次減小50左右。當(dāng)傳送速度設(shè)定值小于550MM/MIN時(shí)，更換顯影液。或者連續(xù)作業(yè)時(shí)每4小時(shí)更換60L顯影液。未顯影不良指顯影作業(yè)完成后，圖案之外的地方仍舊有感光劑P/R。
2、當(dāng)發(fā)生過度顯影不良時(shí)，提高速度設(shè)定，每次提高50左右。過度顯影不良指本該留在圖案上的感光劑P/R也被顯影掉了。確認(rèn)傳送速度，并及時(shí)根據(jù)顯影情況進(jìn)行調(diào)整。
顯影參數(shù)控制見表4。
表4

蝕刻顯影過程結(jié)束后，在除去P/R的鋁表面噴灑刻蝕液，刻蝕鋁表面。刻蝕液的配比和刻蝕的時(shí)間必須控制在一定的規(guī)格內(nèi)，超過或者沒有達(dá)到該規(guī)格會導(dǎo)致刻蝕不足或者刻蝕過度。
1、蝕刻不完全發(fā)生時(shí)即基板上圖像以外的鋁未被蝕刻掉的情況，按如下操作1)調(diào)低傳送速度設(shè)定，每次調(diào)低25MM/MIN2)調(diào)低傳送速度無效時(shí)，適當(dāng)提高蝕刻液的溫度，每次調(diào)高3℃3)當(dāng)速度設(shè)定低于200MM/MIN時(shí)，更換蝕刻液2、過度蝕刻發(fā)生時(shí)即圖案也被蝕刻掉或者線幅變窄的現(xiàn)象，按如下操作1)提高傳送速度設(shè)定，每次提高25MM/MIN2)提高傳送速度無效時(shí)，適當(dāng)調(diào)低蝕刻液的溫度，每次調(diào)低3℃蝕刻控制參數(shù)見表5。
表5

去膜是用比顯影液濃度更高的去膜液完全除去留在鋁圖像上的P/R膜。也就是說因?yàn)槭荘/R沒有電氣特性的物質(zhì)，如果留在鋁上面，鋁就不能發(fā)揮作為電氣布線的作用。去膜液的配比和刻蝕的時(shí)間必須控制在一定的規(guī)格內(nèi)，超過或者沒有達(dá)到該規(guī)格會導(dǎo)致去膜不足或者去膜過度，這樣會導(dǎo)致產(chǎn)品電氣特性不良，或則直接導(dǎo)致產(chǎn)品SHORT/OPEN不良。
1、去膜不完全時(shí)，P/R殘留在基板上，將去膜的反送速度下調(diào)50mm/min后實(shí)施作業(yè)。
2、去膜過度，即鋁布線的厚度經(jīng)過去膜液刻蝕后變小，將去膜的反送速度提高50mm/min后實(shí)施作業(yè)。
去膜控制參數(shù)見表6。
表6


最后通過特殊的檢查機(jī)對玻璃基板進(jìn)行檢查，查出SHORT/OPEN不良，上述步驟制備的玻璃基板供薄膜真空熒光顯示器下一步的制備工藝使用。
權(quán)利要求
1.一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，在玻璃基板上進(jìn)行鋁濺射，使基板的表面均勻覆蓋一層鋁膜，然后對基板進(jìn)行成像工程，使基板的表面呈現(xiàn)所要求的電氣布線圖形，其特征在于，所述的成像工程包括如下步驟(a)P/R涂敷在覆蓋有鋁膜的玻璃基板上均勻涂覆一層P/R感光膜；(b)Pre-Bake烘干對玻璃基板進(jìn)行熱處理，蒸發(fā)或烘干P/R感光膜中的溶劑；(c)曝光在玻璃基板上放置帶有圖案的Cr-Mask或Al-Mask，并用高壓水銀燈進(jìn)行照射，Mask覆蓋之外的P/R感光膜被曝光；(d)顯影使曝光后的玻璃基板經(jīng)過堿性顯影液，去除玻璃基板上曝光部分的P/R感光膜；(e)蝕刻經(jīng)過顯影的過程，又在除去P/R感光膜的鋁膜表面噴灑刻蝕液，使玻璃基板上Mask圖案以外的鋁被蝕刻掉；(f)去膜使用去膜液進(jìn)一步除去玻璃基板鋁膜表面Mask圖案上的P/R感光膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，其特征在于，步驟(a)中P/R感光膜的涂覆厚度控制為0.7～1.3μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，其特征在于，步驟(b)中熱處理的時(shí)間控制為9～10s，熱處理的溫度控制為10～120℃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，其特征在于，步驟(c)中采用的高壓水銀燈波長為360～420nm，曝光量控制為20～40mj/cm2。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，其特征在于，步驟(d)中的堿性顯影液是NaOH溶液，顯影液的溫度控制為18～24℃，玻璃基板以550～800mm/min的速度通過顯影液，之后用純水對玻璃基板進(jìn)行沖洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，其特征在于，步驟(f)中去膜液的溫度控制為18～24℃，之后用純水對玻璃基板進(jìn)行沖洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，其特征在于，玻璃基板上鋁膜濺射的厚度控制為0.8～10.2um。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜真空熒光顯示器制備工藝，在玻璃基板上進(jìn)行鋁濺射，使基板的表面均勻覆蓋一層鋁膜，然后對基板進(jìn)行成像工程，使基板的表面呈現(xiàn)所要求的電氣布線圖形，所述的成像工程包括P/R涂敷、Pre－Bake烘干、曝光、顯影、蝕刻、去膜5個(gè)步驟。本發(fā)明改變了目前厚膜VFD生產(chǎn)工藝中配線通過絲網(wǎng)印刷方式形成的舊工藝，使得薄膜VFD產(chǎn)品單位面積內(nèi)配線密度、配線精密度、配線的復(fù)雜性都得以大幅度的提高，并進(jìn)一步使VFD最大尺寸從厚膜VFD的150*50mm
文檔編號H01J9/20GK1719572SQ200410052650
公開日2006年1月11日 申請日期2004年7月8日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月8日
發(fā)明者陳晟, 薛毅, 陳輝 申請人:上海三星真空電子器件有限公司