专利名称：用于形成肋的叶片及其生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于形成肋的叶片及其生产方法，其能够在平板显示器(FPD)如等离子显示板(PDP)和等离子标识液晶显示器(PALC)的生产过程中容易地和准确地形成肋(陶瓷微细肋)。
另外，形成肋的第二种方法是喷砂处理方法。在这种方法中，使用厚膜方法将含有玻璃粉的陶瓷糊膏涂在玻璃基片1的整个表面上，在通过干燥或层压含有玻璃粉的陶瓷原料片而形成高度为150-200μm的图案形成层3后，在此图案形成层3上涂敷光敏膜4，再在此膜4上覆盖掩膜5，之后进行曝光和显影，从而形成如
图11所示的指定图案的抗蚀膜6。接着，在从这个抗蚀膜6的上方进行喷砂处理并除去一部分图案形成层以形成凹腔9之后，采用移去器去除上方的抗蚀膜6，从而得到了所需的肋8。
在现有技术的上述第一种形成方法中，由于肋的宽度W较窄，约为50-100μm，在印刷后糊膏容易流动，因此在焙烧完成时厚膜的单层涂敷厚度必须保持在较低的值，约为10-20μm。结果，为了用这种方法制作高度H为100-300μm的肋，需要涂敷厚膜达10-20次之多，并且由于表示了涂敷后肋高度H除以肋宽度W的H/W的值较大，约为1.5-4，因此，即使在厚膜印刷中进行充分有效的定位，也存在着难以准确地形成肋的缺点。
另外，现有技术的上述第二种形成方法要求涂敷光敏膜以形成抗蚀层，并要求进行复杂的工序如曝光和显影。另外，由于在喷砂处理中要除去大部分的图案形成层，因此还存在着需要大量的图案形成层的材料的缺点。
为了消除这些问题，提出了一种方法，其中将具有预定梳齿的叶片插入到形成于基片表面上的糊膏膜中，叶片相对于糊膏膜沿固定的方向运动，从而使糊膏膜发生塑性变形并在基片表面上形成肋(日本未审查的专利申请，第一次公开，No.11-283497)。用这种方法形成的肋因后续的干燥和焙烧而成为陶瓷肋，从而可以容易和准确地形成陶瓷肋，与现有技术中的厚膜印刷方法相比，其不会浪费原料，且步骤较少。
然而，在上述形成肋的方法中，当连续使用这个用于形成肋的叶片时，存在着与糊膏膜接触的叶片的梳齿会发生磨损的问题。由于通过梳齿已磨损的叶片所形成的肋的精度较差且所形成的肋的高度降低，因此需要频繁地更换叶片。
本发明的另一目的是提供一种叶片的生产方法，其可以降低叶片的频繁更换，并提高所形成的肋的精度。
为了达到这些目的，本发明提供了一种用于形成肋13的叶片，如图2所示，其可通过在形成于叶片主体12的至少一部分周边上的梳齿12b插入到形成于基片10表面上的糊膏膜11中的状态下使叶片主体12相对于糊膏膜11沿固定方向运动而使糊膏膜11发生塑性变形，从而在基片10的表面上或经底涂层在基片表面上形成肋，与糊膏膜11接触的叶片主体12上的梳齿12b的表面上涂敷有硬颗粒弥散分布在金属中的复合层12c。
根据用于形成肋的叶片，由于在基片10的表面上形成肋13时将硬颗粒弥散分布在金属中的复合层12c涂敷在与糊膏膜11接触的梳齿12b的表面上，此复合层12c可防止由糊膏膜11与基片10的表面相接触而引起的梳齿12b的磨损。因此，可以提高叶片12的耐磨性。
在叶片中，梳齿的材料最好为不锈钢。
在叶片中，复合层最好含有相对于100％(体积)的复合层为1-50％(体积)的硬颗粒。
在叶片中，复合层的厚度最好为0.1-20μm。
在叶片中，复合层的金属最好从由Ni，Ni-P，Ni-B，Ni-W，Ni-Co和Co所组成的组中选择。
