障壁制作工藝及設(shè)備

障壁制作工藝及設(shè)備第一頁，共69頁。主要內(nèi)容一、障壁基本概念二、障壁制作方法三、COC障壁制作工藝及設(shè)備四、障壁制作相關(guān)材料P-2第二頁，共69頁。障壁基本概念P-3第三頁，共69頁。PANELMODULEDriverCircuitMemorySignalControlCircuitGlassP-4第四頁，共69頁。障壁作用：①保證兩塊基板間的放電間隙，確保一定的放電空間；②防止相鄰單元間的光電串擾；③起反射層的作用，使熒光粉的發(fā)光產(chǎn)生反射從而提高亮度。主要技術(shù)要求：對障壁的要求是高度一致(偏差在5m以內(nèi))，形狀均勻，還要求具有可以支撐前基板的強度特性。在保證障壁強度的前提下，障壁寬度應(yīng)盡可能窄，以增大單元的開口率，提高器件亮度。障壁是構(gòu)成PDP放電單元的基本要素，其高度和寬度直接影響放電空間的大小和控制驅(qū)動電路的動態(tài)范圍，它們在全屏范圍內(nèi)的一致性更是決定顯示器性能的重要指標。P-5第五頁，共69頁。1）條狀障壁幾種常見的障壁結(jié)構(gòu)優(yōu)點：結(jié)構(gòu)簡單，易于制作；能實現(xiàn)高精細化；前后基板對位要求不嚴格。缺點：熒光粉涂敷面積??；易發(fā)生光電串擾。主要應(yīng)用于42英寸SD級PDPP-6第六頁，共69頁。2）井字形障壁優(yōu)點：增大熒光粉發(fā)光面積，提高發(fā)光效率；有效避免光電串擾。缺點：對位要求提高；排氣困難。易于排氣P-7第七頁，共69頁。消除行間串擾適合高分辨率3）Waffle障壁結(jié)構(gòu)P-8第八頁，共69頁。紅（R）、綠（G）、藍（B）的單元位置成三角形結(jié)構(gòu)，確保更大的放電空間，提高發(fā)光效率。各單元形態(tài)有蜂窩狀的六邊形結(jié)構(gòu)和四邊形結(jié)構(gòu)等各種結(jié)構(gòu)。4）DelTA障壁結(jié)構(gòu)P-9第九頁，共69頁。增大熒光粉的涂敷面積，增加單元中的有效發(fā)光面積，從而使亮度和光效都得到提高，同時備有一定的排氣通道。該結(jié)構(gòu)對前后基板對位、ITO線條精度、障壁與尋址電極之間對位的要求提高，增加了制作難度。DelTA障壁結(jié)構(gòu)P-10第十頁，共69頁。5）其它障壁結(jié)構(gòu)下面兩種障壁結(jié)構(gòu)是為了增大發(fā)光面積而在條狀障壁結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上進行改進的結(jié)構(gòu)示意圖，第一個結(jié)構(gòu)是在兩個正常障壁之間加入一個輔助障壁，輔助障壁的兩側(cè)涂敷熒光粉從而增大發(fā)光面積，第二個結(jié)構(gòu)是把障壁做成階梯狀以增大熒光粉的涂敷面積。P-11第十一頁，共69頁。障壁制作方法P-12第十二頁，共69頁。障壁制作工藝一直都是PDP制造的瓶頸問題，也是影響PDP屏質(zhì)量的一個重要因素，開發(fā)工藝簡單、材料成本低的障壁制作技術(shù)是降低PDP制造成本的一項有效措施，因此制作工藝的改善和尋找新的材料一直是PDP屏工藝制作領(lǐng)域的熱門話題。P-13第十三頁，共69頁。障壁制作方法絲網(wǎng)印刷法噴砂法感光性漿料法刻蝕法填充法模壓法梳擠成型法P-14第十四頁，共69頁。1.絲網(wǎng)印刷法GlassPasteGlass

