JP2002231130A

JP2002231130A - シャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JP2002231130A
Application number: JP2001021845A
Authority: JP
Inventors: Katsumi Ichikawa; 勝美市川; Junichi Onishi; 純一大西; Norio Koike; 教雄小池
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2001-01-30
Filing date: 2001-01-30
Publication date: 2002-08-16

Abstract

(57)【要約】【課題】金属薄板に対し付着力が低下することなく、
感光性樹脂層を付着させ、エッチング時の孔変形を防止
する。【解決手段】金属薄板２１の少なくとも一方の面に感
光性樹脂層を形成する工程と、感光性樹脂層に対して所
定のパターンの露光及び現像を行って、パターンに対応
した開口部を有するレジスト膜を形成する工程と、開口
部から金属薄板２１のエッチングを行って金属薄板２１
に凹部を形成する工程と、レジスト膜を金属薄板から剥
離する工程とを備えることによりシャドウマスクを製造
する。感光性樹脂層を形成する以前に金属薄板２１の表
面を純水スプレー装置５１によって純水置換処理する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、金属薄板を素材と
してフォトエッチング法により製造されるシャドウマス
クの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】カラー陰極線管に用いられるシャドウマ
スク又は半導体集積回路に用いられるリードフレーム等
の金属製の電子部品は、フォトエッチング法を用いて製
造されている。ここで、一般のカラー陰極線管用のシャ
ドウマスクは、蛍光面に近接して装備されており、電子
銃から射出された電子ビームを規則的に配列されたシャ
ドウマスクの多数の微細な開孔を介して、対応した３色
蛍光体層に正しく射出発光させることによりカラー映像
を映出させるための色選別電極として機能する。

【０００３】図６はフォトエッチング法によってシャド
ウマスクを製造する一連の工程を示している。

【０００４】まず、板厚０．１２ｍｍ程度に圧延された
アンバー鋼材からなる金属薄板６１の両面を脱脂、洗浄
処理した後、カゼインと重クロム酸アンモニウム等から
なる水溶性感光液を塗布して乾燥することにより、図６
（ａ）に示すように感光性樹脂層６２を金属薄板６１の
両面に形成する。

【０００５】次いで、図６（ｂ）に示すように、所定の
パターンを有した小孔像用露光マスク６３及び大孔像用
露光マスク６４をそれぞれの感光性樹脂層６２，６２に
密着させ、金属薄板６１の一方の面に小孔像のネガパタ
ーンを、他方の面に大孔像のネガパターンを露光する。

【０００６】その後、温水によって未露光・未硬化部位
の感光性樹脂を溶解する現像処理を行った後、残った感
光性樹脂層６２，６２に対して硬膜・バーニング処理等
を施す。これにより、図６（ｃ）で示すように、金属薄
板６１を露出する複数の開口部６５ａ、６６ａを有した
レジスト膜６５，６６が形成される。

【０００７】次いで、塩化第２鉄液等のエッチング液を
金属薄板６１に接触させ、金属薄板６１におけるレジス
ト膜６５，６６の開口部６５ａ、６６ａからの露出部分
に対してエッチングを行う。このエッチングにより、開
口部６５ａ、６６ａに対応した大きさの凹部が金属薄板
６１の表裏面に形成され、さらに対応している凹部が貫
通することにより、図６（ｄ）で示すように、金属薄板
６１に貫通状の透孔６７が形成される。

【０００８】そして、苛性ソーダにキレート剤等を添加
した水溶液を剥離剤として用いることにより、図６
（ｅ）で示すように、金属薄板６１からレジスト膜６
５，６６を剥離する。レジスト膜６５，６６の剥離は、
レジスト膜６５，６６に剥離液を接触させてレジスト膜
６５，６６を膨潤・脆化させた後、スプレー洗浄を行う
ことによりなされる。このレジスト膜６５，６６の剥離
後、金属薄板６１を所定の形状に断裁し、不要部を除去
する等の工程を経てシャドウマスクとする。

【０００９】なお、以上の方法は、金属薄膜６１の両面
側からエッチングを行っているが、シャドウマスクの製
造に対してはエッチングを２段階に分けて行うこともな
されている。

