专利名称：孔板和孔板用的基质材料的制作方法
技术领域：
本发明是关于含有展开型屏蔽罩的孔板(shadow mask)，特别是关于实施压延、化学研磨、物理研磨、电解研磨等表面处理，形成极平滑表面状后，通过一定的蚀刻形成高精细的图案，具有这种图案的孔板。
在彩色阴级射线管中使用的含有展开型屏蔽罩的孔板的形成，是在金属材料的表面上涂布感光性树脂，将所要的图案进行真空贴合，进行曝光，形成光致抗蚀膜的图案后，通过蚀刻形成所要的开孔、穴等。
作为孔板用的金属材料，一般使用铁、铁镍系合金、铁镍钴系合金等，利用连续铸造法或造块法进行调制，接着实施分块压延、热压延和冷压延，制造成钢板、合金薄板。
使用蚀刻加工方法，在曝光工序中，将曝光图案进行真空封闭时，表面平滑的材料，为进行封闭，不可能很容易地从中央部分将气体排除掉，所以难以形成真空。
为此，以前孔板用金属板的表面粗糙度，中心线平均粗糙度Ra＝0.20～0.70μm，最大粗糙度Rmax＝2.0～4.0μm。
另一方面，这种孔板也用于高精细度显示用的计算机显示装置中，用于透过电子束开孔的间隔很小，而且对开孔部分的精度要求很高。同时，对金属实施蚀刻等加工处理也要求非常精细的加工。
在形成图案时，蚀刻量越大，越要减轻在图案上形成的凹凸等影响，蚀刻量少时，蚀刻对图案变形也会产生很大影响。
因此，高精细度显示装置用的孔板，要以很小的间距进行精细加工，由于蚀刻量很少，所以明显地表现出，保护膜图案的变形引起基质材料图案的变形，所以要求能够形成高精细图案的孔板用基质材料和蚀刻加工方法。
本发明的课题是在利用蚀刻形成高精细度孔板时，提供一种能够进行高精细蚀刻的基质材料，和提供高精细度的孔板。
图1是说明基质材料表面粗糙度和形成图案之间关系的图。
图2是说明图案的准确度和透过率之间关系的图。
图3是表示孔板开孔部分的截面图实例。
本发明的孔板是，在孔板上，小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra为0.25μm以下，截止(Cut-off)值为0.8mm，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra比小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra大0.25μm以上，而且，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra为1μm以下。
孔板用基质材料是，在孔板用基质材料上，小孔侧表面中心线的平均粗糙度Ra是0.25μm以下，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra比小孔侧表面中心线平均粗糙Ra大0.25μm以上，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra为1μm以下。
孔板是，小孔侧的中心线平均粗糙度Ra为0.01μm～0.25μm，大孔侧的中心线平均粗糙度Ra为0.26μm～1.0μm。
采用压延、化学研磨、物理研磨、电解研磨中至少一种方法，调整金属基质材料的表面粗糙度，作为上述孔板用的基质材料。
本发明发现，将含有展开型屏蔽罩的孔板，通过蚀刻形成的基质材料表面粗糙度，规定要比以前的基质材料小，同时也规定小孔侧的表面粗糙度，同时也通过规定和大孔径侧表面粗糙度之差值，从而获得具有优良特性的孔板，展开型屏蔽罩。
一般讲，为了进行精细加工，必须形成精度优良的保护膜图案，但要把防碍这一目的的重要原因，集中在基质材料所具有的表面粗糙度上，本申请人以特愿平9-3132070号申请案提出。
以下参照
本发明。
图1是说明基材表面粗糙度和所形成的图案的关系图，(A1)、(B1)和(C1)表示使用表面粗糙度大的基质材料，在形成保护膜图案后，利用蚀刻得到的图案，(A2)、(B2)和(C2)分别是说明使用表面粗糙度小的基质材料，同样形成图案时的图。
如(A1)中所示的断面图，在表面粗糙度大的基质材料1上，涂布感光性树脂2，将画像图案3贴合，用紫外线4曝光，并存在表面粗糙度大的部分时，凹凸5会引起局部光的折射效果，从而产生感光性树脂图案形状变形部分6，导致图案清晰度降低。另一方面，如(A2)所示，在使用表面粗糙度小的基质材料时，可获得没有形状变形的图案。
形成直线状图案时的平面图，如(B1)和(B2)所示，表面粗糙度大时，如(B1)所示，保护膜图案7发生变形，不能形成正确的直线状，表面粗糙度小时，如(B2)所示，可获得直线状图案。
