ES2146884T5 - Pasta fotosensible, visualizador a base de plasma y procedimientos para su fabricacion. - Google Patents
Pasta fotosensible, visualizador a base de plasma y procedimientos para su fabricacion.Info
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Abstract
SE SUMINISTRA UNA PASTA FOTOSENSIBLE QUE PERMITE LA FORMACION DE IMAGENES CON UNA ALTA RELACION DE ASPECTO Y UNA ALTA EXACTITUD ASI COMO UNA PANTALLA DE PLASMA QUE COMPRENDE LA PASTA FOTOSENSIBLE, LA PASTA FOTOSENSIBLE COMPRENDE, COMO COMPONENTES ESENCIALES, PARTICULAS INORGANICAS Y UN COMPONENTE ORGANICO QUE CONTIENE UN COMPUESTO FOTOSENSIBLE SIENDO LA DIFERENCIA ENTRE EL INDICE REFRACTIVO MEDIO DEL COMPONENTE ORGANICO Y EL INDICE REFRACTIVO MEDIO DE LAS PARTICULAS INORGANICAS DE 0.1 O INFERIOR.
Description
Pasta fotosensible, visualizador a base de plasma
y procedimientos para su fabricación.
La presente invención se refiere a la utilización
de una pasta fotosensible, a una pantalla de plasma preparada a
partir de la misma, y a un procedimiento para su preparación.
La pasta fotosensible de la presente invención se
utiliza para la formación de una pauta para diversas pantallas,
incluyendo pantallas de plasma y pantallas de cristal líquido de
plasma de matriz dirigida, y para materiales para circuitos. Dicha
pantalla de plasma puede utilizarse en aparatos de TV de gran tamaño
y en pantallas de ordenadores.
Recientemente, en el campo de las pantallas y de
los materiales para circuitos, existe una gran demanda en cuanto a
las técnicas para la formación de pautas precisas con materiales
inorgánicos.
A medida que se han desarrollado productos cada
vez más pequeños y de definición más fina en el campo de las
pantallas, la demanda ha aumentado en cuanto a técnicas avanzadas
para la formación de pautas perfectas. Por ejemplo, para la
producción de una nervadura que forma barrera que divida los pixels
sobre el recuadro de la pantalla de plasma, existe la necesidad de
desarrollo de un material que sirva para la formación de una pauta
con un material inorgánico, tal como vidrio, con alta precisión y
una gran relación de aspecto.
Por otro lado, en el campo de los materiales para
circuito, se necesitan técnicas útiles para un perfecto procesado de
los substratos cerámicos sobre los que se han de montar los CI.
Normalmente, para la formación de las pautas se utiliza la impresión
y el taladro de la pantalla, pero se necesitan técnicas más
avanzadas para la formación de pautas muy precisas al mismo tiempo
que se desarrollan dispositivos de circuitos más pequeños.
De manera convencional, frecuentemente se ha
efectuado la formación de pautas con material inorgánico mediante la
impresión de la pantalla utilizando una pasta que consiste en
partículas inorgánicas y un fijador orgánico, seguido de cocción.
Sin embargo, la impresión de la pantalla presenta desventajas en la
formación de pautas perfectas. Otra desventaja es el hecho de que la
formación de una pauta con una gran relación de aspecto requiere
muchas etapas en el procedimiento puesto que resulta necesaria una
impresión de múltiples etapas.
Para resolver este problema, las patentes
US-A-5209688 y
JP-A-342992 han propuesto
procedimientos de fotolitografía utilizando una pasta fotosensible.
Sin embargo, puesto que la pasta fotosensible tiene una baja
sensibilidad y resolución, resulta imposible producir una nervadura
que forme barrera de alta definición con una relación de aspecto
alta y, por lo tanto, se requiere un procedimiento largo que
consiste en diferentes etapas (recubrimiento, exposición, revelado,
etc.) para formar una pauta sobre una nervadura que forma barrera de
hasta un grosor de, por ejemplo, 80 \mum o más.
La patente
US-A-5209688 también ha propuesto un
procedimiento en el que se recubre papel de calca con una pasta
fotosensible seguido del traspaso de la película de calca sobre un
substrato de vidrio, y la patente
JP-A-03-57138 ha
propuesto un procedimiento en el que los surcos sobre una capa
fotoresistente se rellenan con una pasta dieléctrica para formar una
nervadura que forme barrera. Además, la patente
US-A-5116271 ha propuesto el uso de
una película orgánica fotosensible para formar una nervadura que
forma barrera. Sin embargo, estos procedimientos presentan
desventajas que proceden del uso de una película de calca,
fotoresistente o de una película orgánica que requiere
procedimientos adicionales de fabricación. También debe remarcarse
el hecho de que con estos procedimientos no se ha obtenido una
nervadura que forma barrera de alta definición con una alta relación
de aspecto.
Además, la fabricación de pantallas de plasma a
veces requiere la formación de una pauta de la capa de aislante o la
capa dieléctrica adicional a la nervadura que forma barrera, y da
lugar a problemas similares a los del procesado de la nervadura que
forma barrera.
El objeto de la invención es proporcionar la
utilización de una pasta fotosensible que permite la formación de
una pauta con gran precisión y una gran relación de aspecto, lo que
se consigue mediante el control del índice de refracción de los
componentes orgánicos e inorgánicos en la pasta fotosensible con el
fin de reducir la reflexión y la dispersión en la interfase entre
los componentes orgánicos e inorgánicos. Otro de los objetos de la
invención es proporcionar una pantalla de plasma de alta definición
y un procedimiento para la producción de la misma.
Los objetivos de la invención se consiguen
mediante la utilización de una pasta fotosensible que comprende,
como componentes esenciales, partículas inorgánicas y un componente
orgánico que contiene un compuesto fotosensible, en el que el índice
de refracción promedio de las partículas inorgánicas, N1, y el
índice de refracción promedio del componente orgánico fotosensible,
N2, cumplen la ecuación siguiente:
- 0,1 \leq
N1-N2 \leq
0,1
Los objetivos de la invención también se
consiguen mediante la utilización de una pasta fotosensible que
comprende, como componentes esenciales, partículas inorgánicas y un
componente orgánico que contiene un compuesto fotosensible, en el
que el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas
está en el margen de 1,5-1,7.
Además, los objetivos de la invención también se
consiguen mediante una pantalla de plasma y un procedimiento para su
producción en la que la nervadura que forma barrera se produce por
recubrimiento de un substrato de vidrio con dicha pasta, seguido de
exposición, revelado y cocción.
La presente invención proporciona la utilización
de una pasta fotosensible cuando comprende partículas inorgánicas y
un componente orgánico que contiene un compuesto fotosensible, y
forma una pauta inorgánica cuando se aglutina después de haberse
formado una pauta mediante fotolitografía con el componente orgánico
fotosensible.
El contenido de partículas inorgánicas en la
pasta se encuentra preferiblemente en el margen de
50-95% en peso, más preferiblemente de
70-95% en peso, con el fin de reducir la contracción
en el proceso de cocción para minimizar la deformación causada por
la cocción.
Hemos llevado a cabo estudios detallados y hemos
encontrado que se puede dar lugar fácilmente a una pauta con una
gran relación de aspecto mediante la reducción de la diferencia
entre el índice de refracción promedio del componente orgánico y el
índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas a 0,1 o
menos, más preferiblemente 0,07 o menos.
Además, se puede producir con precisión una pauta
con una gran relación de aspecto permitiendo que el índice de
refracción promedio de las partículas inorgánicas en la pasta
fotosensible, N1, y el índice de refracción promedio del componente
orgánico fotosensible, N2, cumplan la ecuación siguiente:
- 0,05 \leq
N1-N2 \leq
0,1
más
preferiblemente
- 0,01 \leq
N1-N2 \leq
0,07
Además, puesto que el índice de refracción del
componente orgánico puede aumentar cuando polimeriza, se obtiene una
pauta con una mayor relación de aspecto cuando se cumple la
siguiente ecuación:
0 \leq N1-N2
\leq
0,07
Se puede producir una pauta con una mayor
relación de aspecto cuando el índice de refracción del componente
orgánico polimerizado mediante irradiación con luz, N3, y el índice
de refracción de las partículas inorgánicas, N1, cumplen la ecuación
siguiente:
- 0,03 \leq
N1-N3 \leq
0,03
Como partículas inorgánicas se puede utilizar
cualquier material inorgánico ordinario. Los preferidos incluyen
vidrio, cerámica (alúmina, cordilita, etc.) y metales (oro, platino,
plata, cobre, níquel, paladio, wolframio, óxido de rutenio y
aleaciones de los mismos). Resultan particularmente preferidos el
vidrio y la cerámica que contienen, como componente esencial, un
óxido de silicio, óxido de boro o un óxido de aluminio. Siendo
aislantes, pueden usarse efectivamente para la producción de
materiales de aislamiento con pautas incluyendo nervaduras que
forman barrera para pantallas de plasma y para pantallas de cristal
líquido de plasma de matriz dirigida.
