真空荧光显示屏栅网制造工艺

【摘要】真空荧光显示屏栅网是采用光化学蚀刻加工而成，它较机械冲制方式更能适应引线细而密的产品特点，更能满足产品更新换代快、制造周期短的市场要求。本文主要介绍真空荧光显示屏栅网制造工艺。

【关键词】荧光显示屏；显示屏栅网；制造工艺

真空荧光显示屏是从真空电子管发展而来的显示器件，由发射电子的阴极（直热式，统称灯丝）、加速控制电子流的栅极、玻璃基板上印上电极和荧光粉的阳极及栅网和玻盖构成。它利用电子撞击荧光粉，使荧光粉发光，是一种自身发光显示器件。由于它可以做多色彩显示，亮度高，又可以用低电压来驱动，易与集成电路配套，所以被广泛应用在家用电器、办公自动化设备、工业仪器仪表及汽车等各种领域中。

真空荧光显示屏栅网是采用光化学蚀刻加工而成，它较机械冲制方式更能适应引线细而密的产品特点，更能满足产品更新换代快、制造周期短的市场要求。

真空荧光显示屏栅网制造工艺主要如下：

一、CAD辅助设计

CAD辅助设计是整个工艺的基础，产品设计的好坏直接影响到后面的每道工序，而且一旦设计出现错误会给生产造成难以估计的损失，因此不断降低设计出错率提高设计合理性也是降低成本，提高生产率的关键。产品设计过程主要包括以下几个步骤：原始尺寸的绘制，放余量，做连接点，清理废料叶排版，修剪，打标识，审核，出图，光绘。

1.原始尺寸绘制

原始图是指根据客户提供的图纸或样品的原始尺寸所绘制的图形。由于蚀刻工艺具有精密性的特点，所以原始尺寸图往往也具有细小、线段多、极易错的特点，在制图过程中需要特别小心，在实际工作中为减少出错率，往往采用绘制同一幅图进行叠对的方式进行验证确认。

2.放余量

放余量是指在原始尺寸基础上，人为地对图形外轮廓线进行放缩，以弥补在蚀刻中的耗损部分，以确保蚀刻后的产品尺寸与原始尺寸一致性。余量的放法要因材而异，不同材料不同厚度余量放法均不一样，这必须根据长期的实践积累，不断总结分析，才能掌握出一套适合自己的余量放置工艺，一般而言，余量大小一般为厚度的60%～70%。

3.精修

在蚀刻反应过程中，反应并不是十分均匀的，对一块材料而言，一般都存在边缘蚀刻快，中间蚀刻慢的边缘效应及细小部分快，面积大的部分慢等特点，在对原始尺寸图加工过程中，一般对特别关键部分进行加粗保护，以确保尺寸合理性。

4.连接点

由于产品细小精密，在生产中常常需要将多个产品连接起来形成一定大的面积以保证产品的成品率，所以在绘制图形时应保证在产品与产品间有若干个足够宽的连接点，连接点宽度一般为0.3+蚀刻余量。

5.清理废料

由于产品形状多为不规则形，在产品与产品间常有大块废料的产生，为最合理利用药水及在生产中避免因废料过长过大而卡车的现象，故常在制图时把大面积的废料进行截断保护，以利于生产。

6.排版

排版是指将多个产品以最紧密的方式排列在一定面积上，以保证生产的适宜性。排版的好坏对生产起着非常重要的作用，版面排得越紧，数量越多，材料越省，成本越低，但同时印刷也变得越来越困难，所以选择最合适的排版方式就显得举足轻重了。

7.修剪

对排版完成的产品，应进行必要的修剪工作，以确保图形的完整性。

8.打标识

标识保证了产品的可追溯性，为生产管理提供重要的依据，标识一般包括产品型号、客户名称、设计人、设计日期、材料长宽等相关信息。

9.出图纸

图纸是提供检验存档依据，同时也是一种有效的检验方法。

10.光绘

光绘是将CAD图形转化为胶片的一种手段，胶片即是设计的最后成品。

二、精密图形转移工艺

精密图形转移是指将胶片上精密图形转移到蚀刻基板上的工艺。图形转移是生产中的关键控制点，也是技术难点所在，其工艺方法很多，如丝网印刷图形转移工艺、干膜图形转移工艺，液态光致抗蚀刻剂图形转移工艺、电沉积光致抗蚀剂制作工艺及激光直接成相技术。而目前用于蚀刻工艺的主要是液态光致精密图形转移工艺。

液态光致抗蚀剂（简称湿膜）是由感光性树脂配合感光剂、色料、填料及溶剂等制成，经光照射后产生光聚合反应而得到图形，属负性感光聚合型。

液态光致致抗蚀剂图形转移工艺流程：落料-涂覆-预烘-定位-曝光-干燥-检查修版-转下道工序。

1.落料

落料是指将整卷金属材料切成小块材料，以利于印刷、曝光及蚀刻，落料后必须对金属表面进行一些前处理，除去金属表面的油脂、氧化物、灰尘和颗粒残留、水份和化学物质，保证金属表面的清洁度和粗糙度，制造均匀合适的金属表面，提高感光胶和金属箔的结合力，同时对特殊金属如边缘粗糙的应进行打磨。

