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WO2001069640A2 - Verfahren zum aufbringen von metallischen leiterbahnen als elektroden auf eine kanalplatte aus glas für grossflächige flachbildschirme - Google Patents

Verfahren zum aufbringen von metallischen leiterbahnen als elektroden auf eine kanalplatte aus glas für grossflächige flachbildschirme Download PDF

Info

Publication number
WO2001069640A2
WO2001069640A2 PCT/EP2001/001474 EP0101474W WO0169640A2 WO 2001069640 A2 WO2001069640 A2 WO 2001069640A2 EP 0101474 W EP0101474 W EP 0101474W WO 0169640 A2 WO0169640 A2 WO 0169640A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
layer
palladium
channel plate
tracks
metal
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/001474
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2001069640A3 (de
Inventor
Marten Walther
Andreas Weber
Tobias KÄLBER
Burkhart Danielzik
Dirk Schlatterbeck
Original Assignee
Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Schott Glas
Carl-Zeiss-Stiftung
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Schott Glas, Carl-Zeiss-Stiftung Trading As Schott Glas, Carl-Zeiss-Stiftung filed Critical Schott Glas
Priority to AU81471/01A priority Critical patent/AU8147101A/en
Publication of WO2001069640A2 publication Critical patent/WO2001069640A2/de
Publication of WO2001069640A3 publication Critical patent/WO2001069640A3/de

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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C18/00—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating
    • C23C18/16—Chemical coating by decomposition of either liquid compounds or solutions of the coating forming compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating; Contact plating by reduction or substitution, e.g. electroless plating
    • C23C18/18—Pretreatment of the material to be coated
    • C23C18/1851—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material
    • C23C18/1872—Pretreatment of the material to be coated of surfaces of non-metallic or semiconducting in organic material by chemical pretreatment
    • C23C18/1886—Multistep pretreatment
    • C23C18/1893—Multistep pretreatment with use of organic or inorganic compounds other than metals, first
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
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    • C23C18/1601—Process or apparatus
    • C23C18/1603—Process or apparatus coating on selected surface areas
    • C23C18/1607—Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning
    • C23C18/1608—Process or apparatus coating on selected surface areas by direct patterning from pretreatment step, i.e. selective pre-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C25—ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25D—PROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
    • C25D5/00—Electroplating characterised by the process; Pretreatment or after-treatment of workpieces
    • C25D5/02—Electroplating of selected surface areas
    • C25D5/022—Electroplating of selected surface areas using masking means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J9/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture, installation, removal, maintenance of electric discharge tubes, discharge lamps, or parts thereof; Recovery of material from discharge tubes or lamps
    • H01J9/02—Manufacture of electrodes or electrode systems
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/18—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material
    • H05K3/181—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating
    • H05K3/182—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using precipitation techniques to apply the conductive material by electroless plating characterised by the patterning method

Definitions

  • the invention relates to a method for applying metallic conductor tracks as electrodes on a channel plate made of glass for large-area flat screens using external currentless and galvanic methods for metal deposition.
  • PDPs plasma display panels
  • PLCs plasma-addressed liquid displays
  • channel plate made of glass for their function, on which channels are formed by means of webs, also called barriers or separators, and on which there is a defined number of vertical (for PDP) or horizontal (for PALC) traces as electrodes.
  • These electrodes are applied between the rib-shaped webs, which in turn are built up only after the electrodes have been formed, or have already been formed on the glass substrate beforehand. 1 shows a typical embodiment of such a channel plate.
  • JP 95-077892 describes a method in which the electrodes are formed on the channel plate by the structured application of metal-like pastes by means of screen printing or other printing methods.
  • the principal disadvantages of this known method lie in the lack of resolution of the available printing methods and in the high price of the metal-containing printing pastes, which stands in the way of the economical production of the large-area flat screens. Furthermore, this method is only suitable for the application of electrodes on flat glass substrates on which there are still no webs.
  • US-A-4,359,663 describes a method for applying the electrodes in the channels by sputtering the desired electrode material onto the glass substrate.
  • the main disadvantage of this sputtering process is the high production costs due to high investment in equipment and the relatively low substrate throughput.
  • Japanese laid-open patent publication JP-A-H8-222128 describes a method for applying electrodes to a channel plate for display applications by means of electroless and electroless methods, the metallization being deposited non-selectively on the entire surface of the display.
  • the entire remaining area of 95-80% of the display area must be etched free for structuring the electrodes in the case of deposition over the entire area.
  • this process makes insufficient use of the metal content of the electroplating baths used.
  • Metal-containing or heavy-metal-containing waste arises, which must be disposed of at high cost.
  • ITO transparent conductive layer
  • this layer can only be applied by means of a vacuum process (sputtering or evaporation), so that the described advantages of metallization from the liquid phase are partially eliminated.
  • Another problem with the application of the electrodes is that the electrode layer deposited from the liquid phase must adhere well to the glass substrate.
  • the coating of glass substrates with metallic conductor tracks presents a special problem, since "naturally" the adhesion of metal to the very smooth glass surface is very low.
  • a silicate layer is therefore first applied to the flat glass substrate, which is then roughened by a strong alkaline solution before the ITO layer is applied.
  • the invention has for its object, starting from this, also referred to at the outset, method to manage it in such a way that it is less expensive in terms of method while reducing the consumption of metals to be deposited, with the elimination of additional process steps for etching away metals and the resulting special waste and without the Use of expensive vacuum processes is to be carried out and leads to well-adhering electrode tracks without further intermediate steps.
  • This object is achieved according to the invention by a method for applying metallic conductor tracks as electrodes on a channel plate made of glass for large-area flat screens, which has a plurality of channels running parallel to one another, separated by webs and provided with conductor tracks, with the steps:
  • the channel plate at least in the electrode areas of the channels to be coated by a combination of mechanical and chemical pretreatment, preferably in conjunction with the use of a wetting agent, selectively depositing the metallic conductor tracks only in the electrode areas of the channels by means of electroless and / or galvanic deposition processes.
  • the glass substrate, the channel plate is made more adhesive directly to the electrode layer to be deposited by mechanical or chemical pretreatment. It is therefore advantageously not necessary to apply a full-area intermediate silicate layer.
  • the invention provides for roughening of the glass substrate in the electrode areas by a suitable combination of mechanical and chemical pretreatment, preferably advantageously in conjunction with a wetting-promoting agent.
  • etching time is so short and the concentration and the temperature of the etching bath are chosen so low that there is no smoothing of the treated area.
  • concentration of hydrofluoric acid is in the range from 0.5 to 1 percent by volume
  • the bath temperature in the range from 15 ° to 80 ° C., preferably between 20 ° and 40 ° C.
  • the etching time in the range from 0. 5 - 15 min, preferably between 1 - 5 min.
  • the special pretreatment has the advantage that good / sufficient adhesion of the electroless or electrodeposited metal electrodes can be achieved since
  • the chemical roughening can take place over the entire surface or only selectively on the future electrode surfaces.
  • etching bath contains an ammonium hydrogen fluoride solution or a hydrofluoric acid solution.
  • the wetting-promoting agent is used before or during the chemical pretreatment and / or before or during activation of the treated areas by germination.
  • wetting agent ensures that the metal layer interlocks optimally with the rough surface and thus ensures good adhesion.
  • a large-area metallization is typically applied, which is selectively removed by masking.
  • these methods are not suitable for the application of electrodes for PDPs or PALCs, since large areas with diagonals of 42 inches and more have to be metallized for these applications.
  • the flanks of the barrier ribs cannot easily be exposed with the laser and the necessary selective removal of the protective layer could not be carried out.
