KR100249684B1 - Cathode ray tube - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서의 윤활성과 내마모성을 증진시키기 위하여, 상기 스페이서에 다이아몬드상 카본 필름이 코팅된 스페이서를 제공하고, 스페이서 기판을 1∼30mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -200∼-1000V로 5∼30분 동안 스퍼터 세척하는 단계; 30∼100mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -20∼-200V로 3∼20분 동안 상기 기판의 표면 온도를 상승시키는 단계; 3∼10단계에 걸쳐 챔버내의 압력을 10∼100mTorr로 유지하면서 100% 아르곤 분위기에서 100% 탄화수소 분위기로 각 단계를 1∼10분 동안 유지하면서 가스 조성을 전이하는 단계; 탄화수소 가스를 가스 공급계로부터 도입하고 압력을 10∼1000mTorr, 바이아스 전압을 -100∼-1000V, 필름 합성 속도를 0.5∼10㎛/h로 하여 상기 기판 위에 다이아몬드상 카본 필름을 0.1∼2㎛의 두께로 코팅하는; 것으로 이루어지는 음극관 전극 설치용 스페이서의 다이아몬드상 카본 필름 코팅 방법을 제공한다.The present invention provides a spacer coated with a diamond-like carbon film on the spacer in order to enhance the lubricity and wear resistance of the electrode mounting spacer of the cathode tube electron gun, and the spacer substrate is subjected to a bias voltage of -200 to 200 m in an argon atmosphere of 1 to 30 mTorr pressure. Sputter washing at −1000 V for 5-30 minutes; Raising the surface temperature of the substrate for 3 to 20 minutes at a bias voltage of -20 to -200 V in an argon atmosphere of 30 to 100 mTorr pressure; Transferring the gas composition while maintaining each step for 1 to 10 minutes from 100% argon atmosphere to 100% hydrocarbon atmosphere while maintaining the pressure in the chamber at 10 to 100 mTorr over 3 to 10 steps; Hydrocarbon gas was introduced from the gas supply system, the pressure was 10 to 1000 mTorr, the bias voltage was -100 to -1000 V, and the film synthesis rate was 0.5 to 10 m / h. Coated to thickness; It provides a diamond-like carbon film coating method of a spacer for mounting a cathode tube electrode.

Description

다이아몬드상 카본필름이 코팅된 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서 및 그의 제조 방법Spacer for electrode installation of cathode tube electron gun coated with diamond-like carbon film and manufacturing method thereof

본 발명은 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서 (spacer, 이하 "스페이서"라 함)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 상기 스페이서의 윤활성과 내마모성을 증진시키기 위하여 다이아몬드상 카본 필름을 코팅하므로써 작업 능률을 향상시키고 스페이서에 의한 전극 손상을 억제하여 제품의 불량률을 감소시키고 생산성을 향상시킬 수 있는 스페이서 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a spacer for mounting an electrode of a cathode electron gun (hereinafter referred to as a "spacer"), and more particularly, to improve work efficiency by coating a diamond-like carbon film to improve the lubricity and wear resistance of the spacer. The present invention relates to a spacer and a method of manufacturing the same, which can suppress electrode damage caused by the electrode, thereby reducing a defective rate of a product and improving productivity.

도 1은 일반적인 음극관 전자총(3)의 모식도이다. 전자총(3)은 전자빔을 방출하는 캐소드(cathode)와 전자빔 제어장치로 구성되어 있다. 이중 전자빔 제어 장치는 수 개의 전극(2)으로 구성되어 있으며 정확한 전자빔의 제어를 위해서는 이들 전극의 형상 및 간격을 정확히 유지하는 것이 매우 중요하다. 전극에 손상이 생기면 손상 부위에 따라 전기장의 왜곡이 발생하게 되고 이는 곧 전자빔의 각도 제어나 촛점 제어에 문제를 일으키기 때문이다.1 is a schematic diagram of a general cathode tube electron gun 3. The electron gun 3 is composed of a cathode for emitting an electron beam and an electron beam control device. The dual electron beam control device is composed of several electrodes 2, and it is very important to maintain the shape and spacing of these electrodes accurately for accurate control of the electron beam. When the electrode is damaged, electric field distortion occurs depending on the damaged part, which causes problems with angle control and focus control of the electron beam.