ScreenPrinting

Repetition(10~15times)P-15第十五頁，共69頁。工藝步驟：印刷→干燥→印刷→干燥→……多次重復(fù)（10~15次），使障壁壘至所需高度→高溫燒結(jié)形成障壁。優(yōu)點：設(shè)備簡單便宜，材料利用率高。缺點：受基板的厚度及平整度、刮刀的研磨狀況和擦板壓力等因素的影響，因此，存在對位不一致，高度不均勻等問題，且工藝復(fù)雜，難以實現(xiàn)精細化的要求。絲網(wǎng)印刷法P-16第十六頁，共69頁。2.噴砂法P-17第十七頁，共69頁。噴砂法工藝步驟：涂敷/印刷障壁材料→涂光刻膠/貼DFR→曝光→顯影→噴砂→剝膜→高溫燒結(jié)形成障壁。優(yōu)點：尺寸精度和斷面形狀良好，高度均勻，且能形成精細的圖形，能夠滿足XGA及其以上精度產(chǎn)品的要求。缺點：材料使用率低，工藝復(fù)雜，且存在砂粒的污染問題。P-18第十八頁，共69頁。3.感光性漿料法P-19第十九頁，共69頁。感光性漿料法工藝步驟：涂敷感光性漿料（第一層）→曝光→涂敷感光性漿料（第二層）→曝光→……→顯影→高溫燒結(jié)形成障壁。缺點：工藝復(fù)雜，對位要求精度高，材料成本高。P-20第二十頁，共69頁。PhotosensitiveGlassPaste

UVExposure

Develop日本TORAY公司有一種感光性障壁漿料，不需要多次涂敷、曝光，可以一次性完全曝光，因此工藝非常簡單，且不存在對位的要求，是制作障壁的一種非常理想的材料。P-21第二十一頁，共69頁。4.刻蝕法

GlassPastePhotoresistCoating&Exposure

Develop/EtchPhotoresistStripP-22第二十二頁，共69頁。刻蝕法工藝步驟：涂敷障壁材料（第一層）→干燥→涂敷障壁材料（第二層）→干燥→高溫燒結(jié)→涂光刻膠→干燥→曝光→顯影→刻蝕形成障壁→剝膜。優(yōu)點：障壁尺寸均一性好，效率高，且能形成精細的圖形，能夠滿足XGA及其以上精度產(chǎn)品的要求。缺點：材料使用率低。P-23第二十三頁，共69頁。5.填充法

ThickLayerResist

Exposure/Develop

SqueezingGlassPasteintogrooves

StripP-24第二十四頁，共69頁。填充法工藝步驟：涂敷感光材料→曝光→顯影形成與障壁相反的圖形→填充障壁材料→除去感光膠→高溫燒結(jié)形成障壁。優(yōu)點：材料損耗少，不存在環(huán)境問題，制作出的障壁高寬比大，形狀呈典型的窄梯形。且使用的感光材料與障壁的剝離性好，障壁的側(cè)面光滑無損傷。缺點：注入障壁材料容易產(chǎn)生氣泡。P-25第二十五頁，共69頁。6.模壓法P-26第二十六頁，共69頁。模壓法工藝步驟：先在基板上形成均勻厚度的障壁層,然后用已制作有障壁圖形的金屬模具對障壁層進行壓制,取下模具,對障壁進行燒結(jié)。優(yōu)點：這種方法可以形成任意斷面形狀的障壁,材料利用率高,工藝簡單,有望獲得低成本、高質(zhì)量障壁,因而是一種極有前途的障壁形成方法。P-27第二十七頁，共69頁。增大熒光粉發(fā)光面積

P-28第二十八頁，共69頁。7.梳擠成型法P-29第二十九頁，共69頁。梳擠成型法工藝步驟：在基板上把漿料做成膜，前端有開口部的梳擠在漿料中移動，可以在基板上得到障壁狀物。然后，通過干燥、燒結(jié)過程，在基板上形成條狀的障壁。優(yōu)點：工藝非常簡單，材料利用率高，設(shè)備成本低，能形成寬小的障壁，能對應(yīng)高精度，高亮度PDP的要求。對材料的要求：需要漿料能同時具有保形性和流動性兩個相反的特性，并且梳擠極為高精度。P-30第三十頁，共69頁。Advantage▲Neutral×Disadvantage幾種典型障壁制作方法之比較第三十一頁，共69頁。COC障壁制作工藝及設(shè)備P-32第三十二頁，共69頁。

