專利名稱：孔板和孔板用的基質材料的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是關于含有展開型屏蔽罩的孔板(shadow mask)，特別是關于實施壓延、化學研磨、物理研磨、電解研磨等表面處理，形成極平滑表面狀后，通過一定的蝕刻形成高精細的圖案，具有這種圖案的孔板。
在彩色陰級射線管中使用的含有展開型屏蔽罩的孔板的形成，是在金屬材料的表面上涂布感光性樹脂，將所要的圖案進行真空貼合，進行曝光，形成光致抗蝕膜的圖案后，通過蝕刻形成所要的開孔、穴等。
作為孔板用的金屬材料，一般使用鐵、鐵鎳系合金、鐵鎳鈷系合金等，利用連續(xù)鑄造法或造塊法進行調制，接著實施分塊壓延、熱壓延和冷壓延，制造成鋼板、合金薄板。
使用蝕刻加工方法，在曝光工序中，將曝光圖案進行真空封閉時，表面平滑的材料，為進行封閉，不可能很容易地從中央部分將氣體排除掉，所以難以形成真空。
為此，以前孔板用金屬板的表面粗糙度，中心線平均粗糙度Ra＝0.20～0.70μm，最大粗糙度Rmax＝2.0～4.0μm。
另一方面，這種孔板也用于高精細度顯示用的計算機顯示裝置中，用于透過電子束開孔的間隔很小，而且對開孔部分的精度要求很高。同時，對金屬實施蝕刻等加工處理也要求非常精細的加工。
在形成圖案時，蝕刻量越大，越要減輕在圖案上形成的凹凸等影響，蝕刻量少時，蝕刻對圖案變形也會產生很大影響。
因此，高精細度顯示裝置用的孔板，要以很小的間距進行精細加工，由于蝕刻量很少，所以明顯地表現出，保護膜圖案的變形引起基質材料圖案的變形，所以要求能夠形成高精細圖案的孔板用基質材料和蝕刻加工方法。
本發(fā)明的課題是在利用蝕刻形成高精細度孔板時，提供一種能夠進行高精細蝕刻的基質材料，和提供高精細度的孔板。
圖1是說明基質材料表面粗糙度和形成圖案之間關系的圖。
圖2是說明圖案的準確度和透過率之間關系的圖。
圖3是表示孔板開孔部分的截面圖實例。
本發(fā)明的孔板是，在孔板上，小孔側表面中心線平均粗糙度Ra為0.25μm以下，截止(Cut-off)值為0.8mm，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra比小孔側表面中心線平均粗糙度Ra大0.25μm以上，而且，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra為1μm以下。
孔板用基質材料是，在孔板用基質材料上，小孔側表面中心線的平均粗糙度Ra是0.25μm以下，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra比小孔側表面中心線平均粗糙Ra大0.25μm以上，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra為1μm以下。
孔板是，小孔側的中心線平均粗糙度Ra為0.01μm～0.25μm，大孔側的中心線平均粗糙度Ra為0.26μm～1.0μm。
采用壓延、化學研磨、物理研磨、電解研磨中至少一種方法，調整金屬基質材料的表面粗糙度，作為上述孔板用的基質材料。
本發(fā)明發(fā)現，將含有展開型屏蔽罩的孔板，通過蝕刻形成的基質材料表面粗糙度，規(guī)定要比以前的基質材料小，同時也規(guī)定小孔側的表面粗糙度，同時也通過規(guī)定和大孔徑側表面粗糙度之差值，從而獲得具有優(yōu)良特性的孔板，展開型屏蔽罩。
一般講，為了進行精細加工，必須形成精度優(yōu)良的保護膜圖案，但要把防礙這一目的的重要原因，集中在基質材料所具有的表面粗糙度上，本申請人以特愿平9-3132070號申請案提出。
以下參照


本發(fā)明。
圖1是說明基材表面粗糙度和所形成的圖案的關系圖，(A1)、(B1)和(C1)表示使用表面粗糙度大的基質材料，在形成保護膜圖案后，利用蝕刻得到的圖案，(A2)、(B2)和(C2)分別是說明使用表面粗糙度小的基質材料，同樣形成圖案時的圖。
如(A1)中所示的斷面圖，在表面粗糙度大的基質材料1上，涂布感光性樹脂2，將畫像圖案3貼合，用紫外線4曝光，并存在表面粗糙度大的部分時，凹凸5會引起局部光的折射效果，從而產生感光性樹脂圖案形狀變形部分6，導致圖案清晰度降低。另一方面，如(A2)所示，在使用表面粗糙度小的基質材料時，可獲得沒有形狀變形的圖案。
