CN111448516A

CN111448516A - Fpd(平板显示器)用防护膜框架及其制造方法

Info

Publication number: CN111448516A
Application number: CN201880079613.5A
Authority: CN
Inventors: 饭塚章; 中野耕一; 古村直人; 谷津仓政仁; 冈畠勇斗
Original assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Current assignee: Nippon Light Metal Co Ltd
Priority date: 2017-12-12
Filing date: 2018-10-30
Publication date: 2020-07-24
Also published as: TW201930607A; TWI762737B; KR20200093598A; EP3726292A4; EP3726292A1; JP6899759B2; WO2019116755A1; JP2019105714A; US20210173298A1

Abstract

本发明提供一种即使降低了框的截面面积也能够维持大型的FPD(平板显示器)用防护膜组件所要求的刚性，且能够通过该截面面积的降低而扩大框架的内部尺寸，并且具有高的尺寸精度和平坦度的FPD(平板显示器)用防护膜框架及其有效的制造方法。本发明提供一种FPD(平板显示器)用防护膜框架，其特征在于，由组成为Si：20～40质量％、Mg：0.2～1.2质量％、Cu：2质量％以下、Fe：2质量％以下、Cr：0.4质量％以下，且剩余部分为Al和不可避免的杂质的铝合金粉末烧结体的挤压件构成。

Description

FPD(平板显示器)用防护膜框架及其制造方法

技术领域

本发明涉及在FPD(平板显示器)的制造中，防止异物附着于光刻工序中使用的光掩模或光罩的防护膜组件(pellicle)的框架及其制造方法，特别涉及大型的FPD(平板显示器)用防护膜框架及其制造方法。

背景技术

LSI和超LSI等的半导体装置或FPD(平板显示器)面板是通过对半导体晶片或FPD(平板显示器)用原版照射光而形成图案(通过光刻形成图案)。其中，在使用附着有灰尘的曝光原版的情况下，该灰尘会吸收和/或翻转光，因此不能良好地转印图案(例如，出现图案的变形或边缘的不清晰)。其结果，会产生半导体装置或FPD(平板显示器)面板的品质和外观等受损，性能或制造成品率降低的问题。

因此，有关光刻的工序通常在无尘室中进行，但是在该环境下也无法完全防止灰尘在曝光原版上的附着，因此，通常在曝光原版的表面设置用于遮挡灰尘的防护膜组件。防护膜组件由防护膜框架和设置于该防护膜框架的防护膜构成，以包围形成于曝光原版表面的图案区域的方式设置。只要在光刻时对焦于曝光原版的图案上，则即使在防护膜上附着有灰尘的情况下，该灰尘也不会影响转印。

在此，现有的一般的半导体用的防护膜组件最大的也只是边长为150mm的方形程度，但是伴随着近年来的FPD(平板显示器)的大型化，防护膜组件的大型化也在发展，例如，需要尺寸超过边长为1000mm的方形的大型的防护膜框架。对于防护膜框架而言，不仅要求具有高的尺寸精度和平坦度，还要求具有不会因防护膜的张力而发生变形的强度，而伴随着防护膜框架的大型化，满足这些要求变得困难。

对此，例如，在专利文献1(日本特开2009-3111号公报)中，公开了一种防护膜框架，其是由铝合金构成的防护膜框架，其特征在于：该原材料铝合金具有如下组成：以质量％计含有Mg：超过3.5％且5.5％以下，还含有Ti：0.005～0.15％及B：0.0005～0.05％中的一种或两种，并且分别限制为Fe：0.15％以下、Si：0.10％以下，剩余部分由Al和不可避免的杂质构成，并且，通过1万倍的扫描型电子显微镜对该铝合金进行的组织观察中，具有如下组织：所观察到的结晶物在视野内所占的合计面积率为5％以下，且在所观察到的结晶物中最大的结晶物的直径以当量圆直径计为3μm以下。