En cuanto al diámetro de las partículas
inorgánicas, se selecciona un valor adecuado considerando la forma
de la pauta que se ha de formar. Sin embargo, para la formación de
una pauta efectiva, es preferible utilizar partículas inorgánicas
con un 50% en peso de partículas con un diámetro de
0,1-10 \mum, un 10% en peso con diámetro de
partícula de 0,4-2 \mum y un 90% en peso de
diámetro de partícula de 4-10 \mum y con una
superficie específica de 0,2-3 m^{2}/g.
El uso de partículas inorgánicas esféricas
permite la formación de pautas con una gran relación de aspecto.
Específicamente, es preferible que el coeficiente de esfericidad sea
80% o más. Resulta más preferido que el diámetro de partícula
promedio, la superficie específica y el coeficiente de esfericidad
sean 1,5-4 \mum, 0,5-1,5 m^{2}/g
y 90% o más.
El coeficiente de esfericidad se define como la
proporción de aquellas partículas que aparecen como esféricas o
elipsoidales bajo un microscopio. Es decir, que se observan como
objetos esféricos o elipsoidales bajo un microscopio óptico.
Se puede obtener una pauta con una forma más
precisa utilizando partículas de vidrio que se han fabricado
triturando vidrio que tiene una transmitancia del 50% o más (3 mm de
grosor) para la luz con una longitud de onda de 436 nm.
Para producir una placa para una pantalla de
plasma o una pantalla de cristal líquido de plasma matriz dirigida,
se utiliza preferiblemente partículas de vidrio con una temperatura
de ablandamiento térmico (Ts) de 350-600ºC en una
cantidad de hasta 60% en peso o más, ya que se ha de formar una
pauta sobre un substrato de vidrio con una baja temperatura de
ablandamiento térmico.
Para evitar que el substrato de vidrio se tuerza
durante la cocción, las partículas de vidrio utilizadas tienen
preferiblemente un coeficiente de expansión térmica lineal de
50-90 x 10^{-7}, más preferiblemente
60-90 x 10^{-7}.
En cuanto a la composición de las partículas de
vidrio, el contenido de óxido de silicio se encuentra,
preferiblemente, en el margen de 3-60% p. Si es
menor de 3% p, se deteriora la solidez, la fuerza y la estabilidad
de la capa de vidrio, y el coeficiente de expansión térmica se
encuentra fuera del margen preferido, dando lugar posiblemente a un
contacto pobre con el substrato de vidrio. Además, un contenido del
60% p o menos conduce a una baja temperatura de ablandamiento
térmico, permitiendo el aglutinamiento sobre un substrato de
vidrio.
Cuando se encuentra presente en una cantidad de
5-50% p, el óxido de boro puede actuar para aumentar
algunas características eléctricas, mecánicas y térmicas tales como
el aislamiento eléctrico, la fuerza, el coeficiente de expansión
térmica y la solidez de la capa de aislamiento. La estabilidad del
vidrio se deteriora si el contenido de óxido de boro excede el 50%
p.
Se puede producir una pasta de vidrio con unas
propiedades térmicas adecuadas para la formación de una pauta
utilizando partículas de vidrio que contienen por lo menos uno de
los óxidos de bismuto, óxido de plomo, óxido de litio, óxido de
sodio u óxido de potasio, en una cantidad de 5-50%
p. Si el contenido excede el 50% p, la resistencia térmica del
vidrio se deteriora, resultando difícil el aglutinamiento sobre el
substrato de vidrio. En particular, el uso de vidrio que contiene
óxido de bismuto en una cantidad de 5-50% p resulta
ventajoso puesto que aumenta el tiempo de estabilidad de la
pasta.
Dicho vidrio que contiene óxido de bismuto
preferiblemente contiene 50% p o más de una mezcla de óxidos que
tiene la siguiente composición en cuanto a contenido de óxidos:
\dotable{\tabskip\tabcolsep#\hfil\+\hfil#\hfil\tabskip0ptplus1fil\dddarstrut\cr}{ óxido de bismuto: \+ 5-50% p\cr óxido de silicio: \+ 3-60% p\cr óxido de boro: \+ 5-50% p\cr}
El material de vidrio que se utiliza generalmente
como material para aislamiento presenta un índice de refracción de
1,5-1,9. Si el índice de refracción promedio del
componente orgánico es muy diferente del índice de refracción
promedio de las partículas inorgánicas, tiene lugar una fuerte
reflexión y dispersión en la interfase entre las partículas
inorgánicas y el componente orgánico fotosensible, dando lugar a
fallos en la producción de una pauta de alta definición. Puesto que
un compuesto orgánico típico tiene un índice de refracción de
1,45-1,7, las partículas inorgánicas y el componente
orgánico pueden equipararse en cuanto al índice de refracción si las
partículas inorgánicas tienen un índice de refracción de
1,5-1,7. Más preferiblemente, éste último debe estar
en el margen de 1,55-1,65 para permitir que el
componente orgánico pueda seleccionarse entre una amplia
elección.
El uso de partículas de vidrio que contienen
óxidos de metales alcalinos, tales como óxido de litio, óxido de
sodio y óxido de potasio, en una cantidad desde
3-20% p en total, no sólo facilita el control de la
temperatura de ablandamiento térmico y el coeficiente de expansión
térmica sino que también reduce el índice de refracción promedio del
vidrio, permitiendo que la diferencia en el índice de refracción
entre las partículas de vidrio y el componente orgánico disminuya
con facilidad. Para aumentar la estabilidad de la pasta, el
contenido en óxido de metales alcalinos debe ser preferentemente 20%
p o menos, más preferiblemente, 15% p o menos.
En particular, de los diversos metales alcalinos,
el uso del óxido de litio puede aumentar la estabilidad de la pasta
hasta un nivel relativamente alto, y el óxido de potasio, incluso
cuando se usa en cantidades pequeñas, puede servir para controlar el
índice de refracción. Por tanto, entre los metales alcalinos, el
óxido de litio y de potasio pueden actuar muy efectivamente.
En consecuencia, resulta fácil proporcionar
partículas inorgánicas que tienen una temperatura de ablandamiento
térmico adecuada para el aglutinamiento sobre un substrato de vidrio
y que tienen un índice de refracción promedio de
1,5-1,7 que permite una disminución en la diferencia
del índice de refracción entre las partículas inorgánicas y el
componente orgánico.
Puede preferirse el vidrio que contiene óxido de
plomo y óxido de bismuto ya que estos óxidos pueden aumentar la
temperatura de ablandamiento térmico y la resistencia al agua del
vidrio. Sin embargo, las partículas de vidrio que contienen óxido de
plomo y/o óxido de bismuto en una cantidad del 10% p o más pueden
presentar a menudo un índice de refracción de más de 1,6. Por tanto,
el uso combinado de óxidos de metales alcalinos, tales como óxido de
litio, óxido de sodio y óxido de potasio, con óxido de plomo y/o
óxido de bismuto puede facilitar el control de la temperatura de
ablandamiento térmico, el coeficiente de expansión térmica, la
resistencia al agua y el índice de refracción.
Se puede mejorar la dureza y la facilidad de
trabajo de las partículas de vidrio mediante la adición de óxido de
aluminio, óxido de bario, óxido de calcio, óxido de magnesio, óxido
de titanio, óxido de zinc y/o óxido de circonio. En particular, los
óxidos de aluminio, bario y zinc resultan efectivos. Para mantener
la temperatura de ablandamiento térmico, el coeficiente de expansión
térmica y el índice de refracción requeridos, sus contenidos
individuales respectivos son, preferiblemente, 40% p o menos, más
preferiblemente 30% p o menos, siendo su contenido total 50% p o
menos.
