JP2001052605A - 高精細シャドウマスク及びその製造方法 - Google Patents

高精細シャドウマスク及びその製造方法

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JP2001052605A
JP2001052605A JP11220997A JP22099799A JP2001052605A JP 2001052605 A JP2001052605 A JP 2001052605A JP 11220997 A JP11220997 A JP 11220997A JP 22099799 A JP22099799 A JP 22099799A JP 2001052605 A JP2001052605 A JP 2001052605A
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Satoshi Tanaka
聡 田中
Ryuji Ueda
龍二 上田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】高精細シャドウマスクの開口部(貫通孔)4の
透過率のばらつきの少ない高精細シャドウマスクを提供
すること。その製造方法を提供すること。 【解決手段】金属基板の片面に大孔2を化学エッチング
により形成し、他面に小孔3を電解エッチングにより形
成し、貫通孔4を設けたこと。金属基板の片面に大孔を
化学エッチングにより形成し、次に他面に小孔を電解エ
ッチングにより形成し、貫通孔を設けること。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、テレビ、コンピュ
ーターなどのディスプレーのブラウン管中に用いられる
シャドウマスクに関するものであり、特に、高精細シャ
ドウマスク、及びその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、シャドウマスクの高精細化、大画
面化が進み、金属基材の薄型化も進んでいる。高精細化
が進むにつれて、シャドウマスクの開口部(貫通孔)を
通過する電子線を十分に確保するのが難しい状況にあ
る。
【0003】シャドウマスクは、その貫通孔の表裏寸法
の異なる複雑な断面形状から、製造方法としてはフォト
リソグラフィー法による化学エッチングが多く用いられ
ている。この製造方法は、フォトリソグラフィー法によ
り金属基板の表裏に所定の寸法を有する大孔及び小孔の
レジストパターンを形成した後、その両面から化学エッ
チングによりレジストパターンの金属露出部に貫通孔を
形成し、その後レジストパターンを剥離工程にて除去し
て製造するものである。
【0004】この製造方法においては、例えば、第一の
化学エッチングにより基板両面の所定箇所を所定量だけ
エッチングした後、その片面に保護層を形成し、次に、
第二の化学エッチングを大孔側より行うことにより、第
一の化学エッチングで形成された部分の形状及び寸法が
保護層により確保された状態で貫通孔の形成が可能とな
るので、高精細なシャドウマスク製造が可能となる。
【0005】しかし、この化学エッチングは等方性の強
い加工方法であり、所定の開口寸法を得るためには貫通
孔横方向への余分な加工(サイドエッチ)が発生し、ま
た、貫通孔の断面形状は貫通部にテーパを生じる“ひょ
うたん型" となる。このテーパ部は寸法的に安定しない
ため、製造されたシャドウマスクの透過率にばらつきを
生じる原因となり、特に、高精細シャドウマスクでは問
題となっている。
【0006】図2は、このような化学エッチングにより
製造されたシャドウマスクの一例の部分断面図である。
図2に示すように、このような従来の化学エッチングに
よるシャドウマスク(20)の断面は、金属基板(2
1)の片面に大孔(22)が形成され、他面に小孔(2
3)が形成され、開口部(貫通孔)(24)が設けられ
ている。大孔(22)には、テーパ部(25)があり、
また、小孔(23)にもテーパ部(26)がある。そし
て、開口部(貫通孔)のエッジ(27)の寸法は不安定
なため開口部(貫通孔)(24)の開口寸法は不安定な
ものである。
【0007】また、高精細シャドウマスクの製造時に不