在叶片中，复合层的硬颗粒的维氏硬度H最好为1000或更大。
在叶片中，复合层的硬颗粒最好为一种或两种或多种无机颗粒，其从由金刚石、无定形金刚石、碳化硅、立方氮化硼、氮化硅、氧化铝、碳化钨、碳化钛、氮化钛、碳化四硼、富铝红柱石、氮化铝和氧化锆所组成的组中选择。
在叶片中，硬颗粒的平均颗粒直径最好为0.1-10μm。
在叶片中，复合层最好还包含添加剂。
在叶片中，添加剂最好为微结晶剂、应力消除剂、增白剂、阻凝剂、表面电势控制剂或硬度增强剂。
为了达到这些目的，本发明提供了一种用于形成肋13的叶片的生产方法，叶片可通过在形成于叶片主体12的至少一部分周边上的梳齿12b插入到形成于基片10表面上的糊膏膜11中的状态下使叶片主体12相对于糊膏膜11沿固定方向运动而使糊膏膜11发生塑性变形，从而在基片10的表面上或经底涂层22在基片10表面上形成肋13和23；所述方法包括步骤在由陶瓷或金属制成的板形叶片主体12的一个边缘上形成梳齿12b的步骤；以及在梳齿12b的表面上涂敷硬颗粒弥散分布在金属中的复合层12c的步骤。
根据此生产方法，由于叶片表面上涂敷了复合层，因此可以减少叶片的频繁更换，并提高所形成的叶片的精度。
在叶片的生产方法中，梳齿的材料最好为不锈钢。
在叶片的生产方法中，复合层最好含有相对于100％(体积)的复合层为1-50％(体积)的硬颗粒。
在叶片的生产方法中，复合层的厚度最好为0.1-20μm。
在叶片的生产方法中，复合层的金属最好从由Ni，Ni-P，Ni-B，Ni-W，Ni-Co和Co所组成的组中选择。
在叶片的生产方法中，复合层的硬颗粒的维氏硬度H最好为1000或更大。
在叶片的生产方法中，复合层的硬颗粒最好为一种或两种或多种无机颗粒，其从由金刚石、无定形金刚石、碳化硅、立方氮化硼、氮化硅、氧化铝、碳化钨、碳化钛、氮化钛、碳化四硼、富铝红柱石、氮化铝和氧化锆所组成的组中选择。
在叶片的生产方法中，硬颗粒的平均颗粒直径最好为0.1-10μm。
在叶片的生产方法中，复合层最好还包含添加剂。
在叶片的生产方法中，添加剂最好为微结晶剂、应力消除剂、增白剂、阻凝剂、表面电势控制剂或硬度增强剂。
图2是显示了采用本发明的叶片来形成肋的状态的透视图。
图3是显示了在沿图2的中线A-A的剖视图中通过对肋进行干燥、加热和焙烧而得到的陶瓷肋的剖视图。
图4是此叶片的正视图。
图5是沿图4中的线B-B的剖视图。
图6是显示了形成具有底涂层的肋的状态的与图2相对应的透视图。
图7是显示了在沿图6中的线C-C的剖视图中通过对具有底涂层的肋进行干燥、加热和焙烧而得到的具有绝缘层的陶瓷肋的与图3相对应的剖视图。
图8是适用于本发明叶片的基片的剖视图。
图9是显示了示例1和比较示例1中的梳齿间隙的高度h和所处理的基片数目之间的关系的图。
图10是显示了现有技术中的用于形成陶瓷肋的步骤顺序的剖视图。
图11是显示了现有技术中的用于形成其它陶瓷肋的步骤顺序的剖视图。
在用于在基片10的表面上形成肋13的肋成形叶片中，在由陶瓷或金属制成的板形叶片主体12的一边上以相等间距和沿相同方向形成了多个梳齿12b，如图4和5所示。
如图1所示，本发明的用于形成肋的叶片的特征结构在于，在与糊膏膜11接触的叶片主体12上的梳齿12b的表面上涂敷有硬颗粒弥散分布在金属中的复合层12c。梳齿12b的材料可采用不与糊膏发生反应且不溶于糊膏的具有优良抗腐蚀性能的不锈钢。