(C1)和(C2)示出了这种图案在进行蚀刻时的形状，用蚀刻形成的开孔部分8，如(C1)中看到的，由于在开孔部分上形成凹凸，在用于孔板时，带来的问题是，由于凹凸的遮挡，电子束难以进行准确的照射。对此，如(C2)中看到的，在准确的保护图案时，能形成准确的开口部图案。
图2是说明图案的准确度和透过率之间关系的图。
举例说明形状简单的孔径栅。间距150μm，开口30μm的孔径栅时，透过率为20％，如图2(A)所示，在带部两端处每3μm就有变形，局部透过率降低20％，在使用了这种孔径栅的阴极射线管中，图象质量明显降低，另一方面，如图2(B)所示，当变形量为1.0μm时，可极大地降低局部透过率减少，将图象质量的降低抑制到10％。
同样的直线性差异也能被减轻，间距为300μm、开孔60μm的孔径栅时，透过率的部分差异，使图象质量的差异分别达到10％，5％。
这样，在加工更高精细度孔板时，蚀刻开孔部分的边缘直线性，对于CRT的图象质量是极为重要的，为了提高精细度，将间距作得更细、开孔尺寸越小，边缘部分凹凸的细小尺寸差，对图象质量形成更大的影响。
进而，图3中示出了一例开孔部分的断面，在孔板上，利用从两面进行的蚀刻加工形成开孔部分10的开孔径11，由小孔12侧的开孔径进行规定，小孔12开孔的状态对显示质量有影响。为此，为了进行高精细度图象显示，小孔12侧的形状极为重要。因此，重要的是蚀刻时，将对小孔侧形状产生影响的表面粗糙度，保持在规定的范围内。
另一方面，大孔侧的表面也和小孔侧一样，使表面粗糙度为规定范围内的粗糙度，当表面粗糙度很小时，可以使大孔侧的孔形状获得极高的精度。
因此，在将孔板向CRT安装前的冲压工序中，进行冲压加工成与CRT显示面相吻合的形状，一般讲，在冲压加工前，加热到600～900℃，实行退火处理，使其软化，这样容易进行冲压加工，不会产生裂良等。在退火处理过程中，由于将10～50个孔板以累积状态进行加热，所以产生的问题是表面粗糙度小时，相邻孔板的接触面积变大，加热会发生扩散接合，接合起来的相邻孔板，难以剥开。
因此，在本发明的孔板中，通过使大孔侧的表面粗糙度比小孔侧的表面粗糙度大，可以防止软化退火时孔板相互紧密接合。
具体讲，利用触针式形状测定装置(例如ランク·テ-ラ-·ホブソン制Tarysurf6)测定小孔侧的表面粗糙度，按照ISO 468-1982、ISO 3274-1975、ISO-4287/1-1984、ISO 4287/2-1984，和ISO 4288-1985的规定，将中心线平均粗糙度Ra，截止值在0.8mm时，取在0.25μm以下，同时，使大孔侧的表面粗糙度Ra比小孔侧的表面粗糙度大0.25μm以上。
大孔侧的表面粗糙度对大孔的孔形状产生影响，当大孔侧的表面粗糙度增大时，由于大孔形状恶化，所以大孔侧的表面粗糙度必须在1μm以下。将小孔侧的表面粗糙度取为0.01～0.25μm，同时，将大孔侧的表面粗糙度最好取为0.26～1.0μm，大孔侧的表面粗糙度取为0.55～0.75μm会更好。
本发明的基质材料可以按以下方法进行制造，将利用压延将钢块制成的钢板表面，再用调整表面粗糙度的辊子进行压延，使钢板的各表面粗糙度形成规定大小的方法，将压延后的钢板表面，用研磨材料进行物理研磨、化学研磨、电解研磨等进行研磨的方法，具体讲，利用物理研磨时，可利用抛光研磨和辊子研磨材料或薄片研磨材料的研磨等的方法进行制造，其中，使用辊子研磨材料或薄片研磨材料进行研磨时，最好不将粉粒带入到下一个工序中。
在使用蚀刻液调整表面粗糙度时，可以使用比利用蚀刻形成图案时所用的蚀刻液更高浓度的蚀刻液，具体讲，可以使用50°Bh(Baume degree for heavyliquid)以上的高浓度氯化铁溶液。
对于本发明的基质材料，可以使用铁-镍系合金、铁-镍-钴系合金、低碳钢等。
以前，在蚀刻加工方法中，在曝光工序中，将曝光图案进行真空贴合时，表面平滑的材料，进行封闭时难以将气体从中央部分除去，所以形成真空也很难，虽然使用表面粗糙度，中心线平均粗糙度Ra＝0.20～0.70μm，Rmax＝2.0～4.0μm的金属板，但真空贴合时，贴合不好，通过使用例如本申请人的在特开平3-265835号公报、特开平3-265836号公报或特开平3-265837号公报中提出的装置，可以解决。
即，通过独立设置两个可调整压力的真空室在曝光图案两面上进行减压，由于能够从曝光图案的两面进行减压，所以通过在曝光图案上形成的压力差，从其中心贴合在基质材料上，从而能够防止气体残留在曝光图案中央部形成空间。
