JP2004031265A

JP2004031265A - 厚膜シート部材およびその製造方法

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Publication number: JP2004031265A
Application number: JP2002189352A
Authority: JP
Inventors: Susumu Sakamoto; 阪本　進; Koichi Sato; 佐藤　康一
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Electronics Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Electronics Ltd
Priority date: 2002-06-28
Filing date: 2002-06-28
Publication date: 2004-01-29

Abstract

【課題】金属薄板に代替し得る取扱いや製造が容易な導体膜を備えた厚膜シート部材およびその製造方法を提供する。
【解決手段】厚膜誘電体ペーストおよび厚膜導体ペーストの焼結温度よりも高い融点を有する剥離層上に誘電体印刷層および導体印刷層が形成された後、加熱処理が施されることにより、コア誘電体１２の表面に導体層１８が積層されると共に、それらの境界部を跨ぐ帯状補強層２２が積層された厚膜シート１０が得られる。このとき、剥離層は樹脂の焼失により高融点粒子のみが並ぶ粒子層となることから、生成された厚膜は基板に固着されないためその表面から容易に剥離できる。この厚膜シート１０は、ＦＥＤの製造に好適に用いることができ、しかも、コア誘電体１２に導体層１８が積層された構造であることに基づく機械的特性に加えて、それらの境界部における亀裂が帯状補強層２２によって好適に抑制される。
【選択図】　　　　　　　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に固定されておらず且つ導体膜が固着されたシート状の厚膜およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、電界放出型表示装置（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）やフラット型陰極線管（Ｆｌａｔ　Ｔｙｐｅ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｒａｙ　Ｔｕｂｅ）等の平板型表示装置では、電子の向かう方向等を制御する目的で例えば金属薄板から成る電極が層状に備えられる。このような金属薄板は、例えば、数（μｍ）〜数（ｍｍ）程度の厚さ寸法の金属シートを化学エッチングする方法、電鋳により形成した膜を電型から剥離する方法、プレスによる方法等で製造される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような電極を金属薄板で構成する場合には、異電極毎に分割する必要があるため、部品点数が著しく多くなって取扱いが煩雑になる問題がある。また、分割されていなくとも、電子を通過させる等の目的で多数の円形、格子状、或いは帯状の穴が備えられるような場合には、その穴の占める面積割合が大きくなるほど製造や取扱いは困難になる。更に、上述したような製造方法では、製造可能な厚み寸法、大きさや形状等が著しく制限されると共に、大面積で厚み寸法が薄くなるほど製造中における取扱いが困難になり、しかも、金属薄板を化学エッチングする方法では、大面積になると変形やしわ等が生じ易い問題もあった。このような問題は、前述した表示装置用途の電極を構成する場合に限られず、多数に分割された或いは多数の穴が設けられた電極或いは導体膜を設けることが必要な場合には同様に生じ得る。
【０００４】
本発明は、以上の事情を背景として為されたものであって、その目的は、金属薄板に代替し得る取扱いや製造が容易な導体膜を備えた厚膜シート部材およびその製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための第１の手段】
斯かる目的を達成するため、第１発明の厚膜シート部材の要旨とするところは、（ａ）所定厚さ寸法の薄板状厚膜誘電体から成るコア誘電体と、（ｂ）そのコア誘電体の表面の一部に積層された厚膜導体と、（ｃ）それらコア誘電体および厚膜導体の境界を跨いで連続した形状でそのコア誘電体の表面に積層された厚膜誘電体材料から成る境界部補強誘電体とを、含むことにある。
【０００６】
【第１発明の効果】
このようにすれば、厚膜シート部材は、コア誘電体の表面に厚膜導体が積層されて構成されることから、その厚膜導体を適宜の形状に構成することによって金属薄板に代えて用いることができる。このとき、厚膜シート部材は、そのコア誘電体に基づく高い機械的特性を有するため、金属薄板で同様な導体を構成する場合に比較して機械的強度が高められる。また、コア誘電体上には相互に電気的に独立した複数の厚膜導体を設けることができるため、個々に独立した金属薄板に比較して取扱いが容易になる。更に、コア誘電体上には、厚膜導体との境界を跨ぐ境界部補強誘電体が積層されていることから、その厚膜導体とコア誘電体との境界部における亀裂の発生等が好適に抑制されて、厚膜シート部材の機械的強度が一層高められる。上記により、金属薄板に代替し得る取扱いや製造が容易な厚膜シート部材が得られる。
【０００７】