GlassPaste障壁漿料涂敷/干燥/燒結(jié)Photoresist障壁PR涂敷/干燥障壁PR顯影障壁PR剝膜障壁刻蝕刻蝕液剝膜液障壁PR曝光UV顯影液刻蝕法制作障壁P-33第三十三頁，共69頁。COC障壁制作工藝流程后板介質(zhì)燒結(jié)障壁涂敷前清洗障壁第一次涂敷干燥障壁第二次涂敷干燥障壁層燒結(jié)障壁PR涂敷前清洗障壁PR涂敷干燥障壁PR曝光障壁PR顯影障壁刻蝕障壁PR剝膜障壁檢查、修復(fù)熒光粉（R）涂敷P-34第三十四頁，共69頁。零件工藝流程工藝設(shè)備英文名稱障壁（Barrierrib）制作障壁涂覆涂覆機BarrierRibCoater障壁干燥干燥爐BarrierRibDryer障壁涂覆涂覆機BarrierRibCoater障壁干燥干燥爐BarrierRibDryerDiedribinspection&review檢查機&Review機BarrierRibAutoOpticalInspection&reviewM/c障壁燒結(jié)障壁燒結(jié)爐RIBFiringM/CPRCoating涂覆機BarrierRibPRCoaterPR干燥干燥爐BarrierRibPRDryerPR曝光曝光機BarrierRibPRExposurePR顯影顯影機BarrierRibPRDeveloper顯影PR測量測量機BarrierRibMeasuringMachine顯影PR檢查顯影機BarrierRibAutoOpticalInspectionMachine障壁制作工藝及設(shè)備P-35第三十五頁，共69頁。零件工藝流程工藝設(shè)備英文名稱障壁（Barrierrib）制作顯影PRReviewReview機BarrierRibReviewMachineRIB刻蝕刻蝕機BarrierRibEtchingM/C打孔打孔機ExhaustHoleDrillerPR撕膜撕膜機BarrierRibPRStrippeRIB測量測量機BarrierRibMeasuringMachineRIB檢查檢查機BarrierRibAutoOpticalInspectionMachineRIBReviewReview機BarrierRibReviewMachineRIBrepair障壁修理機BarrierRibrepairMachine障壁制作工藝及設(shè)備P-36第三十六頁，共69頁。1.障壁涂敷目的：在制作完后板介質(zhì)的基板上均勻涂敷一定厚度的障壁漿料，以便通過刻蝕法得到一定高度的障壁結(jié)構(gòu)。管理項目：項目上層障壁下層障壁漿料粘度15000~18000cps15000~18000cps涂敷速度50mm/sec50mm/sec濕膜厚度300μm200μm有效區(qū)域膜厚均一性±5%±5%P-37第三十七頁，共69頁。

涂覆機（coatermachine）設(shè)備簡介：該設(shè)備用于在基板上涂覆一層厚度均勻的薄涂層。設(shè)備主要特點是涂敷范圍廣，從低黏度到高黏度均可。從薄膜到厚膜都可適用。由于是全量涂敷，可以最大限度地降低涂敷液體的損耗。由封閉回路液體供給系統(tǒng)將涂敷液體的時間變化控制到最小。設(shè)備主要構(gòu)成：(1)槽模,(2)間隙傳感器,(3)基板吸附構(gòu)件,(4)模的移動/升降構(gòu)件,(5)槽模頭的清洗構(gòu)件,(6)涂敷液的供給泵/罐,(7)自動歸零構(gòu)件.設(shè)備的動作:

(1)基板安裝,(2)基板厚度變動的測定,(3)涂敷,(4)模頭的清洗,(5)濕膜厚度測定/厚度調(diào)整使用工序：ITOPR電極制作，前介質(zhì)，后介質(zhì)，障壁和RIBPR制作。P-38第三十八頁，共69頁。設(shè)備構(gòu)造和原理：由帶有吸附功能的固定臺（固定盤）吸附基板、槽模前端與基板表面保持適當?shù)拈g隙、一邊由涂料定量供給槽模，一邊由槽模移動進行涂敷的設(shè)備。影響膜厚因素：漿料性質(zhì)、涂覆速度、間隙、供料壓力等

P-39第三十九頁，共69頁。動作流程P-40第四十頁，共69頁。2.障壁PR曝光負性PR膠：曝光區(qū)域發(fā)生化學(xué)變化，其在未曝光前是易溶的，曝光后變成不溶或難溶，這樣，當在特定溶劑中顯影時，未曝光部分被洗去，曝光部分保留下來。障壁PR曝光量：40~80mJ/cm2Gap：100~200?P-41第四十一頁，共69頁。曝光機設(shè)備

簡介：曝光機用于對感光性漿料進行選擇性的曝光，留下需要的部分，除去不需要的部分，經(jīng)曝光、顯影、刻蝕等工藝過程，得到設(shè)計的圖形。其過程是首先在母版上形成所需要的圖形，之后通過光刻工藝把所需的圖形轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品上。

主要組成：（1）光路系統(tǒng)，（2）光室，（3）STAGE，（4）上載下載裝置（5）photo-maskhold,(6)空調(diào)系統(tǒng)，（7）Photo-mask，（8）其他動作介紹：（1）基板上載，（2）基板翻轉(zhuǎn)為80度，（3）基板移載（4）基板吸附到STAGE上成90度，（5）玻璃基板和PHOTO-MASK對位