La contracción que puede tener lugar durante la
cocción puede controlarse por adición a la pasta de la invención de
partículas de vidrio o partículas de cerámica con una temperatura de
ablandamiento térmico de 600-900ºC en una cantidad
de 40% p o menos. Para asegurar la formación de la pauta con gran
precisión, la diferencia en el índice de refracción entre las
partículas utilizadas debe ser preferentemente 0,1 o menos, más
preferiblemente 0,05 o menos.
Para materiales de circuito, en particular para
materiales para substratos de múltiples capas, puede utilizarse
cerámica así como vidrio como material de substrato. Por tanto, la
temperatura de ablandamiento térmico puede no ser necesariamente
600ºC o menos, por tanto, se puede producir un substrato de gran
dureza mediante la utilización de un material con un contenido en
óxido de aluminio de 25-75% p.
El índice de refracción de las partículas
inorgánicas utilizadas en la presente invención se puede medir
utilizando el método de Becke. Para asegurar una gran precisión, la
medida debe llevarse a cabo a una longitud de onda igual a la de la
luz usada en la exposición que se efectúa después del recubrimiento
con la pasta. En particular, la medida se lleva a cabo
preferiblemente utilizando luz con una longitud de onda en el margen
de 350-650 nm. Además se prefiere que la medida del
índice de refracción se efectúa con rayos-i (365 nm)
o rayos-g (436 nm).
Se puede obtener una pauta coloreada después de
la cocción mediante la adición de diversos óxidos metálicos. Por
ejemplo, se puede producir una pauta negra añadiendo óxidos de
metales negros a la pasta fotosensible en una cantidad de
1-10% p.
En la selección de los óxidos de metales negros
que deben usarse para producir la citada pauta negra, se deben
utilizar por lo menos uno y preferiblemente tres o más entre el
siguiente grupo de óxidos: Cr, Fe, Co, Mn y Cu. En particular, se
puede obtener una pauta muy negra añadiendo Fe y Mn, cada uno hasta
un 0,5% o o más.
Además, pueden prepararse pautas de diversos
colores diferentes al negro empleando una pasta que contiene
pigmentos inorgánicos que pueden dar lugar a coloraciones en rojo,
azul, verde, etc. Dichas pautas coloreadas pueden usarse
efectivamente en dichos productos como un filtro de color para una
pantalla de plasma.
Las partículas usadas en la invención pueden ser
una mezcla de diferentes grupos de partículas con composiciones
diferentes. En particular, puede controlarse la contracción causada
durante la cocción utilizando diferentes grupos de partículas de
vidrio y de partículas de cerámica con diferentes temperaturas de
ablandamiento térmico.
Sin embargo, para asegurar la formación de pautas
con gran precisión, la diferencia en el índice de refracción entre
los diferentes grupos de partículas inorgánicas con composiciones
diferentes usados en este caso es preferiblemente 0,1 o menos, más
preferiblemente 0,05 o menos.
El componente orgánico usado en la presente
invención tal como se ha establecido en este documento se refiere al
componente orgánico de la pasta que contiene material orgánico
fotosensible (es decir, lo que queda después de eliminar los
componentes inorgánicos de la pasta).
Para asegurar una gran fotosensibilidad, el
componente fotosensible en una pasta fotosensible tal como se
utiliza en la invención representa preferiblemente un 10% p o más,
más preferiblemente 30% p o más de componente orgánico.
El componente orgánico debe contener por lo menos
uno de los siguientes materiales fotosensibles: monómeros
fotosensibles, oligómeros fotosensibles y polímeros fotosensibles.
Además, puede contener, si es necesario, aditivos tales como
substancias aglutinantes, iniciadores de polimerización, absorbentes
de rayos ultravioleta, sensibilizantes, ayudantes de
sensibilización, inhibidores de polimerización, plastificantes,
mejoradores de la viscosidad, solventes orgánicos, antioxidantes,
agentes dispersantes, agentes para la suspensión orgánicos e
inorgánicos y agentes
nivelantes.
nivelantes.
Existen materiales fotosensibles de tipo foto
insolubilizantes y foto solubilizantes. Un material fotosensible de
tipo foto insolubilizante puede contener:
(A) Monómeros funcionales, oligómeros o polímeros
que tienen uno o más grupo(s) funcional(es) en cada
molécula.
(B) Un compuesto fotosensible tal como un
compuesto diazo aromático, un compuesto azida aromática, un
compuesto halogenado orgánico, o
(C) Una llamada resina diazo tal como un producto
de condensación de una amina diazotizada y formaldehido.
Un material fotosensible de tipo foto
solubilizante puede contener:
(D) Un complejo de una sal inorgánica de un
compuesto diazo y un ácido orgánico, un compuesto quinonadiazo, etc.
o
(E) Un producto de un compuesto quinonadiazo
unido a una substancia aglutinante polímero, tal como la
naftoquinona-1,2-diazida-5-sulfonato
de fenol o de una resina novolak.
En la presente invención puede usarse cualquiera
de los componentes fotosensibles que se han citado anteriormente. En
particular, se prefiere los indicados en el apartado (A) como
componente de una pasta fotosensible ya que pueden usarse
convenientemente en combinación con partículas inorgánicas.
Los monómeros fotosensibles útiles incluyen
compuestos con un enlace carbono-carbono
insaturado, tal como acrilato de metilo, acrilato de etilo, acrilato
de n-propilo, acrilato de isopropilo, acrilato de
n-butilo, acrilato de sec-butilo,
acrilato de isobutilo, acrilato de ter-butilo,
acrilato de n-pentilo,acrilato de alilo, acrilato de
bencilo, acrilato de butoxietilo, butoxitrietileno, acrilato de
glicol, acrilato de ciclohexilo, acrilato de diciclopentanilo,
acrilato de diciclopentenilo, acrilato de
2-etilhexilo, acrilato de glicerina, acrilato de
glicidilo, acrilato de heptadecafluorodecilo, acrilato de
2-hidroxietilo, acrilato de isobornilo, acrilato de
2-hidroxipropilo, acrilato de isohexilo, acrilato de
isooctilo, acrilato de laurilo, acrilato de
2-metoxietilo, acrilato de metoxietilen glicol,
acrilato de metoxidietilen glicol, acrilato de octafluoropentilo,
acrilato de fenoxietilo, acrilato de estearilo, acrilato de
trifluoroetilo, diacrilato de ciclohexilo alílico, diacrilato de
1,4-butanodiol, diacrilato de
1,3-butilen glicol, diacrilato de etilen glicol,
diacrilato de dietilen glicol, diacrilato de trietilen glicol,
diacrilato de polietilen glicol, hexacrilato de dipentaeritritol,
pentacrilato de dipentaeritritol monohidroxi, propanotetracrilato de
ditrimetilol, diacrilato de glicerina, diacrilato de ciclohexilo
metoxilado, diacrilato de neopentil glicol, diacrilato de propilen
glicol, diacrilato de polipropilen glicol, diacrilato de
triglicerina, triacrilato de trimetilol propano, acrilamida,
acrilato de aminoetilo, acrilato de fenilo, acrilato de fenoxietilo,
acrilato de bencilo, acrilato de 1-naftilo, acrilato
de 2-naftilo, diacrilato de
bisfenol-A, un diacrilato de un producto de adición
de bisfenol-A-óxido de etileno, un diacrilato de un
producto de adición de bisfenol-A-óxido de
propileno, acrilato de tiofenol y acrilato de bencilmercaptano,
monómeros formados reemplazando 1-5 de los átomos de
hidrógeno en el anillo aromático de los compuestos anteriores por
átomos de cloro o de bromo, estireno, p-metil
estireno, o-metil estireno, m-metil
estireno, estireno clorado, estireno bromado,
\alpha-metil estireno,
\alpha-metil estireno clorado,
\alpha-metil estireno bromado, clorometil
estireno, hidroximetil estireno, carboximetil estireno,
vinilnaftaleno, vinilantraceno, y vinil carbazol, los acrilatos
anteriormente mencionados con uno o todos los grupos acrilato
substituidos por grupos metacrilato,
\gamma-metacriloxipropil trimetoxisilano, y
1-vinil-2-pirrolidona.
Para el propósito de la presente invención, estos compuestos pueden
usarse sólos o en combinación.
