DE69300377T2 - Stapelbare Lochmasken. - Google Patents

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
• Diese Erfindung betrifft im allgemeinen Lochmasken und insbesondere ein Verfahren zur Herstellung hochauflösender Lochmasken, die während der thermischen Behandlung nicht aneinander haften bleiben.
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
• In einer Farbkathodenstrahlbildröhre befindet sich zwischen den Elektronenstrahlerzeugern an der Rückseite der Röhre und der phosphorüberzogenen Schirmplatte an der Vorderseite der Röhre eine Schattenmaske oder Lochmaske. Elektronenstrahlen durchqueren die kleinen Öffnungen oder Löcher in der Lochmaske und treffen auf geeignete farberzeugende Phosphorlichtpunkte - eine Dreiergruppe aus einzelnen Lichtpunkten für jede der drei Grundfarben. Während des Betriebs der Bildröhre werden die Lochmaskenöffnungen als Führung für die Elektronenstrahlen verwendet.
• Damit die Lochmasken zum Gebrauch in Kathodenstrahlröhren, die in Farbbild-Monitore Verwendung finden, hergestellt werden, ist es notwendig, eine Reihe von Schritten zum Ätzen des Metallgewebes in einer Lochmaske durchzuführen, die die kleinen Präzisionsöffnungen passender Größe und in korrekter Position aufweist. In einem typischen Herstellungsverfahren für Lochmasken muß man zunächst eine photografische Druckplatte mit einer Glasbasis erzeugen. Die fotografische Druckplatte wird als Fotodruckplatte bezeichnet und sie enthält ein Grundmuster, das zur Gestaltung eines Ätzmittel-Resistmusters in einer Ätzmittel- Resistschicht wie Caesin-Resist benutzt wird, das sich auf der Oberfläche eines Metallgewebes befindet. Nachfolgend werden Öffnungen in das Metallgewebe geätzt, und das Metallgewebe wird in einzelne Lochmasken unterteilt, die für die chargenmäßige thermische Behandlung gestapelt sind.
• Eines der Probleme, das in Verbindung mit ätzenden Lochmasken auftritt, ist, wie man die Öffnungen in der Maske oder die Auflösung so hoch wie möglich gestalten kann, ohne daß die Lochmasken während der chargenmäßigen thermischen Behandlung aneinander haften. Im allgemeinen gilt: je größer die Rauheit und die Krümmung auf der Oberfläche der Masken ist, desto geringer ist die Auflösung der Öffnungen in der Maske. Auf der anderen Seite haften, sofern die Rauheit auf der Oberfläche der Lochmaske einen gewissen Grad nicht übersteigt, die Lochmasken während der chargenmäßigen thermischen Behandlung aneinander, was zur Zerstörung der Lochmasken führt.
• Ein Verfahren zur Vermeidung des Aneinanderhaftens während der thermischen Behandlung wird in der Derwent-Zusammenfassung von Patentanmeldungen beschrieben. Die Zusammenfassung beschreibt Lochmasken, die thermisch behandelt und gestapelt sind. Um das Aneinanderhaften der Lochmasken während der thermischen Behandlung zu verhindern, beaufschalgt der Erfinder den gegenüberliegenden Seiten des Metalls eine minimale spezifische Rauheit und spezifische Krümmung. Um das Aneinanderhaften der Masken zu verhindern, regt die Derwent-Zusammenfassung dazu an, daß die mittlere Mittellinienrauheit (Ra) einen Wert zwischen 0,3 bin 0,7 Mikron haben sollte. Unglücklicherweise erzeugen solche Oberflächenrauheitswerte Lochmasken mit geringerer Gesamtauflösung.
