DE2454199C2

DE2454199C2 -

Info

Publication number: DE2454199C2
Application number: DE2454199A
Authority: DE
Inventors: John J. North St. Paul Minn. Us Frantzen; Lee C. St. Anthony Village Minn. Us Barton
Original assignee: BUCKBEE-MEARS Co ST PAUL MINN US
Current assignee: BUCKBEE-MEARS Co ST PAUL MINN US
Priority date: 1974-07-11
Filing date: 1974-11-15
Publication date: 1988-06-23
Also published as: JPS519035A; FR2277908A1; IT1030926B; BE821041A; JPS5726346B2; NL7413250A; BR7410020A; GB1465129A; CA1034849A; FR2277908B1; US3971682A; DE2454199A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Einätzung von Durchbrechungen in ein Metallband nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Bekanntlich befinden sich bei Bildröhren von Farbfernsehgeräten die Loch masken zwischen den an einem Ende der Röhre angeordneten, die Elektro nenstrahlen bildenden Einrichtungen und dem phosphoreszierenden Leucht schirm an der Vorderseite der Röhre. Die Elektronenstrahlen treten durch dünne Öffnungen in der Lochmaske hindurch und erzeugen beim Auftreffen auf dem Bildschirm farbige Leuchtpunkte, aus denen sich das jewilige Bild zusammensetzt. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß durch die ein Loch der Lochmaske durchdringenden, den drei Grundfarben zugeordneten Elektronenstrahlen drei Leuchtpunkte auf dem Schirm aufleuchten, die zu sammen einen "Dreipunkt" bilden, von dem je ein Teil einer der drei Grundfarben zugeordnet ist. Während des Betriebes einer Bildröhre dient somit die Lochmaske als Führung für die Elektronenstrahlen. Die Erfindung ist daher geeignet zur Fertigung eines mit diesen Löchern versehenen Me tallbandes, aus dem Lochmasken für Fernsehröhren gefertigt werden können.

Die Schwierigkeit der Herstellung dünner Löcher oder Schlitze in ein gegen über der lichten Weite dieser Druchbrechungen verhältnismäßig dickes Ma terial besteht darin, daß es nahezu unmöglich ist, eine Durchbrechung in ein solches Material einzuätzen, ohne daß Aufweitungen der Durchbrechun gen in Kauf genommen werden. Wenn man beispielsweise die bekannten Ätztechniken verwendet, die darin bestehen, daß von beiden Seiten her an den hierfür vorgesehenen Stellen eine Einätzung in das Metallband statt findet, so ergeben sich Durchbrechungen, deren lichte Weite viel zu groß ist bzw. beim Ätzvorgang nicht kontrolliert werden kann und auch Ver schiebungen der einzuätzenden Stellen. Dies kommt daher, daß das Ätz mittel nicht nur senkrecht auf die Metalloberfläche einwirkt, sondern zwangsläufig sich auch nach der Seite ausbreitet und deshalb eine Erweite rung des Loches zwangsläufig herbeiführt. Die Schwierigkeiten wachsen noch dadurch, daß man für eine wirtschaftliche Fertigung bestrebt ist, etwa die für Lochmasken vorgesehenen bzw. notwendigen Löcher in ein fortlaufendes Band einzuätzen, das einen kontinuierlichen Fertigungsablauf erst ermöglicht.

Es ist bereits ein Verfahren für die Herstellung von Durchbrechungen von Metallfolien mittels Ätzen bekannt, bei dem auf gegenüberliegenden Sei ten einer Metallfolie ein Überzug aus einem Film vorgesehen ist, der gegen Ätzmittel unempfindlich ist (US-PS 36 79 500). Bei diesem Verfahren wird zuerst von beiden Seiten geätzt und dann erst die eine Seite der Durch brechung geschützt, während die andere geätzt wird. Eine Ätzung von Durch brechungen in Folien, deren Dicke größer als der Enddurchmesser der zu ätzenden Durchbrechungen ist, ist mit diesem bekannten Verfahren nicht möglich. Die Durchbrechungen sind vielmehr größer oder von derselben Größenordnung wie die Foliendicke.

Weiterhin ist eine Dreifarben-Kathodenstrahlröhre bekannt, die mittels eines Verfahrens hergestellt wird, bei dem die Durchbrechungen versetzt sind (US-PS 27 77 088). Eine Möglichkeit, Löcher mit einem Durchmesser zu ätzen, der geringer als die Dicke der Metallfolie ist, ist auch hier nicht aufgezeigt.