以下示出实施例说明本发明。
实施例和比较例将冷压延制造的，表面和里面的粗糙度不同的，厚度为0.12mm的基质材料表面，进行脱脂和水洗后，涂布由含1重量％重铬酸铵的酪蛋白形成的光致抗蚀膜，使其干燥后，为5μm厚。
接着，通过2段蚀刻，制作圆点孔径为120μm，排列成0.28mm的正三角形状的孔板。
将得到的孔，测定80个开孔径，求出开孔径的偏差σ，测定结果示于表1。对于利用自动焦点深度计(ュニオン光学制LFM-2500)测定的各个孔的开孔径，用(最大径-最小径)/2求出。
表面粗糙度，利用触针式形状测定装置(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的规定测定中心线平均粗糙度Ra，截止值为0.8mm。
将20个表面粗糙度相同的孔板重叠起来，置于氢∶氮＝1∶9(容量比)、露点10℃的环境气氛中，800℃下加热15分钟，进行退火处理，确认热处理后有无相互接合。
表1大孔侧Ra 小孔侧Ra 两面Ra之差 开孔径σ 有无接合(μm) (μm) (μm) (μm)实施例1 0.62 0.15 0.470.35 无实施例2 0.75 0.20 0.550.39 无比较例1 0.56 0.52 0.040.58 无比较例2 0.18 0.15 0.030.37 有比较例3 0.15 0.49 0.340.54 无比较例4 0.32 0.15 0.170.39 有比较例5 0.18 0.40 0.220.51 有比较例6 1.12 0.20 0.920.55 有如上，本发明中，通过将蚀刻基质材料的表面粗糙度，使表面和里面取为不同的值，同时将两个值设定在规定的范围内，在大孔侧、小孔侧都能获得良好的孔形状，同时，可以防止在CRT制造工序中，因退火过程孔板热扩散引起的孔板接合，从而能够获得高精细显示用的高质量孔板土等。
权利要求
1.一种孔板，其特征是孔板上，小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra，在0.25μm以下，截止值为0.8mm，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra比小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra大0.25μm以上，而且，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra在1μm以下。
2.一种孔板用基质材料，其特征是孔板用基质材料上，小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra，在0.25μm以下，截止值为0.8mm，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra比小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra大0.25μm以上，大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra为1μm以下。
3.根据权利要求1记载的孔板，其特征是小孔侧中心线平均粗糙度Ra为0.01μm～0.25μm，大孔侧中心线平均粗糙度Ra为0.26μm～1.0μm。
4.根据权利要求2记载的孔板用基质材料，其特征是小孔侧中心线平均粗糙度Ra为0.01～0.25μm，大孔侧中心线平均粗糙度Ra为0.26μm～1.0μm。
5.根据权利要求1记载的孔板，其特征是利用压延、化学研磨、物理研磨、电解研磨金属基质材料的至少种方法，调整表面粗糙度。
6.根据权利要求2记载的孔板用基质材料，其特征是利用压延、化学研磨、物理研磨、电解研磨中的至少一种方法，对金属基质材料调整表面粗糙度。
全文摘要
本发明是关于高精细度孔板,是含有小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra在0.25μm以下,大孔侧表面中心线平均粗糙度Ra比小孔侧表面中心线平均粗糙度Ra大0.25μm以上,而且大孔侧中心线表面粗糙度Ra在1μm以下的含有展开型屏蔽罩的孔板,和孔板用基质材料。
文档编号H01J29/07GK1254177SQ9912558
公开日2000年5月24日 申请日期1999年10月20日 优先权日1998年10月20日
发明者牧田明, 松元丰 申请人:大日本印刷株式会社