  • the complete removal of any metals on the flanks of the rib-like webs is necessary.
  • EP 0 534 576 B1 also describes a method for selectively applying conductor tracks to glass substrates for electronic circuits, in which a mask with the negative of the conductor track structure to be applied is placed in the beam path of an excimer laser. The one out of the mask emerging laser radiation is directed onto a flat quartz glass pane, the back of which is in contact with a reductive copper bath, as a result of which laser-induced thin copper tracks are selectively deposited in accordance with the desired structure. Since this method, too, requires a special laser, it is not suitable for large glass substrates such as channel plates and expensive quartz glass must also be used, since only this glass is permeable to the light of the necessary excimer laser and enables selective rear copper deposition ,
  • the method according to the invention advantageously uses only processes suitable for large areas without the use of vacuum technologies for the selective construction of the addressing electrodes. Furthermore, no transparent conductive layer as a basis and no quartz glass are required for this method, and likewise no laser. In addition, the method according to the invention can also be used without difficulty for duct plates on which the rib-like webs, the barrier ribs, are already located.
  • the method according to the invention has an advantageous effect particularly in the case of the trench structures of PDP / PALC screens, since the trench walls can also be metallized homogeneously.
  • Roughening on the substrate is also very advantageous because it improves the adhesion.
  • all metals and metal alloys which can be deposited without current or with current can be used either as the sole material or in the form of multilayers.
  • a thin conductor track is first applied without external current, which is then subsequently reinforced by galvanic or chemical deposition. It has proven to be expedient that a thin, full-surface, conductive layer is first deposited as the starting layer, which is then selectively covered and then selectively galvanically and / or electrolessly reinforced on the intended surfaces of the electrodes, and in which the thin, entire starting layer outside the electrode areas is removed again.
  • the selective reinforcement of the electrode areas is preferably carried out by means of a self-adjusting mask.
  • the method can alternatively be carried out by first depositing a thin, full-area, conductive layer as the starting layer, which is then structured photolithographically and then galvanically and / or electrolessly reinforced.
  • Either a metal or a conductive oxide can be applied as the conductive starting layer with a maximum layer thickness of 500 nm, preferably with a layer thickness of at most 200 nm.
  • a further advantageous embodiment of the method for applying metallic conductor tracks as addressing electrodes to a channel plate can be achieved if, in preparation for the selective construction of the conductor tracks, the channel plate is first structured by means of photolithography using a photoresist covering the entire channel plate and a positive mask in accordance with the conductor track structure is then coated with palladium nuclei on the photolithographically predetermined free tracks, then the photoresist is stripped on the other areas and finally the metallic conductor tracks are deposited on the germinated tracks from the liquid phase and provided with at least one protective layer. This process ensures adherent traces using a relatively small amount of metal.
  • the method can advantageously be carried out in such a way that, in preparation for the selective construction of the conductor tracks, palladium nuclei are selectively applied in accordance with the conductor track structure and finally the metallic conductor tracks are deposited on the germinated tracks from the liquid phase and provided with at least one protective layer.
  • the selective application of the palladium seeds can be carried out by etching or sandblasting the channel plate over a mechanical or photolithographic structured mask with openings corresponding to the conductor track structure while roughening the uncovered track regions for selective germination from a palladium bath.
  • a further possibility of carrying out the method is that, in order to prepare for the selective application of the conductor tracks, the entire channel plate is first covered with palladium nuclei, then by means of photolithography using a photoresist covering the entire channel plate and a mask, the tracks for the electrode structure by selective deposition of Metals are generated in the tracks, then the photoresist with the underlying palladium seeds is stripped in the other areas and then the deposited conductor tracks are provided with at least one protective layer.
  • the flat palladium germination does not represent a continuous metal layer, but is only a distributed introduction of isolated germs. As a result, a very thin full-area starting layer is required, which can then be selectively reinforced, as described in the preceding.
  • structural photolithographically should be understood to mean the steps: coating with photoresist, exposure, development, etching of the substrate at the exposed locations and subsequent stripping of the photoresist (or related processes such as lift-off).
  • a particularly economical management of the method can be achieved if metals or metal alloys are used for the electroless plating or electrodeposition, which perform both the function of electricity transport and the function of corrosion protection and sputter protection. It is expedient according to a first embodiment of the invention if the electrode material consists of nickel and / or copper in connection with a metallic corrosion protection, whereby the corrosion protection metal consists of a corrosion-protecting metal, preferably nickel, palladium or gold, which can be deposited without external current.
  • the electrode material to consist of nickel and / or noble metal in conjunction with a metallic corrosion protection
  • the noble metal consisting of a metal that can be electrolessly or electrodeposable, such as palladium, silver, gold, and the corrosion protection metal of a corrosion-resistant metal, preferably nickel, palladium or gold, which can be deposited without external current.
  • the metals are present in a reductive bath; in the case of a desired deposition of copper, for example, a reductive copper bath is provided, which is also referred to as "chemical copper” and which enables the metals to be autocatalytically deposited.
  • a grinding tool Using a grinding tool, parallel trenches 400 ⁇ m wide and 200 ⁇ m deep are ground in a flat AF 45 glass substrate. This processing mechanically roughened the glass surface in the trench. Then the glass substrate (100 x 100 x 3 mm3) is coated on one side with a positive resist (photoresist), e.g. B. (Shipley 1818) coated in a thickness of 2 microns and selectively exposed via a mask according to the desired electrode structure (step 1). After development, the substrate is immersed in an aqueous ammonium hydrogen fluoride solution for three minutes in order to chemically roughen the glass surface and thereby achieve a further improved adhesion of the metal to the glass.
  • a positive resist photoresist
  • the glass substrate is located in a mounting frame such that only one side of the glass is exposed to the liquid. Then the glass substrate is in immersed a 5% hydrochloric acid tin (II) chloride solution, then rinsed with distilled water for 30 seconds and then immersed in a 0.05% hydrochloric acid palladium (II) chloride solution for one minute, whereby the palladium nucleation started (step 2). The glass substrate is then rinsed with flowing distilled water for one minute. The photoresist is then stripped by immersion in acetone and only the palladium nuclei that are required for the further construction of the electrode remain on the glass (step 3).
  • a 5% hydrochloric acid tin (II) chloride solution then rinsed with distilled water for 30 seconds and then immersed in a 0.05% hydrochloric acid palladium (II) chloride solution for one minute, whereby the palladium nucleation started (step 2).
  • the glass substrate is then rinsed with flowing distilled water for one minute
  • the glass treated in this way is then immersed in a chemical nickel bath (Ni content 4.5 g / 1, hypophosphite content 22 g / 1, pH 4.5) at a temperature of 70 ° C., during which time Now selectively deposit nickel tracks with a thickness of 150 nm and the photolithographically specified width (step 4). These conductor tracks are dried at 200 ° C to achieve better adhesion.
  • the selectively nickel-plated glass is then immersed for 45 minutes in a chemical copper bath (Cu content 2.5 g / 1, formalin concentration 37% 8 ml / 1, pH 8.2) at 40 ° C., 2, Deposit 5 ⁇ m copper on the nickel (step 5).
  • the copper tracks are now nickel-plated for corrosion protection, the substrate being rinsed for 30 seconds in a 5% hydrochloric acid tin (II) chloride solution, then rinsed with distilled water for 15 seconds and then in an activator (Pd content 50 mg / 1, pH -Value 2) to be dipped. After rinsing with distilled water, the glass substrate is then put back into the above for 5 minutes at 65 ° C. chemically immersed nickel solution, which then forms a 1 ⁇ m thick nickel-phosphorus layer, which serves as corrosion protection (step 6).