2.涂履

涂履是指在金属表面覆盖一层光致抗蚀剂，其方法有多种，如离心涂覆、浸涂、网印、帘幕、滚涂等，目前由于丝网印刷对设备要求低，操作简单，成本低，所以蚀刻工艺目前也采用此类方法。光致辞涂覆层膜厚薄对生产影响很大，膜太厚，则容易产生曝光不足，易粘底片；膜太薄则容易产生曝光过度，去膜速度慢，在实际生产中，对不同厚度材料采用涂履不同次数的方式来控制膜层的厚薄。

涂履的工作条件：无尘黄光下操作，室温23-25℃，相对湿度为55±5%，作业场所保持洁净，避免阳光及日光灯直射。

3.预烘

预烘是指通过加温使液态光致抗蚀膜面达到干燥，以方便底片接触曝光显影制作图形。预烘的方式常有烘道与烘箱两种，目前蚀刻工艺常采用烘道预烘。预烘的温度和时间很重要，温度过高或时间过长，显影困难，不易去膜，若温度过低或时间过短，干燥不完全，膜有感压性，易粘底片而使用权曝光不良，且易损坏底片，所以预烘恰当则显影和去膜较快，图形质量好。

4.高精度双面对位

高精度双面对位是指将正反面两张底版药膜相对对准，上下图形完全重合。经过长期的实践积累，目前高精度对位精度已达到0.002mm。

5.曝光

曝光是指液态光致抗蚀剂经UV（300-400nm）照射后发生交联聚合反应，受光照部分成膜硬化而不被显影液影响，通常适用的曝光灯灯源为高亮度、中压弄汞灯。光聚合反应取决于灯的光强和曝光时间，灯的光强与激发电压有关与灯量使用时间有关。一般影响曝光时间的因素有：灯光的距离起越近，曝光时间越短，液态光致抗蚀剂厚度越厚，曝光时间越长；空气温度越大，曝光时间越长，预烘温度越高，曝光时间越强短。当曝光过度时，易形成散光折射、线宽减小，显影困难，当曝光不足时，显景出现针孔，发毛、胶落等缺陷，因此选择最佳曝光参数是控制显影果的重要条件。

6.显影

显影即除去（溶解掉）未感光的非图形部分湿膜，留下已感光硬化的图形部分。机器显影机内配方：NaC03 0.8-1.2%，消泡剂0.1%，温度～℃，显影时间一8，喷淋压力一MPa。为保证显影质量，必须控制显影液浓度、温度及显影时间在适当操作范围内，温度太高（35℃以上）或显影时间太长（超过90s以上）会造成皮膜质量硬度和耐化学腐蚀性降低。

显影会有余胶产生，余胶太多与工艺参数有关，原因可能是显影温度不够；NaC03浓度偏低；喷淋压力小；传递速度快，显影不充分；曝光过度；叠板。

7.检查修版

修版实际上是进行自检，目的主要是修补图形线路上缺陷部分，去除与图形要求无关的部分，即去除多余的如毛刺残胶，补上缺少的如针孔、缺口、断丝等。但有些图形因过于精密而无法修补。

8.干燥

将显影后已修版的金属箔再次进行干燥，以保证膜层抗蚀性，其条件为180℃12分钟.

三、蚀刻

1.蚀刻

通过化学氧化反应，将未曾保护的金属去除得到精密图形产品的方法。蚀刻是整个工艺的关键，蚀刻的好坏将直接决定着产品的好坏。影响蚀刻产品尺寸精度和蚀刻效益的主要因素有蚀刻液的成份、温度、浓度、喷淋的均匀度以及工件在蚀刻机中传输的速度等，一般而言，温度越高，浓度越低蚀刻越快，传输速度也越快，但由于设备的耐高温性的限制，在蚀刻时温度不能超过60℃，为保持恒温，在蚀刻时必须进行冷却降温。

蚀刻主要通过工件传输速度来控制，通过控制工件在蚀刻机中蚀刻穿时所达到位置来确定蚀刻速度，以保证蚀刻的精度。

2.去膜

蚀刻完毕，必须去除抗蚀保护膜，通常采用4-8%的NaOH溶液加热膨胀剥离分化而成。在NaOH溶液温度一般控制在家50-60。C，温度过高易产生黑孔现象，去膜后金属应在清洗剂中浸泡几分钟，再放到清水中清洗，以保证金属表面清洁干净。

3.烘干

将去膜清洗后的成品进行烘干，避免产品被氧化及表面出现“水迹”。

4.检验

将烘干后产品进行检验，挑拣出蚀刻中不合格产品，之后便可进入下道工序。

四、结束语

荧光显示屏栅网制造工艺是我结合国内生产特点，经过反复实践摸索出来的一套适合本国国情的生产工艺，它利用简单的设备生产出较高精确度产品，并已形成产业化。

参考文献

[1]阮世平.高性能真空荧光显示器（VFD）开发和应用[J].光电子技术，2005（04）.

[2]童林夙.真空显示器件的现况与展望[J].电子器件，2005（02）.