Bei einem anderen Ätzverfahren ist es bekannt, Löcher mit einem Durch messer herzustellen, der geringer als die Dicke der Metallfolie ist (US-PS 25 36 383). Dieses Verfahren ist jedoch für die wirtschaftliche Herstel lung von Lochmasken nicht geeignet.

Es ist ferner ein Verfahren zur Bildung von Öffnungen in einem dünnen Metallband vorgeschlagen worden, bei dem das Metallband auf beiden Sei ten mit einer gegen Ätzmittel beständigen Schutzschicht überzogen wird (DE-PS 24 32 602). Dieses nicht vorveröffentlichte Verfahren zeigt eben falls keinen Weg auf, wie die Aussparungen in den beiden das Metallband überziehenden Schichten kleiner als die Dicke des Metallbands gemacht werden können.

Schließlich ist auch noch eine Lochmaske für eine Farbfern sehröhre sowie ein Verfahren zur Herstellung dieser Maske bekannt, wobei die einzelnen Durchbrechungen in einer Ebene und unmittelbar benachbart sowie parallel zur äußeren Oberfläche der Maske angeordnet sind (US-PS 27 50 524). Bei der Herstellung dieser Lochmaske, die auf optischem und chemischem Weg geschieht, wird ein Metallband beidseitig mit je einer lichtempfindlichen Schicht überzogen. Die eine der beiden Schichten spart hierbei die einzuätzenden Durch brechungen in einem die Dicke eines Metallbandes über steigenden Ausmaß aus, während die andere Schicht diese in einem kleineren Ausmaß ausspart. Eine der beiden lichtemp findlichen Schichten ist mit einer gegen Ätzmittel resisten ten Schicht überzogen. Allerdings wird bei diesem bekannten Verfahren in einem ersten Schritt vollständig durchgeätzt, um die Menge des zu beseitigenden Materials, das in einem zweiten Schritt durch die Ätzlöcher geht, auf ein Minimum zu reduzieren. Auch sind die geätzten Löcher größer als die Dicke des zu ätzenden Metallbandes.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Ver fahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorzu schlagen, mit dem Durchbrechungen in einem Metallband kostengünstig her gestellt werden können, deren lichte Weite kleiner als die Dicke des Metallbands ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Ein mit der Erfindung erzielter Vorteil besteht darin, daß eine Maske mittels einer Schrittfolge hergestellt werden kann, bei welcher Material von beiden Seiten weggenommen wird, um die gewünschten Durchbrechungen zu erhalten. Der Durchmesser der einzuätzenden Durchbrechung beträgt dabei weniger als 40% der Dicke des zu ätzenden Materials. Somit ist das erfindungsgemäße Verfahren vorzüglich für das Ein ätzen von langen, schmalen Schlitzen bei typischen Schatten masken geeignet.

In der Zeichnung ist die Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens schematisch zusammen mit einem Ausschnitt aus einem mit einer Durchbrechung versehenen Metallband dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Wiedergabe einer Ätz vorrichtung mit einer umlaufenden Deck schicht,

Fig. 2 dieselbe Vorrichtung mit einer aufwickel baren Deckschicht und

Fig. 3 einen Ausschnitt aus einem Metallband mit einer eingeätzten Durchbrechung.

In Fig. 1 ist die gesamte Vorrichtung zum Einätzen von Durchbrechungen in ein Metallband mit 10 bezeich net.

Diese Anordnung 10 enthält mehrere Ätzkammern 11, 12, 13, 14 und 15, in denen das Ätzmittel durch einen unteren Satz von Ätzdüsen 20, 21, 22, 23 und 24 oder einen oberen Satz von Düsen 25, 26, 27, 28 und 29 gegen die Unter- bzw. Oberseite des Bandes 9 gesprüht werden kann. Mit 9 ist dabei ein durchlaufendes Metallband be zeichnet, in das Durchbrechungen einzuätzen sind mit einem Lochdurchmesser, der kleiner ist als der Dicke des Bandes 9 entspricht. Das Band 9 wird unterhalb der Führungsrollen 31 und 34 durch die Transportrollen 32 und 33 in der Zeichnung nach rechts durchgeschoben. Dabei durchläuft es die Ätzkammern 20, 21 und 22 und nach Verlassen der Führungsrolle 34 die beiden Ätzkammern 14 und 15. Oberhalb des Metallbandes 9 ist ein wiederver wendbares Abdeckband 30 angeordnet, das zusammen mit dem Band 9 durch die Transportrollen 32 und 33 mit bewegt wird und die Kammern 11, 12 und 13 mit durchläuft. Das Material dieses Bandes ist so gewählt, daß es gegenüber dem Ätzmittel resistent ist und dadurch verhindert, daß in den Kammern 11, 12 und 13 das von den Düsen 20, 21 und 22 ausgesprühte Ätzmittel von oben her in das Band 9 ein dringen kann. An der Rolle 34 wird das Abdeckband 30 vom Metallband 9 getrennt und nach dem Durchlaufen eines Reinigungsbades 36 gelangt es über die Führungsrollen 35, 37, 38 und 31 wieder zur Oberseite des Bandes 9 und damit in die Kammern 11, 12 und 13.