전자총(3) 전극(2) 설치용 스페이서(1)는 전자총의 전극(2) 조립시 전극(2)간의 간격을 수 ㎛의 정밀도를 가지고 조절하는 공구로서, 전극(2) 사이에 상기 스페이서(1)를 삽입하고 전극(2)을 조립한 뒤 상기 스페이서(1)를 제거하므로써 전극(2)간의 간격을 정확히 유지하게 한다.The spacer 1 for mounting the electrode 2 of the electron gun 3 is a tool for adjusting the distance between the electrodes 2 with a precision of several μm when assembling the electrode 2 of the electron gun, and the spacer 1 between the electrodes 2. ), The electrode 2 is assembled, and the spacer 1 is removed to accurately maintain the gap between the electrodes 2.

이러한 스페이서들로는 현재 고탄소강, 구리 합금, 스테인레스강 등 금속 재질의 강판을 적당한 형태로 가공한 것과 스페이서에 의한 전극 손상이 치명적인 부분에는 폴리머 재질의 것이 사용되고 있다. 그러나, 전자의 경우에는 전극과 스페이서사이의 마찰계수가 약 0.7 정도로 매우 커서 스페이서 제거시 작업자가 6kg중 이상의 과도한 힘을 가하거나 작업자가 부지중에 스페이서를 흔들어 제거하여야 하는 경우가 발생하여 전극의 비틀림 및 표면 손상을 일으키게 된다. 한편 후자의 경우에는 폴리머 재료의 내마모성이 나쁘기 때문에 스페이서의 수명이 짧아서 자주 교체하여야 하는 문제가 있었다.Such spacers are currently used in the form of a high-carbon steel, copper alloy, stainless steel, such as a steel sheet in a suitable form, and the polymer material is used in the area where the electrode damage caused by the spacer is fatal. However, in the former case, the friction coefficient between the electrode and the spacer is about 0.7, so that when the spacer is removed, the operator may apply excessive force of 6 kg or more, or the operator may have to remove the spacer by shaking the ground, causing the torsion of the electrode and It will cause surface damage. On the other hand, in the latter case, since the wear resistance of the polymer material is bad, there is a problem that the spacer has a short life and needs to be replaced frequently.

본 발명은 종래의 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서가 가지는 상술한 문제점을 해결하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to solve the above-described problems of the electrode mounting spacer of the conventional cathode tube electron gun.

도 1은 일반적인 음극관 전자총의 모식도로, 상기 음극관 전자총 전극 설치용으로 삽입되었다가 제거되는 스페이서의 사용 상태도를 보여준다.1 is a schematic diagram of a general cathode tube electron gun, and shows a state diagram of a spacer inserted and removed for installation of the cathode tube electron gun electrode.

도 2는 본 발명에 사용된 라디오파 플라즈마 CVD 장치의 모식도이다.2 is a schematic diagram of a radio wave plasma CVD apparatus used in the present invention.

도 3은 본 발명에 따른 스페이서의 일실시예를 보여준다.3 shows an embodiment of a spacer according to the invention.

도 4는 본 발명에 따른 다이아몬드상 카본 필름 및 전이층이 상기 스페이서에 코팅된 단면의 모식도를 보여준다.Figure 4 shows a schematic view of the cross-section of the diamond-like carbon film and the transition layer is coated on the spacer according to the present invention.

도 5는 볼 온 디스크(ball on disk) 방식의 마모시험기를 이용하여 측정한, 코팅층 두께에 따른 본 발명의 코팅 스페이서의 수명을 보여준다.Figure 5 shows the life of the coating spacer of the present invention according to the coating layer thickness, measured by a ball on disk (wear on disk) wear tester.

* 도면의 주요 부호에 대한 설명 *Description of the main symbols in the drawings

1. 스페이서 2. 전극1. Spacer 2. Electrode

3. 전자총 4. 합성챔버3. Electron gun 4. Synthetic chamber

5. 가스공급계 6. 전원공급계5. Gas supply system 6. Power supply system

7. 진공계 8. 다이아몬드상 카본 필름7. Vacuum gauge 8. Diamond-like carbon film

9. 전이층 10. 스페이서 기판9. Transition layer 10. Spacer substrate

본 발명은, 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서에 있어서, 상기 스페이서에 다이아몬드상 카본 필름이 코팅된 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서를 제공한다.The present invention provides a spacer for electrode mounting of a cathode tube electron gun in a spacer for electrode mounting of a cathode tube electron gun, wherein a diamond-like carbon film is coated on the spacer.