涂敷在梳齿12b的表面上的复合层12c含有硬颗粒，其比率为1-50％(体积)的硬颗粒比100％(体积)的复合层。如果硬颗粒的混合比率小于1％(体积)，则提高耐磨性的效果很小，如果硬颗粒的混合比率超过50％(体积)，则硬颗粒无法充分地固定到薄膜中，使得在磨损过程中硬颗粒会脱落。硬颗粒的混合比率最好为3-20％(体积)。
所涂敷的复合层的厚度最好为0.1-20μm。如果厚度小于0.1μm，则提高耐磨性的效果很小，如果厚度超过20μm，在复合层中会形成裂纹，或者复合层在肋形成的过程中会从叶片的母材上脱落。所涂敷的复合层的厚度最好为1-10μm。
复合层12c的金属材料从由Ni，Ni-P，Ni-B，Ni-W，Ni-Co和Co所组成的组中选择。在这些金属中，从材料成本和性能的观点来看，Ni，Ni-P，Ni-B最为合适。
复合层12c的硬颗粒的维氏硬度最好为1000或更大。维氏硬度HV是一种压痕硬度，通常用作表达物体硬度的一个数值。测量方法包括将具有两相对侧的角度为136度的金刚石四边形棱锥作为硬度试验压头，在此压头以预定载荷压入样件中时测定所得的方形压痕的对角线的长度。然后从此对角线的长度中确定压痕的表面积，将载荷除以表面积所得到的数值作为维氏硬度。此维氏硬度只是一个数值而无单位。
另外，复合层的硬颗粒的材料最好为一种或两种或多种无机颗粒，其从由金刚石、无定形金刚石(DLC)、碳化硅(SiC)、立方氮化硼(c-BN)、氮化硅(Si3N4)、氧化铝(Al2O3)、碳化钨(WC)、碳化钛(TiC)、氮化钛(TiN)、碳化四硼(B4C)、富铝红柱石、氮化铝(AlN)和氧化锆(ZrO2)所组成的组中选择。在这些材料中，从材料成本和性能的观点来看，碳化硅最为合适。
硬颗粒的平均颗粒直径为0.1-10μm。如果平均颗粒直径小于0.1μm，则提高耐磨性的效果很小，如果平均颗粒直径超过10μm，叶片开口的形状偏差会很大。硬颗粒的平均颗粒直径最好为1-5μm。
通过使复合层额外地含有添加剂，可以提高叶片的耐用性和由此叶片形成的肋之间的间隔的精度。
添加剂的例子包括微结晶剂、应力消除剂、增白剂、阻凝剂、表面电势控制剂和硬度增强剂。具体地说，微结晶剂和应力消除剂的例子包括硫化合物，例如糖精，增白剂的例子包括丁烯二醇，硬颗粒阻凝剂和表面电势控制剂的例子包括氨基化合物，例如氨基硅烷交联剂，硬度增强剂的例子包括磷酸化合物，例如次磷酸。
用于在梳齿12b的表面上涂敷复合层的方法的例子包括电解电镀和非电解电镀。在叶片上形成复合层之后还可进行退火处理。通过此退火处理可以提高复合层的硬度。
下面将提供采用电解电镀在叶片的梳齿表面上涂敷复合层的方法的例子的说明。
首先，采用碱对不锈钢叶片的表面进行去油脂，然后用盐酸清洗。接着，对叶片表面进行镍触击电镀。然后以450g/l的氨基磺酸镍、5g/l的氯化镍、30g/l的硼酸和50g/l的平均颗粒直径为3.0μm的碳化硅粉末的比例来制备混合物电镀槽。叶片浸入到所制备的混合物电镀槽中作为阴极，而将一块由镍金属制成的板浸入到混合物电镀槽中作为阳极。而且，在阴极电流密度为5A/dm2、电镀时间为10min，pH值为4.0和槽温为45℃的条件下，在用作阴极的不锈钢叶片上形成复合镀膜。作为在这些条件下进行电解电镀的结果，可以在不锈钢叶片上形成膜厚为5μm的复合镀膜。含在此复合镀膜中的碳化硅粉末的量最好为10％(体积)。
还形成了位于梳齿12b之间的各自间隙，其与此叶片12所形成的肋的剖面形状相一致。另外，梳齿12b的间隙形状并不仅是形成如图4所示的矩形形状，而是梳齿12b的间隙形状可根据最终生产的FPD的用途而形成为梯形或倒梯形。如果梳齿12b的间隙形状为梯形，那么所形成的肋13适于具有较宽开口的应用，而如果梳齿12b的间隙形状为倒梯形，那么所形成的肋13的顶面具有较宽面积且为平的。
