障壁及其制作工艺

1、四川虹欧障壁及其制造工艺.主要内容一、障壁根本概念二、障壁制造方法三、COC障壁制造工艺及设备四、刻蚀法制造障壁相关资料引见五、与障壁制造相关的设计开发六、障壁检查及修复.障壁根本概念.PANELMODULEDriver CircuitMemorySignal Control CircuitGlass.障壁作用：保证两块基板间的放电间隙，确保一定的放电空间；防止相邻单元间的光电串扰；起反射层的作用，使荧光粉的发光产生反射从而提高亮度。主要技术要求：对障壁的要求是高度一致(偏向在5m以内)，外形均匀，还要求具有可以支撑前基板的强度特性。在保证障壁强度的前提下，障壁宽度应尽能够窄，以增大单元的开口

2、率，提高器件亮度。障壁是构成PDP放电单元的根本要素，其高度和宽度直接影响放电空间的大小和控制驱动电路的动态范围，它们在全屏范围内的一致性更是决议显示器性能的重要目的。.1条状障壁几种常见的障壁构造优点： 构造简单，易于制造； 能实现高精细化； 前后基板对位要求不严厉。缺陷： 荧光粉涂敷面积小； 易发生光电串扰。主要运用于42英寸SD级PDP.2井字形障壁优点：增大荧光粉发光面积，提高发 光效率；有效防止光电串扰。缺陷：对位要求提高；排气困难。易于排气.消除行间串扰适宜高分辨率3Waffle障壁构造. 红R、绿G、蓝B的单元位置成三角形构造，确保更大的放电空间，提高发光效率。各单元形状有蜂窝状

3、的六边形构造和四边形构造等各种构造。4DelTA障壁构造.增大荧光粉的涂敷面积，添加单元中的有效发光面积，从而使亮度和光效都得到提高，同时备有一定的排气通道。该构造对前后基板对位、ITO线条精度、障壁与寻址电极之间对位的要求提高，添加了制造难度。DelTA障壁构造.5其它障壁构造 下面两种障壁构造是为了增大发光面积而在条状障壁构造根底上进展改良的构造表示图，第一个构造是在两个正常障壁之间参与一个辅助障壁，辅助障壁的两侧涂敷荧光粉从而增大发光面积，第二个构造是把障壁做成阶梯状以增大荧光粉的涂敷面积。/sipo/.障壁制造方法. 障壁制造工艺不断都是PDP制造的瓶颈问题，也是影响P

4、DP屏质量的一个重要要素，开发工艺简单、资料本钱低的障壁制造技术是降低PDP制造本钱的一项有效措施，因此制造工艺的改善和寻觅新的资料不断是PDP屏工艺制造领域的抢手话题。.障壁制造方法丝网印刷法喷砂法感光性浆料法刻蚀法填充法模压法梳挤成型法.1. 丝网印刷法Glass PasteGlass Screen Printing Repetition (10 15 times).工艺步骤：印刷枯燥印刷枯燥多次反复1015次，使障壁垒至所需高度高温烧结构成障壁。优点：设备简单廉价，资料利用率高。缺陷：受基板的厚度及平整度、刮刀的研磨情况和擦板压力等要素的影响，因此，存在对位不一致，高度不均匀等问题，且工

5、艺复杂，难以实现精细化的要求。丝网印刷法.2. 喷砂法.喷砂法工艺步骤：涂敷/印刷障壁资料涂光刻胶/贴DFR 曝光显影喷砂剥膜高温烧结构成障壁。优点：尺寸精度和断面外形良好，高度均匀，且能构成精细的图形，可以满足XGA及其以上精度产品的要求。缺陷：资料运用率低，工艺复杂，且存在砂粒的污染问题。.3. 感光性浆料法.感光性浆料法工艺步骤：涂敷感光性浆料第一层曝光涂敷感光性浆料第二层曝光显影高温烧结构成障壁。缺陷：工艺复杂，对位要求精度高，资料本钱高。.Photosensitive Glass Paste UV Exposure Develop 日本TORAY公司有一种感光性障壁浆料，不需求多次涂

