专利名称：孔眼和/或空腔呈一定图形的电绝缘材料板的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造具有多个按一定图形排列的孔眼和/或空腔的电绝缘材料板的一种制造方法。
这类具体可以由诸如玻璃或陶瓷材料之类的硬脆材料制成的板，特别是可用于象等离子体显示器之类的发光气体放电显示器中，可用于场致发射显示器、阴极射线显示器中和用于那种电子是在沟壁系由电绝缘材料制成的沟道中传播的显示器(叫做绝缘电子沟道显示器)中，其中小孔眼或空腔供控制电子电流之用。这些多孔板可以制成(多孔眼)控制板的形式，且配备以(可寻址的)与各孔眼配合工作的若干电极，制成具有多个平行空腔(输送沟道)的输送板的形式或制成多孔隔板(例如发光显示器控制板与发光屏之间的隔板)。此外，还可以在例如压力传感器中用作有多个穿孔的电绝缘材料薄片。
美国专利3，956，667叙述了一种发光气体放电显示器。这种显示器需要有一个控制板来控制各象素。该控制板把这类显示器的内空间分成两个区域等离子体区和后加速区。控制板由穿孔玻璃板构成，穿孔玻璃板的一侧有一列线条，另一侧有一列金属导电线或电极围绕着或沿各孔眼延伸。这些电极使电子可以有选择地从等离子体区通过各孔眼抽到后加速区，并使电子入射到发光屏上。
在控制板的情况下，上述那种板上孔眼的数目由所要求的象素数确定。
目前的电视行扫描图形采用大约500×700个象素，各象素的水平间距为0.5毫米，垂直间隔为0.7毫米。这些象素确定了待开设在电绝缘材料控制板上的孔眼图形。这些孔眼一般是通过化学腐蚀(液蚀、气相蚀)开设的。然而采用标准材料和化学腐蚀法时，板厚、孔眼直径和孔眼间距不能彼此独立地加以选择。此外，若待腐蚀的板上设有金属线路，则线路底下的玻璃受钻蚀时，则可能会有线路从玻璃上松脱掉的风险。此外，板较厚(大约200微米，特别是厚度大于400微米)时，采用化学腐蚀要达到所要求的精确度有困难。
本发明的目的是提供一种制板的(最好是简单的)方法，这种方法特别适用于前述用场，且可以调定使电绝缘板有涂敷(例如金属化)或无涂敷层上的空腔和/或孔眼图形达到要求所要求的许多参数。
因此，本发明的方法的特征在于，图形是通过下列各工序形成的-产生至少一股磨料粉喷射流;
-将该喷射流喷射到板表面;
-将该喷射流冲击到板表面的部位限制到一定的范围。
-令喷射流相对于板表面运动。
与现有技术的腐蚀工艺相比较，采用这种磨料粉喷射工艺在电绝缘材料板上形成孔眼图形具有这样的好处，即可以利用大量的参数，其中特别是，磨料的类型、粒度、磨料粒喷嘴孔经、喷嘴/板间距、料粒传送介质压力、喷嘴的运动、喷嘴与板之间的相对运动速度等等。我们发现，改变这些参数可以制造其孔眼和/或空腔图形合乎显示器使用要求的板。在显示器的孔眼多而密集的电绝缘多孔板上形成图形，从化学腐蚀工艺转而采用粉粒喷射工艺这一措施看来给显示器制造业带来了许多意外的优点。
要使喷射流只冲击到范围一定的部位，可以将喷射流的直径限制到一定的范围，并令喷射流横扫板表面，形成槽形孔或沟道。要形成大量孔眼的图形时，本发明则采用掩模。(采用掩模对形成上述槽形孔和沟道也有好处。)
所使用的掩模可以由例如具一定图形的光致抗蚀剂或合成材料制成。
我们发现，采用穿孔的(特别是金属)板作为掩模特别合适。这种板可以在多种场合使用许多次，特别是板上可先加上保护涂层时更是如此。
采用独立的金属板或合成材料板作为掩模时，应将掩模粘附到待喷射的板上，这样做有好处。为此可采用易清除的粘结剂。另一种有意思的作法是采用可磁化的金属(例如Fe)板，将其借助于在待喷射的金属板另一侧产生的磁场“粘附”到待喷射的金属板上。采用电磁铁时，不难加上和除去磁吸力。
在喷射过程中，最大限度地防止掩模因局部脱落致使粉粒跑到掩模底侧从而可能伤及不待喷射的部分(这叫做底侧喷射)，粘结是非常重要。
参看下面所述的一些实施例即可清楚了解本发明的上述和其它各方面。
附图中
图1是配备有穿孔掩模的一个板的剖视图;