또한, 본 발명은, 스페이서 기판을 1∼30mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -200∼-1000V로 5∼30분 동안 스퍼터 세척하는 단계; 30∼100mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -20∼-200V로 3∼20분 동안 상기 기판의 표면 온도를 상승시키는 단계; 3∼10단계에 걸쳐 챔버내의 압력을 10∼100mTorr로 유지하면서 100% 아르곤 분위기에서 100% 탄화수소 분위기로 각 단계를 1∼10분 동안 유지하면서 가스 조성을 전이하는 단계; 탄화수소 가스를 가스 공급계로부터 도입하고 압력을 10∼1000mTorr, 바이아스 전압을 -100∼-1000V, 필름 합성 속도를 0.5∼10㎛/h로 하여 상기 기판 위에 다이아몬드상 카본 필름을 0.1∼2㎛의 두께로 코팅하는; 것으로 이루어지는 음극관 전극 설치용 스페이서의 다이아몬드상 카본 필름 코팅 방법을 제공한다.In addition, the present invention, the spacer substrate sputter cleaning for 5 to 30 minutes at a bias voltage -200 to -1000V in an argon atmosphere of 1 to 30mTorr pressure; Raising the surface temperature of the substrate for 3 to 20 minutes at a bias voltage of -20 to -200 V in an argon atmosphere of 30 to 100 mTorr pressure; Transferring the gas composition while maintaining each step for 1 to 10 minutes from 100% argon atmosphere to 100% hydrocarbon atmosphere while maintaining the pressure in the chamber at 10 to 100 mTorr over 3 to 10 steps; Hydrocarbon gas was introduced from the gas supply system, the pressure was 10 to 1000 mTorr, the bias voltage was -100 to -1000 V, and the film synthesis rate was 0.5 to 10 m / h. Coated to thickness; It provides a diamond-like carbon film coating method of a spacer for mounting a cathode tube electrode.

다이아몬드상 카본 (diamond-like carbon) 필름은 다이아몬드와 유사한 물리 화학적 특성을 가진 고상 카본 필름의 하나로서 합성 온도가 낮고 표면이 평활하며 물성의 제어가 용이하다는 장점을 가지고 있다. 특히, 내마모성 및 윤활 특성이 뛰어나 내마모성 고체 윤활제로의 활용 가능성이 매우 높은 재료이다. 따라서, 드릴 등 가공용 공구에의 코팅 뿐만 아니라 컴퓨터 하드 디스크, 비디오 헤드 및 헤드 드럼의 고윤활 보호 코팅 등 많은 분야에서 활용되고 있는 재료이다. 이 필름의 합성을 위해서는 탄소 이온을 형성시키고 이들 이온이 높은 에너지를 가지고 필름 표면에 충돌하도록 하여야 한다. 이들 필름의 합성을 위해서는 플라즈마 화학 기상 증착(Chemical Vapour Deposition, 이하 "CVD"라 함)법, 스퍼터링법, 이온빔 합성법, 레이저 어블레이션법 등 다양한 방법과 이들 방법이 조합된 합성 기술등 많은 합성기술이 보고되어 사용되고 있다 (이광렬, 은광용, 대한금속학회 회보, 6(4), 345 (1993)).Diamond-like carbon film is one of the solid carbon films with physicochemical properties similar to diamond, and has the advantages of low synthesis temperature, smooth surface, and easy control of physical properties. In particular, the material has high wear resistance and lubrication properties and is highly applicable to wear resistant solid lubricants. Therefore, the material is utilized in many fields, such as high-lubrication protective coatings of computer hard disks, video heads, and head drums, as well as coatings for machining tools such as drills. For the synthesis of this film, carbon ions must be formed and these ions must have high energy to impinge on the film surface. For the synthesis of these films, many synthetic techniques such as plasma chemical vapor deposition (hereinafter referred to as "CVD") method, sputtering method, ion beam synthesis method, laser ablation method, and a combination of these methods are used. It has been reported and used (Lee Kwang-ryul, Silver Gwang-yong, Korea Metal Society Bulletin, 6 (4), 345 (1993)).