6、敷、曝光，可以一次性完全曝光，因此工艺非常简单，且不存在对位的要求，是制造障壁的一种非常理想的资料。.4. 刻蚀法 Glass PastePhotoresistCoating &Exposure Develop/Etch PhotoresistStrip.刻蚀法工艺步骤：涂敷障壁资料第一层枯燥涂敷障壁资料第二层枯燥高温烧结涂光刻胶枯燥曝光显影刻蚀构成障壁剥膜。优点：障壁尺寸均一性好，效率高，且能构成精细的图形，可以满足XGA及其以上精度产品的要求。缺陷：资料运用率低。.5. 填充法 Thick Layer Resist Exposure/Develop Squeezing Glass Past

7、e into grooves Strip.填充法工艺步骤：涂敷感光资料曝光显影构成与障壁相反的图形填充障壁资料除去感光胶高温烧结构成障壁。优点：资料损耗少，不存在环境问题，制造出的障壁高宽比大，外形呈典型的窄梯形。且运用的感光资料与障壁的剥离性好，障壁的侧面光滑无损伤。缺陷：注入障壁资料容易产生气泡。.6. 模压法.模压法工艺步骤：先在基板上构成均匀厚度的障壁层, 然后用已制造有障壁图形的金属模具对障壁层进展压制, 取下模具, 对障壁进展烧结。优点：这种方法可以构成恣意断面外形的障壁, 资料利用率高, 工艺简单, 有望获得低本钱、高质量障壁, 因此是一种极有出路的障壁构成方法。.增大荧光粉发光

8、面积 .7. 梳挤成型法.梳挤成型法工艺步骤：在基板上把浆料做成膜，前端有开口部的梳挤在浆料中挪动，可以在基板上得到障壁状物。然后，经过枯燥、烧结过程，在基板上构成条状的障壁。优点：工艺非常简单，资料利用率高，设备本钱低，能构成宽小的障壁，能对应高精度，高亮度PDP的要求。对资料的要求：需求浆料能同时具有保形性和流动性两个相反的特性，并且梳挤极为高精度。.AdvantageNeutralDisadvantage几种典型障壁制造方法之比较8/23/202232.COC障壁制造工艺及设备. Glass Paste障壁浆料涂敷/枯燥/烧结Photoresist障壁PR涂敷/枯燥障壁PR显影障壁PR剥

9、膜障壁刻蚀刻蚀液剥膜液障壁PR曝光UV显影液刻蚀法制造障壁.COC障壁制造工艺流程后板介质烧结障壁涂敷前清洗障壁第一次涂敷枯燥障壁第二次涂敷枯燥障壁层烧结障壁PR涂敷前清洗障壁PR涂敷枯燥障壁PR曝光障壁PR显影障壁刻蚀障壁PR剥膜障壁检查、修复荧光粉R涂敷.1.障壁涂敷前清洗清洗目的：除去后板介质层外表在烧结过程中产生的异物或杂质，以保证障壁涂敷质量。清洗液：NaOH (aq)浓度：2 4 wt.%温度：28 45 压力：1.0 2.0 kgf/cm2时间：35 70 sec .设备根本构造辊刷高压淋洗 High pressure leaching 泡沫清洗.Roll BrushBubble

10、 Jet.2.障壁涂敷目的：在制造完后板介质的基板上均匀涂敷一定厚度的障壁浆料，以便经过刻蚀法得到一定高度的障壁构造。管理工程：项 目上层障壁下层障壁浆料粘度1500018000cps1500018000cps涂敷速度50mm/sec50mm/sec湿膜厚度300m200m有效区域膜厚均一性5%5%.障壁涂敷方向和涂敷区域.3.障壁层枯燥枯燥目的：障壁层涂敷完之后，经过枯燥炉枯燥才干固定在玻璃基板上，枯燥目的是去掉障壁浆料中常温下不易挥发，高温下易挥发的溶剂。.BR枯燥炉温曲线 150-7min16.3/min-10.0/min5/min.4.障壁层烧结烧结目的：涂敷的障壁层只需经过烧结才干去