如图2所示，在通过叶片12在基片表面上形成肋13的方法中，首先将糊膏涂敷在基片10上，在其表面上形成陶瓷糊膏11。在本发明中，合适基片的例子包括如图8A所示的玻璃基片10，如图8B所示的在其表面上形成有电极16的玻璃基片10，以及如图8C所示的在其表面上形成有由陶瓷等制成的底涂层17的玻璃基片10。在这些基片中，在其表面上形成有底涂层17的玻璃基片10适合用于本发明的叶片。将糊膏涂敷在基片10的表面上是通过已知的方法如丝网印刷、浸渍或刮刀涂布来进行的。接着，将形成于叶片主体12的至少一部分周边上的梳齿12b插入到由在基片10表面上涂敷糊膏而形成的糊膏膜11中，叶片的边缘12a与形成有糊膏膜11的基片10的表面相接触。然后，在边缘12a与基片10的表面相接触的状态下，在固定基片10的同时使叶片12沿图2中实线箭头所示的固定方向移动，或者在固定叶片12的同时使基片10沿图2中虚线箭头所示的固定方向移动，从而使糊膏膜11发生塑性变形。也就是说，由于上述运动，涂敷在基片10表面上的糊膏中的与叶片12的梳齿12b相对应的位置是那些将移动到梳齿12b之间的间隙中的位置，或者是被刮去的位置，只有位于梳齿12b之间的间隙中的糊膏才残留在基片10上，从而在基片10的表面上形成肋13。在梳齿的槽深大于糊膏膜11的厚度的情况下，在叶片12或玻璃基片10运动时被刮下的糊膏进入到槽中，使得可形成高度等于或大于糊膏膜11的厚度的肋13。
以这种方式形成的肋13可通过后续的干燥、并通过额外的加热以去除粘合剂以及随后的焙烧而成为陶瓷肋(未示出)，从而就形成了如图3所示的陶瓷肋14。
接着将基于图6和7来提供用于实施本发明的第二实施例的说明。在图6和7中，与图2和3中使用的标号相同的标号表示相同的组成部件。在实施本发明的这个实施例中，与实施本发明的上述实施例不同之处如下所述。即，通过将形成于叶片12上的梳齿12b插入到由将糊膏涂敷在基片10的表面上所形成的糊膏膜11中，在叶片12的边缘12a比基片10的表面高出一段预定高度的状态下使叶片12或基片10沿固定方向移动，从而在基片10的表面上形成底涂层22和位于此底涂层22上的肋23。不同于上述介绍的其它结构与实施本发明的第一实施例相同。
也就是说，如图6所示，在叶片12的边缘12a比基片10的表面高出一段预定高度的状态下，通过在固定基片10的同时使叶片12沿图中实线箭头所示的固定方向移动，或者使基片10沿固定方向移动，从而可由叶片12形成肋23。作为这种运动的结果，在基片表面上残留一段比基片10的表面高出预定高度的糊膏的同时形成了底涂层22，在此底涂层22上的糊膏中与叶片12的梳齿12b相对应的位置或者移动到梳齿12b之间的间隙中，或者被刮去，只有位于梳齿12b之间的间隙中的糊膏才残留在底涂层22上，同时在底涂层22上形成肋23。
然后对以这种方式形成的底涂层22和肋23进行干燥，形成原始陶瓷层和原始陶瓷肋(未示出)，并作为加热以去除粘合剂以及随后的焙烧的结果，在如图7所示的基片上形成介电层24，在此介电层24上形成陶瓷肋25。
示例下面将提供本发明示例的详细说明以及这些示例和比较示例。
示例1制备对角长度为42英寸、厚度为3mm的基于碱石灰的玻璃基片10。在此玻璃基片10上涂敷陶瓷糊膏，之后进行焙烧，从而在玻璃基片上形成厚度为10μm的陶瓷底涂层。如图2所示，通过丝网印刷在表面上具有底涂层的玻璃基片10上涂敷厚度为350μm的糊膏，从而形成糊膏膜11。
