專利名稱：平板顯示器用襯墊的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于以片材加工法制造平板顯示器用襯墊的制造方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，替代大而笨重的CRT顯象管的顯示器是厚度薄、重量輕的平面型顯示器。已知場致發(fā)射型顯示器(FEDField EmissionDisplay)是平面型的顯示器之一。FED是應(yīng)用傳統(tǒng)的陰極射線管(CRTCathode Ray Tube)的自發(fā)光型平面顯示器，圖象的顯示原理與CRT顯象管相同。即FED具有許多陰極(場致發(fā)射元件)以二維場排列的陰極結(jié)構(gòu)體，在減壓環(huán)境下(例如10-5torr或以下)加速從陰極發(fā)射出的電子，使其碰撞成為靶的各熒光像素區(qū)而形成發(fā)光圖象(例如，特開2001-68042號公報(bào))。
FED具備帶有能發(fā)射電子的陰極結(jié)構(gòu)體的背板、以及帶熒光像素區(qū)的面板共2枚平面玻璃基板，2枚玻璃基板之間的間隔為0.1～3mm左右。正如上面所敘述的那樣，2枚玻璃基板之間例如保持10-5torr或以下的真空狀態(tài)，因此2枚玻璃基板的表面承受大氣壓力。于是，為了保持2枚玻璃基板的間隔，在2枚玻璃基板之間應(yīng)配置指向大氣壓力的耐壓用的構(gòu)件(以下稱襯墊spacer)(例如特開2001-68042號公報(bào))。
襯墊有若干類型，其一為長方塊狀的襯墊。該長方塊狀的襯墊于面板和背板之間垂直配置。該襯墊要求被配置在熒光像素與熒光像素之間。該襯墊要求具有如此的強(qiáng)度以致能夠承受住來自面板和背板的很大的壓縮力。另外還要求各襯墊的尺寸精度為較高的水平。進(jìn)而要求與構(gòu)成面板和背板的玻璃基板的熱膨脹系數(shù)相近且對溫度的依存性較小，這是因?yàn)槿绻驂嚎s力以及其它原因而使襯墊的配置狀態(tài)崩潰，則發(fā)射的電子產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，從而在顯示器上出現(xiàn)可能目測的缺陷。另外，在面板與背板之間施加例如1kV或以上的高電壓，所以襯墊也要求具有對高電壓的耐性以及二次放射特性。
作為傳統(tǒng)的襯墊，已經(jīng)知道的有用導(dǎo)電材料涂覆由氧化鋁(Al2O3)構(gòu)成的絕緣材料而制得的襯墊，以及由過渡金屬氧化物彌散分布的陶瓷構(gòu)成的襯墊(例如特表平11-500856號公報(bào))。
正如以上所說明的那樣，由于襯墊由陶瓷構(gòu)成，因此燒結(jié)工序是不可避免的。例如根據(jù)特表2002-515133號公報(bào)，通過在球磨機(jī)中混合陶瓷粉末、有機(jī)粘結(jié)劑以及溶劑而制作料漿，將該料漿成型為片狀的坯料，從該片坯去除粘結(jié)劑后通過燒結(jié)制造襯墊。但是，在這樣制作片坯后進(jìn)行燒結(jié)的片材加工法中，在厚度為100～350μm左右的較薄的場合，存在燒結(jié)時(shí)容易產(chǎn)生翹曲的問題。如果產(chǎn)生翹曲，即使施以研磨加工也不能得到所要求的平面度，或者研磨加工需要花費(fèi)大量的時(shí)間。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于提供一種平板顯示器用襯墊的制造方法，該制造方法通過將燒結(jié)后的研磨加工控制在最小限度，能夠減少加工工時(shí)和降低加工成本。
本發(fā)明者在燒結(jié)時(shí)以將平直的部件放置于片坯上的狀態(tài)進(jìn)行燒結(jié)，結(jié)果能夠抑制翹曲的發(fā)生。本發(fā)明是基于以上的研究結(jié)果的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于由含有預(yù)定原料粉末和粘結(jié)劑的料漿制作片坯，從片坯中去除粘結(jié)劑，在去除粘結(jié)劑的片坯上放置與片坯的接觸面具有預(yù)定平面度的載置部件而進(jìn)行燒結(jié)。
在本發(fā)明中，平板顯示器用襯墊優(yōu)選由包含TiC和/或TiO2以及Al2O3、且組成為TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3的燒結(jié)體所構(gòu)成。
在本發(fā)明中，平板顯示器用襯墊還優(yōu)選由包含TiC和/或TiO2、MgO以及Al2O3、且組成為TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、MgO80.0mol％或以下(但不含0)以及余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3的燒結(jié)體所構(gòu)成。
這些燒結(jié)體能夠較容易地得到1.0×106～1.0×1011Ω·cm的作為平板顯示器用襯墊是優(yōu)選的比電阻值。而且該燒結(jié)體作為平板顯示器用襯墊，其它物理特性也是優(yōu)選的。
本發(fā)明的載置部件可以作成各種各樣的形態(tài)，但優(yōu)選與片坯的接觸面至少具有與片坯同等的表面積。并且優(yōu)選放置于片坯上能夠覆蓋片坯的整個(gè)表面。