在上述专利文献1中记载的防护膜框架中，将防护膜框架的原材料设为Mg含量比较高的5000系铝合金且结晶物少的组织，由此能够提供如下的能够大型化的铝合金制防护膜框架，其可以抑制白点缺陷的发生，而且即使其厚度比较薄也能够确保刚性，能够应对薄型电视的显著的大型化。

另外，在专利文献2(日本特开2006-284927号公报)中，公开了一种支撑框，其包括铝合金制的框架和由比上述框架的弹性系数大的材料构成的增强构件，该支撑框的特征在于，上述增强构件被埋入形成于上述框架的埋设凹部。

对于上述专利文献2中所记载的防护膜组件用支撑框而言，由于其弯曲刚性和剪切刚性高于仅由铝合金制的框架构成的情况，因此即使将其大型化，也不容易发生挠曲或变形。而且，由于将增强构件埋入形成于框架的埋设凹部，所以能够将框架和增强构件简单且可靠地一体化。

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1：日本特开2009-3111号公报

专利文献2：日本特开2006-284927号公报

发明内容

[发明所要解决的技术问题]

然而，即使是上述专利文献1中记载的防护膜框架，也难以完全实现大型化急速发展的FPD(平板显示器)用面板所使用的防护膜框架所要求的高的尺寸精度、平坦度、杨氏模量和强度等。特别是，近年来，为了使曝光区域最大化而迫切希望扩大防护膜框架的内部尺寸，而如果使框变细则无法确保充分的刚性。

另外，在上述专利文献2中所记载的防护膜组件用支撑框中，需要在框架中形成埋设凹部以及与增强构件的一体化等，制造工序复杂化而且变得价格高昂。而且，增强构件使用比框架的弹性系数更大的铁或钛等异种材料，因此难以充分确保加工精度和可靠性。

鉴于如上所述的现有技术中的问题，本发明的目的在于提供一种即使降低框的截面面积也能够维持大型的FPD(平板显示器)用防护膜组件所要求的刚性，能够通过该截面面积的降低来扩大框架的内部尺寸的同时，具有高的尺寸精度和平坦度的FPD(平板显示器)用防护膜框架及其有效的制造方法。

[用于解决技术问题的方案]

本发明的发明人为了实现上述目的，对于FPD(平板显示器)用防护膜框架及其制造方法进行了反复深入的研究，其结果发现：使用具有特定组成的铝合金粉末烧结体的挤压件等是极为有效的，从而完成了本发明。

即，本发明提供一种FPD(平板显示器)用防护膜框架，其特征在于：由铝合金粉末(或粉末烧结体的)挤压件构成，该铝合金粉末的组成为Si：20～40质量％、Mg：0.2～1.2质量％、Cu：2质量％以下、Fe：2质量％以下、Cr：0.4质量％以下，且剩余部分为Al和不可避免的杂质。

本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架由上述组成范围的铝合金粉末烧结体的挤压件构成，因此，与以往作为防护膜框架的材质使用的7000系(Al-Zn-Mg系)铝合金、6000系(Al-Mg-Si系)铝合金及5000系(Al-Mg系)铝合金相比，具有更高的杨氏模量。

特别是，Si在Al母相中作为Si相而结晶，这有助于提高杨氏模量，而且具有使耐磨耗性提高并且使热膨胀率降低的效果。在本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架中，通过使Si含量为20质量％以上，实现高的杨氏模量、优异的耐磨耗性以及低的热膨胀系数，通过设为40质量％以下，抑制加工性的降低以及因Si相的粗大化引起的强度及韧性的降低。此外，Si含量更优选为24～28质量％。

另外，对于本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架而言，优选通过摩擦搅拌接合部使上述挤压件彼此成为一体。为了使用铝合金粉末烧结体的挤压件来构成防护膜框架，需要挤压件彼此的接合，而通过以固相接合且接合温度比较低的摩擦搅拌接合使挤压件彼此一体化，能够在不伴随明显的变形和强度的降低等的情况下，实现接合。