Además de los compuestos anteriores, se puede
añadir un ácido insaturado tal como un ácido carboxílico insaturado
para mejorar la eficacia del revelado después de la irradiación con
luz. Dichos ácidos carboxílicos insaturados incluyen el ácido
acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido crotónico, ácido
maleico, ácido fumárico, ácido vinilacético y los anhídridos de
dichos ácidos.
Los compuestos aglutinantes útiles incluyen
alcohol polivinílico, polivinilbutiral, polímeros de metacrilato,
polímeros de acrilato, copolímeros
acrilato-metacrilato, polímeros de
\alpha-metil estireno y resinas de
butilmetacrilato.
Además, también se puede utilizar los oligómeros
y polímeros que se producen por polimerización de por lo menos uno
de dichos compuestos que tienen un enlace
carbono-carbono.
En el proceso de polimerización, estos monómeros
se pueden copolimerizar con otros monómeros fotosensibles de tal
manera que el contenido del primero es del 10% p o más, más
preferiblemente, 35% p o más.
La eficacia del revelado después de la
irradiación con luz se puede mejorar utilizando un ácido insaturado
tal como un ácido carboxílico insaturado como monómero para la
copolimerización. Los ácidos carboxílicos insaturados útiles
incluyen ácido acrílico, ácido metacrílico, ácido itacónico, ácido
crotónico, ácido maleico, ácido fumárico, ácido vinilacético y los
anhídridos de dichos ácidos.
Los polímeros u oligómeros resultantes que tienen
grupos ácido, tales como grupo carboxílico, en sus cadenas laterales
tienen, preferiblemente, un índice de acidez en el margen de
50-180, más preferiblemente, 70-140.
El margen de revelado resulta estrecho si el valor de ácido es menor
de 50. Por otro lado, si el índice de acidez excede 180 las
porciones no expuestas tendrán una solubilidad baja en la solución
de revelado, pero el uso de una solución de revelado con una mayor
concentración dará lugar a la eliminación de las porciones
expuestas, haciendo difícil la producción de pautas de alta
definición.
Se puede producir polímeros fotosensibles u
oligómeros fotosensibles útiles mediante la adición de grupos
fotosensibles en las cadenas laterales o en los extremos de la
molécula de los polímeros o de los oligómeros citados
anteriormente.
Se prefieren los grupos fotosensibles que tienen
un grupo insaturado de tipo etileno. Dichos grupos insaturados de
tipo etileno incluyen los grupos vinilo, alilo, acrilo y
metacrilo.
La adición de dichas cadenas laterales a los
oligómeros o los polímeros se puede llevar a cabo permitiendo que un
compuesto insaturado de tipo etileno que contiene un glicidilo o
isocianato, un cloruro de ácido acrílico, cloruro de ácido
metacrílico o cloruro de alilo, den lugar a una reacción de adición
con el grupo mercapto, grupo amino, grupo hidroxilo o grupo
carboxilo en los polímeros.
Dichos compuestos insaturados de tipo etileno con
grupos glicidilo incluyen acrilato de glicidilo, metacrilato de
glicidilo, éteres de alilglicidilo, etilacrilato de glicidilo,
éteres crotónico glicidilo y éteres isocrotónico glicidilo.
Los compuestos insaturados de tipo etileno con
grupos isocianato incluyen isocianato de (met)acriloilo y
etilisocianato de (met)acriloilo.
Dicho compuesto insaturado de tipo etileno que
contiene glicidilo o isocianato, cloruro de acriloilo, cloruro de
metacriloilo y cloruro de alilo se añade preferiblemente en una
cantidad de 0,05-1 equivalentes al grupo mercapto,
amino, hidroxi o carboxi en el polímero.
Los iniciadores de fotopolimerización útiles
incluyen benzofenona, o-metil benzoil benzoato,
4,4-bis(dimetilamino)benzofenona,
4,4-bis(dietilamino)benzofenona,
4,4-diclorobenzofenona,
4-benzoil-4-metildifenilcetona,
dibencilcetona, fluorenona, 2,2-dietoxiacetofenona,
2,2-dimetoxi-2-fenil-2-fenilacetofenona,
2-hidroxi-2-metilpropiofenona,
p-t-butil dicloroacetofenona,
tioxantona, 2-metiltioxantona,
2-clorotioxantona,
2-isopropiltioxantona, dietiltioxantona, bencilo,
bencildimetil cetanol, bencilmetoxietil acetal, benzoina,
benzoinmetil éter, benzoinbutil éter, antraquinona,
2-t-butilantraquinona,
2-amilantraquinona,
\beta-cloroantraquinona, antrona, benzantrona,
dibenzosuberona, metilenantrona,
4-azidobenzalacetofenona,
2,6-bis(p-azidobenciliden)ciclohexanona,
2,6-bis(p-azidobenciliden)-4-metilciclohexanona,
2-fenil-1,2-butadiona-2-(o-metoxicarbonil)
oxima,
1-fenil-propanodiona-2-(o-etoxicarbonil)oxima,
1,3-difenil-propanotriona-2-(o-etoxicarbonil)oxima,
1-fenil-3-etoxi-propanotriona-2-(o-benzoil)oxima,
cetona de Michler,
2-metil-[4-(metiltio)fenil]-2-morfolino-1-propanona,
cloruro de naftalensulfonilo, cloruro de quinolinsulfonilo,
N-feniltioacridona,
4,4-azobisisobutironitrilo, disulfuro de difenilo,
disulfuro de benzotiazol, trifenilfosfina, canforquinona,
tetrabromuro de carbono, tribromo fenilsulfona y peróxido de
benzoilo; y combinaciones de pigmentos fotoreductores tales como
eosina y azul de metileno con agentes reductores tales como ácido
ascórbico y trietanolamina. Para los propósitos de la invención, se
pueden utilizar uno o más de dichos compuestos en combinación.
Preferiblemente se añade un iniciador de fotopolimerización en una
cantidad desde 0,05-10% p, más preferiblemente
0,1-5% p del componente fotosensible. Si la cantidad
del iniciador de polimerización añadida es demasiado pequeña, la
fotosensibilidad puede resultar insuficiente, mientras que si la
cantidad de iniciador de polimerización es demasiado grande, la
relación de persistencia de las porciones expuestas puede ser
demasiado pequeña.
La adición de un absorbente de rayos ultravioleta
puede ser efectiva. Se puede conseguir una gran relación de aspecto,
una gran definición y una gran resolución por adición de un
compuesto con gran eficacia en la absorción de rayos ultravioletas.
Los absorbentes de rayos ultravioleta preferidos incluyen colorantes
orgánicos y pigmentos orgánicos, en particular pigmentos orgánicos
de color rojo que absorben rayos ultravioleta en el margen de
longitudes de onda de 350 a 450 nm. De manera específica, incluyen
colorantes azo, colorantes de aminocetona, colorantes de xanteno,
colorantes de quinolina, colorantes de antraquinona, colorantes de
benzofenona, colorantes de difenilcianoacrilato, colorantes de
triazina y colorantes de ácido p-aminobenzoico. Se
prefiere los colorantes orgánicos puesto que incluso cuando se
añaden como un absorbente de luz, no permanecen en la película de
aislamiento con la cocción, minimizando el deterioro de la eficacia
de la película de aislamiento. Entre los colorantes citados
anteriormente, se prefiere de manera particular los colorantes azo y
los colorantes de benzofenona. El contenido de dicho colorante
orgánico es preferiblemente 0,05-5 partes en peso.
El efecto del absorbente de rayos ultravioleta no resulta suficiente
si el contenido es menor de 0,05% p, mientras que la eficacia de la
película de aislamiento con la cocción no es suficiente si el
contenido es superior a 5% p. Resulta más preferido si el contenido
se encuentra en el margen de 0,05-1% p. Un
procedimiento típico de adición de un absorbente de rayos
ultravioleta que comprende un colorante orgánico es tal como se
indica a continuación: se disuelve el colorante orgánico en un
solvente orgánico para formar una solución, a continuación se amasa
en una pasta o se añaden las partículas inorgánicas al solvente
orgánico y se seca. Mediante este procedimiento último, llamado de
encapsulado, se producen partículas en las que la superficie de cada
una de las partículas orgánicas se recubre con el compuesto
orgánico.