因みに、厚膜誘電体と厚膜導体とは熱膨張係数が異なるため、製造中や使用中等において加熱された際にそれらの境界部では亀裂が生じ易い。特に、その厚膜導体を構成する金属成分が銀等の拡散し易いものである場合には、その金属成分が拡散することにより境界部において厚膜誘電体の組成が変化してその機械的強度が低下するため、一層亀裂が生じ易くなるのである。なお、上記の境界部補強誘電体は、厚膜導体の機能を妨げないような適宜の形状に構成すればよい。例えば、厚膜導体が電極として機能させられるものであって、電子を通過させるための貫通穴が備えられている場合には、その貫通穴を避けた位置を通るように境界部補強誘電体が設けられる。但し、境界部補強誘電体は導電性を有していないため、複数の厚膜導体がコア誘電体上に設けられている場合にも、それら相互の電気的な独立性を考慮する必要はない。
【０００８】
なお、厚膜導体と境界部補強誘電体との上下関係は、必要な機能、性状や製造上の都合等に応じて適宜定められる。すなわち、「コア誘電体の表面に積層される」とは、直接積層される場合と他方を介して積層される場合とを何れも含むのである。何れが上側に位置することとなっても、厚膜導体とコア誘電体との境界部における亀裂等の発生が境界部補強誘電体によって抑制される。
【０００９】
【第１発明の他の態様】
ここで、好適には、前記厚膜シート部材は、前記コア誘電体の周縁部のうち前記厚膜導体が設けられていない部分の表面に、厚膜誘電体材料から成る周縁部補強誘電体が前記境界部補強誘電体と連続するように積層されたものである。このようにすれば、厚膜導体が設けられていない部分の強度が周縁部補強誘電体で高められる。しかも、周縁部補強誘電体は、境界部補強誘電体に連続するものであるため、周縁部補強誘電体とコア誘電体との間に熱膨張係数等の相違があっても、それらの境界で亀裂等の生じることがその境界部補強誘電体によって好適に抑制される。そのため、コア誘電体が脆く欠け易いような誘電体材料で構成される場合にも、その周縁部における欠けの発生が好適に抑制される。なお、厚膜導体は金属成分を含むことから比較的延性に富むため、これが積層されている部分はその厚膜導体で厚膜シート部材の機械的強度が高められる。そのため、そのような部分は特に補強する必要はない。
【００１０】
また、好適には、前記境界部補強誘電体は、前記コア誘電体の構成材料の軟化点以下の軟化点を有する材料から成るものである。このようにすれば、軟化点がコア誘電体と同等かそれよりも低い境界部補強誘電体は、焼成処理によってコア誘電体と同等以上に緻密化することから、そのコア誘電体と同等以上の機械的強度を有する。そのため、境界部補強誘電体による補強効果が一層高められる。
【００１１】
また、好適には、前記境界部補強誘電体は、前記コア誘電体の両面に設けられる。このようにすれば、コア誘電体の機械的強度が一層高められる。
【００１２】
また、好適には、前記境界部補強誘電体は、個々の幅寸法が０．１〜３．０（ｍｍ）の範囲内、例えば０．２（ｍｍ）程度のものが適宜の複数箇所に設けられる。このようにすれば、境界部補強誘電体の幅寸法が十分に小さい値とされるので、厚膜導体の機能が害される可能性は一層少なくなる。なお、境界部の補強用途としては上記のような幅寸法で十分であり、例えば、厚さ寸法は１０〜１００（μｍ）の範囲内に設定すればよい。
【００１３】
【課題を解決するための第２の手段】
また、前記目的を達成するための第２発明の厚膜シート部材の製造方法の要旨とするところは、（ａ）所定の第１温度よりも高い融点を有する粒子が樹脂で結合されて成る高融点粒子層で構成された膜形成面を有する支持体を用意する支持体準備工程と、（ｂ）前記第１温度で焼結させられる厚膜誘電体材料の構成粒子が樹脂で結合されて成るコア誘電体ペースト膜を所定形状で前記膜形成面に形成するコア誘電体ペースト膜形成工程と、（ｃ）前記第１温度で焼結させられる厚膜導体材料の構成粒子が樹脂で結合されて成る導体ペースト膜を前記コア誘電体ペースト膜の一部と重なる所定形状で前記膜形成面に形成する導体ペースト膜形成工程と、（ｄ）前記第１温度で焼結させられる厚膜誘電体材料の構成粒子が樹脂で結合されて成る補強用誘電体ペースト膜を前記コア誘電体ペースト膜および前記導体ペースト膜の境界を跨いで連続した形状で前記膜形成面に形成する補強用誘電体ペースト膜形成工程と、（ｅ）前記コア誘電体ペースト膜、前記導体ペースト膜、および前記補強誘電体ペースト膜を設けた前記支持体を前記第１温度で加熱処理することにより、前記高融点粒子層を焼結させることなくそれらコア誘電体ペースト膜、導体ペースト膜、および補強用誘電体ペースト膜を焼結させて、それらコア誘電体ペースト膜、導体ペースト膜、および補強用誘電体ペースト膜からコア誘電体、厚膜導体、および境界部補強用誘電体をそれぞれ生成する焼成工程とを、含むことにある。
【００１４】
【第２発明の効果】