如果通过电弧焊或激光焊接等熔融焊接将挤压件彼此接合，则接合部会成为急冷凝固组织，从而与母材的机械性能及热特性的差异变大，因此难以用于要求具有高的尺寸精度和可靠性等的防护膜框架。另外，在采用熔融焊接时，有时会在接合部形成小的气孔缺陷，但是，对于防护膜框架而言，即使是极小的缺陷也会造成严重的问题。相对于此，通过摩擦搅拌接合的被接合件的变形极小，而且，接合部(搅拌部)基本上成为不伴有熔融凝固的再结晶组织，能够使其与母材的差异较小。

另外，对于本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架而言，优选框架的杨氏模量为80GPa以上。通过使框架的杨氏模量为80GPa以上，即使是大型FPD(平板显示器)用的防护膜框架，也能够充分确保刚性，能够使框比以往的防护膜框架细。

另外，对于本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架而言，优选短边的长度为330mm以上，长边的长度为430mm以上。本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架由具有高杨氏模量的铝合金粉末烧结体的挤压件构成，具有充分的刚性，因此，即使将框架大型化也能够作为防护膜框架使用。

此外，对于本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架而言，优选由具有基本相同的形状和大小的四个上述挤压件构成。通过将构成防护膜框架的挤压件的形状和大小统一起来，能够抑制各挤压件之间的品质上的偏差，也能够均等地配置摩擦搅拌接合部的位置，因此，能够使防护膜框架的各种特性均质化。

另外，本发明还提供一种FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法，其特征在于，包括如下工序：

第一工序，对铝合金粉末进行烧结而得到铝合金粉末烧结体，该铝合金粉末的组成为Si：20～40质量％、Mg：0.2～1.2质量％、Cu：2质量％以下、Fe：2质量％以下、Cr：0.4质量％以下，且剩余部分为Al和不可避免的杂质；

第二工序，对上述铝合金粉末烧结体进行挤压而得到挤压件；和

第三工序，将上述挤压件彼此摩擦搅拌接合而得到框架。

在本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法中，通过利用摩擦搅拌接合将铝合金粉末烧结体的挤压件彼此接合，从而能够在不伴随明显的变形和强度降低等的情况下，实现接合。另外，能够抑制接合部中发生微小的气孔缺陷等。而且，与使用通常的熔融焊接的情况相比，能够减小接合部与接合部以外的区域的差异。

另外，关于铝合金粉末烧结体的挤压件的接合，例如，能够使用比较廉价的热作模具钢制的接合工具。接合工序不需要外部热源等，因此能够简便且廉价地实现接合。

另外，在本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法中，优选将上述切削加工后的上述框架的短边的长度设为330mm以上，将长边的长度设为430mm以上。在本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法中，由于通过作为固相接合的摩擦搅拌接合将具有高杨氏模量的铝合金粉末烧结体的挤压件接合，所以即使是在将框架大型化的同时减小板宽的情况下，也能够得到良好的框架。

另外，在本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法中，优选：在上述第三工序中，由具有基本相同的形状和大小的四个上述挤压件构成上述框架。通过统一构成防护膜框架的挤压件的形状和大小，能够提高挤压和摩擦搅拌接合的加工性，能够降低制造成本。

此外，在本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法中，优选通过接合用工具的位置控制来实施上述摩擦搅拌接合。摩擦搅拌接合的主要的控制方法有工具的位置控制、负荷控制和转矩控制，但是在与钢等相比塑性变形阻力小的铝合金的情况下，通过采用位置控制，能够准确地控制接合部(搅拌部)的位置(深度)。对于FPD(平板显示器)用防护膜框架而言，接合部背面的未接合部的形成会造成严重的问题，但是，通过采用位置控制而适当地实施摩擦搅拌接合，能够完全抑制该未接合部的形成。