此外，本發(fā)明的載置部件與片坯的接觸面的Rmax優(yōu)選為3～60μm，這是為了防止與燒結(jié)體發(fā)生粘合，同時(shí)使燒結(jié)體的表面變得平滑。
再者，本發(fā)明的載置部件優(yōu)選由熔點(diǎn)為1800℃或以上的材料構(gòu)成，這是為了在燒結(jié)工序防止與被燒結(jié)物的反應(yīng)。
但是，粘結(jié)劑的去除(脫粘結(jié)劑)是將片坯加熱到預(yù)定的溫度例如350～450℃左右而進(jìn)行的，而當(dāng)該脫粘結(jié)劑的過程結(jié)束時(shí)，陶瓷粉末之間基于粘結(jié)劑的粘合被解除。因此，本發(fā)明者確認(rèn)脫粘結(jié)劑后的片坯是極其脆弱的。當(dāng)脫粘結(jié)劑后的片坯脆弱時(shí)，例如當(dāng)從進(jìn)行脫粘結(jié)劑的爐移送到燒結(jié)爐時(shí)，應(yīng)該注意不要損害片坯的形狀。當(dāng)然，如果在同一爐內(nèi)進(jìn)行脫粘結(jié)劑和燒結(jié)，就不會產(chǎn)生這樣的問題，但是從生產(chǎn)方法、生產(chǎn)設(shè)備以及生產(chǎn)效率方面考慮，脫粘結(jié)劑和燒結(jié)往往在不同的爐內(nèi)分別進(jìn)行。因此，希望脫粘結(jié)劑后的片坯從脫粘結(jié)劑爐到燒結(jié)爐的運(yùn)輸途中，具有能夠維持預(yù)定形狀的強(qiáng)度，即具有耐破碎性。另外，為了放置平直的部件，脫粘結(jié)劑后的片坯也必須具有耐破碎性。這樣一來，耐破碎性除了適應(yīng)脫粘結(jié)劑后進(jìn)行的運(yùn)輸?shù)忍幚硗?，為得到平面度?yōu)良的襯墊，它也是必要的要素。特別是含有MgO的陶瓷組合物，正如后述的實(shí)施例所示的那樣，需要確認(rèn)是否具有破碎性，對于該組合物，也需要確保它的耐破碎性。
本發(fā)明提出于脫粘結(jié)劑后接著進(jìn)行加熱處理，由此可以獲得對于這樣的襯墊的制造很重要的耐破碎性。即本發(fā)明在施以粘結(jié)劑被去除后提高片坯所含有的陶瓷原料粉末之間的粘合力的加熱處理后，可以放置與片坯的接觸面具有預(yù)定平面度的載置部件而進(jìn)行燒結(jié)。
根據(jù)本發(fā)明，在進(jìn)行脫粘結(jié)劑后和燒結(jié)之前施以粘結(jié)劑被去除后提高片坯所含有的陶瓷原料粉末之間的粘合力的加熱處理。通過該加熱處理，片坯能夠具有耐破碎性。具有耐破碎性的片坯，操作處理性提高，而且為了防止燒結(jié)時(shí)的翹曲，即使放置載置部件也不會破碎。在此，對于本發(fā)明，脫粘結(jié)劑和加熱處理可連續(xù)進(jìn)行，這樣做對本發(fā)明來說是較為理想的。這是由于在脫粘結(jié)劑后對片坯賦予過大的應(yīng)力時(shí)，片坯存在破碎危險(xiǎn)。
在本發(fā)明的平板顯示器用襯墊的制造方法中，提高陶瓷原料粉末之間粘合力的加熱處理，在進(jìn)行脫粘結(jié)劑的溫度區(qū)以及進(jìn)行燒結(jié)的溫度區(qū)的中間溫度區(qū)施行。更具體地如以下所述脫粘結(jié)劑在200～600℃的溫度區(qū)進(jìn)行，而燒結(jié)在1400～1750℃的溫度區(qū)進(jìn)行，與此相對應(yīng)，本發(fā)明的加熱處理優(yōu)選在800～1300℃的溫度區(qū)進(jìn)行。通過在該溫度區(qū)進(jìn)行加熱處理，相對于剛進(jìn)行脫粘結(jié)劑處理后的狀態(tài)，陶瓷原料粉末之間的粘合力得以提高，因而能夠使片坯具有耐破碎性。而且如上所述，能夠連續(xù)進(jìn)行脫粘結(jié)劑和加熱處理，而此時(shí)通過在200～600℃的溫度區(qū)保持預(yù)定時(shí)間結(jié)束脫粘結(jié)劑處理后，就在這一狀態(tài)使溫度升高，在800～1300℃的溫度區(qū)保持預(yù)定時(shí)間即可。
使片坯具有耐破碎性的方法，無論是否放置載置部件，均能夠適用于平板顯示器用襯墊的制造方法。因此，本發(fā)明提供一種平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于該制造方法具有由包含陶瓷原料粉末和粘結(jié)劑的料漿制作片坯的工序、對片坯施以粘結(jié)劑的去除處理的工序、進(jìn)行了粘結(jié)劑去除處理后施以提高片坯所含有的陶瓷原料粉末之間的粘合力的加熱處理的工序、以及施以加熱處理后對片坯進(jìn)行燒結(jié)的工序。
在該平板顯示器用襯墊的制造方法中，也能夠連續(xù)進(jìn)行粘結(jié)劑的去除處理和加熱處理。同樣，對于施以加熱處理的片坯，也能夠放置與片坯的接觸面具有預(yù)定的平面度的載置部件而進(jìn)行燒結(jié)。
另外，在該平板顯示器用襯墊的制造方法中，可以在200～600℃的溫度區(qū)施以粘結(jié)劑的去除處理、在800～1300℃的溫度區(qū)施以加熱處理、在1400～1750℃的溫度區(qū)進(jìn)行燒結(jié)。
再者，在該平板顯示器用襯墊的制造方法中，襯墊由包含TiC和/或TiO2、MgO、Al2O3、且組成為TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、MgO80.0mol％或以下(但不含0)、余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3的燒結(jié)體所構(gòu)成時(shí)是特別有效的。正如后面將要敘述的那樣，這是因?yàn)樵诤蠱gO時(shí)將明顯地出現(xiàn)破碎性。