图2是配备有保护涂层的穿孔掩膜的剖视图;
图3是场致发射显示器的剖视图;
图4a是绝缘电子沟道显示器的立面图;
图4b是绝缘电子沟道显示器的剖视图;
图5是气体放电显示器的剖视图;
图6是平板显示器的部件分解图;
图7和8图示出如何用粉粒喷射装置在板上形成孔眼图形;
图9A、9B和9C示出了本发明按这种方式形成的各种孔眼图形。
图10A和10B示出在板的两面上形成空腔图形。
图11A和11B示出了如何将“三个板合成一个板”。
图12示出喷嘴安置在具有旋转点的夹具中。
各种不同类型的(电致发光)显示器需要采用孔眼和/或空腔图形非常精确的电绝缘控制板、输送板和/或隔板。板厚可以在200和5000微米之间，特别是200与700微米之间。孔眼或空腔的深度可以在50与5000微米之间。这些应用场合的特有材料为玻璃或陶瓷材料。
图1是配备有金属掩模2的这种板1的剖视图。适用的金属为那些易于腐蚀的金属。用本发明的磨料粉喷射工艺轻轻冲击Fe掩模，以便在板1上形成孔眼3。另一种可采用的材料是(不锈)钢或殷钢合金(NiFe)。掩模也可以不采用金属掩模(这种掩模的好处是可以使用好几次，例如几十次)而采用清漆模(例如丝网印刷技术中使用的清漆)或合成材料掩模(例如紫外光敏合成材料)。
金属掩模2可设保护涂层(图2)，例如可用电解法镀上的镍或铬层或汽相淀积的铝层。不然也可以形成合成材料涂层。可以借助于粘结层与将一个未固定的掩模粘结到板1上以防在粉粒喷射过程中局部脱落。粘结层与可由水溶性粘结剂(例如以葡萄糖为主要原料的粘结剂)组成。这类粘结剂不难制备，造价使宜，且使用完毕之后要清除也简单。掩模2也可以由磁性材料制成，用磁场“粘附”到板1上。
在图1的实施例中，板1上用虚线表示的孔眼3略呈锥形。板在场致发射显示器中用作内真空支架(隔板)时，这种孔眼形状通常用以形成其壁平行的柱形孔眼或空腔。圆柱形孔眼适用作例如绝缘电子沟道显示器中控制板与发光屏之间的隔板。
图3是场致发射显示器的示意剖视图，该显示器有一个衬底40、锥形发射尖端41、带孔43的隔板42和前壁45连同发光屏44。隔板42用本发明的方法制造有好处。
图4a是欧洲专利EP-A-400，750中所述的绝缘电子沟道显示器6的示意立面图，图4b为该显示器的剖视图。这种显示器有多个绝缘板10a、10b、10c、10d，在绝缘板的透明面板7与后壁14之间有许多有规则的孔眼图形。
面板内表面上设有发光屏15。毗邻该发光屏有一个界面隔板10d，厚约1毫米，孔眼的数目为1×106个，与发光屏15上的发光区(彩色点)的数目相对应。各彩色点由预选板10a和细选板10c寻址，该两板由例如玻璃制成，厚度为0.5毫米。在此情况下，板10c的图形由孔眼三色组R、G、B组成。板10c上的各孔眼例如逐行由金属细选电极13、13′、13″……加以激励。这些电极可以在各孔眼形成之后设置，同时还可以对各孔眼壁进行金属化，另一种方法是可先设置细选电极。隔板结构10b将预选板10a与细选板10c隔离开来，在此情况下，该隔板结构是(大)孔板，孔板的各孔眼将预选板10a上的命名如350，000个孔眼8、8′各个与细选板10c上的多个孔眼连通。预选板10a设有预选电极9、9′……，供例如逐行激励与输送沟道11、11′、11″……连通的孔眼8、8′(也参看图4a)之用。输送沟道11、11′、11″……在此情况下由电绝缘间壁12、12′、12″……彼此隔离开来。另一种方法是令各输送沟道(总数为几百个，例如200或400)在后壁中形成深若干毫米宽0.5或1毫米的沟道形空腔。本发明的方法也适用于这种用途。在此情况下，后壁14构成电子输送板。输送沟道11、11′、11″……经穿孔阴极板16(例如由1毫米厚的玻璃制成)与线形电子源18配合工作。阴极板16上的孔眼17(数目也有几百个，例如200或400个)也可用本发明的方法形成，这样做有好处。