In Fig. 2 ist eine andere Ausführungsform dargestellt, wobei allerdings die gleichartigen Einzelvorrichtungen der Anordnung nach Fig. 1 dieselben Bezugszeichen tragen. Unterschiedlich zu Fig. 1 ist vor allen Dingen, daß die wiederverwendbare Abdeckschicht 52 in der Station 50 auf die Oberseite des Bandes 9 aufgesprüht und anschließend in der Trockenstation 51 getrocknet wird. Der dadurch ent stehende Abdeckfilm wird von der Oberseite des Bandes 9 mit Hilfe der Transportrollen 54 und einer Umlenkrolle abgezogen und mit einer Wickelvorrichtung 55 aufgewickelt. Die auf diese Weise abgezogene Schicht 52 kann zur Wieder verwendung eingeschmolzen und im flüssigen Zustand in der Station 50 erneut auf das Band 9 aufgesprüht werden. In Fig. 3 ist mit 71 ein vergrößerter Ausschnitt einer Durch brechung eines Metallbandes wiedergegeben, das die Dicke T aufweist. Die gegenüber dem Ätzmittel resistente Schicht ist mit den Bezugszeichen 72 und 73 versehen. Wie Fig. 3 zeigt, befindet sich hinter der Schicht 72 ein ausge dehnterer eingeätzter Bereich als hinter der Schicht 73. Die von der Schicht 72 freigehaltene Aussparung für den Eintritt des Ätzmittels ist mit X 2 bezeichnet, während die von der Schicht 73 freigehaltene Aus sparung eine Größe von X 1 besitzen, was etwa 40% der Dicke T be trägt. Mit der Bezugszahl 74 ist die Oberfläche der Ätzmulde bezeich net, während C _L die Mittelachse dieser Mulde bezeichnet.

Anhand der Fig. 1 soll nunmehr der Ätzvorgang im einzelnen beschrieben werden. Man kann dabei davon ausgehen, daß die Lochmaske, die aus dem Band material 9 bestehen soll, eine Dicke T 0,15 mm be sitzt und daß die Öffnungsweite X 1 mindestens 0,05 mm betragen soll. Um derartige Durchbrechungen in das Band einzuätzen, wird zunächst auf beiden Seiten eine gegenüber dem Ätzmittel resistente Schicht aufgetra gen. Diese Schicht besitzt, wie Fig. 3 zeigt, auf der Oberseite 72 eine größere Öffnung im Betrag von 0,5 mm. Während des Ätzvorganges bildet die mit der resistenten Schicht 73 überzogene Seite die Oberseite des Bandes 9 und wird infolgedessen durch das Film band 30 abgedeckt, wenn das Band 9 die Stationen 11, 12 und 13 durchläuft. Dadurch können weder Ätzgase noch Sprühpartikel des Ätzmittels in Kontakt mit der von der Schicht 73 abgedeckten Seite des Metallbandes kommen, was sonst nicht verhindert werden könnte, und zwar auch dann, wenn das Einsprühen von Vertiefungen nur von unten durch die Sprühdüsen 20, 21 und 22 erfolgt. Das Einsprühen von Vertiefungen durch die Sprühdüsen 20, 21 und 22 von unten verhindert, daß durch über fließendes Ätzmittel Schädigungen am Metallband auf treten können. Um sicherzugehen, daß durch verstopfte oder nicht korrekt arbeitende oder ausgebildete Düsen keine einwandfreien Vertiefungen in das Band 9 einge ätzt werden, sind mehrere hintereinandergeschaltete Ätzkammern 11, 12 und 13 vorgesehen, so daß durch andere Ätzdüsen mangelhaft arbeitende Düsen in einer vor- oder nachgeordneten Station unschädlich gemacht werden.