另外，本發(fā)明還提供一種平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于該制造方法具有由含有陶瓷原料粉末和粘結(jié)劑的料漿制作片坯的工序、將片坯在200～600℃的溫度區(qū)加熱去除粘結(jié)劑的工序、進(jìn)行了粘結(jié)劑去除處理后在800～1300℃的溫度區(qū)對片坯進(jìn)行加熱處理的工序、以及對施以加熱處理的片坯在1400～1750℃的溫度區(qū)進(jìn)行燒結(jié)的工序。
在該平板顯示器用襯墊的制造方法中，也能夠連續(xù)進(jìn)行粘結(jié)劑的去除處理和加熱處理。同樣，對于施以加熱處理的片坯，也能夠放置與片坯的接觸面具有預(yù)定的平面度的載置部件而進(jìn)行燒結(jié)。
正如以上所說明的那樣，根據(jù)本發(fā)明在制造平板顯示器用襯墊時(shí)，不僅能夠降低燒結(jié)后的研磨加工的工時(shí)，而且能夠降低生產(chǎn)成本。
另外，根據(jù)本發(fā)明，能夠使處于脫粘結(jié)劑后和燒結(jié)前這一階段的片坯具有耐破碎性。使之具有耐破碎性的片坯，其操作處理性優(yōu)良。另外，使之具有耐破碎性的片坯能夠放置為了抑制燒結(jié)時(shí)的翹曲發(fā)生的載置部件。對于觀察到具有破碎性的含有MgO的陶瓷組合物，本發(fā)明是特別有效的。


圖1是表示本發(fā)明的制造工序的流程圖。
圖2是FED的平面圖。
圖3是圖2的II-II向剖面圖。
圖4是表示襯墊的立體圖。
圖5表示FED面板側(cè)內(nèi)部構(gòu)造的側(cè)視圖。
圖6表示本發(fā)明的脫粘結(jié)劑、加熱處理以及燒結(jié)的加熱曲線的例子。
圖7表示本發(fā)明的脫粘結(jié)劑、加熱處理以及燒結(jié)的加熱曲線的例子。
圖8是表示在實(shí)施例1中以1550℃燒結(jié)的燒結(jié)體的比電阻值的表。
圖9是表示在實(shí)施例1中以1600℃燒結(jié)的燒結(jié)體的比電阻值的表。
圖10是表示實(shí)施例2的加熱處理?xiàng)l件、耐破碎性、以及有無變形的結(jié)果的表。
圖11表示進(jìn)行過實(shí)施例的耐破碎性試驗(yàn)的薄片的外觀。
圖12是表示在實(shí)施例1中以1600℃燒結(jié)的燒結(jié)體的比電阻值的表。
具體實(shí)施例方式
首先，就適用本發(fā)明的FED以及FED襯墊的實(shí)施方案進(jìn)行說明。圖2是FED的平面圖、圖3是圖2的II-II向剖面圖。
在圖2以及圖3中，F(xiàn)ED(場致發(fā)射型顯示器)100具有玻璃制作的面板101、以及與面板101間隔預(yù)定距離而配置的背板201，襯墊103～119等間隔地保持在面板101和背板201之間。
在玻璃制作的面板101上，形成黑色矩陣結(jié)構(gòu)體102。黑色矩陣結(jié)構(gòu)體102包含由磷層構(gòu)成的許多熒光像素區(qū)。磷層與高能電子碰撞時(shí)，發(fā)光而形成可視的顯視器。從特定的熒光像素區(qū)發(fā)出的光通過黑色矩陣結(jié)構(gòu)體102向外部發(fā)射。黑色矩陣結(jié)構(gòu)體是為了抑制相互鄰接的熒光像素區(qū)發(fā)出的光相混合而設(shè)置的點(diǎn)陣形黑色結(jié)構(gòu)體。
在面板101上，通過從其表面下垂的墻體即襯墊103～119(103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119)的分隔而配設(shè)背板201。背板201的有源區(qū)包括陰極結(jié)構(gòu)體202。該陰極結(jié)構(gòu)體202具有多個(gè)為了發(fā)射電子的突起(電場(電子)發(fā)射元件)。
陰極結(jié)構(gòu)體202的形成區(qū)比背板201的面積小一些。在面板101的周邊區(qū)與背板201的周邊區(qū)之間例如夾設(shè)由熔化的玻璃料形成的玻璃密封203，由此在中間區(qū)可以形成密閉室。該密閉室內(nèi)被減壓到電子可能飛行的程度。而在該密閉室內(nèi)，配置著陰極結(jié)構(gòu)體202、黑色矩陣結(jié)構(gòu)體102以及襯墊103～119。
襯墊103(104～119)的立體圖示于圖4。該襯墊103(104～119)具有基部50的內(nèi)外表面的主面50A和50B、向長度方向延伸的側(cè)面50C和50D、以及長度方向兩端的端面50E和50F。在主面50A上形成帶有圖案的金屬膜65、并且在側(cè)面50C和50D上分別形成金屬膜42a和40a。金屬膜65在襯墊103(104～119)的長度方向被分割成多段而延續(xù)存在。另外，金屬膜65與金屬膜42a和40a之間隔離開來，達(dá)到能夠絕緣的程度。
襯墊103(104～119)如圖5所示的那樣，借助于設(shè)置在其長度方向的粘結(jié)劑301和302而固定在面板101和背板201上。作為粘結(jié)劑301和302，能夠使用紫外線固化粘結(jié)劑、熱固化粘結(jié)劑或者無機(jī)粘結(jié)劑。粘結(jié)劑301和302配置于黑色矩陣結(jié)構(gòu)體102以及陰極結(jié)構(gòu)體202的外側(cè)。此時(shí)，襯墊103的金屬膜40a和42a分別與面板101的黑色矩陣結(jié)構(gòu)體102和背板201的陰極結(jié)構(gòu)體202相接觸。