【００１０】この方法は、第１段階のエッチングを金属
薄板１の両面側から行って、一方の面のレジスト膜側に
小孔凹部を、他方の面のレジスト膜側に大孔凹部を形成
する。次いで、金属薄板６１を水洗浄及び乾燥する。そ
して、金属薄板の一方の面（例えば、図６（ｄ）におけ
るレジスト膜６６側の面）に対して、例えば光硬化型の
樹脂をグラビアコート法等により塗布し、この樹脂に光
照射を行うことにより、第１段階のエッチングで形成さ
れた小孔凹部を完全に埋め尽くすエッチング防止層（エ
ッチング防止ニス）を形成する。

【００１１】続いて、他方の面側から金属薄板６１をエ
ッチングする第２段階のエッチングを行い、大孔凹部側
から小孔凹部側に貫通する透孔６７を形成する。最後
に、エッチング防止層及びレジスト膜６５，６６を剥離
除去する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】以上のようなエッチン
グによる製造では、孔径大・孔径小等の孔変形や部分的
な孔変形がシャドウマスクに成形されないことが望まし
い。これは、孔変形があると、カラー陰極線管にシャド
ウマスクを組み込み、フォト露光法を利用して組み込ま
れたガラスパネル内面に所望の蛍光面パターンを形成す
る際に、孔変形部分の蛍光面パターンが変形し、これに
より、カラー陰極線管として組み立てられた時に、蛍光
面外観不良（黒シミ状又は白シミ状のパターンとなった
り、更には陰極線管の動作時に白色ユニフォミティの劣
化を招く）となるためである。

【００１３】このような孔変形の発生理由は種々ある
が、その大きな要因の一つとして、感光性樹脂塗布前に
金属薄板の表面が汚染されていることが挙げられる。金
属薄板の表面が汚染されていると、その後の現像工程及
びエッチング工程において、感光性樹脂層が欠落した
り、付着力が低下する。そして、感光性樹脂層が欠落し
ている場合には、主にパターン又はパターンの一部が欠
落するため、エッチング工程で孔径大（又は孔変形）と
なる。また、付着力が低下している場合は、エッチング
中に金属薄板と感光性樹脂層との間にエッチング液が染
み込み、大孔側（又は小孔側）の形状が所望の径より大
きくなって外観不良となる。更に、エッチング液の染み
込みが大きいと孔変形の原因ともなる。

【００１４】図７（ｂ）は、以上の孔変形が発生した金
属薄板６１を顕微鏡で観察した模式図を示し、透孔６９
の大孔凹部６９ａが隣接している透孔７０の大孔凹部７
０ａに必要以上に接近する変形、或いは透孔７０の大孔
凹部７０ａと連通する孔変形を生じている。また、これ
により、透孔６９，７０の形状が大きく変形を生じるこ
ともある。

【００１５】本発明者は、以上のような孔変形が金属薄
板を搬送する過程が原因となって発生することを見出し
たものである。通常、金属薄板に感光性樹脂層を形成す
る場合、金属薄板の表面を苛性ソーダを主成分とする脱
脂剤を用いて洗浄後、工水・純水を用いて表面を濯いだ
（水置換）後、ディッピング法、コーターを用いた転写
法又は塗布法、引き上げ法等により感光性樹脂層を形成
する。

【００１６】しかしながら、金属薄板は連続的した状態
で塗布されるため、その走行安定性を得る目的で水洗〜
塗布槽間に搬送用のローラー等が設置されている。この
搬送用のローラーは金属薄板に転接することにより金属
薄板を搬送するが、長い間にローラー表面が異物等に汚
染された場合には、金属薄板の表面の清浄度を向上させ
てもローラーからの逆汚染が度々発生する。この金属薄
板の逆汚染によって、感光性樹脂層を金属薄板に良好に
付着させることができなくなるためである。

【００１７】本発明は、このような従来の問題点を考慮
してなされたものであり、金属薄板と感光性樹脂層との
間の付着力低下に起因した孔変形を防止することが可能
なシャドウマスクの製造方法を提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、金属薄板の少なくとも一方
の面に感光性樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂
層に対して所定のパターンの露光及び現像を行って、パ
ターンに対応した開口部を有するレジスト膜を形成する
工程と、前記開口部から金属薄板のエッチングを行って
金属薄板に凹部を形成する工程と、前記レジスト膜を金
属薄板から剥離する工程とを備えたシャドウマスクの製
造方法であって、前記感光性樹脂層を形成する以前に前
記金属薄板の表面を純水置換処理することを特徴とす
る。

