《介质制作》课件.ppt

介质层制作,工艺技术部,概要,前板介质制作后板介质制作厚膜制作方法Coating简介,前介质层作用,前板介质,前介质层作用,把电极与放电等离子体隔开，限制了放电电流的无限增大，保护电极；使AC-PDP工作在存储模式，有利于降低放电时的维持电压。,前板介质,介质要求,(1)透过率高；(2)烧成膜表面光滑、致密、无涂布痕迹；(3)绝缘性要求比下板介质更高；(4)与电极反应小。,前板介质,前介质材料,玻璃粉+载体载体=溶剂+树脂溶剂：松油醇，丁基卡比醇乙酸脂树脂：乙基纤维素,前板介质,介质浆料分类,1、流动型：介质烧结温度远高于介质的软化点。特点：透过率高，表面平滑性好，但与电极 反应大，绝缘性能不如软化型浆料。2、软化型：介质的烧结温度在介质的软化点附近。特点：绝缘性能好，与电极反应小，但表面平滑性差，透过率低。,前板介质,玻璃,含铅：Pb-B-Si（Al，Ca，Mg，Li，Zn等），Pb-B-Ba系等；无铅：Bi-B-Si系，P系，Al-B-Si系，Bi-B-Ba系等。,前板介质,含铅玻璃为有毒物质，所以国际上现在禁止使用，因此现在大部分厂家着力开发新的无铅浆料。,玻璃制作,高温熔融炉轧片机球磨机粉料分选机粒度测试仪,前板介质,配料高温熔融 冷却压轧 成片 研磨成粉 过筛 粒度检验 打包入库,玻璃粉末球磨成粒,前板介质,球磨罐选择,球磨罐：刚玉，玛瑙；小球：玛瑙球，锆球，刚玉。选择根据：耐磨，硬度高，化学性能稳定。,前板介质,玻璃粉体球磨成粒,玻璃粉尽量均匀，在压轧和球磨过程中尽量少的掺入其他杂质；杂质种类：环境灰尘，轧辊材料，球磨介质，球磨小球材料，球磨罐体材料等。前介质球磨时对球磨罐和球磨介质有要求；球磨时间，转速与球料比决定粒径。,前板介质,玻璃粉体气流粉碎,原理：气流粉碎机的粉碎室四周设有相向排列的经特殊设计的高压进气喷嘴，经过净化和干燥的压缩空气自喷嘴射出，形成超声速气流。物料在高速气流交点中心发生碰撞，瞬间内被粉碎。经粉碎的粒子随气流上升至分级室，合格的粒子随气流进入旋风分离器，最终获得所需产品，尾气进入除尘器排出。,前板介质,玻璃粉体气流粉碎,气流粉碎效果好，颗粒均匀度高，杂质污染少，效率高；设备复杂。,前板介质,形貌,前板介质,浆料要求,颗粒分布：无大颗粒、团聚，分布符合要求；粘度合适：适合涂布，流平性好；稳定性好，不发生团聚、沉淀。,前板介质,粒度,在玻璃软化点以上的温度烧结样品时，粉末越细受热效率越高，软化填充效果越好，玻璃粉末颗粒之间的间隙非常小，那么烧成后的介质层中所含有的气泡会很少，也很小，介质层的透光率也就高。如果粉末偏粗，只要增长烧结时间或者降低玻璃的软化点，使得粉末能够充分受热软化，相互填充致密，同样可以获得高透明度的介质层。工艺上由于效率和应用要求，烧结时间控制在一定范围，玻璃化转变点不能低于后续工艺温度，所以为了制作高透明度的前板介质，无机玻璃粉末粒度，包括浆料粒度不能偏大，必须达到较小的粒度分布要求。,前板介质,介质层厚度的确定,减小介质层厚度都会使着火电压下降，放电电流增大，亮度增加，功耗增加。从工艺角度，为了保证透明介质有一定的耐击穿能力，不宜做的太薄，一般分两次印、烘、烧的过程。对于薄膜Bus电极(Cr-Cu-Cr)，透明介质厚取2025m，对于厚膜银Bus电极，透明介质厚取2530m。,前板介质,Glass Frit Powder,Paste(frit+solvent+binder),Printing/Coating,Green Sheet(frit+solvent+binder),Lamination,Sintering,前板介质,烘干及烧结工艺,烘干目的：使浆料中的溶剂挥发的过程。烘干工艺：温度为100150，时间为612分钟。烧结目的：去除有机树脂成份，还要保证一定的透明度和表面平滑性。烧结工艺：介质浆料有软化点不同以及其他相关性能的不同，因此，烧结温度也要根据所使用的浆料来选定。,前板介质,烧结时升温速率与介质表面状态和介质缺陷的关系,介质烧结时会产生以下反应:CxHyOz+O2 CO2+H2O若升温速率太慢,则烧结时间太长，不利于生产；若升温度速太快 1.