En algunas realizaciones de la invención, metales
tales como Pb, Fe, Cd, Mn, Co y Mg o sus óxidos contenidos en las
partículas inorgánicas pueden reaccionar con el componente
fotosensible de la pasta para dar lugar a una rápida gelificación de
la pasta haciendo imposible su uso para el recubrimiento. Para
evitar dicha reacción, se prefiere añadir una agente estabilizante
para inhibir la gelificación. Los agentes de estabilización
preferidos incluyen compuestos de triazol, en particular los
compuestos de triazol preferidos incluyen derivados de benzotriazol,
entre los cuales el benzotriazol puede actuar efectivamente. Un
tratamiento típico de la superficie de partículas de vidrio con
benzotriazol, tal como se lleva a cabo en la invención, tiene lugar
de la manera como se indica a continuación: se disuelve la cantidad
requerida de benzotriazol en relación a la cantidad de partículas
inorgánicas en un solvente orgánico, tal como acetato de metilo,
acetato de etilo, alcohol etílico o alcohol metílico, y se sumergen
las partículas en la solución durante 1-24 horas
para asegurar una immersión adecuada, a continuación se seca al
aire, preferiblemente a una temperatura de 20-30ºC,
para evaporar el solvente, dando lugar así a las partículas tratadas
con triazol. La cantidad de agente estabilizante usada (agente
estabilizante/partículas inorgánicas) debe ser preferiblemente
0,05-5% p.
Para mejorar la sensibilidad se añade un
sensibilizador. De manera específica, estos sensibilizadores
incluyen 2,4-dietiltioxantona, isopropiltioxantona,
2,3-bis(4-dietilaminobenzal)ciclopentanona,
2,6-bis(4-dimetilaminobenzal)ciclohexanona,
2,6-bis(4-dimetilaminobenzal)-4-metilciclohexanona,
cetona de Michler, 4,4-bis(dietilamino)
benzofenona,
4,4-bis(dimetilamino)calcona,
4,4-bis(dietilamino)calcona,
p-dimetilaminocinnamiliden indanona,
p-dimetilaminobencilidenindanona,
2-(p-dimetilaminofenilviniliden)-isonaftotiazol,
1,3-bis(4-dimetilaminobenzal)acetona,
1,3-carbonil-bis(4-dietilaminobenzal)
acetona,
3,3-carbonil-bis(7-dietilaminocumarina),
N-fenil-N-etiletanolamina,
N-feniletanolamina, N-tolildietanol
amina, N-feniletanolamina, benzoato de
dimetilaminoisoamilo,
3-fenil-5-benzoiltiotetrazol
y
1-fenil-5-etoxicarboniltiotetrazol.
Para los propósitos de la invención se puede usar uno o más de estos
compuestos. Algunos sensibilizadores también pueden actuar como
iniciadores de fotosensibilización. Cuando se añade un
sensibilizador a una pasta fotosensible tal como se utiliza en la
invención, su contenido es preferiblemente 0,05-10%
p, más preferiblemente 0,1-10% p, en relación al
componente fotosensible. La sensibilidad a la luz puede que no se
mejore de manera significativa si la cantidad de sensibilizador es
demasiado pequeña, mientras que la relación de persistencia de las
porciones expuestas puede ser demasiado pequeña si la cantidad del
sensibilizador es demasiado grande.
Se añade un inhibidor de polimerización para
mejorar la estabilidad térmica durante el almacenamiento.
Específicamente, dichos inhibidores de polimerización incluyen
hidroquinona, compuestos no esterificados de hidroquinona,
N-nitrosodifenilamina, fenotiazina,
p-t-butilcatecol,
N-fenilnaftilamina,
2,6-di-t-butil-p-metilfenol,
cloranilo y pirogalol. Cuando se añade un inhibidor de
polimerización, su contenido es preferiblemente
0,001-1% p de la pasta fotosensible.
Los plastificantes útiles incluyen
dibutilftalato, dioctilftalato, polietilen glicol y glicerina.
Para evitar la oxidación de un copolímero de
acrilato durante el almacenamiento se añade un antioxidante.
Específicamente, estos antioxidantes incluyen
2,6-di-t-butil-p-cresol,
hidroxianisol butilado,
2,6-di-t-4-etilfenol,
2,2-metilen-bis-(4-metil-6-t-butilfenol),
2,2-metilen-bis-(4-etil-6-t-butilfenol),
4,4-bis-(3-metil-6-t-butilfenol),
1,1,3-tris(2-metil-6-t-butilfenol),
1,1,3-tris(2-metil-4-hidroxi-t-butilfenil)butano,
ácido
bis(3,3-bis-(4-hidroxi-3-t-butilfenil)
butírico, ésteres de glicol, dilauriltiodipropionato y
trifenilfosfina. Cuando se añade un antioxidante, su contenido es
preferiblemente 0,001-1% en peso de la pasta.
Cuando se ha de controlar la viscosidad de la
solución, se puede añadir un solvente orgánico a la pasta
fotosensible de la invención. Los solventes orgánicos que resultan
útiles para ello incluyen metilcelosolve, etil celosolve,
butilcelosolve, metiletilcetona, dioxano, acetona, ciclohexanona,
ciclopentanona, alcohol isobutílico, alcohol isopropílico,
tetrahidrofurano, dimetilsulfóxido,
\gamma-butirolactona, bromobenceno, clorobenceno,
dibromobenceno, diclorobenceno, bromobenzoato, clorobenzoato y
mezclas de solventes orgánicos que contienen uno o más de entre
ellos.
El índice de refracción del componente orgánico
se define como el índice de refracción de dicho componente orgánico
en la pasta en el momento de la exposición del componente
fotodensible a la luz. Cuando se tiene que efectuar la exposición
después de los procedimientos de recubrimiento con la pasta y de
secado, se define el índice de refracción como el índice de
refracción del compuesto orgánico en la pasta después del
procedimiento de secado. En un procedimiento típico, se recubre el
substrato de vidrio con una pasta y a continuación se seca a
50-100ºC durante 1-30 minutos,
seguido de la medida del índice de refracción.
Para los propósitos de la presente invención, se
prefiere los procedimientos comunes de medida del índice de
refracción tales como el procedimiento elipsométrico o el
procedimiento del bloque V, y la medida debe efectuarse a la misma
longitud de onda que la de la luz usada para la exposición. En
particular, la medida se lleva a cabo preferiblemente utilizando luz
con una longitud de onda en el margen de 350-650 nm.
Además, la medida del índice de refracción se efectúa
preferiblemente utilizando rayos-i (365 nm) o
rayos-g (436 nm).
El índice de refracción del componente orgánico
polimerizado mediante irradiación con luz se puede medir irradiando
solamente el componente orgánico con la misma luz que la utilizada
para la irradiación con luz de la pasta.
Las partículas de vidrio que contienen 10% p o
más de óxido de bismuto u óxido de plomo que pueden sufrir cocción
sobre un substrato de vidrio pueden tener un índice de refracción de
1,6 o más, y en dicho caso, el componente orgánico debe tener un
índice de refracción alto.
En dicho caso, debe añadirse al componente
orgánico una substancia con un índice de refracción alto. Para
aumentar el índice de refracción, resulta efectiva la adición de un
compuesto que contiene átomos de azufre, átomos de bromo, átomos de
yodo, anillos de naftaleno, anillos de bifenilo, anillos de
antraceno o anillos de carbazol en una cantidad de 10% p o más
respecto al componente orgánico. El índice de refracción también se
puede aumentar por adición de anillos de benceno hasta un 20% p.
En particular, el índice de refracción del
componente orgánico se puede aumentar con facilidad mediante la
adición de más del 10% p de átomos de azufre o anillos de naftaleno.
Sin embargo, si el contenido es del 60% p o más, la sensibilidad a
la luz puede disminuir de manera no deseada, de manera que el
contenido en átomos de azufre o anillos de naftaleno se encuentra
preferiblemente en el margen de 10-60% p.
Un procedimiento efectivo para la introducción de
átomos de azufre, átomos de bromo o anillos de naftaleno en el
componente orgánico es el uso de un compuesto que consiste en
monómeros fotosensibles o substancias aglutinantes que contienen
átomos de azufre o anillos de naftaleno. Los polímeros típicos
preparados a partir de monómeros que contienen átomos de azufre en
su estructura molecular incluyen aquellos que se expresan mediante
las fórmulas (a), (b) y (c) que se indican a continuación, en las
que R en la fórmula estructural significa un átomo de hidrógeno o un
grupo metilo.