根據(jù)本發(fā)明的襯墊103(104～119)可以由包含TiC和/或TiO2即TiC和TiO2任何一方或雙方、以及Al2O3的陶瓷燒結(jié)體、進(jìn)而還含有MgO的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成。
作為含有TiC和/或TiO2、Al2O3的陶瓷燒結(jié)體，優(yōu)選的組成是TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、以及余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3。其中，TiO2的含量優(yōu)選根據(jù)是否含有TiC而進(jìn)行調(diào)節(jié)，在不含TiC的場合，優(yōu)選設(shè)定在0.5～20.0mol％的范圍內(nèi)。另外，在含有TiC的場合，優(yōu)選設(shè)定在0.5～4.0mol％的范圍內(nèi)。
在TiC和/或TiO2的含量偏離該范圍時(shí)，于電場達(dá)到10000V/mm之前存在比電阻值急劇下降的危險(xiǎn)。
再者，作為襯墊，存在難以得到1.0×106～1.0×1011Ω·cm這一合適的比電阻值的可能性。在比電阻值不到1.0×106Ω·cm而變得過低時(shí)，會有過電流通過，存在熱失控的危險(xiǎn)。而在比電阻值超過1.0×1011而變得過高時(shí)，容易引起帶電，存在發(fā)生變形的危險(xiǎn)。
在本發(fā)明的陶瓷燒結(jié)體中，TiC和/或TiO2的一部分或全部能夠用TiN置換。
另外，作為含有TiC和/或TiO2、Al2O3并含有MgO的陶瓷燒結(jié)體，優(yōu)選的組成是TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、MgO80.0mol％或以下(但不含0)、以及余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3。此時(shí)，正如上面所敘述的那樣，TiO2的含量優(yōu)選根據(jù)是否含有TiC而進(jìn)行調(diào)節(jié)。
該燒結(jié)體可以通過改變MgO量來調(diào)節(jié)線膨脹系數(shù)。該燒結(jié)體在組織中含有MgAl2O4和MgO。它們的線膨脹系數(shù)依次為MgAl2O48.1×10-6/℃(40～400℃)、MgO12.1×10-6(20～300℃)，高于Al2O3的6.2×10-6/℃(0～300℃)。
MgO量只要滿足線膨脹系數(shù)的要求就可以任意投入，但是在MgO量超過80mol％時(shí)，襯墊的強(qiáng)度存在退化的傾向。另外，該燒結(jié)體的TiC以及TiO2一部分或全部也能夠用TiN置換。
以上的燒結(jié)體構(gòu)成高硬度(Hv15～30GPa)且高強(qiáng)度(三點(diǎn)彎曲強(qiáng)度250～750MPa)的導(dǎo)電性陶瓷，能夠承受住平面顯示器在使用時(shí)因壓縮力而引起的變形。因此，使用該燒結(jié)體的平面顯示器用襯墊能夠抑制圖像的變形。
另外，在上述范圍內(nèi)使TiC以及TiO2的組成發(fā)生改變，便能夠較容易地得到比電阻值約為1.0×106～1.0×1011Ω·cm的燒結(jié)體。因此，使用該燒結(jié)體的平面顯示器用襯墊，即使施加電場仍能顯示所要求的導(dǎo)電性而難以引起帶電，同時(shí)可以抑制因過電流通過所引起的熱失控。因此，使用該燒結(jié)體的平面顯示器用襯墊，能夠抑制平面顯示器的圖像的變形。
其次，就本發(fā)明的襯墊的制造方法進(jìn)行說明。正如圖1所示的那樣，本發(fā)明的襯墊的制造方法包括料漿制作工序、片材成型工序、脫粘結(jié)劑工序、以及燒結(jié)工序。另外，本發(fā)明可以在脫粘結(jié)劑工序和燒結(jié)工序之間包括加熱處理工序。下面舉出合適的實(shí)例就各工序進(jìn)行說明。但是以下的說明完全是一種示例。
<料漿制作工序>
該工序制作以形成片材為目的的料漿。
作為燒結(jié)體的原料粉末，準(zhǔn)備TiC粉末、TiO2粉末、Al2O3粉末、進(jìn)而根據(jù)需要準(zhǔn)備MgO粉末。這些原料粉末按照上述組成進(jìn)行稱量并混合，然后例如采用球磨機(jī)等進(jìn)行濕式混合和粉碎。該混合和粉碎進(jìn)行到平均粒徑達(dá)0.1～3μm左右為止。被濕式混合和粉碎的粉末經(jīng)干燥而成為料漿用原料粉末。
對于料漿用原料粉末，添加粘結(jié)劑、分散劑、增塑劑以及溶劑并進(jìn)行混合，從而制作片材形成用料漿。混合可以使用球磨機(jī)等公知的混合手段。而作為粘結(jié)劑，可以使用乙基纖維素、丙烯酸樹脂、丁醛樹脂等公知的粘結(jié)劑。作為分散劑，可以添加山梨糖醇酐脂肪酸酯、甘油脂肪酸酯。作為增塑劑可以使用鄰苯二甲酸二辛酯、鄰苯二甲酸二丁酯、丁基鄰苯二甲?；蚀妓岫□?。而作為溶劑，可以使用萜品醇、丁基卡必醇、煤油等公知的溶劑。另外，通過將料漿用的溶劑的一部分用于原料的混合粉碎工序的分散劑，在混合粉碎工序后不經(jīng)過干燥也能夠制作料漿。粘結(jié)劑、分散劑、增塑劑、以及溶劑的添加量沒有特別的限制，但推薦的范圍分別為粘結(jié)劑1～10wt％、分散劑0.1～5wt％、增塑劑0.5～10wt％、以及溶劑20～70wt％。