介质里边的气体会冲出介质表面形成空洞，也可能由于介质表面有机树脂挥发太快而使表面过早固化，包住了介质里边的气体使介质内部产生气泡；2.使介质里边的树脂因缺少氧气而无法氧化、分解成气体，造成介质层绝缘性能下降，在放电时易产生打火。,前板介质,前板介质,介质层的缺陷,面内放电不均透明度不够绝缘性不好厚度均匀性差介质层表面粗糙度大欠点、针孔、气泡由于异物而造成的下陷和突起等,前板介质,造成针孔的原因：丝网堵孔玻板表面有突起有污染物等,气泡的产生原因：电极或玻璃表面不平整有灰尘和异物,克服由于异物而造成的下陷和突起的措施：提高环境洁净度,克服针孔和气泡的方法：多层涂布。,介质层的缺陷,前板介质,后板结构,后板介质,后介质作用,1、保护作用：下板介质的主要作用是保护寻址电极，特别是在喷砂和刻蚀工艺制作障壁的过程中要考虑加工的可行性。2、介电性：寻址时电荷形成，使PDP工作在存储模式；3、反射性：可见光反射，把荧光粉发出的可见光反射向窗口。,后板介质,后介质要求,(1)反射率高,它可以将荧光粉发出的光全部反射到屏前面来。(2)烧成膜平滑,以利于障壁的印刷。(3)绝缘性好,满足寻址要求。(4)抗磨损,与玻璃附着牢固。(5)与电极反应小。,后板介质,后介质材料,玻璃粉+着色剂+载体载体=溶剂+树脂溶剂：松油醇，丁基卡比醇乙酸脂，Texanol 树脂：乙基纤维素,后板介质,玻璃,含铅：Pb-B-Si（Al，Ca等）系；加入Al，Ca等是为了改善玻璃的烧结和介电性能。无铅：Bi-B-Si系，ZnB-Si系，P系等。着色剂：TiO2，ZnO，Al2O3等,高温熔融玻璃原料 冷却压轧 成片 研磨成粉 过筛 粒度检验 打包入库,后板介质,浆料要求,颗粒分布：无大颗粒、团聚，分布符合要求；粘度合适：适合涂布，流平性好；稳定性好，不发生团聚、沉淀。,后板介质,形貌量产用浆料,后板介质,形貌-自制样品,后板介质,着色剂,后板介质,着色剂,1、颜色：白色；2、粒度：纳米级；3、掺入方式：一般为在玻璃粉料中混合后，再与载体混合；4、掺入量：可根据介质层的反射率来调整，但是不能掺入过多，否则影响介质层的介电性能；5、种类：TiO2，ZnO，Al2O3等。金红石型钛白粉结构致密，光化学活性小。,介质制作检查项目与设备,介电常数厚度平整度透明度击穿强度白度,介电常数测试仪场击穿测试仪三坐标测试仪透过率测试仪反射率测试仪,制作方法,Printing Green sheetCoating,烘干及烧结工艺,烘干目的：使浆料中的溶剂挥发的过程。烘干工艺：温度为100150，时间为612分钟。烧结目的：去除有机树脂成份，还要保证表面平滑性，方便障壁制作。烧结工艺：介质浆料有软化点不同以及其他相关性能的不同，因此，烧结温度也要根据所使用的浆料来选定。,后板介质,烧结时升温速率与介质表面状态和介质缺陷的关系,介质烧结时会产生以下反应:CxHyOz+O2 CO2+H2O若升温速率太慢,则烧结时间太长，不利于生产；若升温度速太快，介质里边的气体会冲出介质表面形成空洞，也可能由于介质表面有机树脂挥发太快而使表面过早固化，包住了介质里边的气体使介质内部产生气泡；使介质里边的树脂因缺少氧气而无法氧化、分解成气体，造成介质层绝缘性能下降，在放电时易产生打火。,后板介质,后介质缺陷,厚度均匀性差 介质层表面粗糙度大 欠点、针孔、气泡 由于异物而造成的下陷和突起等由于介质层下面有电极，也会导致介质表面起伏不平。为了克服这一点，有必要在介质印完以后室温下放置10分钟，使浆料自行流平,后板介质,后介质缺陷,造成针孔的原因：丝网堵孔玻板表面有突起有污染物等,气泡的产生原因：电极或玻璃表面不平整有灰尘和异物,克服由于异物而造成的下陷和突起的措施：提高环境洁净度,克服针孔和气泡的方法：多层涂布。,后板介质,厚膜制作方法简介,印刷法Green sheetCoating,印刷法,印刷法,丝网印刷的工艺流程：丝印制版 丝网印刷 浆料烘干 浆料烧结 用丝网印刷法制作介质，其质量取决于多种因素：（1）浆料方面 浆料的性质、成分、颗粒度及均匀性、载体材料、粘度及触变性等。