【００１９】この発明によれば、金属薄板の少なくとも
一方の面に対して感光性樹脂層を形成するのに先立っ
て、金属薄板の表面に対して純水置換処理を行っている
ため、感光性樹脂層を形成する際には、金属薄板の表面
が汚染から脱した清浄な状態となっている。このため、
感光性樹脂層を金属薄板の表面に良好に形成することが
できる。これにより、その後の現像工程及びエッチング
工程において、感光性樹脂層が欠落したり、付着力が低
下することがなくなり、孔変形の発生を防止することが
できる。

【００２０】請求項２記載の発明は、金属薄板の両面に
感光性樹脂層を形成する工程と、両面の感光性樹脂層に
対して所定のパターンの露光及び現像を行って、パター
ンに対応した開口部を有したレジスト膜を金属薄板の両
面に形成する工程と、前記両面の開口部から金属薄板の
エッチングを行って金属薄板の両面に凹部を形成する第
１のエッチング工程と、金属薄板の一方の面をエッチン
グ抵抗層によって被覆する工程と、金属薄板の他方の面
からエッチングを行って一方の面の凹部まで連通した透
孔を形成する第２のエッチング工程と、前記レジスト膜
を金属薄板から剥離する工程とを備えたシャドウマスク
の製造方法であって、前記感光性樹脂層を形成する以前
に前記金属薄板の表面を純水置換処理することを特徴と
する。

【００２１】この発明によれば、２段階エッチングを行
うことによって金属薄板に対して透孔を形成するが、エ
ッチングに先立つ感光性樹脂層の形成以前に、金属薄板
の表面に対して純水置換処理を行う。従って、金属薄板
の表面が請求項１と同様に、汚染から脱した清浄な状態
となり、感光性樹脂層を金属薄板の表面に良好に形成す
ることができる。これにより、その後の現像工程及びエ
ッチング工程において、感光性樹脂層が欠落したり、付
着力が低下することがなくなり、孔変形の発生を防止す
ることができる。また、汚染を除去する再洗浄が不要と
なるため、作業性が向上する。

【００２２】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のシャドウマスクの製造方法であって、前記純水置
換処理は、金属薄板の脱脂洗浄及び純水洗浄を行った後
の搬送後に行うことを特徴とする。

【００２３】この発明によれば、純水置換処理を金属薄
板の搬送後に行うため、搬送用のローラーから逆汚染が
発生しても、感光性樹脂層の形成工程では、汚染から脱
しており、感光性樹脂層を良好に形成することができ
る。

【００２４】請求項４記載の発明は、請求項１〜３のい
ずれかに記載のシャドウマスクの製造方法であって、前
記純水置換処理は、金属薄板の表面に所定圧力に純水を
噴射して行うことを特徴とする。

【００２５】純水置換処理としては、金属薄板を純水に
浸漬したり、塗布することにより行うことができるが、
この発明では、純水を所定の圧力で金属薄板に噴射する
ため、その圧力で金属薄板表面の異物を吹き飛ばすこと
ができる。従って、金属薄板の表面を高度な清浄状態と
することができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図１〜図５は、本発明の一実施の
形態であり、以下、本発明を図１〜図５を参照して具体
的に説明する。

【００２７】図１は、本発明の実施の形態のシャドウマ
スク２０を含むカラー陰極線管の概略構成を示してい
る。

【００２８】このカラー陰極線管は、図１に示すよう
に、内面に蛍光面（蛍光体スクリーン）１が形成された
パネル２と、このパネル２に連設するファンネル３から
なる外囲器を有し、パネル２の内面に形成された蛍光面
１は、赤、緑、青にそれぞれ発光する三色蛍光体層１ａ
（図１においては１箇所のみ示す）を備えている。

【００２９】また、ファンネル３のネック部４には、発
光色に対応した複数の電子ビーム６Ｂ、６Ｇ、６Ｒを放
出する電子銃５が配置され、複数の電子ビーム６Ｂ、６
Ｇ、６Ｒを放出する。

【００３０】パネル２の内側における電子銃５と蛍光面
１の間には、色選別機能を有する略矩形状のシャドウマ
スク２０が配置され、電子銃５から放出された電子ビー
ム６Ｂ、６Ｇ、６Ｒを整形して特定の三色蛍光体層１ａ
にビームスポットを照射するようになっている。