[发明效果]

根据本发明，能够提供一种即使降低框的截面面积也能够维持大型的FPD(平板显示器)用防护膜组件所要求的刚性，能够通过该截面面积的降低来扩大框架的内部尺寸，并且具有高的尺寸精度和平坦度的FPD(平板显示器)用防护膜框架及其有效的制造方法。

附图说明

图1是本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的立体图。

图2是FPD(平板显示器)用防护膜框架1的C—C’截面图。

图3是本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法的工序图。

图4是实施摩擦搅拌接合时的挤压件的配置例。

图5是对挤压件2实施摩擦搅拌接合所得到的框架的概略图。

图6是实施例中的摩擦搅拌接合后的框架的概观照片。

图7是实施例中的FPD(平板显示器)用防护膜框架的概观照片。

图8是实施例中的FPD(平板显示器)用防护膜框架的接合部的放大照片。

图9是实施例中的FPD(平板显示器)用防护膜框架的接合部截面的水平方向上的硬度分布。

图10是比较例中的FPD(平板显示器)用防护膜框架的接合部截面的水平方向上的硬度分布。

具体实施方式

以下，一边参照附图一边对有关本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架及其制造方法的代表性的实施方式进行详细说明，但本发明不仅限于这些实施方式。此外，在以下的说明中，有时对相同或相当的部分标注相同符号，并省略重复说明。另外，附图是用于概念性地说明本发明的图，因此，图中所示的各结构要素的尺寸或它们的比例有时与实际情况不同。

1.FPD(平板显示器)用防护膜框架

图1表示本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的立体图。FPD(平板显示器)用防护膜框架1由铝合金粉末烧结体的挤压件构成，该铝合金粉末的组成为Si：20～40质量％、Mg：0.2～1.2质量％、Cu：2质量％以下、Fe：2质量％以下、Cr：0.4质量％以下，且剩余部分为Al和不可避免的杂质，与以往作为防护膜框架的材质使用的7000系(Al-Zn-Mg系)铝合金、6000系(Al-Mg-Si系)铝合金及5000系(Al-Mg系)铝合金相比，其具有更高的杨氏模量。以下，对各种添加元素的限定理由进行说明。

(1)Si

Si通过在Al母相中作为Si相结晶而有助于提高杨氏模量，除此以外，Si还具有提高耐磨耗性的同时降低热膨胀率的效果。在本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架中，通过使Si的含量为20质量％以上，实现高的杨氏模量、优异的耐磨耗性和低的热膨胀系数，通过使Si的含量为40质量％以下，抑制加工性的降低和因Si相的粗大化造成的强度及韧性的降低。此外，Si的含量更优选为24～28质量％。

(2)Mg

Mg的含量为0.2～1.2质量％。通过将Mg的含量设定在该范围，能够实现析出强化带来的强度提高。(由Mg₂Si、Al₂CuMg带来的析出强化)。此外，Mg的含量更优选为0.55～0.90质量％。

(3)Cu

Cu的含量为2质量％以下。通过将Cu的含量设定在该范围，能够与上述的Mg同样地实现析出强化带来的强度提高。(由Mg₂Si、Al₂CuMg带来的析出强化)。另外，也有助于杨氏模量的提高、耐蚀性的提高。如果Cu的含量多于2质量％，则阳极氧化覆膜性降低。此外，更优选的Cu含量为0.11～0.30质量％。

(4)Fe

Fe的含量为2质量％以下。通过将Fe的含量设定在该范围，有助于杨氏模量的提高、耐蚀性的提高。如果Fe的含量多于2质量％，则会导致伸长率、热传导性、挤压性的降低。此外，更优选的Fe含量为0.7质量％以下。