  • II hydrochloric acid tin
  • a glass substrate as in Example 1 is also selectively provided with palladium nuclei, with the difference that the palladium nuclei are applied in a structured manner using ink jet technology.
  • the glass treated in this way is then chemically added to the one already described for one minute Nickel bath immersed at a temperature of 70 ° C, whereby nickel tracks with a thickness of 150 nm and the width specified by printing technology are deposited selectively (step 4).
  • the layers are thermally fixed at 200 ° C.
  • the selectively nickel-plated glass is immersed for 45 minutes in the copper bath already described at 40 ° C., with 2.5 ⁇ m copper being deposited on the nickel (step 5).
  • the copper tracks are then nickel-plated for corrosion protection, the substrate being rinsed in a 5% hydrochloric acid tin (II) chloride solution for 30 seconds, then rinsed with distilled water for 15 seconds and then immersed in the activator mentioned in Example 1 for 30 seconds. After rinsing with distilled water, the glass substrate is again immersed in the described chemical nickel solution at 65 ° C. for five minutes, a 1 ⁇ m thick nickel-phosphorus layer then forming, which serves as corrosion protection (step 6).
  • II hydrochloric acid tin
  • a flat D 263 glass substrate (100 x 100 x 3 mm3) is mechanically roughened by sandblasting and then immersed in an aqueous ammonium hydrogen fluoride solution for five minutes in order to further chemically roughen the glass surface and thus improve the adhesion of the metal to the glass.
  • the glass substrate is located in a mounting frame such that only one side of the glass is exposed to the liquid.
  • the glass substrate is then immersed in a 5% hydrochloric acid tin (II) chloride solution, then rinsed with distilled water for 30 seconds and then immersed in a 0.05% hydrochloric acid palladium (II) chlorine solution for one minute, whereby the palladium nucleation begins (step 1).
  • the glass substrate is then rinsed with flowing distilled water for one minute.
  • the negative photoresist is then applied to the chemically treated glass side (3 ⁇ m) and structured with an appropriate mask (step 2).
  • the glass treated in this way is then immersed for one minute in the previously described nickel bath at a temperature of 60.degree. C., with nickel tracks now selectively deposit a thickness of 100 nm and the photolithographically predetermined width (step 3).
  • the selectively nickel-plated glass is then immersed for 45 minutes in the copper bath at 40 ° C., which has also already been described, 2.5 ⁇ m of copper being deposited on the nickel (step 4).
  • the photoresist and the underlying palladium nuclei are now stripped by immersion in an aqueous alkaline solution (10% sodium hydroxide solution) which contains the complexing agent ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA) in a concentration of 100 g / l (step 5).
  • EDTA ethylenediaminetetraacetic acid
  • the copper tracks are then nickel-plated for corrosion protection, the substrate being rinsed in a 5% hydrochloric acid tin (II) chloride solution for 30 seconds, then rinsed with distilled water for 15 seconds and then immersed in the activator mentioned for 30 seconds. After rinsing with distilled water, the glass substrate is then immersed again in the chemical nickel solution for five minutes, a 1 ⁇ m thick nickel-phosphorus layer then forming, which serves as corrosion protection (step 6).
  • II hydrochloric acid tin
  • a flat AF 45 glass substrate (200 x 150 x 3 mm3) is screen-printed with a mechanically resistant varnish (step 1).
  • the glass substrate structured in this way is then subjected to a sandblasting process using aluminum oxide grains (step 2).
  • the lacquer is stripped so that only the roughened structures produced by the sandblasting are left on the glass substrate (step 3). In this way, trenches with a depth of approximately 5 ⁇ m are obtained.
  • the roughness on the channel floor is 0.5 ⁇ m.
  • the roughened glass substrate defined in this way is immersed in a 5% hydrochloric acid tin (II) chloride solution, then rinsed with distilled water for 30 seconds and then immersed in a 0.05% hydrochloric acid palladium (II) chloride solution for one minute, whereby the palladium nucleation begins ( Step 4).
  • the glass substrate is then rinsed with distilled water for five minutes using a spray. In this way, the germs from the not roughened parts removed from the glass, while enough germs still remain in the roughened ditch areas (step 5).
  • the glass treated in this way is then immersed for one minute in the described nickel bath at a temperature of 60 ° C., nickel tracks with a thickness of 100 nm and the predetermined width now being deposited selectively (step 6).
  • the selectively nickel-plated glass is then immersed in the copper bath at 40 ° C. for 45 minutes, with 2.5 ⁇ m of copper being deposited on the nickel (step 7).
  • the copper tracks are now gold-plated for corrosion protection, the substrate being immersed in a gold bath (gold content 3 g / 1, pH 4.6) for 15 minutes at a temperature of 85 ° C, which then selectively causes a 100 on the copper nm thick gold layer precipitates (step 8).
  • wetting-promoting agents such as, for example, are preferably used to optimize the adhesion

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Abstract

Moderne großflächige Flachbildschirme, bekannt als PDPs und PALCs, besitzen eine Glasplatte mit einer Mikro-Kanalstruktur und typischerweise zwei Elektroden in jedem Kanal. Bislang wurden die Elektroden mittels drucktechnischer Verfahren oder durch Sputtern direkt selektiv entsprechend der Kanalstruktur oder indirekt durch ein selektives Wegätzen von großflächig außenstromlos und/oder galvanisch abgeschiedenen Metallschichten unter Belassung der Leiterbahnstrukturen aufgebracht. Zur Vermeidung der Nachteile dieser bekannten Verfahren sieht die Erfindung vor, die metallischen Leiterbahnen der Elektroden nur in den Elektrodenbereichen selektiv mittels der aßenstromlosen und/oder galvanischen Abscheideverfahren aufzubringen, wobei diese Bereiche zuvor durch eine Kombination einer mechanischen und chemischen Vorbehandlung, vorzugsweise in Verbindung mit dem Einsatz eines benetzungsfördernden Mittels, zur Verbesserung der Haftung aufgerauht werden.

Description

Verfahren zum Aufbringen von metallischen Leiterbahnen als Elektroden auf eine Kanalplatte aus Glas für großflächige Flachbildschirme
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Aufbringen von metallischen Leiterbahnen als Elektroden auf eine Kanalplatte aus Glas für großflächige Flachbildschirme unter Anwendung von außenstromlosen und galvanischen Verfahren zur Metallabscheidung.
Moderne großflächige Flachbildschirme, sogenannte Plasmadisplay-Panels (PDPs) und Plasma adressierte Flüssigkeitdisplays (PALCs) benötigen für ihre Funktion eine sogenannte Kanalplatte aus Glas, auf der mittels Stegen, auch Barrieren oder Separatoren genannt, Kanäle ausgebildet sind, und auf der sich eine definierte Anzahl von vertikal (bei PDP) oder horizontal (bei PALC) verlaufenden Leiterbahnen als Elektroden befinden. Diese Elektroden sind zwischen den rippenförmigen Stegen, die ihrerseits erst nach der Formierung der Elektroden aufgebaut werden, oder bereits vorher auf dem Glassubstrat ausgeformt worden sind, aufgebracht. Die Fig. 1 zeigt eine typische Ausführungsform einer derartigen Kanalplatte.
Der Aufbau der modernen Flachbildschirme, insbesondere der Kanalplatte, wird im einschlägigen Schrifttum umfassend beschrieben.