음극관 전자총에 사용되는 전극의 재질은 대부분 철계 금속으로, 스페이서와 전극 사이의 마찰계수는 0.7 이상의 높은 값을 가지고 있다. 그러나, 본 발명에 따른 다이아몬드상 카본 필름과 철계 금속 재료 사이의 마찰계수는 분위기에 따라 차이가 있으나 0.1에서 0.2 사이의 낮은 값을 유지하고 있다 (은광용 외 Surface and Coating Technol., 86-87, 569 (1196)). 또한, 다이아몬드상 카본 필름은 내마모성이 뛰어나고, 상대 재료에 대한 보호 능력도 갖추고 있기 때문에 이들 스페이서의 성능 향상을 위한 코팅으로는 최적의 재료이다.The material of the electrode used in the cathode tube electron gun is mostly iron-based metal, the friction coefficient between the spacer and the electrode has a high value of 0.7 or more. However, the friction coefficient between the diamond-like carbon film and the iron-based metal material according to the present invention varies depending on the atmosphere, but maintains a low value between 0.1 and 0.2 (Surface and Coating Technol., 86-87, 569 for silver light). (1196)). In addition, since diamond-like carbon films are excellent in abrasion resistance and also have a protective ability against a counterpart material, they are an optimal material for coating for improving the performance of these spacers.

그러나, 본 발명자들은, 전극 스페이서로 상기 다이아몬드상 카본 필름이 코팅된 스페이서가 사용되는 경우, 필름의 두께가 0.1μm 미만일 때는 코팅 스페이서의 코팅층이 사용중에 쉽게 손상되어 충분한 스페이서 수명을 보장할 수 없다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명에 따른 다이아몬드상 카본 필름의 두께는 0.1 내지 2㎛가 요구되고, 더욱 바람직하기로는 0.6㎛ 이상의 다이아몬드상 카본 필름이 요구된다.However, the inventors have found that when spacers coated with the diamond-like carbon film are used as electrode spacers, when the film thickness is less than 0.1 μm, the coating layer of the coating spacers is easily damaged during use and thus cannot guarantee sufficient spacer life. Found. Therefore, the thickness of the diamond-like carbon film according to the present invention is required to be 0.1 to 2㎛, more preferably a diamond-like carbon film of 0.6㎛ or more.

또한, 본 발명자들은, 본 발명의 경우에서처럼 고탄소강, 구리 합금, 스테인레스강 등 금속 재질의 강판에 다이아몬드상 카본 필름을 적용하는 때에는, 필름의 접착력이 좋지 못하여 0.2μm 이상의 두께로 두껍게 코팅할 경우 필름이 벗겨지는 문제가 있다는 것을 발견하였다. 즉, 본 발명자들은, 성공적인 스페이서의 개발을 위해서는 코팅층의 두께를 증진시키기 위한 조치가 필요하고 두꺼운 필름의 안정성을 증진시키기 위해서는 철계 계면과 다이아몬드상 카본 필름층 사이의 접착 강도를 증진시켜야 한다는 것을 알아내었다.In addition, the inventors of the present invention, when applying a diamond-like carbon film to a steel sheet made of metal such as high carbon steel, copper alloy, stainless steel, as in the case of the present invention, the film is poor adhesion of the film when the coating thickness of 0.2μm or more thick I found that there was a problem with this peeling off. That is, the inventors have found that in order to improve the thickness of the coating layer is necessary for the successful development of the spacer, and to improve the stability of the thick film, the adhesion strength between the iron-based interface and the diamond-like carbon film layer has to be improved. .

본 발명자들은 이를 위해 250kHz의 플라즈마 보조 CVD 공정에 관한 한국 특허 106412호 (발명자 이광렬, 은광용)의 방법을 라디오파 플라즈마 CVD의 경우에 응용하여 사용하였다. 즉, 철계 기판을 Ar 이온을 이용하여 스퍼터 세척한 후, 다이아몬드상 카본 필름을 증착하기 위한 탄화수소가스를 서서히 공급하여 다이아몬드상 카본필름과 기판 사이에 전이층을 형성시켜 주었다. 상기 전이층 형성을 위한 공정은 다음의 단계로 구성된다:The inventors have used the method of Korean Patent No. 106412 (Inventor Lee, Kwang-Ryul, Silverlight) on the plasma assisted CVD process at 250 kHz for this purpose in the case of radio wave plasma CVD. That is, the iron substrate was sputter-washed using Ar ions, and then a hydrocarbon gas for depositing the diamond-like carbon film was gradually supplied to form a transition layer between the diamond-like carbon film and the substrate. The process for forming the transition layer consists of the following steps:

(1) 스페이서 기판을 1∼30mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -200∼-1000V로 5∼30분 동안 스퍼터 세척하는 단계;(1) sputter cleaning the spacer substrate for 5-30 minutes with a bias voltage -200--1000V in an argon atmosphere at 1-30 mTorr pressure;