另一方面，制备由不锈钢制成的叶片12，其中梳齿12b的节距为360μm，梳齿12b之间的间隙w为180μm，深度为350μm，厚度为0.1mm，边缘角度为75度(图4和5)。此叶片12的梳齿12b的表面涂敷有复合层，其中在镍金属中弥散分布了碳化硅颗粒形式的硬颗粒(图1)。此复合层的成分由10％(体积)的碳化硅比100％(体积)的复合层所组成。然后将此叶片12的梳齿12b以18MPa的印刷压力插入到糊膏膜11中，在叶片边缘12a与玻璃基片10相接触的状态下以10mm/s的速率沿图2中实线箭头所示的方向移动叶片12，从而使糊膏膜11发生塑性变形，在基片10上形成肋13。
比较示例1除了在叶片12的梳齿12b的表面上不涂敷复合层12c之外，以与示例1中相同的方式在基片10上形成肋13。
试验和评估分别重复多次示例1和比较示例1中的在基片10上形成肋13的步骤，在形成肋13后测量叶片12的梳齿12b之间的间隙深度。
在图9中显示了叶片12的梳齿12b之间的间隙深度h和形成有肋13的所处理基片的数量之间的关系，以便将示例1中的结果与比较示例1中的结果相比较。
从图9中可清楚看出，当在比较示例1中采用在梳齿12b的表面上未涂敷复合层12c的叶片12来在基片10上形成肋13时，在所处理的基片数目达到50块板之前，叶片12的梳齿12b之间的间隙深度h下降，这就表明梳齿12b因糊膏膜11而发生磨损。相反，当在示例1中采用在梳齿12b的表面上涂敷了复合层12c的叶片12来在基片10上形成肋13时，即使在超过250块板上形成肋之后，梳齿12b之间的间隙深度h也不会急剧下降，这就表明梳齿12b耐磨性显著地提高。
权利要求
1.一种用于形成肋的叶片，其可通过在形成于所述叶片主体的至少一部分周边上的梳齿插入到形成于基片表面上的糊膏膜中的状态下使所述叶片主体相对于所述糊膏膜沿固定方向运动而使所述糊膏膜发生塑性变形，从而在所述基片表面上或经底涂层在所述基片表面上形成肋；其特征在于，在与所述糊膏膜相接触的所述叶片主体的所述梳齿表面上涂敷有复合层，在所述复合层中硬颗粒弥散分布在金属中。
2.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述梳齿的材料为不锈钢。
3.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述复合层包含有相对于100％(体积)的所述复合层为1-50％(体积)的所述硬颗粒。
4.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述复合层的厚度为0.1-20微米。
5.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述复合层的金属从由Ni，Ni-P，Ni-B，Ni-W，Ni-Co和Co所组成的组中选择。
6.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述复合层的所述硬颗粒的维氏硬度H为1000或更大。
7.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述复合层的所述硬颗粒为一种或两种或多种无机颗粒，其从由金刚石、无定形金刚石、碳化硅、立方氮化硼、氮化硅、氧化铝、碳化钨、碳化钛、氮化钛、碳化四硼、富铝红柱石、氮化铝和氧化锆所组成的组中选择。