11、除浆料中的有机载体，才干使低熔点玻璃粉熔化并粘住浆料中的固体成分。.17.1/min380-20min8.6/min560-20min-8.0/minBR烧结炉温曲线 .5.障壁PR涂敷前清洗清洗目的：除去障壁层外表在烧结过程中产生的异物或杂质，以保证障壁PR涂敷质量。清洗液：NaOH(aq)浓度：2 4 wt.%温度：28 45 压力：1.0 2.0 kgf/cm2时间：35 70 sec .设备根本构造.6.障壁PR涂敷目的：在烧结好的障壁层外表均匀涂敷一定厚度的光致抗蚀剂Photoresist，PR胶，使其能满足障壁刻蚀要求。管理工程：项 目障壁PR浆料粘度7590cps涂敷速度50mm

12、/sec湿膜厚度85m有效区域膜厚均一性4%.障壁PR涂敷方向和涂敷区域BR-PR 506.7.障壁PR枯燥枯燥目的：障壁PR涂敷完之后，经过枯燥炉枯燥才干贴敷在障壁层上，枯燥目的是去掉PR胶中常温下不易挥发，高温下易挥发的溶剂。.障壁PR枯燥炉温曲线110-8min-5.4/min5/min10/min.8.障壁PR曝光负性PR胶：曝光区域发生化学变化，其在未曝光前是易溶的，曝光后变成不溶或难溶，这样，当在特定溶剂中显影时，未曝光部分被洗去，曝光部分保管下来。障壁PR曝光量：40 80 mJ/cm2 Gap：100 200 .9.障壁PR显影显影目的：显影去除PR胶未曝光部分，将母幅员形转移

13、到PR胶上。显影液：Na2CO3(aq)浓度：0.3 0.5 wt.% 温度：25 40 压力：1.0 1.5 kgf/cm2时间：140 160 sec .设备根本构造.10.障壁刻蚀目的：经过刻蚀液与障壁资料的反响，刻蚀得到一定宽度顶宽、底宽和高度的障壁构造。主要工艺参数： 刻蚀液浓度 刻蚀液温度 放射压力 放射方式 基板移送速度 托盘间隔. 1刻蚀液浓度 刻蚀液浓度是影响障壁刻蚀速率的主要要素，为到达一定的刻蚀速率，工艺过程中刻蚀液浓度必需在所要求的范围。浓度偏低，会使刻蚀速率降低，从而得不到所要求的障壁外形，浓度偏高，那么会使刻蚀速率加快，呵斥障壁过刻蚀。 2刻蚀液温度 刻蚀液温度对障

14、壁的刻蚀速率也有影响，温度高刻蚀速率快，温度低那么刻蚀速率慢。此外，刻蚀液温度太高会降低PR胶与障壁资料的粘附性。 3放射压力 刻蚀液放射压力只需到达一定强度后，才干经过PR胶缝隙，到达需求刻蚀的区域，到达及时对刻蚀液进展补充和更新的目的。另外，刻蚀液放射压力对障壁刻蚀速度也有影响，放射到障壁资料外表的压力大那么刻蚀速度快，压力小那么刻蚀速度慢。但放射压力过大也会呵斥不良后果，如使PR胶零落、障壁过刻蚀等。主要工艺参数.4放射方式 除设备上的保证外，工艺上可对喷嘴的摆动间隔和摆动速度进展调整，以得到所要求的障壁外形和障壁尺寸均一性。5基板移送速度 对于一定长度的障壁刻蚀设备，基板移送速度的快慢

15、决议了障壁刻蚀工艺时间的长短。障壁资料对工艺时间有一定要求400800sec，不能太长或太短：太长会呵斥障壁过刻蚀，太短那么得不到所要求的障壁外形。 6托盘间隔 对基板进展投料时，需思索适宜的托盘间隔。托盘间隔过大，消费节拍时间难以保证，过小那么能够会降低障壁刻蚀的质量。从实际上讲，刻蚀设备应该存在一个最小的托盘间隔，按照该间隔即不会对产品质量产生影响又能保证最快的节拍。主要工艺参数程度！.刻蚀液：HNO3(aq)浓度：0.1 0.3 wt.% 温度：30 45 压力：1.0 3.0 kgf/cm2时间：400 800 sec800mmTray Tray进展方向Tray间隔：规范运转为800m