このようにすれば、厚膜誘電体材料および厚膜導体材料（以下、特に区別しないときは厚膜材料という）の焼結温度（第１温度）よりも高い融点を有する高融点粒子層で構成された膜形成面に、コア誘電体ペースト膜、導体ペースト膜、および補強用誘電体ペースト膜が形成された後、それらの焼結させられる第１温度で加熱処理が施されることにより、それらからコア誘電体、厚膜導体、および境界部補強用誘電体が生成され、そのコア誘電体の表面に厚膜導体が積層されると共に、それらの境界部を跨いで連続する形状の境界部補強誘電体がそのコア誘電体の表面に積層された厚膜シート部材が得られる。このとき、その加熱処理温度では焼結させられない高融点粒子層は、樹脂が焼失させられることにより高融点粒子のみが並ぶ層となることから、生成された厚膜は支持体に固着されないため、その膜形成面から容易に剥離することができる。そのため、このようにして得られた厚膜シート部材は、前述したように金属薄板に代えて用い得ると共に、相互に電気的に独立した複数の厚膜導体が生成されるように導体ペースト膜を形成すれば個々に独立した金属薄板に比較して取扱いが容易であり、更に、コア誘電体に厚膜導体が積層されることによる機械的特性に加えて、それらの境界部における亀裂の発生が境界部補強誘電体によって好適に抑制される。なお、厚膜材料のペースト膜は、材料や用途に応じた適宜の方法を用いることにより、簡便な設備を用いて比較的自由なパターンで膜形成面に形成することが可能である。しかも、加熱処理により焼結させられるまでは膜形成面に塗布されることにより一時的に固着された状態で取り扱われることから、取扱いが容易である。上記により、金属薄板に代替し得る取扱いや製造が容易な厚膜シート部材が得られる。
【００１５】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記支持体準備工程は、所定の基板の表面に前記高融点粒子層を形成するものである。このようにすれば、ペースト膜が基板上に形成されることから、加熱処理後にも支持体の形状が維持されるため、高融点粒子層のみで支持体が構成されている場合（例えば、セラミック生シートで支持体が構成されている場合）に比較して厚膜の生成後の取扱いが容易になる利点がある。しかも、このような支持体が用いられる場合には、ペースト膜との間に高融点粒子層が介在させられる基板は加熱処理の際にそのペースト膜を何ら拘束せず、且つそのペースト膜の表面粗度は高融点粒子層の表面粗度のみが反映されることから、基板の平坦度、表面粗度、膨張係数等の厚膜シート部材の品質に及ぼす影響が小さくなるため、基板に高い品質は要求されない。
【００１６】
また、好適には、前記基板は、前記焼成温度で変形しないものである。このようにすれば、厚膜を生成するための加熱処理が施される際にも膜形成面の形状が初期の形状に保たれるため、高融点粒子層を表面に形成することにより、支持体として繰り返し使用可能となる利点がある。基板は、上記の条件を満たす適宜のものが選ばれるが、例えば、一般ガラス、耐熱ガラス、セラミック板、金属板等を用いることができる。
【００１７】
また、好適には、前記コア誘電体ペースト膜形成工程、導体ペースト膜形成工程、および補強用誘電体ペースト膜形成工程は、それぞれ厚膜スクリーン印刷法を用いて前記コア誘電体ペースト膜、前記導体ペースト膜、および補強用誘電体ペースト膜をそれぞれ形成するものである。このようにすれば、コア誘電体の表面に厚膜導体および境界部補強誘電体が積層された厚膜シート部材が一層容易に得られる利点がある。
【００１８】
また、好適には、前記高融点粒子は、セラミックス或いはガラス・フリット等の無機材料から成るものである。高融点粒子としては、高融点粒子層を構成する樹脂が焼失した後も何ら軟化等するものでなければ、適宜の無機材料を用いることができる。なお、具体的な材質は、厚膜シート部材を構成する厚膜材料の種類やその焼成温度等に応じて適宜選択される。
【００１９】
また、好適には、前記厚膜シート部材は、５（μｍ）〜数（ｍｍ）程度の厚さ寸法を備えたものである。一層好適には、厚さ寸法が１０（μｍ）以上である。このような厚さ寸法の範囲内であれば、厚膜スクリーン印刷法等の通常の厚膜形成プロセスを利用して、厚膜シート部材を容易に製造することができる。特に、本発明によれば、厚さ寸法が薄くなっても製造時および加工時における取扱いの困難性が少ないので、厚さ寸法が薄くなるほど、同様な寸法および形状の厚膜シート部材を従来から用いられているエッチングやプレス等で製造する場合に比較して大きな利点がある。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面を参照して詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の厚膜シート部材の一適用例の厚膜シート１０の要部を示す斜視図である。図において、厚膜シート１０は、例えば厚さ寸法が５０（μｍ）程度で３２０×４３０（ｍｍ）程度の大きさを有する矩形の薄板状部材であり、薄板状のコア誘電体（誘電体層）１２と、その表面の一部、例えば上面１４および下面１６の同一位置に積層固着された導体層１８とを備えている。この厚膜シート１０は、後述するように例えばＦＥＤのゲート電極を構成するために用いられる。
【００２２】
上記のコア誘電体１２は、例えばＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２を主要構成要素とする低軟化点ガラスおよびアルミナやジルコニア等のセラミック・フィラー等を含む厚膜誘電体材料により、例えば２０〜５０（μｍ）程度の厚さ寸法に構成されたものである。このコア誘電体１２には、その厚み方向に貫通する多数の貫通穴２０が、例えば適当な相互間隔で設けられている。貫通穴２０の開口径は例えば１００（μｍ）程度、相互間隔は例えば１５０（μｍ）程度である。
【００２３】
また、上記の導体層１８は、厚膜銀等の厚膜導体材料により、例えば７〜１０（μｍ）程度の一様な膜厚寸法に構成されたものである。この導体層１８は、上記の貫通穴２０の内壁面にも同様な厚さ寸法で固着されており、コア誘電体１２の表面を覆い隠している。
【００２４】