<片材形成工序>
將以上得到的料漿例如采用刮刀法涂敷于聚酯膜等薄膜上經(jīng)干燥制作片坯。該片坯的厚度設(shè)定為100～350μm左右。而且該片坯也可以層疊許多張薄片坯而形成。另外，該片坯既能夠形成為具有最終想得到的寬度的形態(tài)，也可以形成為具有比最終想得到的寬度更大的寬度的形態(tài)，再剪切成預(yù)定寬度的薄片(片坯)。
<脫粘結(jié)劑工序>
在脫粘結(jié)劑工序中，去除得到的片坯中所含的粘結(jié)劑。在脫粘結(jié)劑工序?qū)⑵饔?00～600℃的溫度范圍內(nèi)保持0.5～20小時(shí)。在加熱溫度不足200℃或保持時(shí)間不足0.5小時(shí)的場合，不能充分地去除粘結(jié)劑。另一方面，在加熱溫度超過600℃時(shí)氧化變得顯著。而且當(dāng)保持時(shí)間超過20小時(shí)的，粘結(jié)劑的去除大體上完成，而不能得到與保持加熱的能源消耗相匹配的效果。于是，脫粘結(jié)劑優(yōu)選設(shè)定在200～600℃的溫度范圍內(nèi)保持0.5～20小時(shí)。優(yōu)選的脫粘結(jié)劑的溫度范圍為300～500℃、進(jìn)一步優(yōu)選的脫粘結(jié)劑的溫度范圍為350～450℃。另外，脫粘結(jié)劑優(yōu)選的保持時(shí)間為1～15小時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選的保持時(shí)間為2～10小時(shí)。
在添加TiC的場合，為了防止因粘結(jié)劑所含有的碳(C)而引起陶瓷原料粉末的污染以及為了促進(jìn)粘結(jié)劑的去除，實(shí)施脫粘結(jié)劑的氣氛優(yōu)選設(shè)定為低氧分壓的氣氛。例如，可以是將水蒸氣導(dǎo)入到氫氣和氮?dú)獾幕旌蠚怏w中的氣氛。
<加熱處理工序>
本發(fā)明在燒結(jié)工序之前可以對進(jìn)行過脫粘結(jié)劑處理的片坯施以加熱處理。以下就該加熱處理工序進(jìn)行說明。
本發(fā)明者因在片材上放置平直的載置部件而往往引起脫粘結(jié)劑后的片材的破碎，這樣一來，不能進(jìn)行以后的燒結(jié)。因此，進(jìn)行過脫粘結(jié)劑處理的片坯必須具有耐破碎性。于是，緊接著脫粘結(jié)劑工序而進(jìn)行加熱處理，由此便使片坯具有耐破碎性。
脫粘結(jié)劑工序結(jié)束后，對經(jīng)過脫粘結(jié)劑處理的片坯施以加熱處理。該加熱處理使構(gòu)成經(jīng)過脫粘結(jié)劑處理的片坯的陶瓷原料粉末之間的粘合力得以提高。通過加熱處理，可進(jìn)行粒子間元素的擴(kuò)散或輕微的燒結(jié)，由此使粒子之間產(chǎn)生粘合，所以該加熱處理可使片坯具有耐破碎性。
為了使其產(chǎn)生粒子間的粘合，該加熱處理優(yōu)選在800～1300℃的溫度區(qū)加熱并保持片坯。不足800℃的加熱處理不能使原料粉末之間的粘合力充分提高，而超過1300℃時(shí)，則產(chǎn)生與燒結(jié)類似的反應(yīng)，片坯(燒結(jié)體)有發(fā)生翹曲的危險(xiǎn)。于是將加熱處理的溫度設(shè)定在800～1300℃，更優(yōu)選的加熱處理溫度為900～1300℃，進(jìn)一步優(yōu)選的加熱處理溫度為1000～1250℃。毫無疑問，最佳的加熱處理溫度應(yīng)該根據(jù)陶瓷的組成加以適當(dāng)?shù)拇_定。
加熱處理在800～1300℃的溫度區(qū)，保持時(shí)間優(yōu)選為1～20小時(shí)。在不足1小時(shí)的保持，則不能充分提高原料粉末之間的粘合力。因?yàn)樵?00～1300℃的溫度區(qū)保持20小時(shí)左右就能夠充分提高原料粉末之間的粘合力。加熱處理優(yōu)選的保持時(shí)間是1～10小時(shí)，進(jìn)一步優(yōu)選的保持時(shí)間是2～8小時(shí)。
本發(fā)明的加熱處理優(yōu)選與脫粘結(jié)劑一起連續(xù)進(jìn)行。在此所謂的連續(xù)，其重要條件是脫粘結(jié)劑與加熱處理在同一處理爐內(nèi)進(jìn)行。因?yàn)槭姑撜辰Y(jié)劑后的片坯移動時(shí)有破碎的危險(xiǎn)。另外，所謂的連續(xù)，其重要條件是在脫粘結(jié)劑的預(yù)定溫度區(qū)的保持加熱結(jié)束后并不降溫，而是升溫到加熱處理所需要的溫度。因?yàn)槊撜辰Y(jié)劑后一旦降溫，則能源效率變差。但是，本發(fā)明并不要求脫粘結(jié)劑與加熱處理必須連續(xù)進(jìn)行。
在此，含有MgO的陶瓷燒結(jié)體，盡管理由尚不清楚，但脫粘結(jié)劑后往往更易破碎，因此在制作含有TiC和/或TiO2、Al2O3、進(jìn)而含有MgO的陶瓷燒結(jié)體構(gòu)成的襯墊103(104～119)時(shí)，上述加熱處理是有效的。
<燒結(jié)工序>