8.根据权利要求7所述的叶片，其特征在于，所述硬颗粒的平均颗粒直径为0.1-10微米。
9.根据权利要求1所述的叶片，其特征在于，所述复合层还包含添加剂。
10.根据权利要求9所述的叶片，其特征在于，所述添加剂为微结晶剂、应力消除剂、增白剂、阻凝剂、表面电势控制剂或硬度增强剂。
11.一种用于形成肋的叶片的生产方法，所述叶片可通过在形成于所述叶片主体的至少一部分周边上的梳齿插入到形成于基片表面上的糊膏膜中的状态下使所述叶片主体相对于所述糊膏膜沿固定方向运动而使所述糊膏膜发生塑性变形，从而在所述基片表面上或经底涂层在所述基片表面上形成肋；所述方法包括在由陶瓷或金属制成的板形叶片主体的一个边缘上形成所述梳齿的步骤，以及在所述梳齿表面上涂敷硬颗粒弥散分布在金属中的复合层的步骤。
12.根据权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述梳齿的材料为不锈钢。
13.根据权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述复合层包含有相对于100％(体积)的所述复合层为1-50％(体积)的所述硬颗粒。
14.根据权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述复合层的厚度为0.1-20微米。
15.根据权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述复合层的金属从由Ni，Ni-P，Ni-B，Ni-W，Ni-Co和Co所组成的组中选择。
16.根据权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述复合层的所述硬颗粒的维氏硬度H为1000或更大。
17.根据权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述复合层的所述硬颗粒为一种或两种或多种无机颗粒，其从由金刚石、无定形金刚石、碳化硅、立方氮化硼、氮化硅、氧化铝、碳化钨、碳化钛、氮化钛、碳化四硼、富铝红柱石、氮化铝和氧化锆所组成的组中选择。
18.根据权利要求17所述的叶片，其特征在于，所述硬颗粒的平均颗粒直径为0.1-10微米。
19.根据权利要求11所述的叶片，其特征在于，所述复合层还包含添加剂。
20.根据权利要求19所述的叶片，其特征在于，所述添加剂为微结晶剂、应力消除剂、增白剂、阻凝剂、表面电势控制剂或硬度增强剂。
全文摘要
本发明的一个目的是提供一种可提高耐磨性的用于形成肋的叶片；为了达到此目的，本发明提供了一种用于形成肋的叶片，其可通过在形成于所述叶片主体的至少一部分周边上的梳齿插入到形成于基片表面上的糊膏膜中的状态下使所述叶片主体相对于所述糊膏膜沿固定方向运动而使所述糊膏膜发生塑性变形，从而在基片表面上或经底涂层在基片表面上形成肋；其中，在与所述糊膏膜相接触的所述叶片主体的所述梳齿表面上涂敷有复合层，在其中硬颗粒弥散分布在金属中。
文档编号H01J11/22GK1414592SQ0214395
公开日2003年4月30日 申请日期2002年9月25日 优先权日2001年9月27日
发明者樱井英章, 管村邦夫, 神田义雄, 植杉隆二, 黑光祥郎, 姜永铁, 许银起, 徐荣秀, 郑丞宰, 金俊旻, 李贤燮 申请人:三菱麻铁里亚尔株式会社, 三星Sdi株式会社