(2) 30∼100mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -20∼-200V로 3∼20분 동안 상기 기판의 표면 온도를 상승시키는 단계;(2) raising the surface temperature of the substrate for 3 to 20 minutes with a bias voltage -20 to -200 V in an argon atmosphere at a pressure of 30 to 100 mTorr;

(3) 3∼10단계에 걸쳐 챔버내의 압력을 10∼100mTorr로 유지하면서 100% 아르곤 분위기에서 100% 탄화수소 분위기로 각 단계를 1∼10분 동안 유지하면서 가스 조성을 전이하는 단계.(3) Transforming the gas composition while maintaining each step for 1 to 10 minutes from 100% argon atmosphere to 100% hydrocarbon atmosphere while maintaining the pressure in the chamber at 10 to 100 mTorr over 3 to 10 steps.

이러한 방법으로 본 발명에서 요구되는 두께의 다이아몬드상 카본 필름을 안정되게 성장시킬 수 있었는데, 본 발명을 통해 밝혀진 최적의 접착력 증진 공정은 후술하는 실시예에 나와 있다.In this way it was possible to stably grow the diamond-like carbon film of the thickness required in the present invention, the optimum adhesion enhancement process found through the present invention is shown in the examples described below.

합성 챔버내에서 상기 단계에 의해 전이층이 형성된 스페이서 기판에, 다음과 같은 다이아몬드상 카본 필름 코팅 공정을 거쳐 다이아몬드상 카본 필름이 코팅된다:The diamond-like carbon film is coated on the spacer substrate on which the transition layer is formed by the above steps in the synthesis chamber by the following diamond-like carbon film coating process:

(4) 탄화수소 가스를 가스 공급계로부터 도입하고 압력을 10∼1000mTorr, 바이아스 전압을 -100∼-1000V, 필름 합성 속도를 0.5∼10㎛/h로 하여 상기 기판 위에 다이아몬드상 카본 필름을 0.1∼2㎛의 두께로 코팅하는 단계.(4) A diamond-like carbon film was formed on the substrate by introducing a hydrocarbon gas from a gas supply system, a pressure of 10 to 1000 mTorr, a bias voltage of -100 to -1000 V, and a film synthesis rate of 0.5 to 10 m / h. Coating to a thickness of 2 μm.

본 발명자들은 상술한 공정에 의해 다이아몬드상 카본 필름 코팅 스페이서를 성공적으로 제작할 수 있었다. 이러한 스페이서를 음극관 제조 공정에 적용한 결과, 전극 고정 후 스페이서의 제거가 매우 용이하고 제거에 따르는 전극 손상의 문제점을 완전히 제거할 수 있었다.The present inventors were able to successfully produce a diamond-like carbon film coated spacer by the above-described process. As a result of applying the spacer to the cathode tube manufacturing process, it was very easy to remove the spacer after fixing the electrode and completely eliminated the problem of electrode damage caused by the removal.

바람직한 실시예의 설명Description of the Preferred Embodiments

본 발명의 바람직한 실시예가 후술하는 실시예에서 더욱 상세하게 설명될 것이다. 그러나, 본 발명의 범위가 후술하는 실시예의 범위내에 한정되는 것은 아니다.Preferred embodiments of the present invention will be described in more detail in the following examples. However, the scope of the present invention is not limited to the scope of the embodiments described later.

실시예 1Example 1

본 발명자들은 본 실시예에서 다양한 다이아몬드상 카본 필름의 합성 방법 중 13.56 MHz의 라디오파를 이용하는 플라즈마 CVD에 의한 합성 방법을 사용하였다. 그러나, 전술한 바와 같이, 다이아몬드상 카본 필름의 합성 방법이 상기 플라즈마 CVD 만으로 국한되는 것은 아니다. 합성된 필름의 특성을 제어하는 중요한 변수는 합성면에 충돌하는 입자의 에너지이기 때문에 (이광렬, 은광용, 대한금속학회 회보, 6(4), 345 (1993)) 어떤 방법에서든 충돌하는 입자의 에너지를 체계적으로 조절할 수 있다면, 본 실시예와 동일한 기술적 방법이 손쉽게 적용될 수 있다.The present inventors used a synthesis method by plasma CVD using a radio wave of 13.56 MHz among the synthesis methods of various diamond-like carbon films in this embodiment. However, as described above, the method of synthesizing the diamond-like carbon film is not limited to the plasma CVD alone. An important parameter controlling the properties of the synthesized film is the energy of the particles impinging on the composite plane (Lee Kwang-Ryul, for the use of silver, Korean Metal Society Bulletin, 6 (4), 345 (1993)). If it can be systematically adjusted, the same technical method as this embodiment can be easily applied.