また、上記の導体層１８の上には、コア誘電体１２の表面が露出させられた部分との境界を跨いで連続するように帯状の補強層２２が積層固着されている。すなわち、帯状補強層２２は、直接に或いは導体層１８を介してコア誘電体１２の表面に積層されているのである。また、帯状補強層２２は、コア誘電体１２と同様な誘電体材料、或いは同様な構成要素でガラス軟化点が低くなるように組成調整したガラスを用いまたはセラミック・フィラーの添加量を減らす等で軟化性状を低温側にシフトさせた厚膜誘電体材料から成るものであり、例えば１００（μｍ）程度の幅寸法および１０〜２０（μｍ）程度の厚さ寸法に構成されている。なお、上述したように、コア誘電体１２には多数の貫通穴２０が備えられているが、帯状補強層２２は、その貫通穴２０と重ならない位置に設けられている。上記のように細幅寸法に形成されているのは、このように貫通穴２０を避けて設けるためである。また、図においてはコア誘電体１２の上面１４に設けられた帯状補強層２２を示しているが、下面１６に同様な帯状補強層２２を備えてもよい。本実施例においては、この帯状補強層２２が境界部補強誘電体に相当する。
【００２５】
また、コア誘電体１２の表面のうち導体層１８が設けられていない周縁部、図においては上部に位置する辺２４の近傍には、例えば格子状を成す補強層２６が積層されている。この格子状補強層２６は、例えば帯状補強層２２と同材料で構成され、例えば１０〜２０（μｍ）程度の厚さ寸法を備えたものである。これら帯状補強層２２と格子状補強層２６とは、同一面内に設けられており、導体層１８から外れた位置すなわちコア誘電体１２上において相互に連続させられている。すなわち、これら２種の補強層２２，２６は、コア誘電体１２上に設けられた補強層の一部をそれぞれ構成するのである。なお、格子状補強層２６も下面１６に設けることができるが、その場合にも帯状補強層２２と連続するよう形成される。
【００２６】
このように、厚膜シート１０は、複数の材料すなわち厚膜誘電体材料および厚膜導体材料が積層されて成る複合部材であるが、それらの境界部分例えば導体膜１８の端部２８の近傍においても、導体膜１８およびコア誘電体１２には亀裂などは何ら生じていない。
【００２７】
図２は、上記のような厚膜シート１０がゲート電極を構成するために用いられたＦＥＤ３０の構成を説明する図である。図において、ＦＥＤ３０は、それぞれの略平坦な一面３２，３４が対向するように所定間隔を隔てて互いに平行に配置された相互に略同様な寸法・形状の前面板３６および背面板３８を備えたものであり、それらがその周縁部において気密に封着されることにより内部に気密空間が形成されている。厚膜シート１０は、これら前面板３６および背面板３８間に備えられており、その導体層１８が電子を制御するためのゲート電極を構成している。なお、前記の図１においては、帯状補強層２２を一本だけ示したが、実際には、例えば、互いに平行な複数本が一定の間隔で設けられている。また、それぞれの帯状補強層２２は、複数本のゲート電極１８上を通るものがその長手方向に直交する方向に連続する形状を備えている。なお、図２においては、格子状補強層２６を省略した。また、気密容空間内は、例えば６．７×１０^−５（Ｐａ）［５×１０⁻ ^７（Ｔｏｒｒ）］程度の真空になっている。
【００２８】
上記の前面板３６および背面板３８は、例えば、軟化点が６００（℃）程度のソーダライム・ガラスや高歪点ガラス等で構成された透光性基板である。これらは、例えば何れも８００×５００（ｍｍ）程度の外形寸法と３（ｍｍ）程度の略一様な厚さ寸法とを備えたものであり、それらの相互間隔は例えば１〜２（ｍｍ）程度に設定されている。前記の厚膜シート１０を構成するコア誘電体１２は、このソーダライム・ガラス製の基板３６，３８と略同様な熱膨張係数となるように、その材料が選択されている。
【００２９】
また、前面板３６の一面（対向面）３２には、例えばＩＴＯ（酸化インジウム錫：Ｉｎｄｉｕｍ　Ｔｉｎ　Ｏｘｉｄｅ）等から成るストライプ状の複数本の透明な陽極４４が、一方向に沿って並んで設けられている。それら複数本の陽極４４の各々の表面には、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの発光色の何れかに対応する蛍光体層４６が、例えば、その一方向と直交する方向にＲ，Ｇ，Ｂの順に繰り返し並び且つ陽極４４の長手方向に一致するその一方向に沿った方向において発光の単位毎に独立するように断続して備えられる。上記の陽極４４は、例えばスパッタ等の薄膜法によって例えば１（μｍ）程度の厚さ寸法に形成されたものであり、シート抵抗値が１０（Ω／□）以下程度と比較的高い導電性を備えている。また、上記の蛍光体層４６は、例えば、電子線によって可視光を発するＺｎＯ：Ｚｎ，ＺｎＳ：Ａｇ＋Ｉｎ_２Ｏ_３等の材料から構成されるものであって、例えば厚膜スクリーン印刷法等によって１０〜２０（μｍ）程度の厚さ寸法で設けられることにより、面積抵抗率が５００（Ω／ｃｍ^２）以下程度の導電性を備えている。
【００３０】