(5)Cr

Cr的含量为Cr：0.4质量％以下。通过将Cr的含量设定在该范围，使结晶微细化，有助于韧性的提高。此外，更优选的Cr含量为0.03～0.26质量％。

(6)Al

除了(1)～(5)的成分以外，剩余部分实质上由Al组成。另外，作为其他的成分，也可以包含不可避免的杂质。

FPD(平板显示器)用防护膜框架1由铝合金粉末烧结体的挤压件2构成，四个挤压件2通过摩擦搅拌接合部4而成为一体。此外，在图1中夸张地表示了摩擦搅拌接合部4的区域，但在实施切削加工得到的FPD(平板显示器)用防护膜框架1中，摩擦搅拌接合部4及其他的区域在外观上没有大的差异。在此，优选FPD(平板显示器)用防护膜框架1由具有基本相同的形状和大小的四个挤压件2构成。通过将构成FPD(平板显示器)用防护膜框架1的挤压件2的形状和大小统一起来，能够抑制各个挤压件2之间的品质上的偏差，而且，能够均等地配置摩擦搅拌接合部4，能够使FPD(平板显示器)用防护膜框架1的各种特性均质化。

另外，由摩擦搅拌接合所形成的摩擦搅拌接合部4与挤压件2能够成为比较近的机械性能，FPD(平板显示器)用防护膜框架1作为整体具有均质的机械性能。其中，摩擦搅拌接合部4和摩擦搅拌接合部4附近的热影响部的维氏硬度优选为挤压件2(摩擦搅拌接合部4以外的区域)的70～130％。

挤压件2的杨氏模量优选为80GPa以上。通过将挤压件2的杨氏模量设为80GPa以上，即使是大型FPD(平板显示器)用的防护膜框架也能够充分确保刚性，能够使框比现有的防护膜框架细。此外，挤压件2的杨氏模量更优选为85GPa以上。

另外，优选：FPD(平板显示器)用防护膜框架1的短边(图1的A)的长度为330mm以上，长边(图1的B)的长度为430mm以上。由于FPD(平板显示器)用防护膜框架1由具有高的杨氏模量的铝合金粉末烧结体的挤压件2构成，所以即使是将框架大型化的情况下也能够充分作为防护膜框架使用。

图2表示FPD(平板显示器)用防护膜框架1的C—C’截面图。FPD(平板显示器)用防护膜框架1的框的最大宽度(图2的W)优选为6mm以下，更优选为5mm以下。由于FPD(平板显示器)用防护膜框架1由具有高杨氏模量的铝合金粉末烧结体的挤压件2构成，所以即使减小框宽度也能够确保刚性。在此，通过将框的最大宽度设为6mm以下，能够抑制框架附近的曝光不良，通过设为5mm以下，能够进一步扩大FPD(平板显示器)用防护膜框架1的内部尺寸。

关于FPD(平板显示器)用防护膜框架1的截面形状，只要不损害本发明的效果，就没有特别的限制，能够设为现有公知的各种形状，但优选设为上边和下边平行的四边形。FPD(平板显示器)用防护膜框架1的上边需要用于设置防护膜的宽度，其下边需要用以设置粘接用粘合层而粘接于曝光原版的宽度。

FPD(平板显示器)用防护膜框架1的平坦度优选设为150μm以下，更优选设为100μm以下。通过提高FPD(平板显示器)用防护膜框架1的平坦度，能够减小将防护膜组件贴附于曝光原版时的FPD(平板显示器)用防护膜框架1的变形量。此外，对于上述的平坦度，能够以如下所述的方式进行计算：通过在FPD(平板显示器)用防护膜框架1的各个角上的四个点和四条边的中央处的四个点的合计八个点处测定高度而算出假想平面，在各个点与该假想平面的距离中，根据最高点减去最低点得到的差，来算出上述的平坦度。