經(jīng)過脫粘結(jié)劑或加熱處理的片坯接著進(jìn)行燒結(jié)。燒結(jié)可以保持在1400～1750℃的溫度范圍內(nèi)。因?yàn)樵诓蛔?400℃時(shí)燒結(jié)不能充分進(jìn)行，而在超過1750℃時(shí)晶粒長大過快其而強(qiáng)度降低。優(yōu)選的燒結(jié)溫度為1500～1700℃。燒結(jié)的加熱保持時(shí)間，可以依加熱保持溫度在1～12小時(shí)的范圍內(nèi)進(jìn)行適當(dāng)?shù)倪x擇。因?yàn)楸３植蛔?小時(shí)，燒結(jié)不能充分地進(jìn)行，而超過12小時(shí)時(shí)，不能期待進(jìn)一步進(jìn)行燒結(jié)。優(yōu)選的加熱保持時(shí)間為2～8小時(shí)。燒結(jié)可以在真空中或氮?dú)獾榷栊詺怏w保護(hù)氣氛中進(jìn)行。通過改變燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間，能夠使燒結(jié)體的比電阻值發(fā)生變化。
脫粘結(jié)劑、加熱處理以及燒結(jié)的一系列的加熱曲線示于圖6以及圖7。如圖6所示，本發(fā)明包含連續(xù)進(jìn)行脫粘結(jié)劑以及加熱處理后獨(dú)立地進(jìn)行燒結(jié)的形態(tài)。另外，如圖7所示，本發(fā)明也包含脫粘結(jié)劑結(jié)束后連續(xù)進(jìn)行加熱處理以及燒結(jié)的形態(tài)。
本發(fā)明在燒結(jié)之前于片坯上放置以防止燒結(jié)時(shí)的翹曲為目的的平直的部件。該部件與片坯的接觸面具有預(yù)定的平面度。以下稱該部件為蓋子。在燒結(jié)過程為了避免與被燒結(jié)物發(fā)生反應(yīng)，蓋子優(yōu)選由熔點(diǎn)為1800℃或以上的高熔點(diǎn)材料所構(gòu)成。在本發(fā)明的場合，能夠使用W(熔點(diǎn)3387℃)、Ta(熔點(diǎn)2996℃)、Nb(熔點(diǎn)2467℃)、Mo(熔點(diǎn)2623℃)等難熔金屬、以及Al2O3(熔點(diǎn)2020℃)、ZrO2(熔點(diǎn)2680℃)、BN(熔點(diǎn)2730℃)等高熔點(diǎn)化合物。
希望本發(fā)明的蓋子優(yōu)選具有與片坯同等或以上的面積。因?yàn)橛蒙w子覆蓋片坯全部表面對于得到平直的燒結(jié)體是優(yōu)選的。在片坯上可以放置整體的蓋子，也可以放置多個(gè)蓋子。另外，也可以將一個(gè)蓋子放置于多個(gè)片坯上。放置蓋子時(shí)，對于被燒結(jié)物(片坯～燒結(jié)體)而言，可以在阻止翹曲的發(fā)生方向賦予大致均勻的應(yīng)力。
另外，為了防止燒結(jié)時(shí)與被燒結(jié)物發(fā)生粘附，應(yīng)該避免該蓋子與片坯的接觸面極其平滑。但是，在接觸面過分粗糙的場合，又擔(dān)心其粗糙度被復(fù)制在燒結(jié)體上。從以上的觀點(diǎn)，蓋子的上述接觸面的表面粗糙度Rmax優(yōu)選設(shè)定在3～60μm左右的范圍內(nèi)。
燒結(jié)體在其表面被研磨加工后，用常規(guī)方法形成上述金屬膜65、42a以及40a，構(gòu)成襯墊103(104～119)。
實(shí)施例1下面以具體的實(shí)施例為基礎(chǔ)就本發(fā)明進(jìn)行說明。將TiC粉末(平均粒徑約0.5μm，碳含量為19％或以上，其中游離石墨為1％或以下)、TiO2粉末(平均粒徑約1.7μm)、以及Al2O3粉末(平均粒徑約0.5μm)按照TiC11.7mol％、TiO21.81mol％、以及Al2O386.49mol％進(jìn)行稱量，采用球磨機(jī)進(jìn)行濕式粉碎和混合，便得到料漿用原料粉末。
對于料漿用原料粉末，按下述那樣添加粘結(jié)劑、分散劑、增塑劑以及溶劑，由球磨機(jī)混合，制作片材形成用料漿。
粘結(jié)劑聚乙烯醇縮丁醛樹脂 3wt％分散劑接枝聚合物型陰離子型分散劑 2wt％增塑劑鄰苯二甲酸酯(例如BPBG) 3wt％溶劑醇類(例如乙醇)+芳香族(例如甲苯)51.25wt％使用由以上得到的片材形成用料漿，用刮刀法制作厚度約250m的片坯，進(jìn)而剪切成具有寬56mm×長65mm尺寸的試驗(yàn)用薄片。為了去除薄片含有的粘結(jié)劑，在溫度400℃、氫氣1％和氮?dú)?9％的混合氣體保護(hù)氣氛中導(dǎo)入露點(diǎn)35℃的水蒸氣，施以保持2小時(shí)的脫粘結(jié)劑處理。
燒結(jié)進(jìn)行過脫粘結(jié)劑處理的薄片。燒結(jié)時(shí)將薄片放置于Al2O3制作的定位器上，進(jìn)而在薄片上放置以維持片坯狀態(tài)的平直性為目的的Al2O3制作的蓋子。該蓋子具有與薄片相同寬56mm×長65mm的尺寸(厚度2.5mm)，其周邊與薄片保持一致。另外，定位器和蓋子平直且其表面粗糙度Rmax在10～20μm的范圍內(nèi)。
在以上狀態(tài)燒結(jié)薄片，燒結(jié)的進(jìn)行是在真空中于1550℃、1600℃以及1650℃等不同溫度下保持2小時(shí)(實(shí)施例)。
對燒結(jié)體(厚度200μm)的平面度進(jìn)行了測定，結(jié)果確認(rèn)在1550℃、1600℃以及1650℃的任一溫度下，Rmax均在60μm或以下(每50mm的長度)。作為比較，對于沒有放置蓋子的例子(比較例)也測定了燒結(jié)體的平面度。其結(jié)果，比較例產(chǎn)生了可以目測確認(rèn)的較大的翹曲。這樣，在燒結(jié)前通過放置蓋子能夠制作平面度優(yōu)良的FED用襯墊。