Das Aufbringen dieser Elektroden ist nicht zuletzt wegen der Mikrostrukturierung der Kanalplatte - der Abstand zwischen den rippenförmigen Stegen, d.h. die Kanalbreite, auch Pitch genannt, liegt im Bereich von 100 bis 600 μm - nicht unproblematisch. Die JP 95-077892 beschreibt ein Verfahren, bei der durch das strukturierte Aufbringen von metallartigen Pasten mittels Siebdruck oder anderer Druckverfahren, die Elektroden auf der Kanalplatte ausgebildet werden. Die prinzipiellen Nachteile dieses bekannten Verfahrens liegen in der mangelnden Auflösung der verfügbaren Druckverfahren und im hohen Preis der metallhaltigen Druckpasten, der einer wirtschaftlichen Herstellung der großflächigen Flachbildschirme im Wege steht. Ferner eignet sich dieses Verfahren nur für die Aufbringung von Elektroden auf ebenen Glassubstraten, auf denen sich noch keine Stege befinden.
In der US-A-4,359,663 wird ein Verfahren zum Aufbringen der Elektroden in den Kanälen durch Sputtern des gewünschten Elektrodenmaterials auf das Glassubstrat beschrieben. Der wesentliche Nachteil dieses Sputterverfahrens sind die hohen Produktionskosten aufgrund hoher Anlageinvestitionen und der relativ geringe Substratdurchsatz.
Die japanische Offenlegungsschrift JP-A-H8-222128 beschreibt ein Verfahren zum Aufbringen von Elektroden auf einer Kanalplatte für Displayanwendungen mittels außenstromloser und galvanischer Verfahren, wobei die Metallisierung unselektiv auf der gesamten Fläche des Displays abgeschieden wird. Bei typischen Flächenanteilen der Elektrode von 5 - 20% der Displayfläche muß bei ganzflächiger Abscheidung die gesamte restliche Fläche von 95 - 80% der Displayfläche zur Strukturierung der Elektroden freigeätzt werden. Damit nutzt dieses Verfahren den Metallanteil der verwendeten Galvanikbäder nur unzureichend aus. Es entstehen metallhaltige oder schwermetallhaltige Abfälle, die unter hohem Kostenaufwand entsorgt werden müssen. Zusätzlich wird in dieser Schrift konkret nur eine einzige transparente leitfähige Schicht (ITO) als Basis erwähnt. Diese Schicht kann jedoch nur mittels Vakuumverfahren (Sputtern oder Verdampfen) aufgebracht werden, so daß die beschriebenen Vorteile der Metallisierung aus der flüssigen Phase teilweise entfallen. Ein weiteres Problem bei dem Aufbringen der Elektroden besteht darin, daß die aus der flüssigen Phase abgeschiedene Elektrodenschicht gut auf dem Glassubstrat haften muß. Das Beschichten von Glassubstraten mit metallischen Leiterbahnen stellt jedoch eine besondere Problematik dar, da "naturgemäß" auf der sehr glatten Glasoberfläche die Haftung von Metall sehr gering ist. Im Fall der vorgenannten JP-Druckschrift wird daher auf das flache Glassubstrat zunächst eine Silikat-Schicht, die dann vor dem Aufbringen der ITO-Schicht durch eine starke alkalische Lösung aufgerauht wird, aufgebracht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von diesem, auch eingangs bezeichneten, Verfahren, dieses so zu führen, daß es verfahrensmäßig kostengünstiger unter Verringerung des Verbrauches an abzuscheidenden Metallen, unter Wegfall von zusätzlichen Verfahrensschritten zum Wegätzen von Metallen und dadurch bedingten Sonderabfällen und ohne den Einsatz kostenintensiver Vakuumverfahren durchzuführen ist und ohne weitere Zwischenschritte zu gut haftenden Elektrodenbahnen führt.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfindung durch ein Verfahren zum Aufbringen von metallischen Leiterbahnen als Elektroden auf eine Kanalplatte aus Glas für großflächige Flachbildschirme, die eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden, durch Stege abgetrennten und mit Leiterbahnen versehenen Kanälen aufweist, mit den Schritten:
Aufrauhen der Kanalplatte zumindest in den zu beschichtenden Elektrodenbereichen der Kanäle durch eine Kombination von mechanischer und chemischer Vorbehandlung, vorzugsweise in Verbindung mit dem Einsatz eines benetzungsfördernden Mittels, Abscheiden der metallischen Leiterbahnen selektiv nur in den Elektrodenbereichen der Kanäle mittels außenstromloser und/oder galvanischer Abscheideverfahren. Im Fall der Erfindung wird das Glassubstrat, die Kanalplatte, direkt durch eine mechanische bzw. chemische Vorbehandlung für die abzuscheidende Elektrodenschicht haftfähiger gemacht. Es ist daher mit Vorteil das Aufbringen einer ganzflächigen Silikat-Zwischenschicht nicht notwendig.
Um diese ganzflächige Silikat-Haftschicht wie im Fall der vorgenannten Druckschrift zu vermeiden, sieht die Erfindung eine Aufrauhung des Glassubstrates in den Elektrodenbereichen durch eine geeignete Kombination von mechanischer und chemischer Vorbehandlung vor, vorzugsweise mit Vorteil in Verbindung mit einem benetzungsfördernden Mittel.
Überraschenderweise kann durch eine zusätzliche chemische Vorbehandlung zur mechanischen Vorbehandlung, wie Schleifen oder Sandstrahlen, typischerweise in Form von Ätzbädern später eine bessere Verzahnung der Metallschicht mit dem Glassubstrat stattfinden. Denn üblicherweise tritt durch solche Glasätzbäder eine Glättung ein. Ausschlaggebend ist hierbei, daß die Ätzdauer so kurz und die Konzentration sowie die Temperatur des Ätzbades so niedrig gewählt werden, daß keine Glättung des behandelten Bereiches eintritt. Im Fall der Flußsäure als Ätzmittel liegt die Konzentration der Flußsäure im Bereich von 0,5 - 1 Volumprozent, die Badtemperatur im Bereich von 15° - 80° C, vorzugsweise zwischen 20° - 40° C, und die Ätzdauer im Bereich von 0,5 - 15 min, vorzugsweise zwischen 1 - 5 min.
Die besondere Vorbehandlung hat den Vorteil, daß eine gute/ ausreichende Haftung der stromlos bzw. galvanisch abgeschiedenen Metallelektroden erzielbar ist, da
eine alleinige mechanische Aufrauhung meist nicht ausreicht eine alleinige chemische Aufrauhung bei den eingesetzten Gesamtschichtdicken von wenigen Mikrometern nicht ausreicht Standardprozeduren zur Vorbehandlung aus der Leiterplattenindustrie für Glassubstrate nicht einsetzbar sind die selektiv metallisierten Glassubstrate im weiteren Bearbeitungsprozeß hohen Temperaturen (300 - 500 ° C) ausgesetzt sind und daher extreme Anforderungen an die Schichthaftung gestellt sind.
Die chemische Aufrauhung kann sowohl ganzflächig, als auch nur selektiv, an den künftigen Elektrodenflächen erfolgen.
Eine vorteilhafte Verfahrensführung ist gegeben, wenn das Ätzbad eine Ammoniumhydrogenfluorid-Lösung oder eine Flußsäure-Lösung enthält.
Besondere Vorteile hinsichtlich des Haftvermögens werden erzielt, wenn der Einsatz des benetzungsfördernden Mittels vor oder während der chemischen Vorbehandlung und/oder vor bzw. während einer Aktivierung der behandelten Bereiche durch Bekeimung erfolgt.