도 2는 본 발명에 사용된 합성 장치의 모식도이다. 장치는 합성챔버(4), 가스공급계(5), 전원 공급계(6) 및 진공계(7) 등 크게 4 부분으로 이루어져 있다. 다이아몬드상 카본 필름의 합성에서는 기판에 형성되는 바이아스 전압을 측정하는 것이 매우 중요한데, 본 장비는 라디오파 전원장치의 임피던스 매칭 네트워크 (impedence matching network)를 통해 바이어스를 읽을 수 있도록 되어 있다.2 is a schematic diagram of a synthesis apparatus used in the present invention. The apparatus consists of four parts, such as the synthesis chamber 4, the gas supply system 5, the power supply system 6, and the vacuum system 7. In the synthesis of diamond-like carbon film, it is very important to measure the bias voltage formed on the substrate. The equipment can read the bias through the impedance matching network of the radio power supply.

도 3은 본 발명에 따른 코팅에 사용되는 스페이서의 일실시예의 형상을 보여주고, 도 4는 기판 위에 코팅된 단면의 모식도를 보여준다. 스페이서는 두께가 0.1 내지 1.0인 고탄소강, 구리 합금, 스테인레스강 등 금속 재질의 강판을 적당한 형상으로 절단하여 제작한 것으로 다양한 모양을 가진다. 상기 스페이서들을 초음파 세척기를 이용하여 비눗물과 아세톤 및 에탄올로 세척한 뒤, 건조시켜 코팅기의 음극에 설치하였다. 본 발명에 의해, 스페이서 기판(10) 위에 전이층(9) 형성 공정을 통해 전이층(9)가 형성된 뒤, 다이아몬드상 카본 필름(8)이 코팅된다.Figure 3 shows the shape of one embodiment of a spacer used in the coating according to the invention, Figure 4 shows a schematic diagram of a cross section coated on a substrate. The spacer is produced by cutting a steel sheet made of metal such as high carbon steel, copper alloy, stainless steel having a thickness of 0.1 to 1.0 into an appropriate shape, and has various shapes. The spacers were washed with soapy water, acetone and ethanol using an ultrasonic cleaner, and then dried and installed on the cathode of the coating machine. According to the present invention, after the transition layer 9 is formed on the spacer substrate 10 through the process of forming the transition layer 9, the diamond-like carbon film 8 is coated.

다이아몬드상 카본 필름의 합성전에 필름의 접착력 향상을 위해 전이층 형성시키고자 다음의 표 1의 공정을 거친 후 탄화수소 개스를 공급하면서 다이아몬드상 카본 필름을 코팅하였다.Before the synthesis of the diamond-like carbon film, the diamond-like carbon film was coated while supplying a hydrocarbon gas after the process of Table 1 to form a transition layer to improve the adhesion of the film.

공정fair 개스조성Gas composition 압력pressure 바이아스전압Bias Voltage 시간time 스퍼터 세척Sputter cleaning Ar 100%Ar 100% 3mTorr3mTorr -500V-500V 30분30 minutes 표면온도상승Surface temperature rise Ar 100%Ar 100% 30mTorr30 mTorr -20V-20V 5분5 minutes 5단계 개스조성 전이Five stage gas composition transfer Ar 100% →탄화수소100%Ar 100% → Hydrocarbon 100% 10mTorr유지Keep 10mTorr 각단계마다 변화Change in each step 5단계에 걸쳐각1분씩1 minute each in 5 steps