\vskip1.000000\baselineskip
Un sensibilizador para ser usado debe absorber
luz de la longitud de onda expuesta. Con dicho sensibilizador, el
índice de refracción aumenta considerablemente en la vecindad de la
longitud de onda en que tiene lugar la absorción, por tanto, se
puede aumentar el índice de refracción del componente orgánico por
adición de un sensibilizador en gran cantidad. En dicho caso, el
sensibilizador se puede añadir en una cantidad desde
0,5-10% p, más preferiblemente,
1-6% p respecto a la pasta.
1-6% p respecto a la pasta.
Para fabricar una pasta se preparan los
componentes necesarios tales como partículas inorgánicas, absorbente
de rayos ultravioleta, polímero fotosensible, monómero fotosensible,
iniciador de fotopolimerización, fritado de vidrio y solvente para
dar lugar a una mezcla de una composición requerida, a continuación
se procesa, mediante un molino de tres rollos o una máquina para
amasar, para asegurar un mezclado homogéneo o una dispersión.
La viscosidad de la pasta se ajusta, tal como se
requiere, mediante el control de las cantidades de las partículas
inorgánicas, del mejorador de la viscosidad, del solvente orgánico,
del plastificante y del agente de suspensión que deben añadirse. Su
margen debe estar entre 2000-200000 cps
(centipoises). Cuando se utiliza el procedimiento de recubrimiento
por giro para recubrir los substratos de vidrio, la viscosidad es
preferiblemente 200-5000 cps. Preferiblemente,
cuando se utiliza el procedimiento de impresión de la pantalla para
aplicar un único recubrimiento con un grosor de
10-20 \mum, la viscosidad es
50000-200000 cps, mientras que preferiblemente es de
1000-20000 cps cuando se utiliza un recubridor de
tronera o un recubridor de colorante.
A continuación se describen algunos ejemplos de
la utilización de pastas fotosensibles para la formación de pautas,
pero no implican limitaciones sobre la invención.
Se aplica una pasta fotosensible sobre toda la
superficie o sobre una parte de un substrato de vidrio, un substrato
cerámico, o una película de polímero. Para el recubrimiento se puede
utilizar un procedimiento común tal como impresión de pantalla,
recubridor de barras, recubridor de rollos, recubridor de colorante
o recubridor de tronera. El grosor del recubrimiento se puede
ajustar utilizando un número apropiado de capas, de aberturas del
recubridor, de malla de pantalla y de viscosidad de la pasta.
Cuando se aplica una pasta sobre un substrato, se
puede tratar la superficie del substrato para conseguir un estrecho
contacto entre el substrato y el recubrimiento. Los agentes útiles
para dicho tratamiento de la superficie incluyen agentes
silanizadores de acoplamiento, tales como vinil triclorosilano,
vinil trimetoxi silano, vinil trietoxi silano,
tris-(2-metoxietoxi)vinil silano,
\gamma-glicidoxipropil trimetoxi silano,
\gamma-(metacriloxipropil) trimetoxi silano,
\gamma-(2-aminoetil)aminopropil trimetoxi
silano, \gamma-cloropropil trimetoxi silano,
\gamma-mercaptopropil trimetoxi silano y
\gamma-aminopropil trietoxi silano y compuestos
orgánicos metálicos tales como compuestos orgánicos de titanio,
compuestos orgánicos de aluminio y compuestos orgánicos de zirconio.
Estos agentes silanizadores de acoplamiento o compuestos orgánicos
metálicos se utilizan como una solución al 0,1-5% en
un solvente orgánico tal como etilen glicol monometil éter, etilen
glicol monoetil éter, alcohol metílico, alcohol etílico, alcohol
propílico y alcohol butílico. A continuación se aplica uniformemente
el líquido para el tratamiento de la superficie sobre un substrato
mediante el uso de una máquina de extrusión, etc., seguido del
secado a 80-140ºC durante 10-60
minutos para conseguir el tratamiento de la superficie.
Cuando se aplica una pasta a una película, la
exposición puede efectuarse después del secado de la pasta sobre la
película o después de la adhesión de la película sobre un substrato
de vidrio o de cerámica.
Se puede preparar una lámina verde fotosensible
para materiales de circuito o para pantallas aplicando la pasta
fotosensible de la invención sobre un material como una película de
poliéster. Se puede fabricar una capa de pasta fotosensible con un
grosor uniforme mediante transferencia de esta lámina verde a un
substrato de vidrio.
Después del recubrimiento, se usa un equipo para
la exposición a la luz para llevar a cabo la exposición.
Generalmente, la exposición se efectúa utilizando el procedimiento
de exposición enmascarada utilizando una fotomáscara, al igual que
en la fotolitografía. La máscara utilizada puede ser del tipo
negativo o positivo, dependiendo del componente orgánico
fotosensible.
Se puede llevar a cabo la formación directa de
una pauta mediante un haz de láser visible azul o rojo o un haz
láser de iones de Ar en lugar de utilizar una fotomáscara.
Se puede utilizar dispositivos de exposición
tales como un expositor por etapas o un expositor de proximidad.
Para la exposición a la luz de una gran área, se puede aplicar una
pasta fotosensible sobre un vidrio u otro substrato, seguido de
exposición mientras se va desplazando el substrato para permitir la
exposición de una gran área mediante un expositor de luz con una
pequeña fuente de luz.
Las fuentes de luz activa que pueden utilizarse
de manera efectiva incluyen la luz visible, luz cercana al
ultravioleta, luz ultravioleta, haz de electrones, rayos X y haz de
láser. Entre todos ellos se prefiere la luz ultravioleta, y pueden
usarse fuentes tales como una lámpara de mercurio de baja presión,
lámpara de mercurio de alta presión, lámpara de mercurio de
extra-alta presión, lámpara de halógeno y lámpara
germicida. Entre éstas, se prefiere la lámpara de mercurio de
extra-alta presión. Las condiciones de exposición
óptimas dependen del grosor del recubrimiento, pero se usa
preferiblemente una lámpara de mercurio de
extra-alta presión con una salida de
1-100 mW/cm^{2} para exposiciones de
0,5-30 minutos.
Se puede proporcionar una película de barrera de
oxígeno sobre la pasta fotosensible aplicada para mejorar la forma
de la pauta. Los materiales útiles para dichas barreras de oxígeno
incluyen las membranas de PVA, las membranas de celulosa y las
películas de poliéster.
Se puede producir una membrana de PVA recubriendo
uniformemente un substrato con una solución acuosa al
0,5-5,0% p utilizando una tobera, etc.., seguido de
secado a 70-90ºC durante 10-60
minutos para evaporar el agua. Se prefiere añadir una pequeña
cantidad de alcohol a la solución acuosa para mejorar la
humidificación con la película de aislamiento, facilitando así la
evaporación. Preferiblemente, la solución de PVA debe estar en el
margen de concentración de 1-3% p. Una concentración
en este margen mejorará más la sensibilidad. Se considera que el
recubrimiento de PVA puede mejorar la sensibilidad debido al
siguiente mecanismo: se cree que el oxígeno en la atmósfera reduce
la sensibilidad para el foto-curado, pero la
membrana de PVA puede dar lugar a que el oxígeno no deseado bloquee
la mejora de la sensibilidad a la exposición a la luz.
Cuando se utiliza una película transparente tal
como una película de poliéster, polipropileno o polietileno, dicha
película se puede adherir sobre la pasta fotosensible aplicada.
Después de la exposición a la luz, se lleva a
cabo el revelado haciendo uso de la diferencia en solubilidad a la
solución de revelado entre las partes expuestas y las no expuestas.
Para este propósito se puede utilizar un procedimiento tal como
sumergir, rociar o pintar.
Para la solución de revelado se puede utilizar un
solvente orgánico que pueda disolver el componente orgánico en la
pasta fotosensible. Se puede añadir agua al solvente orgánico de
manera que no se reduzca de manera significativa el poder de
disolución. Cuando la pasta fotosensible contenga un compuesto con
un grupo ácido tal como un carboxilo se puede utilizar una solución
acuosa alcalina. Aunque la solución acuosa alcalina puede ser una
solución alcalina metálica tal como una solución de hidróxido de
sodio, solución de carbonato de sodio o solución de hidróxido de
calcio, se prefiere el uso de una solución alcalina orgánica ya que
los componentes alcalinos se pueden eliminar con facilidad en el
momento de la cocción.