另外，就實(shí)施例(于1550℃燒結(jié))測定比電阻值，其結(jié)果示于圖8，可以確認(rèn)該比電阻值處于作為襯墊優(yōu)選的1.0×106～1.0×1011Ω·cm的范圍內(nèi)。
另外，對于除了改變燒成溫度以外、與上述同樣得到的燒結(jié)體(1600℃)進(jìn)行了比電阻值的測定，其結(jié)果示于圖9，可以確認(rèn)該比電阻值處于作為襯墊優(yōu)選的1.0×106～1.0×1011Ω·cm的范圍內(nèi)。
實(shí)施例2對Al2O3粉末(平均粒徑約0.5μm)、TiO2粉末(平均粒徑約1.7μm)以及MgO粉末(平均粒徑約5.8μm)分別稱量Al2O330.38mol％、TiO212.51mol％、MgO57.11mol％，采用球磨機(jī)進(jìn)行濕式粉碎和混合，便得到料漿用原料粉末。
對于料漿用原料粉末，按下述那樣添加粘結(jié)劑、分散劑、增塑劑以及溶劑，由球磨機(jī)混合，制作片材形成用料漿。
粘結(jié)劑聚乙烯醇縮丁醛樹脂3wt％分散劑接枝聚合物型陰離子型分散劑2wt％增塑劑鄰苯二甲酸酯(例如BPBG)3wt％溶劑醇類(例如乙醇)+芳香族(例如甲苯) 51.25wt％使用由以上得到的片材形成用料漿，用刮刀法制作厚度約150μm的片坯，進(jìn)而剪切成具有寬56mm×長65mm尺寸的試驗(yàn)用薄片。為了去除薄片含有的粘結(jié)劑，于溫度400℃、在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中將露點(diǎn)35℃的水蒸氣導(dǎo)入管狀爐，施以保持8小時(shí)的脫粘結(jié)劑處理。
該脫粘結(jié)劑處理結(jié)束后，將管狀爐的溫度分別升溫到圖10所示的溫度，且施以圖10所示的保持時(shí)間的加熱處理。在脫粘結(jié)劑結(jié)束后，停止露點(diǎn)35℃的水蒸氣的導(dǎo)入，使管狀爐內(nèi)處在氮?dú)獗Ｗo(hù)氣氛中。
觀察進(jìn)行過上述加熱處理的薄片的耐破碎性。將與薄片具有同樣寬56mm×長65mm的尺寸(厚度2.5mm)的蓋子放置于薄片上，通過能否維持薄片的形狀來判斷耐破碎性。蓋子平直且表面粗糙度Rmax處在3～60μm的范圍內(nèi)。在圖10中，能夠維持形狀的情況看作是具有耐破碎性并以○來表示，不能夠維持形狀的情況用×來表示。
另外，觀察進(jìn)行過上述加熱處理的薄片是否產(chǎn)生變形也可以進(jìn)行判定。判定的基準(zhǔn)是由是否產(chǎn)生了Rmax在60μm或以上的翹曲。在圖10中，翹曲不足60μm的情況用○來表示，翹曲為60μm或以上的情況用×來表示。
正如圖10所示的那樣，脫粘結(jié)劑后保持原狀態(tài)的薄片以及加熱處理溫度為650℃的薄片不具有耐破碎性。另外，脫粘結(jié)劑后保持原狀態(tài)的薄片以及在1200℃施以保持5小時(shí)的加熱處理的薄片的耐破碎性試驗(yàn)后的外觀如圖11所示。
另一方面，加熱處理溫度一到1350℃，雖然具有耐破碎性，但能進(jìn)行燒結(jié)，翹曲的大小達(dá)到不至于看漏的水平。因此可知加熱處理溫度應(yīng)優(yōu)選設(shè)定為800～1300℃。
將施以1200℃保持5小時(shí)的加熱處理的薄片放置于Mo制的定位器上，進(jìn)而為了保持片坯的狀態(tài)的平直性將上述的Mo制蓋子放置于薄片上。該蓋子具有與薄片相同寬56mm×長65mm的尺寸(厚度2.5mm)，其周邊與薄片保持一致。另外，定位器是平直的且與薄片相接的面的表面粗糙度Rmax在3～60μm的范圍內(nèi)。在以上狀態(tài)燒結(jié)薄片，燒結(jié)的進(jìn)行是在N2氣保護(hù)氣氛中于1550℃、1600℃以及1650℃等不同溫度下保持2小時(shí)(實(shí)施例)。
對燒結(jié)體(厚度100μm)的平面度進(jìn)行了測定，結(jié)果確認(rèn)于1550℃、1600℃以及1650℃的任一溫度下，用Rmax表示的燒結(jié)體的平面度均在60μm或以下(每50mm的長度)的平面度。作為比較，對于沒有放置蓋子的例子(比較例)也測定了燒結(jié)體的平面度。其結(jié)果，比較例產(chǎn)生了可以目測確認(rèn)的較大的翹曲。這樣，在燒結(jié)前通過放置蓋子能夠制作平面度優(yōu)良的FED用襯墊。
另外，就實(shí)施例(于1600℃燒結(jié))測定比電阻值，其結(jié)果示于圖12，可以確認(rèn)該比電阻值處于作為襯墊優(yōu)選的1.0×106～1.0×1011Ω·cm的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于由含有預(yù)定原料粉末和粘結(jié)劑的料漿制作片坯，從所述片坯中去除所述粘結(jié)劑，在去除了所述粘結(jié)劑的所述片坯上，放置與所述片坯的接觸面具有預(yù)定平面度的載置部件并進(jìn)行燒結(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于該平板顯示器用襯墊由包含TiC和/或TiO2以及Al2O3、且組成為TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3的燒結(jié)體所構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于該平板顯示器用襯墊由包含TiC和/或TiO2、MgO以及Al2O3、且組成為TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、MgO大于0mol％且不超過80.0mol％、余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3的燒結(jié)體所構(gòu)成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于所述燒結(jié)體具有1.0×106～1.0×1011Ω·cm的比電阻值。