可欠となる上記保護層は、十分なエッチング耐性を必要
とするため、レジストパターンに比べ剥離性に劣る場合
が多く、剥離工程で残留したり、或いは残留した保護層
の除去のため剥離条件を強力にすると製品の変形を生じ
たり、特に、すだれ形状(アパーチャグリル)の際や、
金属材料が薄板の際に大きな問題となっている。
【0008】化学エッチング以外の加工法としては、比
較的サイドエッチの少ない電解エッチングが挙げられる
が、通常、加工される金属材料への通電が必要となり、
量産時に用いられるコイル状の金属材料の加工への適用
は困難なものである。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の問題
点を解決するためになされたものであり、製造された高
精細シャドウマスクにおいて、開口部(貫通孔)の開口
寸法が安定した、すなわち、開口部(貫通孔)の透過率
のばらつきの少ない高精細シャドウマスクを提供するこ
とを課題とするものである。また、高精細シャドウマス
クの製造において、サイドエッチを発生させず、レジス
トを残留させず、また、金属材料への通電を必要としな
い高精細シャドウマスクの製造方法を提供することを課
題とするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、金属基板の片
面に大孔を化学エッチングにより形成し、次に他面に小
孔を電解エッチングにより形成して貫通孔を設けたこと
を特徴とする高精細シャドウマスクである。
【0011】また、本発明は、高精細シャドウマスクの
製造において、金属基板の片面に大孔を化学エッチング
により形成し、次に他面に小孔を電解エッチングにより
形成して貫通孔を設けることを特徴とする高精細シャド
ウマスクの製造方法である。
【0012】また、本発明は、上記発明による高精細シ
ャドウマスクの製造方法において、前記電解エッチング
の電解液が硝酸ナトリウム水溶液であることを特徴とす
る高精細シャドウマスクの製造方法である。
【0013】また、本発明は、上記発明による高精細シ
ャドウマスクの製造方法において、前記電解エッチング
の電解液中の金属基板の小孔側に陰極、大孔側に陽極を
設けて電解エッチングすることを特徴とする高精細シャ
ドウマスクの製造方法である。
【0014】また、本発明は、上記発明による高精細シ
ャドウマスクの製造方法において、前記電解エッチング
の電極の材料が電解液中で溶解しない材料であることを
特徴とする高精細シャドウマスクの製造方法である。
【0015】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。図1は、本発明による高精細シャドウマスクの
一実施例の部分断面図である。図1に示すように、高精
細シャドウマスク(10)の断面は、金属基板(11)
の片面に大孔(12)が形成され、他面に小孔(13)
が形成され、開口部(貫通孔)(14)が設けられてい
る。大孔(12)には、テーパ部(15)があるが、小
孔(13)には、テーパ部がなく、小孔は金属基板(1
1)の面に直角の状態(16)である。そして、開口部
(貫通孔)のエッジ(17)の寸法は安定なため開口部
(貫通孔)(14)の開口寸法は安定したものとなって
いる。
【0016】図3(a)、(b)は、本発明による高精
細シャドウマスクの製造方法における電解エッチングを
説明する模式図である。図3(a)、(b)は、電解エ
ッチングされる金属基板(1)、陰極(30)、陽極
(40)が電解液中に浸漬された状態の位置関係を示し
ている。図3(a)は、電解エッチングされる前の状態
であり、また、図3(b)は、電解エッチングされた後
の状態である。
【0017】図3(a)において、電解エッチングされ
る金属基板(1)は、金属基板(1)の片面には大孔用
レジストパターン(50)、他面には小孔用レジストパ
ターン(60)が形成されており、金属基板(1)の片
面には大孔(2)が化学エッチングによって形成された
ものである。尚、この大孔側にはサイドエッチが発生し
ている。図3(a)に示すように、小孔用レジストパタ
ーン(60)が形成された金属基板(1)の小孔側を陰
極(30)に対向させ、また、大孔側を陽極(40)に
対向させている。
【0018】このような配置にて電解エッチングを行う