,印刷法,（2）基板方面 基板材料、尺寸精度、平整度和光洁度等。（3）刮板方面 刮板材料的种类、硬度、形状等。（4）丝网方面 丝网材料的种类、性质、丝网目数、丝网线径、丝网张力、版膜的种类、框架平整度、框架与网线夹角等。（5）印刷方式方面 印刷接触角、印刷压力、印刷速度、印刷间隙等；在印刷环境条件方面，有温度、湿度和清洁度等。（6）其他方面 干燥时间和温度以及烧结工艺等。,影响印刷性能的参量,印刷压力 刮刀角度介质浆料丝网厚度丝网开口率丝网与基板之间的间隙,刮刀压力,刮刀在一定的压力作用下，才能克服丝网的张力，把带有浆料的丝网一同压在玻璃基板上，如果印刷的压力小，浆料没有完全填充到丝网的缝隙内，印刷的线条是点状结构。这一点我们可以在调试印刷机时就可以观察到每次印刷之前我们都要对刮板进行较平。一般情况下，刮刀的压力越大，浆料的触变性越明显，印刷的线条较宽，线条的厚度也相应的增加，印刷线条的边缘较整齐。但随着压力逐渐增大，这种变化将越来越不明显。综合各方面的因素，如：刮刀的磨损、丝网的磨损等诸多因素，,刮刀角度,刮刀在一定的倾斜角才能把浆料挤压在漏印版的开孔内，达到印刷的目的。倾斜角越小印刷的浆料越多，所得到的线条宽度越宽。反之，倾斜角越大印刷的浆料越少，所得到的线条宽度越窄，甚至出现不连续的点状。一般情况下，小倾斜角印刷不易选用大压力，否则，刮刀易产生形变。当然，我们可以选择复合材料刮刀。,介质浆料,浆料的成份主要分为两大类：固体成份和载体部分。固体部分就是我们需要的印刷物，如：银电极浆料的固体成份是银粉和导电玻璃粉，导电玻璃粉的功能是：粘接微小的银颗粒，提高银颗粒的导电性能。载体部分是为了方便印刷，把固体成份调和为浆料，同时为了提高浆料的触变性还需要添入乙基纤维素等材料，目前使用的载体有两类：一种是BCA;另一种是松油醇。前者的触变性较好，后者印刷后的网纹较少。,介质浆料,浆料的粘度：浆料的粘度是浆料的重要特性之一，它表示浆料的粘稠程度，但只能在同种浆料内进行比较，浆料的固体成份不同，浆料的粘度测量值会差别很大，因此，不具备可比性。浆料的粘度测量规范要求十分严格，测量时浆料的温度，浆料的搅拌时间，测量的仪器，测量时的转速等都会影响测量的结果。浆料的粒度：浆料的粒度不是浆料固体成份的颗粒的大小，而是这些固体成份所结团的大小，随着时间的增加浆料的粒度会有所增大，通过辊磨机的研磨，浆料的粒度会减小。使用粒度规可以测量浆料的粒度。我们使用的范围是小于15微米。,mask,漏印版的张力是丝网脱离玻璃基板的唯一外力，如果漏印版的张力很小，由于浆料的粘度较稠，丝网将无法离开玻璃基板，印刷过程也就无法完成，如果漏印版的张力很大，漏印版在印刷时会产生不均匀，这主要是丝网在刮刀压力作用下会有一个向下的形变，漏印版中心部容易压下；而靠近边框部分不容易压下，最终导致浆料印刷到玻璃基板上的压力不均匀。漏印版用张力计有：测量单位面积内的张力计，测量经纬方向的张力计等。,mask,对于那些有线条图案的漏印版，在漏印版的背面要涂敷一层感光胶膜，这样可以提高线条的连续性，使线条的边缘整齐。通常我们选择感光胶膜的厚度为1015 微米。如果漏印版背面的感光胶膜较薄，印刷线条的边缘会出现锯齿状，线条的厚度也较薄。如果漏印版背面的感光胶膜太厚会降低楼印版的使用寿命，这时的胶膜韧性和强度都不好。,Green sheet,在基底上把浆料制作成膜，在膜制作时，利用热压或者其他方式把上部的厚膜材料帖附在基板上，然后把基底层去掉，烧结成膜。,功能层,基底层,材料,介质玻璃材料，树脂，增塑剂等；基底层：有机膜,优点：免去干燥工序，直接烧结即可；缺点：制膜工艺控制难，厚度与工艺不能随意按照设计量更改。,coating,把浆料，在一定的压力下通过nozzle涂布到基板上，形成均匀的膜层。类似与日常生活中的挤牙膏。,基板装载示意图,设备动作,设备结构示意图,喷头,Nozzle清洗,药液供应系统,由于在涂敷起始点和结束点附近会有一段加速和减速的过程，这是不可避免的，在这两个点附近的速度会小于正常的涂敷速度，导致在起始点和结束点会有不均匀区，应尽量使这两个不均匀区面积最小，且使这个区域的不均匀度最小。,膜厚均匀性,