• Die vorliegende Erfindung stellt eine Vorrichtung zur Erzeugung voll hochauflösenden Lochmasken bereit, währenddessen die chargenmäßige thermische Behandlung der Lochmaske immernoch ermöglicht wird. Um die hohe Auflösung bei gleichzeitiger Beibehaltung der chargenmäßigen thermischen Behandlungsfähigkeit zu erreichen, verwendet die vorliegende Erfindung Lochmasken mit einer Oberflächenrauheit an der Konusseite, die ausreichend größer als die Oberflächenrauheit an der gegenüberliegenden Planseite der Lochmaske ist, um während der thermischen Behandlung das Vorhandensein von Gasen zwischen den gestapelten Masken zu ermöglichen. Die Oberflächenrauheit auf der Planseite dem Maske ist ausreichend gering, so daß die Öffnungen, sobald die Maske gedruckt und geatzt wird, eine hohe Auflösung aufweisen. Durch die Bereitstellung eines größeren Abschnitts mit Oberflächenrauheit auf der Konusseite der Maske, kann in der Planseite der Maske eine hochauflösende Öffnung in der Lochmaske erzeugt werden, wobei immernoch die Möglichkeit besteht die chargenmäßige thermische Behandlung der Lochmasken beizubehalten.
KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
• Fig 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Abschnitts einer Lochmaske, die die Konusseite einer bekannten Lochmaske mit geringer Auflösung zeigt;
• Fig. 2 ist eine Rückansicht der Maske der Fig. 1, die die Planseite zeigt;
• Fig. 3 ist eine Ansicht der Planseite eines Abschnitts einer hochauflösenden Lochmaske;
• Fig. 4 ist eine Schnittansicht entlang der Linien 4-4 in Fig. 3;
• Fig. 5 zeigt einen Stapel von Lochmasken zur chargenmäßigen thermischen Behandlung; und
• Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht des Abschnitts der Lochmaske zur chargenmäßigen thermischen Behandlung.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
• Eine Lochmaske nach der vorliegenden Erfindung, die zur Bildung einer Fernsehröhre verwendet wird, umfaßt eine Metallschicht mit einer Mehrzahl von darinliegenden Öffnungen, wobei die Metallschicht an einer Seiten der Metallschicht eine Konusseite und an der gegenüberliegende Seite der Metallschicht eine Planseite aufweist, wobei die Planseite eine mittlere Mittelachsenrauheit Rag aufweist, die geringer als die mittlere Mittelachsenrauheit der Konusseite Rac ist, so daß, wenn eine Mehrzahl von Lochmasken mit der Planseite einer Maske in Kontakt mit der Konusseite einer angrenzenden Maske gestapelt wird, die kombinierte Rauheit der Planseite und der Konusseite einen ausreichenden Abstand zwischen den Lochmasken bereitstellt, um Gasen zu ermöglichen, zwischen den gestapelten Masken einzudringen, um die chargenmäßige thermische Behandlung des Stapels von Masken zu gestatten, ohne daß die gestapelten Masken miteinander thermisch behandelt werden.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFUHRUNGSFORM
• Bezugszeichen 10 aus Fig.1 kennzeichnet im allgemeinen einen Abschnitt einer Lochmaske nach dem Stand der Technik mit einer Konusseite 16 der Maske 10, die nach oben gerichtet ist. An der Konusseite 16 der Maske 10 befindet sich eine kegelförmige Vertiefung 11, die einen unteren Abschnitt 12 aufweist, der im wesentlichen parallel zur Konusseitenoberfläche 16 verläuft, und eine Öffnung 19, die durch die Kante 13 definiert wird. Die Oberflächenrauheit Ra der Lochmaskenfaserung ist durch Bezugszeichen 14 gekennzeichnet. Während sich die Rauheit durch die Gesamtfläche der Maske erstreckt, wurde zum Zweck der Veranschaulichung nur ein kleiner Abschnitt gezeigt.
• Fig. 2 zeigt die gegenüberliegende Seite der bekannten Lochmaske 10, die eine Planseite 17 der Maske 10 hat, die dieselbe Rauheit Ra wie Rauheit Ra (Fig. 1) auf der gegenüberliegenden Seite der Maske 10 aufweist. Die in Fig. 2 gezeigte Ansicht der Planseite zeigt deutlich das Fehlen einer Präzision (Auflösung) um die Kante 13 der Öffnung 19 in der Lochmaske 10 an. Im allgemeinen ist das Fehlen der Aufösung in der Lochmaske 10 ein Ergebnis des Erhaltens einer hohen Oberflächenrauheit, um das Aneinanderhaften der Lochmasken während der chargenmäßigen thermischen Behandlung zu verhindern. Das heißt, daß der Wert von Ra 0,3 Mikrons oder mehr betragen kann, um sicherzustellen, daß genügend Raum zur Verfügung gestellt wird, um das Aneinanderhaften der Lochmasken während der chargenmäßigen thermischen Behandlung zu verhindern.