ことにより、図3(b)に示すような小孔(3)が形成
され、開口部(貫通孔)(4)が設けられる。この小孔
側にはサイドエッチが発生せず、テーパ部がなく、小孔
は金属基板(1)の面に直角の状態(6)である。そし
て、開口部(貫通孔)のエッジ(7)の寸法は安定なた
め開口部(貫通孔)(4)の開口寸法は安定したものと
なる。
【0019】このような電気化学反応により金属基板を
溶解・除去する電解エッチングでは、その電流密度分布
により金属溶解量が決定するものであり、特に、貫通孔
の形成開始の直後にその部分に電流密度が集中する性質
を有するため、化学エッチングにおけるような等方性に
よる貫通孔の横方向への余分な加工(サイドエッチ)が
発生せず、貫通部にはテーパのない形状、すなわち、金
属基板の面に直角な貫通孔となる異方性の加工が可能と
なる。
【0020】また、電解液として、硝酸ナトリウムを用
いる電解エッチングにおいては、エッチング面に不導体
被膜を生じながらエッチングが進行する性質があり、特
に200μm以上のレジスト開口幅の広い部分では不導
体被膜形成によるエッチング抑制効果が大きくエッチン
グが進行しにくいものである。
【0021】更に、金属基板自体に通電をせず、別な陰
極及び陽極を用い、両極間に金属基板を置き加工する方
法では、陰極に面した加工面が優先的溶解するため、小
孔側を陰極側に向けれて電解エッチングすることによ
り、大孔への保護層の形成なしに小孔側のみ加工するこ
とが可能である。このため、保護層の剥離工程で残留が
生じたり、保護層の完全除去のため剥離条件を強力にす
ることによる製品の変形が生じることがないものとな
る。
【0022】このように、第一の化学エッチングにより
金属基板(1)の片面に大孔(2)を形成し、第二のエ
ッチングとして電解エッチングにより金属基板(1)の
片面に小孔(3)を形成し、開口部(貫通孔)(4)を
設けることにより、小孔側にはサイドエッチが発生せ
ず、テーパ部がなく、小孔は金属基板(1)の面に直角
の状態(6)で、開口部(貫通孔)(4)の開口寸法が
安定した高精細シャドウマスクの製造が可能となる。
【0023】本発明における高精細シャドウマスクの製
造方法によれば、例えば、小孔の開口部(貫通孔)径1
00μm、大孔の開口径250μm程度の高精細シャド
ウマスクの製造が可能である。また、本発明における高
精細シャドウマスクの製造方法では、保護層の形成を行
わないため、工程の簡素化が可能であり、保護層剥離時
に生じる不良の発生がないため、収率を向上する事が出
来る。
【0024】図4(a)〜(e)は、本発明による高精
細シャドウマスクの製造方法の一実施例の工程を断面で
示す説明図である。具体的には、フォトレジストとして
水溶性レジスト(R17:富士薬品工業(株)製)を用
い、水溶性レジストを、板厚130μmの鉄合金基板
(YET36:日立金属(株)製)上に、ディップコー
ティングにより塗布し、60℃・30分の乾燥を行い、
基板(1)両面上にフォトレジスト層(70)を形成し
た。(図4(a))
【0025】次に、水溶性レジストを用いて形成した基
板のフォトレジスト層に、パターンを描いたネガ型のフ
ォトマスクを通して、3kWの超高圧水銀灯で、積算光
量で1500mJ/cm2 だけ露光した。フォトマスク
上の描画パターンとしては、円形状を有し、円の直径が
小孔用80μm、大孔用120μmであるものを用い
た。
【0026】露光後、一般の上水を現像液として90秒
間スプレー噴霧し、フォトレジスト層の未露光部分を除
去(現像)し、小孔側フォトレジストパターン(6
0)、大孔側フォトレジストパターン(50)を形成し
た。(図4(b))
【0027】次に、上記基板の金属露出部の大孔側のみ
を、比重1.50、温度70℃の塩化第二鉄溶液をエッ
チング液として、スプレー圧3kg/cm2 で6分間噴
霧する化学エッチングにより大孔(2)を形成した。
(図4(c))
【0028】次に、陰極及び陽極に白金を用い、電極間
距離を4cmとし、その中間に小孔側が陰極と対向する
ように上記基板を配し、電解エッチングをおこなった。
電解液には10重量%硝酸ナトリウム水溶液を用い、電
流密度を10A/cm 2 とした。(図4(d))
【0029】電解エッチング後の基板を80℃のアルカ