Se pueden usar compuestos de amina corrientes
como dichos compuestos alcalinos orgánicos. Específicamente,
incluyen hidróxido de tetrametilamonio, hidróxido de
trimetilbencilamonio, monoetanol amina y dietanol amina.
Generalmente, la concentración de la solución alcalina debe ser del
0,01-10% p, más preferiblemente,
0,1-5% p. Si la concentración es demasiado baja, no
se eliminan las porciones solubles, mientras que una concentración
alcalina excesivamente alta da lugar al desconchado de las porciones
con pauta y la corrosión de las porciones solubles.
En el momento del revelado, la temperatura de
revelado es, preferiblemente 20-50ºC para facilitar
el control del procedimiento.
A continuación se efectúa la cocción en un horno.
La atmósfera y la temperatura utilizadas en la cocción depende de la
pasta y del substrato. Generalmente, la cocción se lleva a cabo en
una atmósfera tal como aire, nitrógeno o hidrógeno. El horno usado
puede ser del tipo horno por lotes o de tipo cinta en continuo.
La temperatura de la cocción debe ser
400-1000ºC. Cuando se lleva a cabo la formación de
una pauta sobre un substrato de vidrio, se debe mantener a
520-610ºC durante 10-60 minutos para
asegurar la cocción.
Cada uno de los procedimientos de recubrimiento,
exposición a la luz, revelado y cocción puede incluir una etapa de
calentamiento a 50-300ºC para propósitos tales como
secado y reacción preliminar.
Un substrato de vidrio con una placa de
separación tal como los producidos mediante los procedimientos
anteriores se puede usar en la parte frontal o trasera de una
pantalla de plasma. También se puede usar como el substrato para la
cocción eléctrica desde las porciones dirigidas en una pantalla de
cristal líquido de plasma de matriz dirigida.
Se aplica fósforo entre las nervaduras que forman
barrera producidas anteriormente, seguido de su colocación "tipo
bocadillo" entre un substrato de vidrio frontal y otro posterior
y su precintado con un gas noble tal como helio, neón o xenón para
dar lugar a un panel para la pantalla de plasma.
A continuación, se instalan conductores de CI
para completar la pantalla de plasma.
Se ha de reducir el tamaño de cada uno de los
pixels para aumentar la definición de la pantalla de plasma, es
decir, para aumentar el número de pixels en una pantalla del mismo
tamaño. Para conseguir ésto, se ha de reducir el paso de la
nervadura que forma barrera, pero un menor paso da lugar a una
disminución en el espacio de cocción y una disminución en el área
recubierta de fósforo, dando lugar a una menor brillantez.
Específicamente, una pantalla de 42 in de alta resolución para TV
(1929x1035 pixels) o una pantalla de 23 in para un equipo de
automoción de oficina (XGA: 1024x768 pixels) requiere un tamaño de
pixel de 450x450 \mum y un paso de 150 \mum en la nervadura que
forma barrera para dividir los pixels de cada uno de los colores. En
este caso, una gran amplitud de línea en la nervadura que forma
barrera hace imposible mantener un espacio de cocción suficiente y
disminuye el área recubierta con fósforo, haciendo así difícil
mejorar el brillo.
Hemos encontrado que la tecnología que se
proporciona en la presente invención sirve para permitir la
reducción del ancho de línea en la nervadura que forma barrera.
En particular, la tecnología sirve para permitir
la producción de una pantalla de plasma que comprende una nervadura
que forma barrera de tipo franja con un espaciador de
20-40 \mum de ancho. De este modo la tecnología
resulta efectiva para mejorar el brillo.
Además, produciendo una nervadura que forma
barrera de alta definición con una altura de 100-170
\mum y un paso de 100-160 \mum se puede
proporcionar una pantalla de plasma de alta definición útil para
pantallas de TV de alta resolución y para ordenadores.
A continuación se presentan ejemplos para
ilustrar la invención más específicamente. Sin embargo, los ejemplos
no implican ninguna limitación en la invención. Las concentraciones
(%) en los ejemplos y en los ejemplos comparativos se expresan en
porcentajes en peso, excepto cuando se especifica lo contrario.
En cada uno de los ejemplos se prepara una pasta
fotosensible que consiste en partículas inorgánicas y un componente
orgánico. Su procedimiento de preparación es el que se indica a
continuación: se calientan los materiales del componente orgánico a
80ºC con \gamma-butirolactona para asegurar la
disolución, a continuación se añaden las partículas inorgánicas y se
amasan en una máquina para amasar para dar lugar a una pasta. Su
viscosidad se ajusta controlando la cantidad de solvente que se
añade. El solvente (\gamma-butirolactona) se
añade en una cantidad de hasta 10-40% de la
pasta.
Subsecuentemente, se aplican varios
recubrimientos mediante impresión en pantalla sobre un substrato de
30x30 cm de vidrio de cal sodada o de vidrio de cuarzo con un grosor
de hasta 100 \mum, 150 \mum o 200 \mum, seguido de secado a
80ºC durante 30 minutos.
A continuación, se exponen los substratos a la
luz mediante una de las dos fotomáscaras citadas a continuación.
(1) Máscara negativa de Cromo con un paso de 220
\mum y un ancho de línea de 50 \mum.
(2) Máscara negativa de Cromo con un paso de 150
\mum y un ancho de línea de 20 \mum.
La exposición a la luz se efectúa con rayos
ultravioleta de 2-10 J/cm^{2} a partir de una
lámpara de mercurio de extra-alta presión con una
salida de 50 mW/cm^{2}.
Subsecuentemente, se sumerge el substrato en una
solución de monoetanol amina al 0,5% para el revelado.
A continuación se seca el substrato de vidrio
resultante a 80ºC durante una hora, y se hace la cocción a una
temperatura máxima de 560ºC o 850ºC (se mantiene la temperatura
máxima durante 30 minutos).
El substrato resultante se corta en porciones y
se observan sus secciones transversales bajo un microscopio
electrónico de barrido para determinar si se ha producido una buena
pauta sobre la nervadura que forma barrera. En la Tabla 3 se
muestran los resultados, donde "o" indica que se tiene una
buena pauta y "x" indica que no se ha obtenido una buena
nervadura que forma barrera debido a porciones que faltan o se han
destruido en la pauta o debido a un revelado insuficiente que deja
sin eliminar las partes no expuestas.
El índice de refracción del componente orgánico
se ajusta solamente mediante el control del componente orgánico en
la pasta, y se mide después del recubrimiento y secado con el
procedimiento elipsométrico utilizando luz con una longitud de onda
de 436 nm a 25ºC.
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de
vidrio A1 y 25 g de componente orgánico B3, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
560ºC durante 30 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
Utilizando una pasta de plata fotosensible se
forma un cableado de plata de 3072 líneas tipo banda con un ancho de
línea de 40 \mum, un paso de 150 \mum y un grosor de 10 \mum
sobre un substrato de vidrio de cal sodada de 360x500 mm (2,8 mm de
grosor). A continuación se aplica la pasta preparada anteriormente
sobre toda la superficie hasta un grosor de 200 \mum y se expone a
la luz a través de una fotomáscara con un paso de 150 \mum, un
ancho de línea de 20 \mum, un número total de 3080 líneas y una
longitud de línea de 350 mm, seguido de revelado y cocción para
proporcionar un nervadura que forma barrera. A continuación, se
recubre con pastas de fósforo RGB mediante impresión de la pantalla,
seguido de cocción a 450ºC durante 20 minutos para proporcionar un
panel posterior para una pantalla de plasma de 23 in. Se puede
producir una pantalla XGA de 23 in. (1024x768 pixels) uniendo este
panel posterior a un panel frontal y precintándolos entre sí con
relleno de un gas entre ellos.