【００３１】シャドウマスク２０は、その周辺のマスク
スカート部２０ａが内側になるように略矩形状のマスク
フレーム７によって固着支持されており、さらに側壁部
８、折曲底面部９からなるフレーム７に弾性支持体１２
を取り付けてなるシャドウマスク構体の形態で、パネル
２の内壁に設けられた支持ピン１０に係止されている。
なお、ファンネル３の外側には、電子銃５から放出され
る電子ビーム６Ｂ、６Ｇ、６Ｒを水平及び垂直偏向する
磁界を発生する偏向装置１１が装着されている。

【００３２】次に、この実施の形態によるシャドウマス
ク２０の製造方法を図２〜図５を参照して説明する。こ
の実施の形態では、金属薄板２１として、板厚０．１２
ｍｍのアンバー鋼材を用いている。

【００３３】図２はこの金属薄板２１に対して感光性樹
脂層を形成するまでの搬送工程を示している。金属薄板
２１は長尺状となっており、苛性ソーダを主成分とした
脱脂槽４０を通過させることにより、その両面の脱脂を
行う。そして、工水槽４１で水洗した後、純水槽４２で
水洗を行い、その後、搬送用ローラー４３，４４，４５
によって搬送を行う。搬送用ローラー４５では、金属薄
板２１の方向転換を行って上方に引き上げて搬送し、搬
送用ローラー４６を通過させ、ディップローラー４８を
有する感光液槽４７に搬送する。なお、図中、４９は感
光液槽４７の下流側に配置された感光性樹脂塗布槽であ
る。

【００３４】このような搬送用ローラーでの搬送中にお
いて、金属薄板２１の表面に対して純水置換処理を行
う。純水置換処理は、図２に示すように、搬送用ローラ
ー４５に対応するように配置した純水スプレー装置５１
によって行う。

【００３５】純水スプレー装置５１は、図３に示すよう
に、金属薄板２１の板幅方向に沿って複数のノズル５１
ａが開設されており、図示を省略した純水タンク及びポ
ンプに接続されている。複数のノズル５１ａは、金属薄
板２１の板幅方向で、相互にオーバーラップして純水５
２を噴射できる間隔及び距離となるように形成されてい
る。ノズル５１ａはフルコーン型となっており、その径
としては、例えば、直径０．７ｍｍ程度となるように設
定されている。

【００３６】この純水スプレー装置５１は、搬送用ロー
ラー４５によって上方に方向転換される金属薄板２１に
対し、一方の表面（この実施の形態では、後述するよう
に大径凹部２９の形成側の面）に純水５２を噴射する。
純水５２は、所定の圧力、例えば、０．５〜３．０Ｋｇ
／ｃｍ²の圧力で金属薄板２１にスプレーされる。

【００３７】このような純水置換処理を行うことによ
り、上流側の搬送用ローラー４３，４４によって金属薄
板２１が逆汚染されても、その表面を再度、清浄とする
ことができる。特に、純水５２を所定の圧力で金属薄板
２１に噴射するため、その圧力で金属薄板２１表面の異
物を吹き飛ばすことができ、金属薄板２１の表面を高度
な清浄状態とすることができる。

【００３８】また、この実施の形態では、純水置換処理
の後、金属薄板２１を引き上げながら搬送するため、付
着した純水が自重で金属薄板２１から滑り落ちる。この
ため、必要以上の純水が感光液槽４７に持ち込まれるこ
とがなく、感光液槽４７内の濃度を維持することが可能
となっている。

【００３９】以上の純水置換処理を行った後、金属薄板
２１を搬送用ローラー４６から感光液槽４７に搬送す
る。感光液槽４７では、金属薄板２１の両面に対し、カ
ゼインと重クロム酸アンモニウム等からなる水溶性感光
液を塗布する。その後、乾燥することにより、金属薄板
２１の両面に感光性樹脂層２２，２３が形成される（図
４（ａ）参照）。