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于將與所述片坯的接觸面至少具有與所述片坯同等表面積的所述載置部件放置于所述片坯上，以便覆蓋住所述片坯的整個(gè)表面。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于所述載置部件與所述片坯的接觸面的Rmax為3～60μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于所述載置部件由熔點(diǎn)為1800℃或以上的材料所構(gòu)成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于在對去除了所述粘結(jié)劑的所述片坯實(shí)施用于提高所含有的所述陶瓷原料粉末之間的粘合力的加熱處理后，放置與所述片坯的接觸面具有預(yù)定平面度的載置部件并進(jìn)行燒結(jié)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于連續(xù)進(jìn)行去除所述粘結(jié)劑的處理和所述加熱處理。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于在200～600℃的溫度區(qū)去除所述粘結(jié)劑，在800～1300℃的溫度區(qū)施以所述加熱處理，在1400～1750℃的溫度區(qū)進(jìn)行所述燒結(jié)。
11.一種平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于具有由包含陶瓷原料粉末和粘結(jié)劑的料漿制作片坯的工序、對所述片坯實(shí)施去除所述粘結(jié)劑的處理的工序、對實(shí)施了所述粘結(jié)劑的去除處理的所述片坯實(shí)施用于提高所含有的所述陶瓷原料粉末之間的粘合力的加熱處理的工序、以及將實(shí)施了所述加熱處理的所述片坯進(jìn)行燒結(jié)的工序。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于連續(xù)進(jìn)行去除所述粘結(jié)劑的處理和所述加熱處理。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于在200～600℃的溫度區(qū)實(shí)施所述粘結(jié)劑的去除處理，在800～1300℃的溫度區(qū)實(shí)施所述加熱處理，在1400～1750℃的溫度區(qū)進(jìn)行所述燒結(jié)。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于所述襯墊由包含TiC和/或TiO2、MgO以及Al2O3、且組成為TiC5.0～16.0mol％、TiO20.5～20.0mol％、MgO大于0mol％且不超過80.0mol％、余量實(shí)質(zhì)上為Al2O3的燒結(jié)體所構(gòu)成。
15.一種平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于具備由含有陶瓷原料粉末和粘結(jié)劑的料漿制作片坯的工序、將所述片坯在200～600℃的溫度區(qū)加熱以去除所述粘結(jié)劑的工序、對實(shí)施了去除所述粘結(jié)劑的處理的所述片坯在800～1300℃的溫度區(qū)進(jìn)行加熱處理的工序、以及對實(shí)施了所述加熱處理的所述片坯在1400～1750℃的溫度區(qū)進(jìn)行燒結(jié)的工序。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的平板顯示器用襯墊的制造方法，其特征在于連續(xù)進(jìn)行去除所述粘結(jié)劑的處理和所述加熱處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種平板顯示器用襯墊的制造方法，該制造方法通過將燒結(jié)后的研磨加工控制在最小限度，能夠減少加工工時(shí)和降低加工成本。其制造過程如下由含有預(yù)定原料粉末和粘結(jié)劑的料漿制作片坯，從片坯去除粘結(jié)劑，在去除粘結(jié)劑的片坯上放置與片坯的接觸面具有預(yù)定的平面度的載置部件而進(jìn)行燒結(jié)。該襯墊含有TiC和/或TiO
文檔編號H01J9/18GK1658357SQ200510009068
公開日2005年8月24日 申請日期2005年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月17日
發(fā)明者久保啟子, 人見篤志, 川口行雄, 澤田大成, 細(xì)川水緒 申請人:Tdk株式會社