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de
vidrio A2 y 25 g de componente orgánico B3, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 15 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
560ºC durante 10 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
Se prepara una pasta a partir de 70 g de polvo de
vidrio A3 y 30 g de componente orgánico B4, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 15 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
560ºC durante 10 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
(Ejemplo de Proceso; Producto
Comparativo)
Se prepara una pasta a partir de 80 g de polvo de
vidrio A4 y 20 g de componente orgánico B2, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 11 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
580ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de
vidrio A5 y 25 g de componente orgánico B1, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 12 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
580ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de
vidrio A6 y 25 g de componente orgánico B3, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
850ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
Se prepara una pasta mezclando 60 g de polvo de
vidrio A1 y 15 g de polvo de vidrio A6 y utilizando 25 g de
componente orgánico B3, cuya composición se indica en la Tabla 1,
utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
580ºC durante 30 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
Ejemplo Comparativo
1
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de
vidrio A3 y 25 g de componente orgánico B2, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
560ºC durante 10 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
Ejemplo Comparativo
2
Se prepara una pasta a partir de 75 g de polvo de
vidrio A4 y 25 g de componente orgánico B4, cuya composición se
indica en la Tabla 1, utilizando 10 g de solvente.
Se forma una pauta y se efectúa la cocción a
580ºC durante 15 minutos. Los resultados se presentan en la Tabla
3.
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
Las abreviaciones usadas en las tablas son las
que se indican a continuación (los números que se dan en la fórmula
de Polímeros 1-3 muestran la relación molar de cada
monómero):
TMPTA: | triacrilato de trimetilolpropano |
TBPMA: | metacrilato de tribromofenilo |
TBB-ADA: | diacrilato de tetrabromo-bis-fenolA |
BMEXS-MA: |
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
MPS-MA:
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
PVA: | alcohol polivinílico |
Sudan: | colorante azo rojo (C_{24}H_{20}N_{4} O) |
Yupinal D50: | colorante de fenzofenona (Yupinal D50) C_{13}H_{10}O_{5} |
MTPMP: | 2-metil-1-[4-(metiltio)fenil]2-morfolinopropan-1 |
EPA: | p-dimetilaminobenzoato de etilo |
DET: | 2,4-dietiltioxantona |
\gamma-BL: | \gamma-butirolactona |
Polímero
1
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(peso molecular promedio: 43000; índice de
acidez:
90)
Polímero
2
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(peso molecular promedio: 32000; índice de
acidez:
95)
Polímero
3
\vskip1.000000\baselineskip
\vskip1.000000\baselineskip
(peso molecular promedio: 30000; índice de
acidez:
101)
La pasta fotosensible de la presente invención
hace posible llevar a cabo la formación de pautas con una gran
relación de aspecto y con una gran precisión. La invención también
hace posible la formación de pautas de gran grosor y gran precisión
para materiales para pantallas y circuitos, así como aumentar la
definición y simplificar los procedimientos de fabricación. En
particular, se pueden fabricar con facilidad paneles para pantallas
de plasma de alta definición.
Claims (27)
1. Utilización, para la formación de nervaduras
que forman la barrera en un sustrato de vidrio en un procedimiento
de producción de una pantalla de plasma o de una pantalla de cristal
líquido de plasma de matriz dirigida, de una pasta fotosensible que
comprende, como componentes esenciales, (a) partículas inorgánicas
que contienen partículas de vidrio en una cantidad en peso, por peso
de partículas inorgánicas, del 60% en peso o más y (b) un componente
orgánico que contiene un compuesto fotosensible, en el que el índice
de refracción promedio de las partículas inorgánicas, N1, y el
índice de refracción promedio del componente orgánico, N2,
satisfacen la ecuación siguiente:
- 0,1 \leq
N1-N2 \leq
0,1
2. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el índice de refracción promedio de las partículas
inorgánicas, N1, y el índice de refracción promedio del componente
orgánico, N2, satisfacen la ecuación siguiente:
- 0,05 \leq
N1-N2 \leq
0,1
3. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas
se encuentra en el margen de 1,5-1,7.
4. Utilización según la reivindicación 3 en donde
el índice de refracción promedio de las partículas inorgánicas se
encuentra en el margen de 1,55-1,65.
5. Utilización según la reivindicación 1 en donde
la pasta fotosensible comprende 50-95 partes en peso
de partículas inorgánicas y 5-50 partes en peso de
un componente orgánico.
6. Utilización según la reivindicación 1, en
donde las partículas de vidrio tienen una temperatura de
ablandamiento térmico (Ts) de 350-600ºC.
7. Utilización según la reivindicación 1, en
donde las partículas de vidrio tienen un coeficiente de expansión
térmico lineal de 50-90x10^{-7}.
8. Utilización según la reivindicación 1, en
donde las partículas de vidrio tienen un coeficiente de esfericidad
del 80 por ciento o más.
9. Utilización según la reivindicación 1, en
donde las partículas de vidrio contienen por lo menos uno de entre
óxido de litio, óxido de sodio y óxido de potasio con su contenido
total de 3-20% en peso.
10. Utilización según la reivindicación 5, en
donde las partículas de vidrio contienen 3-20% peso
de óxido de litio.
11. Utilización según la reivindicación 5, en
donde las partículas de vidrio contienen por lo menos óxido de
bismuto u óxido de plomo con su contenido total de
5-50% peso.
12. Utilización según la reivindicación 5, en
donde las partículas de vidrio contienen por lo menos óxido de
bismuto u óxido de plomo con un contenido total de
5-30% peso y también contienen por lo menos uno de
entre óxido de litio, óxido de sodio u óxido de potasio con un
contenido total de 3-15% en peso.
13. Utilización según la reivindicación 5, en
donde las partículas de vidrio contienen 3-60% peso
de óxido de silicio y 5-50% peso de óxido de
boro.
14. Utilización según la reivindicación 5, en
donde las partículas de vidrio contienen 3-60% peso
de óxido de silicio, 5-50% peso de óxido de boro,
1-30% peso de óxido de bario y 1-30%
peso de óxido de aluminio.
15. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el componente orgánico contiene 10-90% peso de
un oligómero o un polímero que tiene un peso molecular promedio de
500-100000, y este oligómero o polímero tiene un
grupo carboxilo en su estructura molecular.
16. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el componente orgánico contiene 10-90% peso de
un oligómero o un polímero que tiene un peso molecular promedio de
500-100000, y este oligómero o polímero tiene un
doble enlace insaturado en su estructura molecular.
17. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el componente orgánico contiene 10-90% peso de
un oligómero o un polímero que tiene un peso molecular promedio de
500-100000, y este oligómero o polímero tiene un
grupo carboxilo o un doble enlace insaturado en su estructura
molecular.
\newpage
18. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el componente orgánico contiene 10-80% peso de
un compuesto de acrilato multifuncional y/o un compuesto de
metacrilato.
19. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el componente orgánico contiene por lo menos uno seleccionado
entre el grupo formado por anillo de benceno, anillo de naftaleno y
átomo de azufre con un contenido total de 10-60%
peso.
20. Utilización según la reivindicación 1, en
donde el componente orgánico contiene 0,05-5% peso
de un compuesto que puede absorber los rayos ultravioleta.
21. Utilización según la reivindicación 20, en
donde el compuesto que puede absorber los rayos ultravioleta es un
colorante orgánico o un pigmento orgánico.
22. Utilización según la reivindicación 21 en
donde el colorante orgánico o el pigmento orgánico es un colorante
rojo o un pigmento rojo.
23. Procedimiento para la fabricación de una
pantalla de plasma o de una pantalla de cristal líquido de plasma de
matriz dirigida en el que se producen nervaduras que forman barrera
sobre un sustrato de vidrio mediante un procedimiento de
recubrimiento que recubre el substrato de vidrio con una pasta
fotosensible según la reivindicación 1, exposición a la luz,
revelado y cocción.
24. Procedimiento según la reivindicación 23, en
el que la exposición a la luz, en el procedimiento de exposición a
la luz, se lleva a cabo en una etapa.
25. Pantalla de plasma o pantalla de cristal
líquido de plasma de matriz dirigida obtenible mediante un
procedimiento para la fabricación de acuerdo con la reivindicación
23 ó 24 y que comprende una nervadura que forma barrera producida
sobre un substrato de vidrio en el que la citada nervadura que forma
barrera comprende un componente inorgánico con un índice de
refracción promedio de 1,5-1,7.
26. Pantalla según la reivindicación 25, en la
que la nervadura que forma barrera producida está en forma de banda
con un ancho de línea de 20-35 \mum.
27. Pantalla según la reivindicación 25, en la
que la nervadura que forma barrera producida está en forma de banda
con un ancho de línea de 20-40 \mum, una altura de
100-170 \mum y un paso de 100-160
\mum.
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