リ剥離液中に3分間浸漬し、フォトレジストパターンの
除去を行い、小孔の開口部(貫通孔)径100μm、大
孔の開口径250μmの高精細シャドウマスクを得た。
(図4(e))得られた高精細シャドウマスクは、小孔
は金属基板の面に直角な状態で、開口部(貫通孔)の開
口寸法は安定したものであった。
【0030】
【発明の効果】本発明は、金属基板の片面に大孔を化学
エッチングにより形成し、次に他面に小孔を電解エッチ
ングにより形成して貫通孔を設けたので、開口部(貫通
孔)の透過率のばらつきの少ない高精細シャドウマスク
となる。
【0031】また、本発明は、高精細シャドウマスクの
製造に際し、金属基板の片面に大孔を化学エッチングに
より形成し、次に他面に小孔を電解エッチングにより形
成して貫通孔を設けるので、サイドエッチを発生させ
ず、レジストを残留させず、また、金属材料への通電を
必要としない高精細シャドウマスクの製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による高精細シャドウマスクの一実施例
の部分断面図である。
【図2】化学エッチングにより製造されたシャドウマス
クの一例の部分断面図である。
【図3】(a)、(b)は、本発明による高精細シャド
ウマスクの製造方法における電解エッチングを説明する
模式図である。
【図4】(a)〜(e)は、本発明による高精細シャド
ウマスクの製造方法の一実施例の工程を断面で示す説明
図である。
【符号の説明】
1、11、21・・・・金属基板 2、12、22・・・・大孔 3、13、23・・・・小孔 4、14、24・・・・開口部(貫通孔) 6、16・・・・直角の状態 7、17、27・・・・開口部(貫通孔)のエッジ 10・・・・高精細シャドウマスク 15、16、25、26・・・・テーパ部 30・・・・陰極 40・・・・陽極 20・・・・従来のシャドウマスク 50・・・・大孔側フォトレジストパターン 60・・・・小孔側フォトレジストパターン 70・・・・フォトレジスト層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】金属基板の片面に大孔を化学エッチングに
    より形成し、次に他面に小孔を電解エッチングにより形
    成して貫通孔を設けたことを特徴とする高精細シャドウ
    マスク。
  2. 【請求項2】高精細シャドウマスクの製造において、金
    属基板の片面に大孔を化学エッチングにより形成し、次
    に他面に小孔を電解エッチングにより形成して貫通孔を
    設けることを特徴とする高精細シャドウマスクの製造方
    法。
  3. 【請求項3】前記電解エッチングにおいて、電解液が硝
    酸ナトリウム水溶液であることを特徴とする請求項2記
    載の高精細シャドウマスクの製造方法。
  4. 【請求項4】前記電解エッチングにおいて、電解液中の
    金属基板の小孔側に陰極、大孔側に陽極を設けて電解エ
    ッチングすることを特徴とする請求項2、又は請求項3
    記載の高精細シャドウマスクの製造方法。
  5. 【請求項5】前記電解エッチングにおいて、電極の材料
    が電解液中で溶解しない材料であることを特徴とする請
    求項2、請求項3、又は請求項4記載の高精細シャドウ
    マスクの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008159922A (ja) * 2006-12-25 2008-07-10 Nichicon Corp 電解コンデンサ用アルミニウム電極箔の製造方法
CN110453221A (zh) * 2018-05-08 2019-11-15 住友重机械工业株式会社 板处理装置及板处理方法
KR102075064B1 (ko) * 2018-11-13 2020-02-07 (주)애니캐스팅 돌출전극부가 배열된 다중배열전극 및 이를 제조하는 방법
CN116511842A (zh) * 2023-04-27 2023-08-01 寰采星科技(宁波)有限公司 一种精密金属掩模板的制作方法及精密金属掩模板

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