본 발명에서는 필름의 합성 속도가 빠르고 필름의 특성 조절이 용이한 벤젠을 합성 개스로 이용하였다. 그러나, 본 발명의 범위가 벤젠만으로 제한되는 것은 아니다. 메탄, 아세틸렌 등 어떠한 탄화수소 개스를 이용하든 합성 개스의 효과는 필름의 합성속도와 특성을 결정하는 실험 변수에만 영향을 미칠뿐 다이아몬드상 카본 필름의 합성 자체에 영향을 주지는 않기 때문이다. (이광렬 외, Diamond and Related Materials, 3(10), 1260 (1994)). 필름의 합성시 합성 압력은 10mTorr였으며, 바이아스 전압은 -400V를 사용하였다. 필름의 합성 속도는 3㎛/h 였으며, 필름의 두께는 합성 시간을 조절하여 변화시켰다.In the present invention, benzene, which has a high synthesis rate of film and easy control of film properties, is used as a synthesis gas. However, the scope of the present invention is not limited to benzene alone. Regardless of which hydrocarbon gas such as methane or acetylene is used, the effect of the synthetic gas only affects the experimental variables that determine the film's synthesis rate and properties, but does not affect the synthesis of the diamond-like carbon film itself. (Lee Kwang-Ryeol et al., Diamond and Related Materials, 3 (10), 1260 (1994)). When the film was synthesized, the synthesis pressure was 10 mTorr, and the bias voltage was -400 V. The synthesis rate of the film was 3 μm / h, and the thickness of the film was changed by adjusting the synthesis time.

0.4㎛의 두께로 다이아몬드상 카본필름이 코팅된 스페이서면과 AISI 52100 베어링 볼과의 마찰계수를 볼 온 디스크 (ball on disk) 방식의 마찰계수 시험기로 측정한 결과, 온도 25℃, 상대 습도 50%의 대기중에서 마찰계수는 0.17로 측정되었다. 측정된 마찰계수는 수직하중이 200gf에서 1kgf일 때까지 거의 변화하지 않았으며, 접촉 사이클 (contact cycle) 1만회까지도 변화하지 않았다. 그러나, 코팅되지 않은 스페이서의 경우에는 초기 마찰계수가 0.8 이었으며, 시험이 진행됨에 따라 마찰면의 온도 상승과 물질 전이 현상으로 인해 마찰계수가 1이 넘는 결과를 나타내었다. 이러한 결과는 다이아몬드상 카본 필름의 코팅에 의해 스페이서면의 접동 능력이 크게 향상되었음을 보여주는 것이다.The coefficient of friction between the spacer surface coated with the diamond-like carbon film and the AISI 52100 bearing ball with a thickness of 0.4 μm was measured by a ball on disk friction coefficient tester, and the temperature was 25 ° C. and the relative humidity was 50%. The friction coefficient was measured to be 0.17 in the atmosphere of. The measured coefficient of friction hardly changed until the vertical load was 200 gf to 1 kgf, and did not change until 10,000 contact cycles. However, the initial coefficient of friction was 0.8 for the uncoated spacers, and as the test progressed, the coefficient of friction exceeded 1 due to the temperature rise of the friction surface and the mass transfer phenomenon. These results show that the sliding capability of the spacer surface was greatly improved by the coating of the diamond-like carbon film.

한편, 이러한 특성을 이용하여 마찰계수 측정 시험 중 마찰계수가 급격히 상승하는 시점에서 코팅층이 손상되었다는 것을 판별할 수 있으므로, 코팅 스페이서의 수명을 비교 평가할 수 있었다. 코팅된 필름의 두께에 따른 수명을 조사한 결과는 도 5와 같다. 필름의 두께가 얇을수록 스페이서의 수명이 짧은 것으로 나타났으며, 두께가 매우 큰 경우에는 본 시험중에 6만회의 접촉 사이클 후에도 손상이 관찰되지 않기도 하였다. 이러한 결과로부터 다이아몬드상 카본필름이 코팅된 스페이서의 성능이 매우 뛰어나다는 것을 알 수 있었다.On the other hand, it is possible to determine that the coating layer is damaged when the friction coefficient is sharply increased during the friction coefficient measurement test by using these characteristics, it was possible to compare and evaluate the life of the coating spacer. The results of examining the lifespan according to the thickness of the coated film are shown in FIG. 5. The thinner the film, the shorter the lifetime of the spacer. In the case of very large thickness, no damage was observed even after 60,000 contact cycles. From these results, it was found that the performance of the spacer coated with the diamond-like carbon film was very excellent.

실시예 2Example 2

실시예 1에 의해 제조된 코팅 스페이서를 음극관 전자총의 전극 고정 공정에 적용한 결과, 상기 코팅 스페이서를 제거하는데 요구되는 힘이 6kgf에서 0.5kgf로 현저히 감소하여 작업자가 전극을 제거하기가 휠씬 용이해졌음을 확인할 수 있었다. 따라서, 작업자가 스페이서의 제거를 위해 지나친 힘을 가하거나 부지중에 스페이서를 흔들어 빼는 일이 없어지게 되어 스페이서에 의한 전극면의 손상이 현저히 감소하였다.As a result of applying the coating spacer prepared in Example 1 to the electrode fixing process of the cathode tube electron gun, the force required to remove the coating spacer was significantly reduced from 6 kgf to 0.5 kgf, confirming that the operator was much easier to remove the electrode. Could. Therefore, the operator does not apply excessive force for removing the spacer or shake the spacer during loading, thereby significantly reducing the electrode surface damage caused by the spacer.