16、m以作业时不成为问题为规范进展制造.障壁刻蚀设备根本构造 1) Loader 2) Neutral 3) Rib Etching 4) Neutral 5) Rinse 6) Air Knife + Hot Blower 7) Unloader.障壁刻蚀设备药液供应表示图.11.障壁PR剥膜 目的：刻蚀完成后，将起维护作用的PR胶剥离并进展清洗，完成障壁的最终制造。剥膜液：NaOH (aq)浓度：2 7 wt.% 温度：30 45 压力：1.0 3.0 kgf/cm2时间：60 140 sec.障壁剥膜设备根本构造：1) Loader 2) Neutral 3) Rib Strip 4) Ne

17、utral 5) Rinse 6) Ultra Sonic or Bubble Jet 7) Final Rinse 8) Air Knife + Hot Dryer 9) IR Dryer 10) Unloader障壁剥膜设备药液供应表示图.刻蚀法制造障壁相关资料引见.1根本组分1.刻蚀性障壁浆料刻蚀性障壁浆料无机粉末有机载体树脂溶剂助剂低熔点玻璃粉填料颜料Pb系Pb -free系：BaO-ZnO-SiO2-B2O3 ZnO-Al2O3 TiO2 ECBCA Terpineol分散剂、流平剂 消泡剂 等.障壁资料特性单层，S公司目前运用2资料特性.下 障壁资料上 障壁资料5405905405

18、9080 x10-7/80 x10-7/Full-DensityFull-Density商品用以上商品用以上D10()0.90.9D50()2323D90()10左右10左右-8 /min4 /minWhiteWhitenonenone810810-70Mpa70Mpa-机械特性强度强度电气特性导电率导电损失率阻抗化学特性Etching rate颜色电极反响物理特性粒度B.E.T残留应力(Mpa)比重Full-HD 用 Etching 障壁资料测定工程热特性烧结温度热膨胀系数细微构造外表潮湿度50 Full HD用障壁上下层资料特性.3性能要求良好的涂敷性能 浆料的粉末粒度、粘度、触变性等参数

19、决议了其涂敷性能，因此需对这些参数进展严厉控制，使浆料能按要求均一、稳定的涂敷。良好的枯燥和烧结性能 在枯燥和烧结过程中，浆料中的溶剂和树脂粘结剂应能稳定的挥发，并不留灰分，以防止气泡、突起、凹陷、针孔等缺陷的产生。适当的刻蚀速率 在一定的工艺条件下，障壁资料的刻蚀速率必需适中，速率过慢将降低障壁制造效率，满足不了量产对节拍时间的要求，过快那么使工艺难以控制。.侧向腐蚀控制 在障壁制造过程中侧向腐蚀是不可防止的，对于性能优良的障壁浆料来说，应能经过一定的刻蚀工艺和设备，将侧向腐蚀控制在所要求的范围，使垂直刻蚀速率与侧向腐蚀速率比值尽能够大，以构成所需高度的障壁。此外，经过采用双层障壁资料也能有

20、效控制刻蚀过程中的侧向腐蚀。高障壁强度 在满足刻蚀要求的前提下，障壁强度越高越好。假设强度过低，那么能够导致工艺过程中障壁的倒塌，缺陷增多，同时后续工艺对障壁强度也有一定要求。 .2.障壁光致抗蚀剂PR胶正性光致抗蚀剂：曝光区域发生化学变化，其在未曝光前是不溶或难溶的，曝光后变成易溶，这样，当在特定溶剂中显影时，曝光部分被洗去，未曝光部分保管下来。负性光致抗蚀剂：曝光区域发生化学变化，其在未曝光前是易溶的，曝光后变成不溶或难溶，这样，当在特定溶剂中显影时，未曝光部分被洗去，曝光部分保管下来。光致抗蚀剂.光刻过程表示图.1PR胶根本组分a树脂resin/polymer，抗蚀剂中不同资料的粘合剂，