Der Einsatz eines benetzungsfördernden Mittels sorgt dafür, daß sich die Metallschicht optimal mit dem rauhen Untergrund verzahnt und gewährleistet so eine gute Haftung.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden nach der vorbeschriebenen Aufrauhung mittels kombinierter Maßnahmen selektive außenstromlose Metallabscheidungen und galvanische (strombehaftete) Metallabscheidungen, d.h. selektive Abscheidungen aus der flüssigen Phase, eingesetzt. Diese Verfahren sind vergleichsweise zu Vakuumprozessen (z.B. Sputtern oder Bedampfen) sehr kostengünstig, da nur niedrige Investitionskosten notwendig und hohe Substratdurchsätze möglich sind. Zudem sind die Bedingungen an die Reinraumklasse deutlich relaxiert gegenüber Hochvakuumtechnologien. Erreicht werden diese Vorteile im erfindungsgemäßen Verfahren insbesondere dadurch, daß keine ganzflächigen Metallisierungen, wie im Fall der vorgenannten japanischen Offenlegungsschrift vorgenommen werden, sondern die Elektronenbahnen selektiv auf dem Glassubstrat aufgebaut werden. Hierdurch wird der Verbrauch an Metallen um einen Faktor von mindestens 10 gesenkt. Ferner sind keine nachfolgenden Ätzschritte mehr notwendig, wie dies beim oben genannten Verfahren nach der japanischen OS der Fall ist. Neben dem Wegfall dieser Prozeß schritte entstehen beim erfindungsgemäßen Verfahren dadurch keine metallhaltigen oder schwermetallhaltigen Abfälle, die unter hohem Kostenaufwand entsorgt werden müßten.
Auf anderen technischen Gebieten, beispielsweise bei der Herstellung von Kontaktbahnen auf flächigen elektronischen Bauteilen, wie LCD-Zellen, oder von Leiterbahnen bei mikrominiaturisierten Schaltkreisen oder dergleichen, ist es an sich bekannt, strukturierte Metallisierungen, insbesondere unter Verwendung eines Laserstrahles, auf einem Substrat aufzubringen.
Typischerweise wird dabei eine großflächige Metallisierung aufgebracht, die selektiv durch Maskierung entfernt wird. Diese Verfahren eignen sich jedoch nicht zum Aufbringen von Elektroden für PDPs oder PALCs, da für diese Anwendungen große Flächen mit Diagonalen von 42 Zoll und mehr metallisiert werden müssen. Hinzu kommt, daß mit einem Laser zur Strukturierung keine großflächigen Substrate wirtschaftlich bearbeitet werden können. Auch können die Flanken der Barriererippen nicht ohne weiteres mit dem Laser belichtet werden und es könnte somit die notwendige selektive Entfernung der Schutzschicht nicht durchgeführt werden. Für die Herstellung von PDP- oder PALC-Kanalplatten ist jedoch die vollständige Entfernung jeglicher Metalle an den Flanken der rippenartigen Stege notwendig.
In der EP 0 534 576 Bl wird ferner ein Verfahren zum selektiven Aufbringen von Leiterbahnen auf Glassubstraten für elektronische Schaltkreise beschrieben, bei dem in dem Strahlengang eines Excimerlasers eine Maske mit dem Negativ der aufzubringenden Leiterbahnstruktur gebracht wird. Die aus der Maske austretende Laserstrahlung wird auf eine plane Quarzglasscheibe gerichtet, deren Rückseite mit einem reduktiven Kupferbad in Kontakt ist, wodurch laserinduziert dünne Kupferbahnen selektiv entsprechend der gewünschten Struktur abgeschieden werden. Da auch bei diesem Verfahren ein, zudem spezieller, Laser eingesetzt werden muß, eignet es sich nicht für großflächige Glassubstrate wie Kanalplatten und zudem muß teures Quarzglas eingesetzt werden, da nur dieses Glas für das Licht des notwendigen Excimerlasers durchlässig ist und die selektive rückwärtige Kupferabscheidung ermöglicht.
Gegenüber diesen Verfahren setzt das erfindungsgemäße Verfahren mit Vorteil nur großflächentaugliche Prozesse ohne Verwendung von Vakuumtechnologien zum selektiven Aufbau der Adressierelektroden ein. Ferner wird keine transparente leitfähige Schicht als Grundlage und kein Quarzglas für dieses Verfahren benötigt, ebenso kein Laser. Außerdem kann das Verfahren nach der Erfindung auch ohne weiteres auch für Kanalplatten eingesetzt werden, auf denen sich bereits die rippenartigen Stege, die Barriererippen, befinden.
Das erfindungsgemäße Verfahren wirkt sich gerade bei den Grabenstrukturen von PDP/PALC-Schirmen vorteilhaft aus, da auch die Grabenwände homogen metallisierbar sind.
Aufrauhungen auf dem Substrat sind ebenfalls sehr vorteilhaft, da sie die Haftfähigkeit verbessern.
Ferner können bei der Erfindung alle außenstromlos oder strombehaftet abscheidbaren Metalle und Metallegierungen entweder als alleiniges Material oder in Form von Vielfachschichten eingesetzt werden.
Bei der Herstellung von Leiterplatten für die Elektronik bzw. von Glassubstraten für elektronische Schaltkreise ist es zwar bekannt (De 44 38 799 A 1 und EP 0 083 458 B 1), zur Verbindung der Bauelemente untereinander metallische Leiterbahnen selektiv stromlos abzuscheiden, jedoch sind diese seit ca. 10 Jahren bekannte Verfahren wegen der anderen Dimensionen und der anderen Randbedingungen nicht ohne weiteres auf das selektive Beschichten der Kanäle von Kanalplatten geeignet. Sie haben daher keinen Einfluß auf die Technologie des Aufbringens von metallischen Leiterbahnen als Elektroden auf eine Kanalplatte für großflächige Flachbildschirme gehabt, die bislang von dem Prinzip beherrscht wird, großflächige Metallisierungen aufzubringen und die Leiterbahnen nachträglich mittels der Maskierungstechnik selektiv herauszuarbeiten. Für den Aufbau der Leiterbahnen sind eine Reihe von Wegen möglich. Besondere Vorteile werden erzielt, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung zunächst außenstromlos eine dünne Leiterbahn aufgebracht wird, welche dann anschließend durch eine galvanische oder chemische Abscheidung verstärkt wird. Dabei hat es sich als zweckmäßig erwiesen, daß zunächst eine dünne, ganzflächige, leitfähige Schicht als Startschicht abgeschieden wird, welche danach selektiv abgedeckt und dann selektiv an den vorgesehenen Flächen der Elektroden galvanisch und/oder stromlos verstärkt wird, und bei der abschließend die dünne, ganzflächige Startschicht außerhalb der Elektrodenbereiche wieder entfernt wird. Vorzugsweise erfolgt dabei die selektive Verstärkung der Elektrodenbereiche mittels einer selbstjustierenden Maske.
Das Verfahren kann alternativ so geführt werden, indem zunächst eine dünne, ganzflächige, leitfähige Schicht als Startschicht abgeschieden wird, die danach photolithographisch strukturiert und anschließend galvanisch und/oder stromlos verstärkt wird.