• Zu Vergleichszwecken zeigt Fig. 3 eine Planseite 21 eines Abschnitts der Maske 20 gemäß der vorliegenden Erfindung, die mittels einer chargenmäßigen thermischen Behandlung thermisch behandelt wurde. Fig. 3 zeigt einen Planseitenabschnitt der Lochmaske 20, wobei die Oberflächenrauheitfaserung mit 22 angezeigt wird. Die mit 22 gekennzeichnete Rauheit erstreckt sich durch die gesamte Maske, wobei hier jedoch nur ein Abschnitt veranschaulicht wurde. Man beachte die Auflösung der Öffnung 29 der Lochmaske 20 im Vergleich zur Auflösung der Öffnung 19 in Lochmaske 10 in Fig. 2. Wenn man die Figuren 2 und 3 vergleicht, wird ersichtlich, daß die Kanten der Öffnung 23 scharf und gut gebildet sind, wohingegen die Kanten 13 als ein Ergebnis der Oberflächenrauheit auf Maske 10 schlecht gebildet sind.
• Fig 4 zeigt eine Querschnittsansicht entlang 4-4 von Fig. 3 und veranschaulicht eingehender einen Abschnitt der Lochmaske und die Rauheit der gegenüberliegenden Oberflächen der Maske. Bezugszeichen 25 zeigt die Konusseite der Lochmaske 20 an mit der durch Rac gekennzeichneten Konusseiterauheit, wohingegen das Bezugszeichen 22 die durch Rag gekennzeichnete Rauheit der Planseite anzeigt. Der Begriff "Ra" ist ein Begriff aus der Industrie, der verwendet wird, um die mittlere Mittelachsenrauheit der Oberfläche der Lochmaske zu kennzeichnen. In der gezeigten Ausführungsform weist Rag auf der Planseite einen Wert von 0,1 Mikron und die Rauheit auf der Konusseite Rac einen Wert von ungefähr 0,6 Mikron auf. Es ist offensichtlich, daß ein wesentlichen Unterschied zwischen der Oberflächenbeschaffenheit auf der Planseite und der Konusseite der Maske besteht.
• Fig. 5 zeigt eine Mehrzahl von Lochmasken 20, die aufeinander gestapelt wurden, um einen Stapel 40 zur thermischen Behandlung zu bilden.
• Fig. 6 zeigt eine vergrößerte Ansicht eines Abschnitts der Stapel von Lochmasken aus Fig. 5, die die Lochmasken 41, 42, 43, 44 und 45 und ihre gestapelte Beziehung zueinander veranschaulicht. Wie ersichtlich, weist Lochmaske 41 eine Planseite 41g auf, die die Konusseite 42c der Maske 42 berührt. Ähnlich berührt die Planseite 42g der Lochmaske die Konusseite 43c der Lochmaske 43 und die Planseite 43g der Lochmaske berührt die Konusseite 44c von Lochmaske 44 usw. Folglich sichert die Aufstapelung der Lochmasken mit der Konusseite, die die Planseite berührt, daß die maximale mittlere Rauheit Rac und Rag der minimale Abstandung auf der gegenüberliegenden Seite ist, wodurch gesichert wird, daß alle Lochmasken ausreichend voneinander getrennt sind, so daß während der thermischen Behandlung Gase in die Lochmasken strömen können. Während also dem Stand der Technik darauf schließen läßt, daß der Wert von Ra auf beiden Seiten der Maske zwischen 0,3 und 0,7 Mikron liegt, hält die vorliegende Erfindung nur eine Seite mit der A Rauheit Ra gleich zu oder größer als Ra = 0,3 Mikron bei. Es wurde fetgestellt, daß die Lochmasken 40, die in einem Temperaturbereich von 750 - 950ºC thermisch behandelt werden, während der thermischen Behandlung nicht aneinander haften, wenn die Rauheit der Konusseite wie hierin beschrieben beibehalten wird.
• Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen des Umfangs solcher Elemente dar, die beispielsweise durch solche Bezugs-zeichen gekennzeichnet sind.