21、 赋予抗蚀剂机械与化学性能如粘附性、胶膜厚度、热稳定性等；b感光剂，是一种光敏化合物PAC，光照时能发生光化学反响，为抗蚀剂提供辐射吸收特性和耐刻蚀剂特性；c溶剂solvent，坚持光刻胶的液体形状，使之具有良好的流动性；d添加剂Additive，用以改动抗蚀剂的某些特性，如改善抗蚀剂发生反射而添加染色剂等。 .良好的涂敷性能 PR胶的粘度、触变性等参数决议了其涂敷性能，因此需对这些参数进展严厉控制，使其能按要求均一、稳定的涂敷。与障壁资料良好的粘附性 在障壁制造工艺中，PR胶除了能经过曝光、显影得到精细的图形外，还需与上层障壁资料有很好的粘附性，否那么在刻蚀液放射过程中PR胶将产生起泡、零落

22、，从而导致障壁的缺陷。PR胶的抗冲击压力应为3bar以上。化学稳定性 PR胶固化部分应对刻蚀液稳定，不与其发生反响。2性能要求.3.刻蚀液 强酸如：盐酸、硝酸、硫酸等均能与障壁资料发生反响，起到刻蚀的作用，但是采用不同的酸，刻蚀速率会有所不同。障壁刻蚀工艺需求选择刻蚀速率适中的刻蚀液，刻蚀速率过慢将降低障壁制造效率，满足不了量产对节拍时间的要求，过快那么使工艺难以控制。此外，刻蚀液浓度也是影响刻蚀速率的重要要素，需经过工艺实验确定最正确的刻蚀液浓度。 目前COC确定的刻蚀液：0.1 0.3wt.%HNO3溶液。.4.障壁PR显影液、剥膜液1显影液 弱碱性溶液，用于溶解未曝光交联的PR胶。 目前

23、COC确定的显影液：0.3 0.5wt.% Na2CO3溶液。2剥膜液 NaOH或KOH强碱性溶液，用于剥离剩余的PR胶。 目前COC确定的剥膜液：2 7wt.% NaOH溶液。.与障壁制造相关的设计开发.设计要点障壁构造的设计 障壁顶宽 障壁底宽 CELL内部宽度 障壁高度障壁PR母版设计.障壁顶宽不能小于40微米，否那么障壁强度达不到要求，可靠性难以保证。障壁底部宽度与顶部宽度之比应小于2，只需这样障壁底宽才干符合我们的要求。如大于2，将导致障壁底部宽度太大，这对障壁强度方面能够有利，但是很难满足高精细方面的要求。b / a 2b 2a1. 障壁顶宽和底宽设计原那么.障壁中部宽度比顶部宽度

24、小的情况叫做NECK，它是由于刻蚀液放射时所构成的涡流而产生的。当NECK部分超越6%时，会影响障壁强度及可靠性，因此需经过资料设计和适当的工艺条件防止。c aNECKaC(a-c)/c*100% 6%.2.障壁高度设计原那么普通选取障壁的高度h为显示电极间隙g1的1.21.5倍。 h = 1.2 1.5 g1如h，那么着火电压，维持电压，寻址电压，亮度。. 对于刻蚀法制造障壁，障壁的上下部宽度、SIDE刻蚀、 CELL内部宽度和高度等是需求重点调查的要素，为得到符合要求的障壁构造，需根据这些要素对障壁母版进展设计。设计原那么： Side刻蚀约等于障壁高度的一半单层障壁； PR Cell Ga

25、p需大于40微米。3. 障壁PR母版设计.4. 侧向腐蚀控制垂直刻蚀速率与侧向腐蚀速率比值 1234 目前，上述速率比值根据工艺条件为：23，可近似以为是3。 为制造42 WXGA及50 FHD，需求减少SIDE刻蚀值，减少SIDE刻蚀值的方法是将障壁高度从如今的125降低到110的方案和运用多层障壁提高速率比值的方案。.障壁顶部外形和尺寸： .屏尺寸及规格a（m）b（m）c（m）d（m）42”WXGA40508012012010714750”WXGA40508012012015019050”FHD354580115112122.COC障壁尺寸设计数据.为何运用双层障壁构造横竖42XGA0.3

26、00 0.670 42WXGA0.227 0.670 50WXGA0.270 0.810 50FHD0.192 0.577 0.045 0.050 0.040 上宽基准 障壁内部空间0.245 0.182 0.220 0.152 横0.055 障壁宽度规格 对角SizePixel Size各 Model障壁 Cell Pitch.各Model的PR设计值 (单层时)障壁宽上宽基准横 障壁内部空间42XGA0.055 0.245 0.125 42WXGA0.045 0.182 0.062 50WXGA0.050 0.220 0.100 50FHD0.040 0.152 0.032 PR CELL