Als leitfähige Startschicht kann entweder ein Metall oder ein leitfähiges Oxid aufgebracht werden mit einer Maximalschichtdicke von 500 nm, vorzugsweise mit einer Schichtdicke von maximal 200 nm. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Verfahrens zum Aufbringen von metallischen Leiterbahnen als Adressierelektroden auf eine Kanalplatte läßt sich erzielen, wenn zur Vorbereitung des selektiven Aufbaues der Leiterbahnen zunächst die Kanalplatte mittels Photolithographie unter Verwendung eines die gesamte Kanalplatte bedeckenden Photolackes und einer Positiv-Maske entsprechend der Leiterbahnstruktur strukturiert wird, anschließend die photolithographisch vorgegebenen freien Bahnen mit Palladiumkeimen belegt werden, danach der Photolack auf den anderen Bereichen gestrippt und abschließend auf den bekeimten Bahnen die metallischen Leiterbahnen aus der flüssigen Phase abgeschieden und mit mindestens einer Schutzschicht versehen werden. Dieses Verfahren gewährleistet festhaftende Leiterbahnen unter Aufwendung einer verhältnismäßig geringen Menge von Metall.
Alternativ dazu läßt sich das Verfahren in vorteilhafter Weise derart führen, daß zur Vorbereitung des selektiven Aufbaues der Leiterbahnen Palladiumkeime selektiv entsprechend der Leiterbahnstruktur aufgebracht und abschließend auf den bekeimten Bahnen die metallischen Leiterbahnen aus der flüssigen Phase abgeschieden und mit mindestens einer Schutzschicht versehen werden.
Für das selektive Aufbringen der Palladiumkeime sind mehrere Möglichkeiten denkbar. So ist es gemäß einer Ausgestaltung möglich, daß das selektive Aufbringen der Palladiumkeime mit der Tintenstrahltechnologie erfolgt. Alternativ dazu kann das selektive Aufbringen der Palladiumkeime gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung durch Ätzen oder Sandstrahlen der Kanalplatte über eine mechanische oder photolithographische strukturierte Maske mit Öffnungen entsprechend der Leiterbahnstruktur unter Aufrauhung der nicht abgedeckten Bahnbereiche für eine selektive Bekeimung aus einem Palladiumbad erfolgen. Eine weitere Möglichkeit das Verfahren zu führen besteht darin, daß zum Vorbereiten des selektiven Aufbringens der Leiterbahnen zunächst die gesamte Kanalplatte mit Palladiumkeimen belegt wird, anschließend mittels Photolithographie unter Verwendung eines die gesamte Kanalplatte bedeckenden Photolackes und einer Maske die Bahnen für die Elektrodenstruktur durch selektive Abscheidung von Metallen in den Bahnen erzeugt werden, danach der Photolack mit den darunterliegenden Palladiumkeimen in den anderen Bereichen gestrippt und anschließend die abgeschiedenen Leiterbahnen mit mindestens einer Schutzschicht versehen werden. Die flächige Palladiumbekeimung stellt keine durchgängige Metallschicht dar, sondern ist nur eine verteilte Einbringung von vereinzelten Keimen. Dadurch wird allenfalls eine sehr dünne ganzfläche Startschicht benötigt, die dann selektiv verstärkt werden kann, wie im vorstehenden beschrieben.
Unter dem Begriff "photolithographisch Strukturieren" sollen verstanden werden die Schritte: Belacken mit Photolack, Belichten, Entwickeln, Ätzen des Untergrundes an den freigelegten Stellen und anschließendes Strippen des Photolackes (bzw. artverwandte Verfahren wie lift-off).
Falls Reaktionen mit dem Glas vermieden werden sollen, ist es zweckmäßig, unter die ganzfläche Palladiumbekeimungsschicht eine SiO2-Diffusionssperre ganzflächig einzubringen.
Eine besonders wirtschaftliche Führung des Verfahrens läßt sich erzielen, wenn zur außenstromlosen oder galvanischen Abscheidung Metalle oder Metallegierungen verwendet werden, die sowohl die Funktion des Stromtransports als auch die Funktion des Korrosionsschutzes und eines Sputterschutzes leisten. Dabei ist es gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung zweckmäßig, wenn das Elektrodenmaterial aus Nickel und/oder Kupfer in Verbindung mit einem metallischen Korrosionsschutz besteht, wobei das Korrosionsschutz-Metall aus einem außenstromlos abscheidbaren korrosionsschützenden Metall, vorzugsweise Nickel, Palladium oder Gold besteht. Gemäß einer Alternative dazu, ist es zweckmäßig, daß das Elektrodenmaterial aus Nickel und/oder Edelmetall in Verbindung mit einem metallischen Korrosionsschutz besteht, wobei das Edelmetall aus einem außenstromlos oder galvanisch abscheidbaren Metall, wie z.B. Palladium, Silber, Gold besteht und das Korrosionsschutzmetall aus einem außenstromlos abscheidbaren korrosionsschützenden Metall, vorzugsweise Nickel, Palladium, oder Gold besteht. Bei der außenstromlosen Abscheidung liegen dabei die Metalle in einem reduktiven Bad vor; bei einer gewünschten Abscheidung von Kupfer beispielsweise ist ein reduktives Kupferbad vorgesehen, das auch als "chemisch Kupfer" bezeichnet wird und welches ein autokatalytisches Abscheiden der Metalle ermöglicht.
Die nachfolgend beschriebenen Beispiele erläutern den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens und machen auch dessen Vorteile im konkreten deutlich.
Beispiel 1 (mit Fig. 2)
Mit einem Schleifwerkzeug werden parallele Gräben von 400 μm Breite und 200 μm Tiefe in ein planes AF 45 Glassubstrat geschliffen. Durch diese Bearbeitung ist die Glasoberfläche im Graben mechanisch aufgerauht. Danach wird das Glassubstrat (100 x 100 x 3 mm3) einseitig mit einem Positivresist (Photolack), z. B. (Shipley 1818) in einer Dicke von 2 μm beschichtet und über eine Maske selektiv entsprechend der gewünschten Elektrodenstruktur belichtet (Schritt 1). Nach der Entwicklung wird das Substrat für drei Minuten in eine wäßrige Ammoniumhydrogenfluoridlösung getaucht, um die Glasoberfläche chemisch leicht aufzurauhen und dadurch eine weitere verbesserte Haftung des Metalls zum Glas zu erreichen. Das Glassubstrat befindet sich derart in einem Halterungsrahmen, daß jeweils nur eine Glasseite der Flüssigkeit ausgesetzt ist. Danach wird das Glassubstrat in eine 5 %ige salzsaure Zinn(II)chloridlösung getaucht, danach 30 Sekunden mit destilliertem Wasser abgespült und dann eine Minute in eine 0,05 % ige salzsaure Palladium(II)chloridlösung getaucht, wobei die Palladiumkeimbildung einsetzt (Schritt 2). Danach wird das Glassubstrat eine Minute mit fließendem destilliertem Wasser gespült. Der Photolack wird dann durch Eintauchen in Aceton gestrippt und es verbleiben dann nur die Palladiumkeime auf dem Glas, die für den weiteren Aufbau der Elektrode benötigt werden (Schritt 3).
Das so behandelte Glas wird dann für eine Minute in ein chemisch Nickelbad (Ni-Gehalt 4,5 g/1, Hypophosphit-Gehalt 22 g/1, pH-Wert 4,5) mit einer Temperatur von 70° C getaucht, wobei sich nun selektiv Nickelbahnen mit einer Dicke von 150 nm und der photolithographisch vorgegebenen Breite abscheiden (Schritt 4). Diese Leiterbahnen werden bei 200° C getrocknet, um eine bessere Haftung zu erreichen. Das so selektiv vernickelte Glas wird nun 45 Minuten in ein chemisch Kupferbad (Cu-Gehalt 2,5 g/1, Formalinkonzentration 37 %ig 8 ml/1, pH-Wert 8,2) bei 40° C getaucht, wobei sich 2, 5 μm Kupfer auf dem Nickel abscheiden (Schritt 5). Die Kupferbahnen werden nun zum Korrosionsschutz vernickelt, wobei das Substrat für 30 Sekunden in eine 5 % ige salzsaure Zinn(II)chloridlösung, danach 15 Sekunden mit destilliertem Wasser gespült und danach 30 Sekunden in einen Aktivator (Pd-Gehalt 50 mg/1, pH-Wert 2) getaucht werden. Nach dem Abspülen mit destilliertem Wasser wird das Glassubstrat dann wieder 5 Minuten bei 65° C in die o.a. chemisch Nickellösung getaucht, wobei sich dann eine 1 μm dicke Nickel-Phosphor-Schicht ausbildet, welche als Korrosionsschutz dient (Schritt 6).