另外，能够使用FPD(平板显示器)用防护膜框架1而构成各种防护膜组件。例如，在FPD(平板显示器)用防护膜框架1的上表面铺设透明性的防护膜，并且在FPD(平板显示器)用防护膜框架1的下表面形成粘接层，在该粘接层的下表面以能够剥离的方式铺设保护膜的话，则即使是在大型化的情况下也不容易发生变形等。此外，能够通过现有公知的各种表面处理或表面包覆而实现FPD(平板显示器)用防护膜框架1的黑色化，由此能够避免曝光时的光的反射使转印图案不清晰的问题。

2.FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法

图3表示本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法的工序图。本发明的FPD(平板显示器)用防护膜框架的制造方法包括：对铝合金粉末进行烧结而得到铝合金粉末烧结体的第一工序(S01)；对铝合金粉末烧结体进行挤压而得到挤压件的第二工序(S02)；以及，将挤压件彼此摩擦搅拌接合而得到框架的第三工序(S03)。以下，对各个工序等进行详细说明。

(1)第一工序(S01：铝合金粉末的烧结)

第一工序(S01)是为了在第二工序(S02)中得到挤压件2而对铝合金粉末进行烧结的工序。其中，铝合金粉末的组成为Si：20～40质量％、Mg：0.2～1.2质量％、Cu：2质量％以下、Fe：2质量％以下、Cr：0.4质量％以下，且剩余部分为Al和不可避免的杂质。

优选对铝合金粉末进行预成型。关于预成型的方法，只要不损害本发明的效果，就没有特别限制，能够用现有公知的各种方法来实施，例如，能够采用压制法或CIP法等。此外，关于预成型的成型压力，则根据铝合金粉末的组成、形状和粒径等适当地设定即可。

另外，关于对预成型体进行烧结的条件，根据铝合金粉末的组成、粒径和形状等、或预成型体的密度等而适当地进行调整，只要采用该烧结条件得到的烧结体的状态是能够通过热挤压而得到良好的挤压件即可。作为该烧结条件，例如，将预成型体在1Torr以下的真空度且炉内温度被控制在100～400℃的真空炉内保持0.5～2小时后，一边将真空度保持在1Torr以下(优选0.1Torr以下)，一边将炉内升温使预成型体的温度成为520～570℃，并保持1～6小时即可。

(2)第二工序(S02：烧结体的热挤压)

第二工序(S02)是通过对第一工序(S01)中得到的烧结体的热挤压而得到挤压件2的工序。

关于热挤压的方法和条件，只要不损害本发明的效果，就没有特别的限制，可以使用现有公知的铝合金粉末烧结体的热挤压方法和条件，但热挤压的温度设定于400～500℃左右即可。

另外，在热挤压的情况下，可以在模具前方将金属板(例如，纯铝或5000系的铝合金等)配置在作为挤压材料的烧结体之前。由此，能够在挤压件2的表面形成金属板组成的薄覆膜，能够抑制当Al-Si系材料位于最外表面时会发生的Si与Al的界面的经时性的孔蚀或整面腐蚀。在此，存在于金属板的表面的薄的异种合金覆膜通过摩擦搅拌接合而被卷入搅拌部中，因此，优选如下：作为摩擦搅拌接合的预处理，预先将该异种合金覆膜从被接合区域除去。

对于通过热挤压而得到的成型体，根据需要，为了赋予所希望的形状而进行锻造等。此时，也可以在该锻造等之前，实施成型体的热处理。例如，通过在200～400℃实施0.5～2小时左右的热处理，能够提高热挤压得到的成型体的锻造性。

(3)第三工序(S03：挤压件的摩擦搅拌接合)

第三工序(S03)是通过将第二工序(S02)中得到的挤压件2彼此摩擦搅拌接合，而得到FPD(平板显示器)用防护膜框架1的工序。

在利用激光焊接等的熔融焊接将挤压件2彼此接合的情况下，接合部有时会成为急冷凝固组织，从而其硬度与接合部以外的区域相比变高。另外，由于施加材料发生熔融程度的热量，所以在热影响部的软化也明显。这些局部的机械性能上的变化对于FPD(平板显示器)用防护膜框架1并不是优选的，但是，通过实施作为固相接合的摩擦搅拌接合，就能够缩小接合部与其以外的区域的机械性能上的差异。