以工业规模制造图4a和4b中所示的那一种“绝缘电子沟道显示器”时，在特多穿孔的较厚的(至少四个)极方面，在有大量孔眼方面和要求在多个这类板上形成连续或条状涂层方面，本发明都提出了解决办图5是德国专利DE-2，412，869中所述的气体放电显示器的立面图。该显示器有个绝缘板21，板上形成有由规则的孔眼22组成的图形。成排的导线23在一侧延伸横贯孔眼22。这些导线用例如印刷技术、汽相淀积法或光刻蚀法形成。成列的导线24横贯孔眼22的另一侧延伸。这种显示器可以参看德国专利DE-2，412，869。绝缘板21可用本发明的方法来制造，这样做有好处。
图6是MEI在杂志上介绍的平板显示器的立面图。这种显示器有许多金属电子束控制电极25、25′、25″……，电极在后壁26与发光屏27之间开有槽形孔眼。可在具同样的孔眼图形的电绝缘材料板上用本发明形成这些电极，这在便于处理和悬挂方面大有好处。
图7示出了待喷射的板28，该板安置在支座29上。支座29可在垂直于图面的箭头P的方向上移动。板28配备有呈穿孔金属板形式的掩模30。在此实例中，掩模30具有规则的圆孔眼图形(见图8)。进行磨蚀作业用的装置31(粉粒喷射装置)在图中以喷射机构32示出，喷射机构32有一个喷嘴33指向板28的表面。视乎要开的是孔眼还是空腔而定，喷嘴/掩模间距可取0.5与0.25厘米的范围，一般在2与10厘米之间。在进行磨料粉粒喷射的过程中，从喷嘴33中喷射出例如碳化硅粒子、氧化铝粒子、玻璃粒料或钢粒料或它们的混合料。为此可采用压力原理或文丘利原理。适用于本发明目的的磨料粒的粒度在1和200微米的范围，一般在10与100微米之间的范围。
在此实施例中，借助于有一个心轴35的横向进给装置34，喷射机构32连同其喷嘴33可在横切箭头P的方抽上横向移动。
配备有电气触点的止动件36和37与反转电路相连接，使电动机驱动的心轴35反转。
支座29工作时，板28作例如平行X轴线的往复运动，喷射机构32作平行于Y轴线的横向运动(图8)，两种运动速度彼此互相配合，使板28上得出完整的所要求的孔眼或空腔图形。为喷射彼此间隔分开、彼此相切或彼此部分或完全重叠的喷射部位，可以不用一个喷嘴而采用许多喷嘴。
图9A示出了按上述方式得出的圆孔眼图形的真实大小。
图9B和9C示出了按类似方式得出的槽形孔眼形成的图形。
按上述方法可以在5分钟内于0.5毫米厚的30×40厘米板上极其精确地形成直径为600微米的1×106个孔眼组成的孔眼图形。
图4 的那一种绝缘电子沟道显示器需要四个穿孔板，其孔眼图形的孔眼数在100×103与10×106之间变化。
本发明还可用以在电绝缘材料板上形成大量细长的平行空腔，这些空腔用作绝缘电子沟道显示器中的电子输送沟道。图4A中所示的显示器有数百个(例如400个)这种电子输送沟道空腔11、11′、11″……等。
本发明不仅适宜在板的一肌上形成孔眼和/或空腔组成的图形，也适宜在板的两面上形成空腔图形。各空腔可以这样形成，使它们可以彼此连通，例如一面上的各空腔与另一面的两个或多个空腔互相连通(图10A)或一面上的各空腔与另一面(与第一个空腔同大小或不同大小)的一个空腔连通(图10B)。这样就可以将“两个板合二为一”地制造出来，从而更易以控制制造工序。
图11A和11B示出了如何将“三个板合成一个板”。首先，在板的每一个面板上制成由许多空腔组成的子图形，这些空腔彼此互不连通(图11A)。在其后采用配置在其中一个表面上的掩模的粉粒喷射工序中，通过孔眼将各相应的空腔连通起来(图11B)应该指出，如上面就图4的结构所述的那样，通过例如产生至少一个局部化的粉粒喷射流并将其横贯板面移动一次或多次，移到要开设沟道的位置，不用掩模也可以制得沟道形空腔。
若粉粒喷射过程是在较高速度下进行的(“高速喷射”)建议用液流冷却玻璃板以冷却金属掩模。为防止金属掩模受热，也可以采用合成材料层，这样就可以确保粉粒通过有点弹性回弹的各孔眼。
在粉粒喷射的过程中，如果用其孔眼图形正好安置在待喷射的孔眼图形底下的板支撑待喷射的板，则可以加速孔眼形成过程。不然也可以将待喷射的板只在其边缘不开孔的位置上支撑起来。