Beispiel 2 (noch mit Fig. 2)
Ein Glassubstrat wie im Beispiel 1 wird ebenfalls mit Palladiumkeimen selektiv versehen, mit dem Unterschied, daß die Palladiumkeime direkt mit Hilfe der Tintenstrahltechnologie strukturiert aufgebracht werden. Das so behandelte Glas wird dann für eine Minute in das bereits beschriebene chemisch Nickelbad mit einer Temperatur von 70° C getaucht, wobei sich selektiv Nickelbahnen mit einer Dicke von 150 nm und der drucktechnisch vorgegebenen Breite abscheiden (Schritt 4). Nach dem Druckprozeß werden die Schichten thermisch bei 200° C fixiert. Das so selektiv vernickelte Glas wird 45 Minuten in das bereits beschriebene Kupferbad bei 40° C getaucht, wobei sich 2,5 μm Kupfer auf dem Nickel abscheiden (Schritt 5). Die Kupferbahnen werden nun zum Korrosionsschutz vernickelt, wobei das Substrat für 30 Sekunden in eine 5% -ige salzsaure Zinn(II)chloridlösung, danach 15 Sekunden mit destilliertem Wasser gespült und danach 30 Sekunden in den im Bespiel 1 erwähnten Aktivator getaucht wird. Nach dem Abspülen mit destilliertem Wasser wird das Glassubstrat wieder fünf Minuten bei 65° C in die beschriebene chemische Nickellösung getaucht, wobei sich dann eine 1 μm dicke Nickel-Phosphor-Schicht ausbildet, welche als Korrosionsschutz dient (Schritt 6).
Beispiel 3 (mit Fig. 3)
Ein planes D 263 Glassubstrat (100 x 100 x 3 mm3) wird durch Sandstrahlen mechanisch aufgerauht und danach für fünf Minuten in eine wäßrige Ammoniumhydrogenfluoridlösung getaucht, um die Glasoberfläche weiter chemisch leicht aufzurauhen und so die Haftung des Metalls auf dem Glas zu verbessern. Das Glassubstrat befindet sich derart in einem Halterungsrahmen, daß jeweils nur eine Glasseite der Flüssigkeit ausgesetzt ist. Danach wird das Glassubstrat in eine 5 %ige salzsaure Zinn(II)chloridlösung getaucht, danach 30 Sekunden mit destilliertem Wasser abgespült und dann eine Minute in eine 0,05 %ige salzsaure Palladium(II) chlor idlösung getaucht, wobei die Palladiumkeimbildung einsetzt (Schritt 1). Danach wird das Glassubstrat eine Minute mit fließendem destilliertem Wasser gespült. Anschließend wird auf der chemisch behandelten Glasseite der negative Photoresist aufgebracht ( 3μm) und mit einer entsprechenden Maske strukturiert (Schritt 2). Das so behandelte Glas wird dann für eine Minute in das bereits beschriebene Nickelbad mit einer Temperatur von 60° C getaucht, wobei sich nun selektiv Nickelbahnen mit einer Dicke von 100 nm und der photolithographisch vorgegebenen Breite abscheiden (Schritt 3). Das so selektiv vernickelte Glas wird nun 45 Minuten in das ebenfalls bereits beschriebene Kupferbad bei 40° C getaucht, wobei sich 2,5 μm Kupfer auf dem Nickel abscheiden (Schritt 4). Der Photolack und die darunterliegenden Palladiumkeime werden nun durch Eintauchen in eine wäßrige alkalische Lösung (10 %ige Natronlauge), die den Komplexbildner Ethylendiamintetraessigsäure (EDTA) in einer Konzentration von 100 g/1 enthält, gestrippt (Schritt 5). Die Kupferbahnen werden danach zum Korrosionsschutz vernickelt, wobei das Substrat für 30 Sekunden in eine 5 %ige salzsaure Zinn(II)chloridlösung, danach 15 Sekunden mit destilliertem Wasser gespült und anschließend 30 Sekunden in den erwähnten Aktivator getaucht wird. Nach dem Abspülen mit destilliertem Wasser wird das Glassubstrat dann wieder fünf Minuten in die chemische Nickellösung getaucht, wobei sich dann eine 1 μm dicke Nickel-Phosphor-Schicht ausbildet, welche als Korrosionsschutz dient (Schritt 6).
Beispiel 4 (mit Fig. 4)
Ein planes AF 45 Glassubstrat (200 x 150 x 3 mm3) wird per Siebdruck mit einem mechanisch resistenten Lack beschichtet (Schritt 1). Das derart strukturierte Glassubstrat wird nun einem Sandstrahlprozeß unterzogen, wobei Aluminiumoxidkörner eingesetzt werden (Schritt 2). Nach dem Sandstrahlen wird der Lack gestrippt, so daß sich auf dem Glassubstrat nur noch die durch das Sandstrahlen erzeugten aufgerauhten Strukturen befinden (Schritt 3). Auf diese Weise werden Gräben mit einer Tiefe von ca. 5 μm erhalten. Auf dem Kanalboden liegt die Rauhtiefe bei 0,5 μm. Das so definiert aufgerauhte Glassubstrat wird in eine 5 %ige salzsaure Zinn(II)chloridlösung getaucht, danach 30 Sekunden mit destilliertem Wasser abgespült und dann eine Minute in eine 0,05 %ige salzsaure Palladium(II)chloridlösung getaucht, wobei die Palladiumkeimbildung einsetzt (Schritt 4). Danach wird das Glassubstrat fünf Minuten lang mit destilliertem Wasser unter Zuhilfenahme eines Sprühstrahles gespült. Auf diese Weise werden die Keime von den nicht aufgerauhten Partien des Glases entfernt, während in den aufgerauhten Grabenbereichen immer noch genügend Keime haften bleiben (Schritt 5). Das so behandelte Glas wird dann für eine Minute in das beschriebene Nickelbad mit einer Temperatur von 60° C getaucht, wobei sich nun selektiv Nickelbahnen mit einer Dicke von 100 nm und der vorgegebenen Breite abscheiden (Schritt 6) . Das so selektiv vernickelte Glas wird nun 45 Minuten in das erwähnte Kupferbad bei 40° C getaucht, wobei sich 2,5 μm Kupfer auf dem Nickel abscheiden (Schritt 7). Die Kupferbahnen werden nun zum Korrosionsschutz vergoldet, wobei das Substrat für 15 Minuten in ein Goldbad (Goldgehalt 3 g/1, pH-Wert 4,6) bei einer Temperatur von 85° C eingetaucht wird, wodurch sich dann selektiv auf dem Kupfer eine 100 nm dicke Goldschicht niederschlägt (Schritt 8).
Diese Beispiele belegen, daß es durch die Erfindung möglich ist, die Adressierelektroden auf den Kanalplatten für Flachbildschirme kostengünstig und damit auf wirtschaftliche Weise aufzubringen, sei es durch die Verfahren selbst und sei es durch den wesentlich geringeren Metallverbrauch infolge der selektiven Aufbringung der metallischen Leiterbahnen.