图4表示实施摩擦搅拌接合时的挤压件2的配置例。优选：使用具有基本相同的形状和大小的挤压件2，通过摩擦搅拌接合使四个挤压件2成为一体，由此构成FPD(平板显示器)用防护膜框架1。通过将构成FPD(平板显示器)用防护膜框架1的挤压件2的形状和大小统一起来，能够提高挤压和摩擦搅拌接合的加工性，能够降低制造成本。

图5表示对挤压件2实施摩擦搅拌接合而得到的框架的概略图。四个挤压件2通过摩擦搅拌接合部4而成为一体，但是在通常的摩擦搅拌接合中，在接合终端部会形成工具孔。相对于此，例如，在图5所示的虚线处将框架10的两侧部切断，由此能够可靠地得到不含接合缺陷的FPD(平板显示器)用防护膜框架1。

另外，优选将切削加工后的框架10的短边的长度设为330mm以上，将长边的长度设为430mm以上。由于通过属于固相接合的摩擦搅拌接合将具有高杨氏模量的铝合金粉末烧结体的挤压件2接合，所以即使是在将切削加工后的框架10大型化的同时降低板宽的情况下，也能够得到良好的FPD(平板显示器)用防护膜框架1。

关于摩擦搅拌接合的方法，只要不损害本发明的效果，就没有特别的限定，能够采用现有公知的各种摩擦搅拌接合方法，优选通过接合用工具的位置控制来实施。通过利用位置控制，能够准确地控制接合部(搅拌部)的位置(深度)。在FPD(平板显示器)用防护膜框架1中，接合部背面的未接合部的形成会成为严重的问题，但通过利用位置控制适当地实施摩擦搅拌接合，能够完全地抑制该未接合部的形成。

以上，对本发明的代表性的实施方式进行了说明，但本发明不仅限于这些，能够对其进行各种设计变更，这些设计变更全部包含在本发明的技术范围中。

实施例

[实施例]

对具有Si：27％、Fe：0.25％、Cu：0.25％、Mg：0.7％、Cr：0.15％的组成的铝合金粉末进行CIP成型后，在565℃真空气氛中保持4小时，由此进行烧结，成型为体积密度为2.3g/cm³的外径为250mm的圆柱状(第一工序)。此外，作为原料使用的铝合金粉末的粒度为：其93％小于150μm(Ro-Tap方法)。

然后，对所得到的烧结体以热挤压用坯的形式实施热挤压。具体而言，将坯在450℃加热，插入到10英寸挤压机的模腔中，通过挤压成型，得到宽度为100mm、厚度为8mm的板状的挤压件(第二工序)。

然后，将四枚挤压件配置为图4所示的状态，将挤压件彼此摩擦搅拌接合，由此得到图5所示的框架(第三工序)。此外，接合中使用专用的摩擦搅拌接合装置，通过工具的位置控制，实施摩擦搅拌接合，由此在挤压件彼此的对接区域形成无缺陷接合部(在接合终端部残留工具的拔出孔)。摩擦搅拌接合后的框架的概观照片表示于图6。

然后，对所得到的框架进行切削加工，由此得到长边为940mm、短边为760mm、框宽为6mm且框厚为6mm的FPD(平板显示器)用防护膜框架。所得到的FPD(平板显示器)用防护膜框架的概观照片表示于图7。在FPD(平板显示器)防护膜框架上没有观察到变形等，得到了良好的FPD(平板显示器)用防护膜框架。将该FPD(平板显示器)用防护膜框架的摩擦搅拌接合部的扩大照片表示于图8。得到的是外观上极为均质的FPD(平板显示器)用防护膜框架，其摩擦搅拌接合部和其以外的区域乍一看没有差异，即，是乍一看难以判别其差异的程度。