図３は、ＦＥＤ３０の断面を拡大して示す図である。前面板３６は、一面３２のうちの蛍光体層４６が設けられていない残部には、例えば黒色顔料を含むガラスから成るブラック・マトリクス（ブラック・マスク）４８が１５〜２０（μｍ）程度の厚さ寸法で設けられており、それら蛍光体層４６の表面およびブラック・マトリクス４８の表面は、一面３２の全面にそれら蛍光体層４６およびブラック・マトリクス４８の表面形状に倣って設けられた１００〜２００（ｎｍ）程度の厚さのメタル・バック５０によって覆われている。上記のブラック・マトリクス４８は例えば厚膜スクリーン印刷法等によって設けられたものであり、前述したようにマトリクス状に設けられた蛍光体層４６相互の間を通る格子状を成す。なお、蛍光体層４６がストライプ状を成す場合には、ブラック・マトリクス４８に代えてその間を通るストライプ状のブラック・マスクが設けられる。また、メタル・バック５０は例えばアルミニウム薄膜の蒸着等によって設けられたものであり、比較的滑らかな表面を有しているが、電子が容易に透過する程度の厚さの薄膜に形成されている。
【００３１】
また、図３および前記の図２に示すように、背面板３８の一面（対向面）３４には、複数本のカソード電極５２が、厚膜シート１０上の導体層すなわちゲート電極１８と直交し且つ相互に絶縁させられた状態で設けられている。これらカソード電極５２およびゲート電極１８は、前記の貫通穴２０がそれらの交点上に位置するようにその相対位置が定められる。貫通穴２０は、カソード電極５２上に設けられたエミッタ（冷陰極）５８から発生させられた電子を蛍光体層４６に向かって通過させるための電子通過孔（ゲートホール）として機能させられるのである。なお、ゲートホール２０の開口径は、電子放出効果および放出面積（開口率）のトレード・オフの関係で決まるものであるが、本実施例の場合には、ドット寸法が３（ｍｍ）程度であることから、前記のように１００（μｍ）程度に定められている。
【００３２】
上記のカソード電極５２は例えば、スパッタ等の薄膜法や印刷等の厚膜法等によって形成された金（Ａｕ）や厚膜銀等の導電材料から成るものである。また、エミッタ５４は、例えば、ゲート電極１８に向かって配向する極めて多数のナノチューブ（ＣＮＴ）が密集したものであり、Ｃ＝２０（μｍ）程度の膜厚を備え、そのゲート電極１８との間隔はＧ＝２７〜３０（μｍ）程度になっている。なお、エミッタ５４は、モリブデン（Ｍｏ）等から成るスピント（ｓｐｉｎｄｔ）型と呼ばれる１（μｍ）程度の高さ寸法を備えた円錐状の冷陰極等であってもよい。
【００３３】
なお、厚膜シート１０は、導体層１８の固着されていない部分においてスペーサ５６で支持されることにより、ゲート電極１８をエミッタ５４から離隔した一定の高さ位置に位置させられている。スペーサ５６の厚さ寸法は例えば２０〜５０（μｍ）程度である。
【００３４】
このように、本実施例では厚膜シート１０上の複数の厚膜導体層で複数個のゲート電極１８が構成されるが、その厚膜シート１０はコア誘電体１２の表面にそのゲート電極１８を備えたものであってそのコア誘電体１２に基づく高い機械的特性を有するため、その膜厚延いてはゲート電極１８の膜厚を前述したように極めて薄くしても十分に高い機械的強度を有することとなる。そのため、ゲート電極１８が金属薄板で構成される場合に比較して薄くしても損傷を受け難く、且つ、複数個のゲート電極１８がコア誘電体１２上に一体的に備えられることから個々に独立した導体で構成される場合に比較して高い相対位置精度が実現されている。
【００３５】
以上のように構成されるＦＥＤ１０を駆動するに際しては、カソード電極５２およびゲート電極１８にそれぞれ所定の信号電圧および走査電圧が印加されると、それらの間の大きな電圧勾配に基づいて生じる電界放出（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）によってエミッタ５４から電子が放出される。この電子は、前面板３６上に設けられた陽極４４に所定の正電圧が印加されることにより、電子通過孔３６を通ってその陽極４４に向かって飛ぶ。これにより、その陽極４４上に設けられている前記蛍光体層４６に電子が衝突させられ、蛍光体層４６が発光させられる。このとき、蛍光体層４６はメタル・バック５０で覆われているが、そのメタル・バック５０は蒸着形成された薄膜であって電子が容易に透過する程度の厚さであるため、エミッタ５４から放出され且つ陽極４４に引き寄せられた電子は、そのメタル・バック５０を透過して蛍光体層４６に入射して蛍光体に衝突する。一方、蛍光体層４６で発生した光は、前面板３６側だけでなく背面板３８側にも向かうが、その背面板３８側に向かう光はメタル・バック５０で前面板３６側に反射される。したがって、発生した光の殆どが前面板３６を透過して射出されることとなるため、実質的な発光効率が高められる。このため、背面板３８側からは蛍光体層４６の発光が観察され得ず、ＦＥＤ３０は、前面板３６側から蛍光体層４６を透過した光を観察する所謂透過型の表示装置に構成されている。
【００３６】
上記の駆動時において、駆動電流が流れることとなるゲート電極１８は発熱させられ、その温度が上昇させられることにより熱膨張させられる。この場合において、本実施例においては、ゲート電極１８とコア誘電体１２との境界部を跨ぐように帯状補強層２２が設けられていることから、ゲート電極１８が固着されているコア誘電体１２が前述したような厚膜誘電体材料から成るものであって厚膜導体材料から成るゲート電極１８とは熱膨張係数が相違するにも拘わらず、駆動中におけるコア誘電体１２の亀裂等は何ら発生しない。すなわち、熱膨張係数の相違に起因する亀裂の発生が、帯状補強層２２によって好適に抑制されている。
【００３７】
ところで、上記のような厚膜シート１０は、従来から知られる厚膜印刷技術を応用して、例えば図４に示す工程に従って製造される。以下、製造工程の要部段階における状態を表した図５（ａ）〜（ｆ）を参照してその製造方法を説明する。
【００３８】