（6）曝光，（7）下載。

使用工序：ITO電極制作，BUS電極制作，ADD電極制作，障壁制作P-42第四十二頁，共69頁。3.障壁PR顯影顯影目的：顯影去除PR膠未曝光部分，將母版圖形轉(zhuǎn)移到PR膠上。顯影液：Na2CO3(aq)濃度：0.3~0.5wt.%溫度：25~40℃壓力：1.0~1.5kgf/cm2時間：140~160secP-43第四十三頁，共69頁。顯影的基本工藝參數(shù)顯影的基本知識顯影液成分Na2CO3溶液顯影液濃度0.3%Na2CO3(混合原液Na2CO3+DI使用)顯影噴嘴擺動幅度及頻率擺動寬度:噴嘴間隔寬度的1/2以上；頻率Max:50RmpNozzleSprayPressureITO:Max3bar±0.15bar以下；BUS&ADD:Max3bar以下；顯影液溫度25~35℃ProcesstimeITO顯影以170s為基準；BUS和ADD顯影均以140s為基準噴射方式藥液：向下Spray方式；Rinse：向上、向下Spray方式。PassLine1200±20mmIROven(BUS&ADD)使用溫度:110℃±3℃(BaseonGlass)TactTime100sP-44第四十四頁，共69頁。設(shè)備結(jié)構(gòu)P-45第四十五頁，共69頁。設(shè)備基本結(jié)構(gòu)P-46第四十六頁，共69頁。4.障壁刻蝕目的：通過刻蝕液與障壁材料的反應(yīng)，刻蝕得到一定寬度（頂寬、底寬）和高度的障壁結(jié)構(gòu)。主要工藝參數(shù)：刻蝕液濃度刻蝕液溫度噴射壓力噴射方式基板移送速度托盤間隔P-47第四十七頁，共69頁。1）刻蝕液濃度刻蝕液濃度是影響障壁刻蝕速率的主要因素，為達到一定的刻蝕速率，工藝過程中刻蝕液濃度必須在所要求的范圍。濃度偏低，會使刻蝕速率降低，從而得不到所要求的障壁形狀，濃度偏高，則會使刻蝕速率加快，造成障壁過刻蝕。2）刻蝕液溫度刻蝕液溫度對障壁的刻蝕速率也有影響，溫度高刻蝕速率快，溫度低則刻蝕速率慢。此外，刻蝕液溫度太高會降低PR膠與障壁材料的粘附性。3）噴射壓力刻蝕液噴射壓力只有達到一定強度后，才能通過PR膠縫隙，到達需要刻蝕的區(qū)域，達到及時對刻蝕液進行補充和更新的目的。另外，刻蝕液噴射壓力對障壁刻蝕速度也有影響，噴射到障壁材料表面的壓力大則刻蝕速度快，壓力小則刻蝕速度慢。但噴射壓力過大也會造成不良后果，如使PR膠脫落、障壁過刻蝕等。主要工藝參數(shù)P-48第四十八頁，共69頁。4）噴射方式除設(shè)備上的保證外，工藝上可對噴嘴的擺動距離和擺動速度進行調(diào)整，以得到所要求的障壁形狀和障壁尺寸均一性。5）基板移送速度對于一定長度的障壁刻蝕設(shè)備，基板移送速度的快慢決定了障壁刻蝕工藝時間的長短。障壁材料對工藝時間有一定要求（400~800sec），不能太長或太短：太長會造成障壁過刻蝕，太短則得不到所要求的障壁形狀。6）托盤間隔對基板進行投料時，需考慮合適的托盤間隔。托盤間隔過大，生產(chǎn)節(jié)拍時間難以保證，過小則可能會降低障壁刻蝕的品質(zhì)。從理論上講，刻蝕設(shè)備應(yīng)該存在一個最小的托盤間隔，按照該間隔即不會對產(chǎn)品品質(zhì)產(chǎn)生影響又能保證最快的節(jié)拍。主要工藝參數(shù)P-49第四十九頁，共69頁?？涛g液：HNO3(aq)濃度：0.1~0.3wt.%溫度：30~45℃壓力：1.0~3.0kgf/cm2時間：400~800sec800mmTray????Tray進行方向Tray間隔：標準運行為800mm（以作業(yè)時不成為問題為標準進行制作）P-50第五十頁，共69頁。設(shè)備結(jié)構(gòu)P-51第五十一頁，共69頁。障壁刻蝕設(shè)備基本結(jié)構(gòu)