Bei allen Beispielen werden vorzugsweise zur Optimierung der Haftung benetzungsfördernde Mittel, wie beispielsweise
a) - anionische, oder kathionische, oder nicht ionische Tenside
b) wasserlösliche Polymere, oder c) Polyvinylalkohol eingesetzt, einzeln oder in Kombination.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zum Aufbringen von metallischen Leiterbahnen als Elektroden auf eine Kanalplatte aus Glas für großflächige Flachbildschirme, die eine Vielzahl von parallel zueinander verlaufenden, durch Stege abgetrennten und mit Leiterbahnen versehenen Kanälen aufweist, mit den Schritten:
Aufrauhen der Kanalplatte zumindest in den zu beschichtenden Elektrodenbereichen der Kanäle durch eine Kombination von mechanischer und chemischer Vorbehandlung, vorzugsweise in Verbindung mit dem Einsatz eines benetzungsfördernden Mittels,
Abscheiden der metallischen Leiterbahnen selektiv nur in den Elektrodenbereichen der Kanäle mittels außenstromloser und/oder galvanischer Abscheideverfahren.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die mechanische Vorbehandlung zum Aufrauhen durch Schleifen oder Sandstrahlen erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die chemische Vorbehandlung zum Aufrauhen durch Ätzen erfolgt, wobei die Ätzdauer so kurz und die Konzentration sowie die Temperatur des Ätzbades so niedrig gewählt werden, daß keine Glättung des behandelten Bereiches eintritt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem das Ätzbad eine Ammoniumhydrogenfluorid- Lösung oder eine Flußsäure-Lösung enthält.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem der Einsatz des benetzungsfördernden Mittels vor oder während der chemischen Vorbehandlung und/oder vor bzw. während einer Aktivierung der behandelten Bereiche durch Bekeimung erfolgt.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, bei dem die Konzentration der
Flußsäure im Bereich von 0,5 - 1 Volumprozent, die Badtemperatur im Bereich von 15° - 80° C, vorzugsweise zwischen 20° - 40° C, und die Ätzdauer im Bereich von 0,5 - 15 min, vorzugsweise zwischen 1 - 5 min liegt.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei dem zunächst außenstromlos eine dünne Leiterbahn aufgebaut wird, welche dann anschließend durch eine galvanische oder chemische Abscheidung verstärkt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zunächst eine dünne, ganzflächige, leitfähige Schicht als Startschicht abgeschieden wird, die danach selektiv abgedeckt und dann selektiv an den vorgesehenen Flächen der Elektroden galvanisch und/oder stromlos verstärkt wird, und bei der abschließend die dünne, ganzflächige Startschicht außerhalb der Elektrodenbereiche wieder entfernt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, bei dem die selektive Verstärkung der Elektrodenbereiche mittels einer selbstjustierenden Maske erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem eine dünne, ganzflächige, leitfähige Schicht als Startschicht abgeschieden wird, die danach photolithographisch strukturiert und anschließend galvanisch und/oder stromlos verstärkt wird.
11. Verfahren nach Anspruch 7, bei dem zunächst selektiv eine dünne leitfähige Schicht als Startschicht strukturiert wird, vorzugsweise nach der Tintenstrahltechnologie und vorzugsweise unter Aufspritzen von metallhaltigen Lösungen, Suspensionen oder Pasten, welche dann anschließend galvanisch und/oder stromlos verstärkt wird.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11 , bei dem als leitfähige Startschicht ein Metall mit einer Maximalschichtdicke von 550 nm aufgebracht wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, bei dem die Schichtdicke maximal 200 nm beträgt.
14. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9 oder 10, bei dem als leitfähige Startschicht ein leitfähiges Oxid mit einer Maximalschichtdicke von 500 nm aufgebracht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14, bei dem die Schichtdicke maximal 200 nm beträgt.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 7, bei dem zur Vorbereitung des selektiven Aufbaues der Leiterbahnen zunächst die Kanalplatte mittels Photolithographie unter Verwendung eines die gesamte Kanalplatte bedeckenden Photolackes und einer Positiv-Maske, entsprechend der Leiterbahnstruktur strukturiert wird, anschließend die photolithographisch vorgegebenen freien Bahnen mit Palladiumkeimen belegt werden, danach der Photolack auf den anderen Bereichen gestrippt und abschließend auf den bekeimten Bahnen die metallischen Leiterbahnen aus der flüssigen Phase abgeschieden und mit mindestens einer Schutzschicht versehen werden.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 7, bei dem zur Vorbereitung des selektiven Aufbaues der Leiterbahnen Palladiumkeime selektiv entsprechend der Leiterbahnstruktur aufgebracht und abschließend auf den bekeimten Bahnen die metallischen Leiterbahnen aus der flüssigen Phase abgeschieden und mit mindestens einer Schutzschicht versehen werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das selektive Aufbringen der Palladiumkeime mit der Tintenstrahltechnologie erfolgt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das selektive Aufbringen der Palladiumkeime durch Ätzen oder Sandstrahlen der Kanalplatte über eine mechanische oder photolithographisch strukturierte Maske mit Öffnungen entsprechend der Leiterbahnstrukturen unter Aufrauhung der nicht abgedeckten Bahnbereiche für eine selektive Bekeimung aus einem Palladiumbad erfolgt.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6 oder 7, bei dem zum Vorbereiten des selektiven Aufbringens der Leiterbahnen zunächst die gesamte Kanalplatte mit Palladiumkeimen belegt wird, anschließend mittels Photolithographie unter Verwendung eines die gesamte Kanalplatte bedeckenden Photolackes und einer Maske die Bahnen für die Elektrodenstruktur unter selektiver Abscheidung von Metallen in den Bahnen erzeugt werden, danach der Photolack mit den darunterliegenden Palladiumkeimen in den anderen Bereichen gestrippt und anschließend die abgeschiedenen Leiterbahnen mit mindestens einer Schutzschicht versehen werden.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, bei dem auf die Kanalplatte, vorzugsweise unter die ganzflächige Palladium- Bekeimungsschicht, vorzugsweise eine SiO2-Diffusionssperre ganzflächig aufgebracht wird.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, bei dem zur außenstromlosen oder galvanischen Abscheidung Metalle oder Metallegierungen verwendet werden, die sowohl die Funktion des Stromtransports als auch die Funktion des Korrosionsschutzes und eines Sputterschutzes leisten.
23. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Elektrodenmaterial aus Nickel und/oder Kupfer in Verbindung mit einem metallischen Korrosionsschutz besteht, wobei das Korrosionsschutz-Metall aus einem außenstromlos abscheidbaren korrosionsschützenden Metall, vorzugsweise Nickel, Palladium oder Gold besteht.
24. Verfahren nach Anspruch 22, bei dem das Elektrodenmaterial aus Nickel und/oder Edelmetall in Verbindung mit einem metallischen Korrosionsschutz besteht, wobei das Edelmetall aus einem außenstromlos oder galvanisch abscheidbaren Metall, wie z.B. Palladium, Silber, Gold besteht und das Korrosionsschutzmetall aus einem außenstromlos abscheidbaren korrosionsschützenden Metall, vorzugsweise Nickel, Palladium, Chrom oder Gold besteht.
25. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 24, bei dem die die Elektroden bildenden Schichten als mehrlagige Schichten ausgebildet sind.
26. Verfahren nach Anspruch 25, bei dem die mehrlagigen Schichten jeweils aus einer haftvermittelnden Schicht, einer stromleitenden Schicht und mindestens einer Schutzschicht besteht.
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