先ず、基板用意工程６０では、厚膜印刷を施す基板６２（図５参照）を用意し、その表面６４等に適宜の清浄化処理を施す。この基板６２は、後述する加熱処理の際に殆ど変形や変質の生じないものであって、例えば、熱膨張係数が８５×１０^−７（／℃）程度で、７４０（℃）程度の軟化点および５１０（℃）程度の歪み点を備えたソーダライムガラス等から成るガラス基板等が好適に用いられる。なお、基板６２の厚さ寸法は例えば３（ｍｍ）程度であり、その表面６４の大きさは前記の厚膜シート１０よりも十分に大きい寸法とされている。
【００３９】
次いで、剥離層形成工程６６では、高融点粒子が樹脂で結合させられた剥離層６８を、基板６２の表面６４に例えば５〜５０（μｍ）程度の厚さ寸法で設ける。上記の高融点粒子は、例えば平均粒径が０．５〜３（μｍ）程度の高軟化点ガラスフリットおよび平均粒径が０．０１〜５（μｍ）程度のアルミナやジルコニア等のセラミック・フィラーを混合したものである。上記の高軟化点ガラスは、例えば５５０（℃）程度以上の軟化点を備えたものであり、混合物である高融点粒子の軟化点は、例えば５５０（℃）程度以上になっている。また、樹脂は、例えば３５０（℃）程度で焼失させられるエチルセルロース系樹脂等である。この剥離層６８は、例えば、上記の高融点粒子および樹脂がブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等の有機溶剤中に分散させられた無機材料ペースト７０を、例えば図５（ａ）に示すようにスクリーン印刷法を用いて基板６２の略全面に塗布し、室温において乾燥させることで設けられるが、コータやフィルム・ラミネートの貼り付け等で設けることもできる。図５（ｂ）は、このようにして剥離層７６を形成した段階を示している。なお、図５（ａ）において、７２はスクリーン、７４はスキージである。本実施例においては、上記の剥離層６８を備えた基板６２が支持体に、その剥離層６８の表面が膜形成面にそれぞれ相当し、上記の基板用意工程６０および剥離層形成工程６６が支持体準備工程に対応する。
【００４０】
続く厚膜ペースト層形成工程７６では、前記のコア誘電体１２や補強層２２，２６を形成するための厚膜誘電体ペースト７８および前記のゲート電極（導体層）１８を形成するための厚膜導体ペースト８０（図５（ａ）参照）を、無機材料ペースト７０と同様にスクリーン印刷法等を利用して剥離層６８上に所定のパターンで順次に塗布する。上記の厚膜誘電体ペースト７８は、アルミナ、ジルコニア等の誘電体材料粉末、ガラスフリット、および樹脂が有機溶剤中に分散させられたものである。また、厚膜導体ペースト８０は、銀粉末等の導体材料粉末、ガラスフリット、および樹脂が有機溶剤中に分散させられたものである。上記のガラスフリットは、例えばＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２系材料やＰｂＯ−Ｂ_２Ｏ_３−ＳｉＯ_２−Ａｌ_２Ｏ_３−ＴｉＯ_２系材料等が用いられ、樹脂および溶剤は例えば無機材料ペースト７０と同様なものが用いられる。図５（ｃ）〜（ｅ）は、上記のようにして導体層１８のうち下面１８側に位置する部分を形成するための導体印刷層８２、コア誘電体１２を形成するための誘電体印刷層８４、導体層１８のうち上面１６側に位置する部分を形成するための導体印刷層８６、および補強層２２，２６をそれぞれ形成するための誘電体印刷層８８を（以下、これらを纏めて扱う場合には厚膜印刷層８２乃至８８という）を順次に積層形成した状態を示している。本実施例では、これら厚膜印刷層８２乃至８８がペースト膜（誘電体ペースト膜および導体ペースト膜）に相当する。
【００４１】
なお、上記の図５（ｃ）では、導体印刷層８６を導体印刷層８２と同じ形状に描いているが、前述したように貫通穴２０の内壁面が導体層１８で覆われた状態とするためには、その貫通穴２０内にその内壁面に沿って厚膜導体ペースト８０を流下させる必要がある。そのため、上側から塗布される導体印刷層８６は、貫通穴２０の内壁面よりも僅かに内周側の位置まで厚膜導体ペースト８０が塗布されるような開口パターンを備えたスクリーン７２を用いて形成される。このとき、導体印刷層８２の形成時と同じものを用いると厚膜導体ペースト８０の流動性が不十分である場合には、導体粒子の粒径が小さくされ或いは溶剤量の多くされたペーストを用いると良い。
【００４２】
上記のようにして厚膜印刷層８２乃至８８を形成し、乾燥工程９０において例えばこれを乾燥して溶剤を除去した後、焼成工程９２においては、基板６２を図示しない焼成炉の炉室内に入れ、厚膜誘電体ペースト７８および厚膜導体ペースト８０の種類に応じた例えば５５０（℃）程度の焼成温度で加熱処理を施す。
【００４３】
上記の加熱処理過程において、厚膜印刷層８２乃至８８は、その焼結温度が例えば５５０（℃）程度であるため、その樹脂成分が焼失させられると共に誘電体材料、導体材料、およびガラスフリットが焼結させられことにより、前記のコア誘電体１２，導体層１８、および補強層２２，２６が生成され、前記の厚膜シート１０が得られる。図５（ｆ）は、この状態を示している。このとき、前記の剥離層６８は、前述したようにその無機成分粒子が５５０（℃）以上の軟化点を備えたものであるため、樹脂成分は焼失させられるが高融点粒子（ガラス粉末およびセラミック・フィラー）は焼結させられない。そのため、加熱処理の進行に伴って樹脂成分が焼失させられると、剥離層６８は高融点粒子９４（図６参照）のみから成る粒子層９６となる。
【００４４】