Nach Trennung des Abdeckbandes 30 erfolgt das Durch ätzen der Löcher in den Kammern 14 und 15, wobei nun auch von oben her, also von der Seite der Deckschicht 73 her die noch bestehende Restschicht im Metallband durchgeätzt wird.

Wie Fig. 3 zeigt, ist in den Stationen 14 und 15 durch die Düsen 28 und 29 bzw. das aus diesen Düsen austretende Ätzmittel nur noch die Dicke H durchzu ätzen, so daß bei diesem Vorgang nur eine sehr geringe seitliche Ausweitung der Durchbrechung zu befürchten ist.

Das Band 30 oder die Schicht 52 in den Fig. 1 und 2 können aus Gummi mit eingearbeiteten magnetisierbaren Teilen bestehen, die sicherstellen, daß das Band sehr eng an dem Metallband 9 festgehalten wird. Andere Materialien, die möglich sind, sind alle andrückbaren Polyesterarten, oder Vinylchlorid- oder Vinylacetatfilme. Die letzteren haben den besonderen Vorteil, daß sie an der Oberfläche des Bandes kleben. Selbstverständlich ist es auch möglich, Gewebe zu verwenden, die mit Poly ester überzogen sind.

Es ist lediglich notwendig, daß das Abschirmband aus reichend flexibel ist, damit es alle Unebenheiten des Bandes vollkommen abdeckt und andererseits nicht so stark an dem abzudeckenden Band klebt, daß es nicht wieder entfernt werden kann. Selbstverständlich darf beim Abstreifen oder Abziehen dieser Schicht keine Zer störung des eigentlichen Bandes bzw. der auf dem Band aufgelegten Schutzschicht eintreten.

Da gemäß einer besonderen Ausführungsform des Ver fahrens diese Schutzschicht oder das Schutzband wieder verwendbar sind, wird eine sehr kostensparende Methode für das Einätzen der sehr eng tolerierten Durchbrechungen in das Metallband beschrieben.

Claims

1. Verfahren zur Einätzung von Durchbrechungen in ein Metallband, insbe sondere für die Herstellung von Lochmasken für Farbfernseh-Bildröhren, wobei das Metallband auf beiden Seiten mit einer Schicht überzogen wird und die erste der beiden Schichten Aussparungen aufweist, die größer als die Dicke des Metallbands sind, während die zweite der beiden Schichten Aussparungen aufweist, die kleiner als die Dicke des Metallbands sind, und wobei eine dritte ätzmittelresistente Schicht ohne Aussparungen auf die zweite Schicht aufgebracht wird, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

a) das Metallband (9) wird mit seiner Seite, die mit der ersten Schicht (72), bei der es sich um eine gegen Ätzmittel resistente Schicht mit Aus sparungen, deren lichte Weite (X ₂) größer als die Dicke (T) des Metall bands (9) ist, versehen ist, nach unten gebracht;
b) es wird von unten ein Sprühätzvorgang auf der mit der ersten Schicht (72) überzogenen Seite des Metallbands (9) durchgeführt, so daß Vertie fungen in das Metallband (9) eingeätzt werden;
c) die dritte Schicht (30, 52) wird entfernt;
d) beide Seiten des Metallbands (9), die mit jeweils einer gegen Ätzmittel resistenten Schicht (72, 73) versehen sind, werden geätzt, um Material von beiden Seiten des Metallbands (9) so lange zu beseitigen, bis das Metall band (9) durchgeätzt ist, wobei die Aussparungen in der zweiten Schicht (73) eine lichte Weite (X ₁) von etwa 40% der Dicke des Metallbands (9) aufweisen.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einätzung der Vertiefungen in mindestens zwei in der Durchlaufrichtung des Metall bands (9) hintereinander angeordneten Sprühkammern (11, 12, 13) erfolgt.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die gegen über dem Ätzmittel resistente Schicht (73) mit den kleineren Aussparungen abdeckende, ebenfalls resistente Schicht (30, 52) nach dem Einätzen von Vertiefungen in die dieser Schicht (30, 52) gegenüberliegende Seite des Metallbands (9) in einer ihre Wiederverwendung ermöglichenden Weise ab gezogen wird.