形成直線狀圖案時的平面圖，如(B1)和(B2)所示，表面粗糙度大時，如(B1)所示，保護膜圖案7發(fā)生變形，不能形成正確的直線狀，表面粗糙度小時，如(B2)所示，可獲得直線狀圖案。
(C1)和(C2)示出了這種圖案在進行蝕刻時的形狀，用蝕刻形成的開孔部分8，如(C1)中看到的，由于在開孔部分上形成凹凸，在用于孔板時，帶來的問題是，由于凹凸的遮擋，電子束難以進行準確的照射。對此，如(C2)中看到的，在準確的保護圖案時，能形成準確的開口部圖案。
圖2是說明圖案的準確度和透過率之間關系的圖。
舉例說明形狀簡單的孔徑柵。間距150μm，開口30μm的孔徑柵時，透過率為20％，如圖2(A)所示，在帶部兩端處每3μm就有變形，局部透過率降低20％，在使用了這種孔徑柵的陰極射線管中，圖象質量明顯降低，另一方面，如圖2(B)所示，當變形量為1.0μm時，可極大地降低局部透過率減少，將圖象質量的降低抑制到10％。
同樣的直線性差異也能被減輕，間距為300μm、開孔60μm的孔徑柵時，透過率的部分差異，使圖象質量的差異分別達到10％，5％。
這樣，在加工更高精細度孔板時，蝕刻開孔部分的邊緣直線性，對于CRT的圖象質量是極為重要的，為了提高精細度，將間距作得更細、開孔尺寸越小，邊緣部分凹凸的細小尺寸差，對圖象質量形成更大的影響。
進而，圖3中示出了一例開孔部分的斷面，在孔板上，利用從兩面進行的蝕刻加工形成開孔部分10的開孔徑11，由小孔12側的開孔徑進行規(guī)定，小孔12開孔的狀態(tài)對顯示質量有影響。為此，為了進行高精細度圖象顯示，小孔12側的形狀極為重要。因此，重要的是蝕刻時，將對小孔側形狀產生影響的表面粗糙度，保持在規(guī)定的范圍內。
另一方面，大孔側的表面也和小孔側一樣，使表面粗糙度為規(guī)定范圍內的粗糙度，當表面粗糙度很小時，可以使大孔側的孔形狀獲得極高的精度。
因此，在將孔板向CRT安裝前的沖壓工序中，進行沖壓加工成與CRT顯示面相吻合的形狀，一般講，在沖壓加工前，加熱到600～900℃，實行退火處理，使其軟化，這樣容易進行沖壓加工，不會產生裂良等。在退火處理過程中，由于將10～50個孔板以累積狀態(tài)進行加熱，所以產生的問題是表面粗糙度小時，相鄰孔板的接觸面積變大，加熱會發(fā)生擴散接合，接合起來的相鄰孔板，難以剝開。
因此，在本發(fā)明的孔板中，通過使大孔側的表面粗糙度比小孔側的表面粗糙度大，可以防止軟化退火時孔板相互緊密接合。
具體講，利用觸針式形狀測定裝置(例如ランク·テ-ラ-·ホブソン制Tarysurf6)測定小孔側的表面粗糙度，按照ISO 468-1982、ISO 3274-1975、ISO-4287/1-1984、ISO 4287/2-1984，和ISO 4288-1985的規(guī)定，將中心線平均粗糙度Ra，截止值在0.8mm時，取在0.25μm以下，同時，使大孔側的表面粗糙度Ra比小孔側的表面粗糙度大0.25μm以上。
大孔側的表面粗糙度對大孔的孔形狀產生影響，當大孔側的表面粗糙度增大時，由于大孔形狀惡化，所以大孔側的表面粗糙度必須在1μm以下。將小孔側的表面粗糙度取為0.01～0.25μm，同時，將大孔側的表面粗糙度最好取為0.26～1.0μm，大孔側的表面粗糙度取為0.55～0.75μm會更好。
本發(fā)明的基質材料可以按以下方法進行制造，將利用壓延將鋼塊制成的鋼板表面，再用調整表面粗糙度的輥子進行壓延，使鋼板的各表面粗糙度形成規(guī)定大小的方法，將壓延后的鋼板表面，用研磨材料進行物理研磨、化學研磨、電解研磨等進行研磨的方法，具體講，利用物理研磨時，可利用拋光研磨和輥子研磨材料或薄片研磨材料的研磨等的方法進行制造，其中，使用輥子研磨材料或薄片研磨材料進行研磨時，最好不將粉粒帶入到下一個工序中。
在使用蝕刻液調整表面粗糙度時，可以使用比利用蝕刻形成圖案時所用的蝕刻液更高濃度的蝕刻液，具體講，可以使用50°Bh(Baume degree for heavyliquid)以上的高濃度氯化鐵溶液。
對于本發(fā)明的基質材料，可以使用鐵-鎳系合金、鐵-鎳-鈷系合金、低碳鋼等。
以前，在蝕刻加工方法中，在曝光工序中，將曝光圖案進行真空貼合時，表面平滑的材料，進行封閉時難以將氣體從中央部分除去，所以形成真空也很難，雖然使用表面粗糙度，中心線平均粗糙度Ra＝0.20～0.70μm，Rmax＝2.0～4.0μm的金屬板，但真空貼合時，貼合不好，通過使用例如本申請人的在特開平3-265835號公報、特開平3-265836號公報或特開平3-265837號公報中提出的裝置，可以解決。