当采用基本上垂直于板表面的喷嘴时，得出的各孔眼其眼壁略呈锥形。各眼壁可与板表面的法线成一个几度和20度之间的角度延伸，角度的大小视乎几何条件而定。从板的两侧表面进行磨蚀可以限制眼壁的锥度。
眼壁(和腔壁)横切板表面的孔眼(和空腔)也可以在本发明的范围内获取，具体作法是使与板表面倾斜配置的喷嘴在粉粒喷嘴射过程中绕一个固定点转动，从而使其划出例如一个锥形表面。为达到此目的，可以将喷嘴(喷射管)38安置在一个具有旋转点M的夹具中，并借助于配置在该夹具上方的导板转动。见图12。
上述方法的另一种方案是采用多个固定的喷嘴，将这些喷嘴配置得使其在粉粒喷射的过程中从与待喷射对象表面的法线成一个角度的不同方向上喷射。举例说，将六个喷嘴配置在正六角形各顶点，使在一个平面上的喷嘴平行于六角形的其中一边并与待喷射对象表面的法线成一个角度α延伸，如此可以取得良好的效果。在大多数情况下，α角在10度与50度之间时，可以会人满意地获得腔壁和/或眼壁横切待喷射对象表面延伸的空腔和/或孔眼。
用本发明的方法制造出来的板其所含的孔眼(和/或空腔)在大多数情况下起码是一个是个很大的数目，这些孔眼(和/或空腔)紧密配置在一起，占板的露出的表面积的至少30%左右，甚至超过50%左右。上面说过，本发明的应用面遍及各种样的电子显示器，这些显示器利用具有例如一万、几万或以上的孔眼阵列的板来控制电子的传播。其它应用范围还有例如图象增强器式的电子管，这种电子管的输出电子射向荧光屏表面，该表面在电子的冲击下发光，或者直到利用输出的电子使照相胶片曝光。
权利要求
1.一种制造具有多个按一定图形排列的孔眼和/或空腔的电绝缘板的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤-产生至少一股磨料粉粒喷射流；-将喷射流喷射到板表面；-将喷射流冲击到板表面的部位限制在一定的区域；-进行喷射流和板之间的相对运动。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，用一个掩横将喷射流冲击表面的部位限制在一定的区域。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，将一块穿孔金属板用作掩模。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述穿孔板粘附到电绝缘材料板的表面。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，事先给掩模配备保护涂层。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将由磨料粉粒组成一股或多股喷射流射向板的表面，从而得出腔壁和/或眼壁横切板表面的许多空腔和/或孔眼。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在板的各自的正表面上形成由空腔组成的图形，使一表面上的各空腔与另一表面上的至少一个空腔连通。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在板的正表面上形成空腔组成的子图形，且用本方法后续工序形成的许多孔眼使相应的空腔连通起来。
全文摘要
给特别硬而脆的材料制成的电绝缘板配备上一个具有大量呈一定图形的孔眼的掩模，然后将其暴露在至少一股磨料粉粒的喷射流中，令该喷射流相对于电绝缘板运动。这样就制成了孔眼和/或空腔呈一定图形的板，这些孔眼和/或空腔特别适宜控制电子显示器中的电子流。按这种方式制造出来的板可用作例如电子显示器中的控制板、隔板或电子输送沟道板。
文档编号H05K3/00GK1079072SQ9310314
公开日1993年12月1日 申请日期1993年3月20日 优先权日1992年3月23日
发明者F·C·M·迪哈斯, F·M·H·范拉尔霍芬, J·G·范比克 申请人:菲利浦电子有限公司