对所得到的FPD(平板显示器)用防护膜框架中使用的材料实施拉伸试验，由应力-应变曲线求出杨氏模量，结果杨氏模量为89GPa。以往公知的A5052铝合金制的FPD(平板显示器)用防护膜框架中使用的材料的杨氏模量为69GPa左右，由此可知：本发明中所得到的FPD(平板显示器)用防护膜框架中使用的材料具有高杨氏模量。此外，拉伸试验的条件如下：在杨氏模量和耐力测定为止之前，将十字头位移速度设为0.5mm/min，在其之后设为5mm/min。

图9表示FPD(平板显示器)用防护膜框架的接合部截面的水平方向上的硬度分布。此外，相对于框架的长度方向垂直地切断接合部，测定板厚中心的水平方向上的硬度分布。在接合部(搅拌部)确认到了由组织的微细化带来的硬度上升，在接合部(搅拌部)的外侧确认到了由热影响带来的硬度降低，但这些硬度上升和硬度降低并不明显，在母材的70～130％的范围。

[比较例]

通过激光焊接来实施挤压件彼此的接合，除此以外与实施例同样地操作，得到FPD(平板显示器)用防护膜框架。另外，与实施例同样地测定激光焊接部的硬度分布。将所得到的结果表示于图10。

在由急冷凝固组织形成的激光焊接部确认到了明显的硬度上升，热影响部的硬度降低也大。对于大型的FPD(平板显示器)用防护膜框架而言，由于在接合部与其以外的区域的机械性能上的差异造成的尺寸精度、长期可靠性的降低特别明显，因此，可知铝合金粉末挤压件的接合中难以采用激光焊接。

[符号说明]

1 FPD(平板显示器)用防护膜框架；

2 挤压件；

4 摩擦搅拌接合部；

10 框架。

Claims

1.一种FPD用防护膜框架，其特征在于：

其由铝合金粉末或铝合金粉末烧结体的挤压件构成，该铝合金粉末的组成为Si：20～40质量％、Mg：0.2～1.2质量％、Cu：2质量％以下、Fe：2质量％以下、Cr：0.4质量％以下，且剩余部分为Al和不可避免的杂质，

所述FPD是平板显示器。

2.如权利要求1所述的FPD用防护膜框架，其特征在于：

通过摩擦搅拌接合部使所述挤压件彼此成为一体。

3.如权利要求1或2所述的FPD用防护膜框架，其特征在于：

框架中使用的材料的杨氏模量为80GPa以上。

4.如权利要求1～3中任一项所述的FPD用防护膜框架，其特征在于：

短边的长度为330mm以上，

长边的长度为430mm以上。

5.如权利要求1～4中任一项所述的FPD用防护膜框架，其特征在于：

由具有基本相同的形状和大小的四个所述挤压件构成。

6.一种FPD用防护膜框架的制造方法，其特征在于，

包括如下工序：

第二工序，对所述铝合金粉末烧结体进行挤压而得到挤压件；和

第三工序，将所述挤压件彼此摩擦搅拌接合而得到框架，

所述FPD是平板显示器。

7.如权利要求6所述的FPD用防护膜框架的制造方法，其特征在于：

对所述框架实施切削加工。

8.如权利要求6或7所述的FPD用防护膜框架的制造方法，其特征在于：

使所述切削加工后的所述框架的短边的长度为330mm以上、且长边的长度为430mm以上。

9.如权利要求6～8中任一项所述的FPD用防护膜框架的制造方法，其特征在于：

在所述第三工序中，由具有基本相同的形状和大小的四个所述挤压件构成所述框架。

10.如权利要求6～9中任一项所述的FPD用防护膜框架的制造方法，其特征在于：

通过接合用工具的位置控制实施所述摩擦搅拌接合。