1)Loader2)Neutral3)RibEtching4)Neutral5)Rinse6)AirKnife+HotBlower7)UnloaderP-52第五十二頁，共69頁。障壁刻蝕設(shè)備藥液供給示意圖P-53第五十三頁，共69頁。5.障壁PR剝膜目的：刻蝕完成后，將起保護作用的PR膠剝離并進行清洗，完成障壁的最終制作。剝膜液：NaOH(aq)濃度：2~7wt.%溫度：30~45℃壓力：1.0~3.0kgf/cm2時間：60~140secP-54第五十四頁，共69頁。障壁剝膜設(shè)備基本結(jié)構(gòu)：1)Loader2)Neutral3)RibStrip4)Neutral5)Rinse6)UltraSonicorBubbleJet7)FinalRinse8)AirKnife+HotDryer9)IRDryer10)Unloader障壁剝膜設(shè)備藥液供給示意圖P-55第五十五頁，共69頁。在MixingTank里供給40℃純水.TankMaterial:PVC(Clear)，使用液40℃以上,要使用HTPVC.設(shè)備的主要材質(zhì)剝膜設(shè)備--主要材質(zhì)藥液RinseAirKnifeHotDryerFrameSSBathPPPVC(Clear)HTLaminatedShaftSUSTopCover強化Glass透明PVCPipingPP/PVC/SUSP-56第五十六頁，共69頁。障壁制作相關(guān)材料P-57第五十七頁，共69頁。1）基本組分1.刻蝕性障壁漿料刻蝕性障壁漿料無機粉末有機載體樹脂溶劑助劑低熔點玻璃粉填料顏料Pb系Pb-free系：BaO-ZnO-SiO2-B2O3

ZnO-Al2O3

TiO2

ECBCATerpineol分散劑、流平劑消泡劑等P-58第五十八頁，共69頁。障壁材料特性2）材料特性P-59第五十九頁，共69頁。50”FullHD用障壁上下層材料特性下障壁材料上障壁材料540~590℃540~590℃80x10-7/℃80x10-7/℃Full-DensityFull-Density商品用以上商品用以上D10(?)0.90.9D50(?)2~32~3D90(?)10左右10左右------8?/min4?/minWhiteWhitenonenone8~108~10---->70Mpa>70Mpa--機械特性強度強度電氣特性導(dǎo)電率導(dǎo)電損失率阻抗化學(xué)特性Etchingrate色調(diào)電極反應(yīng)物理特性粒度B.E.T殘留應(yīng)力(Mpa)比重Full-HD用Etching障壁材料測定項目熱特性燒結(jié)溫度熱膨脹系數(shù)細微構(gòu)造表面潮濕度P-60第六十頁，共69頁。3）性能要求良好的涂敷性能漿料的粉末粒度、粘度、觸變性等參數(shù)決定了其涂敷性能，因此需對這些參數(shù)進行嚴格控制，使?jié){料能按要求均一、穩(wěn)定的涂敷。良好的干燥和燒結(jié)性能在干燥和燒結(jié)過程中，漿料中的溶劑和樹脂粘結(jié)劑應(yīng)能穩(wěn)定的揮發(fā)，并不留灰分，以避免氣泡、突起、凹陷、針孔等缺陷的產(chǎn)生。適當?shù)目涛g速率在一定的工藝條件下，障壁材料的刻蝕速率必須適中，速率過慢將降低障壁制作效率，滿足不了量產(chǎn)對節(jié)拍時間的要求，過快則使工藝難以控制。P-61第六十一頁，共69頁。側(cè)向腐蝕控制在障壁制作過程中側(cè)向腐蝕是不可避免的，對于性能優(yōu)良的障壁漿料來說，應(yīng)能通過一定的刻蝕工藝和設(shè)備，將側(cè)向腐蝕控制在所要求的范圍，使垂直刻蝕速率與側(cè)向腐蝕速率比值盡可能大，以形成所需高度的障壁。此外，通過采用雙層障壁材料也能有效控制刻蝕過程中的側(cè)向腐蝕。高障壁強度在滿足刻蝕要求的前提下，障壁強度越高越好。若強度過低，則可能導(dǎo)致工藝過程中障壁的倒塌，缺陷增多，同時后續(xù)工藝對障壁強度也有一定要求。P-62第六十二頁，共69頁。2.障壁光致抗蝕劑（PR膠）正性光致抗蝕劑：曝光區(qū)域發(fā)生化學(xué)變化，其在未曝光前是不溶或難溶的，曝光后變成易溶，這樣，當在特定溶劑中顯影時，曝光部分被洗去，未曝光部分保留下來。負性光致抗蝕劑：曝光區(qū)域發(fā)生化學(xué)變化，其在未曝光前是易溶的，曝光