図６は、図５（ｆ）の右端の一部を拡大して、上記の加熱処理における焼結の進行状態を模式的に示した図である。剥離層６８の樹脂成分が焼失させられて生成された粒子層９６は、単に高融点粒子９４が積み重なっただけの層であり、その高融点粒子９４は互いに拘束されていない。そのため、図に一点鎖線で示される焼成前の端部位置から厚膜印刷層８２乃至８８が収縮するときには、その高融点粒子９４がコロの如き作用をする。これにより、厚膜印刷層８２乃至８８の下面側でも基板６２との間にその収縮を妨げる力が作用しないので、上面側と同様に収縮させられることから、収縮量の相違に起因する密度差や反り等は何ら生じていない。
【００４５】
また、上記のように加熱処理の際において、例えば、厚膜の焼結が進んだ冷却過程では、生成されたコア誘電体１２および導体層１８がそれぞれ収縮させられる。このとき、これらの熱膨張係数の相違に起因してそれらの間に応力が作用し得るが、本実施例においては、それらコア誘電体層１２および導体層１８を跨ぐように設けられている帯状補強層２２によって導体層１８の収縮が抑制される。そのため、上記応力に起因してコア誘電体１２と導体層１８との境界部に亀裂等の生じることがなく、欠陥のない厚膜シート１０が高い歩留まりで得られる。
【００４６】
なお、本実施例においては、厚膜印刷層８２乃至８８の焼結が開始するときには、上述したように粒子層９６の作用によって基板６２はその焼成収縮を何ら妨げない。したがって、基板６２の熱膨張は生成される厚膜の品質に実質的に影響しない。なお、基板６２を繰り返し使用する場合や熱処理温度が高くなる場合には、歪み点の一層高い耐熱性ガラス（例えば、熱膨張係数が３２×１０^−７（／℃）程度で軟化点が８２０（℃）程度の硼珪酸ガラスや、熱膨張係数が５×１０^−７（／℃）程度で軟化点が１５８０（℃）程度の石英ガラス等）を用いることができる。この場合にも、誘電体材料粉末等の結合力が小さい温度範囲では基板６２の熱膨張量が極めて小さくなるので、その熱膨張が生成される厚膜の品質に影響することはない。
【００４７】
図４に戻って、剥離工程９８では、生成された厚膜シート１０を基板６２から剥離する。それらの間に介在させられている粒子層９６は高融点粒子９４が単に積み重なっただけであるので、上記剥離処理は何らの薬品や装置を用いることなく容易に行い得る。このとき、厚膜シート１０の裏面には高融点粒子９４が一層程度の厚みで付着し得るが、この付着粒子は、必要に応じて、続く粒子除去工程１００において、粘着テープやエアブロー等を用いて除去する。なお、厚膜が剥離された基板６２は、前述したように前記の焼成温度では変形および変質し難いものであるため、同様な用途に繰り返し用いられる。
【００４８】
前記のＦＥＤ３０は、このようにして製造された厚膜シート１０を、別途カソード電極５２およびエミッタ５４が設けられた背面板３８上に固着し、更に、別途陽極４４，ブラック・マトリクス４８，蛍光体層４６，およびメタル・バック５０が設けられた前面板３６を重ねて相互に接合することにより製造される。このように製造する過程において、本実施例においては、厚膜シート１０の周縁部に格子状補強層２６が設けられていることから、製造後の運搬や組付け時等において厚膜シート１０を取り扱う場合にも、その周縁部に欠け等の発生することが少ない。格子状補強層２６は、このような取扱中の破損防止のために設けられているのである。
【００４９】
要するに、本実施例においては、厚膜誘電体ペースト７８および厚膜導体ペースト８０の焼結温度よりも高い融点を有する剥離層６８で構成された膜形成面に誘電体印刷層８４、８８および導体印刷層８２，８６が所定パターンで形成された後、それらの焼結させられる温度で加熱処理が施されることにより、厚膜誘電体および厚膜導体が生成され、コア誘電体１２の表面１４，１６に導体層１８が積層されると共に、それらの境界部を跨いで連続する帯状補強層２２がそのコア誘電体１２の表面１４，１６に積層された厚膜シート１０が得られる。このとき、その加熱処理温度では焼結させられない剥離層６８は樹脂が焼失させられることにより高融点粒子９４のみが並ぶ粒子層９６となることから、生成された厚膜は基板６２に固着されないため、その表面６４から容易に剥離することができる。そのため、このようにして得られた厚膜シート１０は、前述したようにＦＥＤ３０の製造に好適に用いることができ、しかも、コア誘電体１２に導体層１８が積層された構造であることに基づく機械的特性に加えて、それらの境界部における亀裂が帯状補強層２２によって好適に抑制される。したがって、金属薄板に代えてゲート電極を構成し得ると共に取扱いや製造の容易な厚膜シート１０が得られる。
【００５０】
また、本実施例においては、厚膜ペースト７８，８０の塗布される支持体は、基板６２の表面に剥離層６８が形成されることにより構成されるため、加熱処理後にも支持体の形状が維持されるため、剥離層６８のみで支持体が構成されている場合に比較して厚膜シート１０の生成後の取扱いが容易になる利点がある。なお、厚膜印刷層８２乃至８８と基板６２との間には剥離層６８が介在させられていることから、加熱処理の際にその厚膜印刷層８２乃至８８を何ら拘束しないため、基板６２の平坦度や表面粗度等は特に問題にならない。
【００５１】
また、本実施例においては、厚膜印刷層８２乃至８８は、厚膜スクリーン印刷法を用いて形成されることから、装置が簡単且つ材料の無駄が少ないため、低コストとなる利点がある。
【００５２】
以上、本発明を図面を参照して詳細に説明したが、本発明は更に別の態様でも実施できる。
【００５３】