27、 GAP对角Size规格50FHD的PR CELL GAP是32，40以下时辰蚀困难。Process Time变得相当长，均一度显著下降，刻蚀液几乎是 以渗入的方式进展刻蚀，没有量产性。普通来说，PR CELL GAP在80以上时能实现稳定的刻蚀，但PR CELL GAP在 80以下时需采用多层障壁构造调整Side刻蚀量。注：各Model思索60的side刻蚀量.PR Cell Gap()刻蚀速度(/min)刻蚀时间(s)备注5010.866636011.766127013.335408015.004809016.0045010017.1442011017.14420刻蚀 Process Ti

28、me 变化在同等工艺条件下，运用单层障壁刻蚀资料，PR Cell Gap越小，刻蚀 Process Time越长。42WXGA或50FHD的PR Cell Gap在60或以下，要实现稳定的刻蚀很困难，且Process Time变长，难以制造所希望的障壁外形。 .1. 随着 Cell Pitch减少的刻蚀 rate下降 刻蚀Process Time添加2. 有必要调整Side刻蚀量 50 以下，选择复层构造3. 需求障壁外形及均一度的控制 复层构造及工艺条件优化.42 WXGA 单层障壁构造得不到所希望的障壁外形。50 FHD随着Pitch的减小外形控制更加困难。双层构造&资料设计变卦使上层和下

29、层的刻蚀速率不同：上层 : 刻蚀率down下层 : 刻蚀率 Up上层刻蚀速率 下层刻蚀速率单层构造和双层构造的外形比较(42 WXGA).上下层高度比为1:2时，得不到希望的障壁外形变卦高度比上下层高度比为 2:1时双层构造的上下层高度比(50FHD).障壁检查及修复.1.障壁图形检查工艺及设备在PDP障壁的制造过程中，由于各种缘由，往往会产生制造缺陷，而绝大部分缺陷是可以进展修复的。缺陷检查是进展缺陷修复的根本前提，准确、无脱漏的检出缺陷，为后期修复提供完备的检查数据，是对缺陷检查工序的根本要求。自动光学检查AOI是缺陷检查的一种方式。这种检查方式具有结果直观、灵敏度高、检查速度快、可以提供

30、完备的缺陷情报等优点，是FPD制造领域广为采用的一种根本缺陷检查方法。.1检查原理周期性灰度值比对方法：在一定的光照条件下，用CCD获取基板外表障壁图形，选定一定的周期，比较各个周期内图像的灰度平均值。经过分析这些灰度值的差别，来判别缺陷的存在与否。. 从灰度的变化曲线如以下图中我们可以看到，总体上讲，灰度是呈周期性分布的，但是有些部分灰度值有异常，这些部分需求后期运算排查。 首先采用阈值排查，即灰度差别超越某一阈值才断定为缺陷，否那么忽略。按照以下图可知，中间两个异常点在此步骤中被排除。. 阈值排查后需求进展缺陷大小排查。对于检测到并经过阈值排查后的异常点，采用缺陷大小排查的方法，根据缺陷的

31、面积大小对缺陷分类。对于缺陷小于缺陷设定值的异常点，排查时将其断定为正常点。经过缺陷大小排查后，缺陷最终即可确定下来。 最后需将缺陷的坐标及分类数据显示并传输给缺陷REVIEW工序。.2主要工艺参数扫描速度 提高CCD的扫描速度可以降低消费节拍。但扫描速度设定过快会呵斥检测过程的不稳定，使检测结果不准确。量产时应根据实践情况选定适宜的扫描速度，使得在稳定的情况下还能满足消费线的节拍。思索到rib检测的复杂多变性，量产时有能够采取多CCD多角度照射的方式。检查周期 比对可以在程度方向上进展，也可以在垂直方向上进展。垂直取样和程度取样都是确定检查周期的方法。垂直取样获得的周期是进展垂直方向比对所应设置的周期，程度取样同理。缺陷数量 缺陷数量的意义是指在检查过程中一张屏上允许出现的最大缺陷数。假设超