Claims (10)

1. Eine hochauflösende Lochmaske (20) zur Verwendung bei der Bildung einer Fernsehröhre, bestehend aus: einer Metallschicht mit einer Vielzahl von Öffnungen (29) darin, wobei die Metallschicht eine Planseite (21) und eine Konusseite (25) aufweist, wobei die Konusseite eine mittlere Mittelachsenrauheit Rac besitzt, wobei die Planseite dadurch gekennzeichnet ist, daß sie eine mittlere Mittelachsenrauheit Rag besitzt die geringer als die mittlere Mittelachsenrauheit Rac der Konusseite ist, um zu erlauben, daß eine Vielzahl der Lochmasken aufgestapelt wird, um chargenmäßig thermisch behandelt zu werden, ohne daß die Masken während der thermischen Behandlung aneinander haften.

2. Die Lochmaske gemäß Anspruch 1, wobei Rac in etwa 0,6 Mikron beträgt.

3. Die Lochmaske gemäß Anspruch 1, wobei Rag in etwa 0,1 Mikron beträgt.

4. Die Lochmaske gemäß Anspruch 1, wobei die mittlere Mittelachsenrauheit Rag an der Planseite der Maske in etwa weniger als 0,1 Mikron beträgt.

5. Die Lochmaske gemäß Anspruch 1, wobei die mittlere Mittelachsenrauheit Rac an der Konusseite der Maske in etwa größer als 0,7 Mikron ist.

6. Die Lochmaske gemäß Anspruch 3, wobei die mittlere Rrauheit Rac der Konusseite mindetens um 0,5 Mikron größer als die mittlere Rauheit Rag der Planseite ist.

Eine hochauflösende Lochmaske (20) zur Verwendung bei der Bildung einer Fernsehröhre bestehend aus: einer Metallschicht mit einer Vielzahl von Öffnungen (29) darin, wobei die Metallschicht eine Konusseite (25) an einer Seite der Metallschicht und eine Planseite (21) an der entgegengesetzten Seite der Metallschicht aufweist, wobei die Planseite eine mittlere Mittelachsenrauheit Rag aufweist, wobei die Konusseite eine mittlere Mittelachsenrauheit Rac besitzt die größer als die mittlere Mittelachsenrauheit Rag ist, so daß, wenn eine Vielzahl der Lochmasken aufeinander gestapelt wird, die Planseite einer Maske die Konusseite einer angrenzenden Maske berührt, um zu erlauben, daß der Rauheitsgrad der Konusseite Rac und der Rauheitsgrad Rag einen Durchlaß zwischen den aufgestapelten Masken bilden, damit Gase durch die aufgestapelten Masken dringen, so daß der Stapel von hochauflösenden Masken chargenmäßig behandelt werden kann, ohne daß die Masken während der thermischen Behandlung aneinander haften.

8. Ein Verfahren zur Bildung eines Stapels von hochauflösenden Lochmasken folgende Schritte umfassend: Bildung einer Vielzahl von Metallschichten, wobei eine Seite eine stärkere mittlere Mittelachsenrauheit als die andere Seite aufweist; Ätzen jeder der Vielzahl der Metallschichten bis darin Löcher mit Öffnungen an der Planseite und Öffnungen an der Konusseite gebildet werden, wobei die Öffnung an der Planseite an der Seite mit dem geringeren Rauheitsgrad angeordnet ist, und die Konusseite sich an der Seite mit dem größeren Rauheitsgrad befindet; Aufstapeln der geätzten Maskenschichten auf einem Stapel (40), so daß die Planseite einer Maske an die Konusseite einer angrenzenden Maske angrenzt; thermische Behandlung des Maskenstapels in einem Hochtemperaturofen; und Entnahme der einzelnen Masken aus dem Stapel, ohne daß die Masken während der thermischen Behandlung aneinander hafteten.

9. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, die thermische Behandlung des Lochmaskenstapels bei einer Temperatur zwischen 750 ºC und 950 ºC umfassend.

10. Das Verfahren gemäß Anspruch 8, den Schritt der Bildung der Metallschichten aus einer Nickel-Eisen-Legierung umfassend.