본 발명에 따른 다이아몬드상 카본 필름 코팅을 음극관 전자총 전극 설치용 스페이서의 표면에 코팅하므로써, 작업 능률을 향상시키고 스페이서에 의한 전극 손상을 억제하여 제품의 불량률을 감소시키고 생산성을 향상시킬 수 있다.By coating the diamond-like carbon film coating according to the present invention on the surface of the spacer for mounting the cathode tube electron gun electrode, it is possible to improve the work efficiency and to suppress the electrode damage by the spacer to reduce the defective rate of the product and improve the productivity.

Claims (5)

음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서에 있어서, 상기 스페이서에 다이아몬드상 카본 필름이 코팅된 것을 특징으로 하는 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서.An electrode mounting spacer of a cathode tube electron gun, wherein the spacer has a diamond-like carbon film coated thereon. 제 1 항에 있어서, 상기 다이아몬드상 카본 필름 코팅층의 두께는 0.1 내지 2㎛인 것을 특징으로 하는 음극관 전자총의 전극 설치용 스페이서.The electrode mounting spacer of claim 1, wherein the diamond-like carbon film coating layer has a thickness of 0.1 to 2 µm. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서의 모재는 철 및 구리로 이루어지는 금속계 합금 또는 폴리머인 것을 특징으로 하는 음극관 전극 설치용 스페이서.The cathode electrode mounting spacer according to claim 1, wherein the base material of the spacer is a metal alloy or polymer made of iron and copper. 제 1 항에 있어서, 상기 스페이서의 다이아몬드상 카본 필름 및 AISI52100 베어링 볼 사이의 마찰계수는 볼 온 디스크 방식의 시험기를 이용하여 측정하였을 때 수직하중 범위가 0.1-10kgf 사이에서 0.1 내지 0.5인 것을 특징으로 하는 음극관 전극 설치용 스페이서.According to claim 1, wherein the coefficient of friction between the diamond-like carbon film of the spacer and the AISI52100 bearing ball is characterized in that the vertical load range is 0.1 to 0.5 between 0.1-10kgf when measured using a ball-on-disk tester The cathode tube electrode mounting spacer. 스페이서 기판을 1∼30mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -200∼-1000V로 5∼30분 동안 스퍼터 세척하는 단계; 30∼100mTorr 압력의 아르곤 분위기에서 바이아스 전압 -20∼-200V로 3∼20분 동안 상기 기판의 표면 온도를 상승시키는 단계; 3∼10단계에 걸쳐 챔버내의 압력을 10∼100mTorr로 유지하면서 100% 아르곤 분위기에서 100% 탄화수소 분위기로 각 단계를 1∼10분 동안 유지하면서 가스 조성을 전이하는 단계; 탄화수소 가스를 가스 공급계로부터 도입하고 압력을 10∼1000mTorr, 바이아스 전압을 -100∼-1000V, 필름 합성 속도를 0.5∼10㎛/h로 하여 상기 기판 위에 다이아몬드상 카본 필름을 0.1∼2㎛의 두께로 코팅하는; 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 음극관 전극 설치용 스페이서의 다이아몬드상 카본 필름 코팅 방법.Sputter cleaning the spacer substrate for 5-30 minutes with a bias voltage -200--1000V in an argon atmosphere at 1-30 mTorr pressure; Raising the surface temperature of the substrate for 3 to 20 minutes at a bias voltage of -20 to -200 V in an argon atmosphere of 30 to 100 mTorr pressure; Transferring the gas composition while maintaining each step for 1 to 10 minutes from 100% argon atmosphere to 100% hydrocarbon atmosphere while maintaining the pressure in the chamber at 10 to 100 mTorr over 3 to 10 steps; Hydrocarbon gas was introduced from the gas supply system, the pressure was 10 to 1000 mTorr, the bias voltage was -100 to -1000 V, and the film synthesis rate was 0.5 to 10 m / h. Coated to thickness; A diamond-like carbon film coating method of a spacer for mounting a cathode tube electrode, characterized in that consisting of.
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