例えば、実施例においては、ＦＥＤ３０のゲート電極１８を構成するための厚膜シート１０に本発明が適用された場合について説明したが、本発明は、金属薄板が電極等に用いられている各種のデバイスにおいて、その金属薄板を代替するために有用である。例えば、ＦＥＤ３０の他に、フラットＣＲＴや無機ＥＬ等の電極、各種のグリッド電極等にも好適に適用される。
【００５４】
また、実施例の厚膜シート１０では、帯状補強層２２に加えて周縁部を補強するための格子状補強層２６が設けられていたが、周縁部の補強層２６は、コア誘電体１２そのものの強度および要求される機械的特性等に応じて必要な場合に設ければ良い。また、設ける場合において、その形状は、格子状に限らず補強として機能し得る種々の形状を採り得る。
【００５５】
また、実施例においては、導体層１８や補強層２２，２６等がコア誘電体１２の両面１４，１６に設けられていたが、一方の面だけに設けられる場合にも本発明は同様に適用される。また、必要な亀裂防止のための強度との兼ね合いで、導体層１８を両面に設ける場合にも補強層２２，２６を一方だけとすることも可能であり、反対に、導体層１８を片面だけに設ける場合に補強層２２，２６を両面に設けても良い。
【００５６】
また、実施例においては、帯状補強層２２および格子状補強層２６が相互に連続する形状で設けられていたが、これらは独立して設けられていてもよい。但し、独立して設けるとその不連続部分で亀裂が生じ得る場合には、実施例で示したように連続して設ける必要がある。
【００５７】
また、実施例においては、複数本のゲート電極１８上に一本の連続する帯状補強層２２が設けられていたが、ゲート電極１８毎に独立した帯状補強層２２が設けられてもよい。
【００５８】
また、実施例においては、補強層２２，２６がコア誘電体１２の構成材料と同等以下の軟化点を有する厚膜材料で構成されていたが、補強に十分な強度を発現させうるのであれば、コア誘電体１２の構成材料よりも高い軟化点を有する厚膜材料で構成することもできる。
【００５９】
その他、一々例示はしないが、本発明は、その主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の厚膜シートを示す斜視図である。
【図２】図１の厚膜シートが適用されたＦＥＤの構成を一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図３】図２のＦＥＤの断面構造を説明する図である。
【図４】図１の厚膜シートの製造方法を説明する工程図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、図４の製造工程の要部段階における基板および厚膜の状態を示す図である。
【図６】図４の焼成工程における収縮挙動を説明する図である。
【符号の説明】
１０：厚膜シート
１２：コア誘電体
１８：導体層（ゲート電極）
２２：帯状補強層（境界部補強層）
２６：格子状補強層（周縁部補強層）

Claims

所定厚さ寸法の薄板状厚膜誘電体から成るコア誘電体と、
そのコア誘電体の表面の一部に積層された厚膜導体と、
それらコア誘電体および厚膜導体の境界を跨いで連続した形状でそのコア誘電体の表面に積層された厚膜誘電体材料から成る境界部補強誘電体と
を、含むことを特徴とする厚膜シート部材。
前記コア誘電体の周縁部のうち前記厚膜導体が設けられていない部分の表面に、厚膜誘電体材料から成る周縁部補強誘電体が前記境界部補強誘電体と連続するように積層されたものである請求項１の厚膜シート部材。
前記境界部補強誘電体は、前記コア誘電体の構成材料の軟化点以下の軟化点を有する材料から成るものである請求項１または請求項２の厚膜シート部材。
所定の第１温度よりも高い融点を有する粒子が樹脂で結合されて成る高融点粒子層で構成された膜形成面を有する支持体を用意する支持体準備工程と、
前記第１温度で焼結させられる厚膜誘電体材料の構成粒子が樹脂で結合されて成るコア誘電体ペースト膜を所定形状で前記膜形成面に形成するコア誘電体ペースト膜形成工程と、
前記第１温度で焼結させられる厚膜導体材料の構成粒子が樹脂で結合されて成る導体ペースト膜を前記コア誘電体ペースト膜の一部と重なる所定形状で前記膜形成面に形成する導体ペースト膜形成工程と、
前記第１温度で焼結させられる厚膜誘電体材料の構成粒子が樹脂で結合されて成る補強用誘電体ペースト膜を前記コア誘電体ペースト膜および前記導体ペースト膜の境界を跨いで連続した形状で前記膜形成面に形成する補強用誘電体ペースト膜形成工程と、
前記コア誘電体ペースト膜、前記導体ペースト膜、および前記補強誘電体ペースト膜を設けた前記支持体を前記第１温度で加熱処理することにより、前記高融点粒子層を焼結させることなくそれらコア誘電体ペースト膜、導体ペースト膜、および補強用誘電体ペースト膜を焼結させて、それらコア誘電体ペースト膜、導体ペースト膜、および補強用誘電体ペースト膜からコア誘電体、厚膜導体、および境界部補強用誘電体をそれぞれ生成する焼成工程と
を、含むことを特徴とする厚膜シート部材の製造方法。
前記支持体準備工程は、所定の基板の表面に前記高融点粒子層を形成するものである請求項４の厚膜シート部材の製造方法。
前記基板は、前記焼成温度で変形しないものである請求項４または請求項５の厚膜シート部材の製造方法。
前記コア誘電体ペースト膜形成工程、導体ペースト膜形成工程、および補強用誘電体ペースト膜形成工程は、それぞれ厚膜スクリーン印刷法を用いて前記コア誘電体ペースト膜、前記導体ペースト膜、および補強用誘電体ペースト膜をそれぞれ形成するものである請求項４乃至請求項６の何れかの厚膜シート部材の製造方法。