即，通過獨立設置兩個可調整壓力的真空室在曝光圖案兩面上進行減壓，由于能夠從曝光圖案的兩面進行減壓，所以通過在曝光圖案上形成的壓力差，從其中心貼合在基質材料上，從而能夠防止氣體殘留在曝光圖案中央部形成空間。
以下示出實施例說明本發(fā)明。
實施例和比較例將冷壓延制造的，表面和里面的粗糙度不同的，厚度為0.12mm的基質材料表面，進行脫脂和水洗后，涂布由含1重量％重鉻酸銨的酪蛋白形成的光致抗蝕膜，使其干燥后，為5μm厚。
接著，通過2段蝕刻，制作圓點孔徑為120μm，排列成0.28mm的正三角形狀的孔板。
將得到的孔，測定80個開孔徑，求出開孔徑的偏差σ，測定結果示于表1。對于利用自動焦點深度計(ュニオン光學制LFM-2500)測定的各個孔的開孔徑，用(最大徑-最小徑)/2求出。
表面粗糙度，利用觸針式形狀測定裝置(ランク·テ-ラ-·ホブソン制Tarysurf6)，按照ISO 468-1982、ISO 3274-1975、ISO4287/1-1984、ISO4287/2-1984，和ISO 4288-1985的規(guī)定測定中心線平均粗糙度Ra，截止值為0.8mm。
將20個表面粗糙度相同的孔板重疊起來，置于氫∶氮＝1∶9(容量比)、露點10℃的環(huán)境氣氛中，800℃下加熱15分鐘，進行退火處理，確認熱處理后有無相互接合。
表1大孔側Ra 小孔側Ra 兩面Ra之差 開孔徑σ 有無接合(μm) (μm) (μm) (μm)實施例1 0.62 0.15 0.470.35 無實施例2 0.75 0.20 0.550.39 無比較例1 0.56 0.52 0.040.58 無比較例2 0.18 0.15 0.030.37 有比較例3 0.15 0.49 0.340.54 無比較例4 0.32 0.15 0.170.39 有比較例5 0.18 0.40 0.220.51 有比較例6 1.12 0.20 0.920.55 有如上，本發(fā)明中，通過將蝕刻基質材料的表面粗糙度，使表面和里面取為不同的值，同時將兩個值設定在規(guī)定的范圍內，在大孔側、小孔側都能獲得良好的孔形狀，同時，可以防止在CRT制造工序中，因退火過程孔板熱擴散引起的孔板接合，從而能夠獲得高精細顯示用的高質量孔板土等。
權利要求
1.一種孔板，其特征是孔板上，小孔側表面中心線平均粗糙度Ra，在0.25μm以下，截止值為0.8mm，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra比小孔側表面中心線平均粗糙度Ra大0.25μm以上，而且，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra在1μm以下。
2.一種孔板用基質材料，其特征是孔板用基質材料上，小孔側表面中心線平均粗糙度Ra，在0.25μm以下，截止值為0.8mm，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra比小孔側表面中心線平均粗糙度Ra大0.25μm以上，大孔側表面中心線平均粗糙度Ra為1μm以下。
3.根據權利要求1記載的孔板，其特征是小孔側中心線平均粗糙度Ra為0.01μm～0.25μm，大孔側中心線平均粗糙度Ra為0.26μm～1.0μm。
4.根據權利要求2記載的孔板用基質材料，其特征是小孔側中心線平均粗糙度Ra為0.01～0.25μm，大孔側中心線平均粗糙度Ra為0.26μm～1.0μm。
5.根據權利要求1記載的孔板，其特征是利用壓延、化學研磨、物理研磨、電解研磨金屬基質材料的至少種方法，調整表面粗糙度。
6.根據權利要求2記載的孔板用基質材料，其特征是利用壓延、化學研磨、物理研磨、電解研磨中的至少一種方法，對金屬基質材料調整表面粗糙度。
全文摘要
本發(fā)明是關于高精細度孔板,是含有小孔側表面中心線平均粗糙度Ra在0.25μm以下,大孔側表面中心線平均粗糙度Ra比小孔側表面中心線平均粗糙度Ra大0.25μm以上,而且大孔側中心線表面粗糙度Ra在1μm以下的含有展開型屏蔽罩的孔板,和孔板用基質材料。
文檔編號H01J29/07GK1254177SQ9912558
公開日2000年5月24日 申請日期1999年10月20日 優(yōu)先權日1998年10月20日
發(fā)明者牧田明, 松元豐 申請人:大日本印刷株式會社