【００４０】次に、２段エッチング法によるシャドウマ
スク２０の製造を図４及び図５を参照して説明する。

【００４１】図４（ａ）に示すように、金属薄板２１の
両面に感光性樹脂層２２，２３を形成した後、同図
（ｂ）で示すように、円形孔パターン２４ａ、２５ａを
それぞれ有したフォトマスク２４，２５を対応する感光
性樹脂層２２，２３に真空密着させる。なお、この実施
の形態では、フォトマスク２４の円形孔パターン２４ａ
は大孔パターン、フォトマスク２５の円形孔パターン２
５ａは小孔パターンとなっている。

【００４２】フォトマスク２４，２５を介して感光性樹
脂層２２，２３をパターン露光した後、現像及び硬膜等
の処理を行うことにより、金属薄板２１両面の感光性樹
脂層２２，２３を図４（ｃ）で示すように、大孔パター
ンに対応した開口部２６ａを有したレジスト膜２６及び
小孔パターンに対応した開口部２７ａを有したレジスト
膜２７とする。

【００４３】その後、第１のエッチングを行う。第１の
エッチングは、塩化第二鉄（温度５０〜７０℃、比重
１．４７０〜１．５２０）をエッチング液として用い、
金属薄板２１の両面にエッチング液を圧力０．５〜４．
０Ｋｇ／ｃｍ²でスプレーすることにより行う。この第
１のエッチングによって、図４（ｄ）に示すように、金
属薄板２１の一方の面（上面）に大孔凹部２８が形成さ
れると共に、他方の面（下面）に小孔凹部２９が形成さ
れる。これらの大孔凹部２８及び小孔凹部２９は金属薄
板２１の両面の対向位置に形成されるものである。この
第１のエッチングの後、水洗、乾燥する。

【００４４】そして、金属薄板２１における小孔凹部２
９が形成されている面の全面に対して、光硬化型樹脂を
グラビアコート法等により塗布し、光硬化型樹脂に対し
て光照射を行う。これにより、図５（ａ）で示すよう
に、小孔凹部２９を完全に埋め尽くすエッチング防止層
（エッチング防止ニス）３０を形成する。

【００４５】これに続いて、第２のエッチングを行う。
第２のエッチングは大孔凹部２８側から上述したエッチ
ング液をスプレーすることにより行う。これにより、大
孔凹部２８がさらにエッチングされ、図５（ｂ）で示す
ように、大孔凹部２８と小孔凹部２９とが貫通状に連通
した透孔３１が形成される。

【００４６】次いで、第２のエッチング後の金属薄板２
１を剥離槽（図示省略）に浸漬しながら搬送し、苛性ソ
ーダにキレート剤等を添加した剥離槽内の剥離液によっ
てレジスト膜２６、エッチング抵抗層３０及びレジスト
膜２７を膨潤、脆化させた後、スプレー洗浄によってこ
れらを除去する。そして、金属薄板２１を所定の形状に
断裁し、不要部を除去する等の工程を経てシャドウマス
ク２０とする。

【００４７】図７（ａ）は、以上のようにして製造され
たシャドウマスク２０を顕微鏡で観察した模式図を示
し、いずれの透孔３１においても、大孔凹部２８の孔変
形が発生していない。これにより、シャドウマスク２０
をカラー陰極線管に組み込んでも、蛍光面外観不良とな
ることがなくなる。

【００４８】本発明は、以上の実施の形態に限定される
ことなく、種々変形が可能である。例えば、金属薄板２
１の両面に対して純水置換処理を行うことも可能であ
る。この場合には、図２の鎖線で示すように、金属薄板
２１に対して純水スプレー装置５１と反対側に別の純水
スプレー装置５５を配置し、搬送ローラーで搬送されて
いる金属薄板２１の他方の面に純水を噴射することによ
り簡単に行うことができる。これにより、金属薄板２１
の両面を清浄とした状態で感光性樹脂層を形成すること
ができる。

【００４９】また、純水置換処理は、金属薄板２１を純
水に浸漬したり、純水を塗布しても同様に行うことがで
きる。純水に浸漬する場合には、純水に超音波振動を付
与することにより、効率的な純水置換を行うことができ
る。

【００５０】さらに、本発明は２段階のエッチング工程
を経ることなく、図６に示すように、１回のエッチング
によってシャドウマスクを製造しても良い。

【００５１】さらに、また、本発明は、シャドウマスク
の製造だけでなく、半導体集積回路等に用いるリードフ
レームに対しても同様に適用することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、感光性
樹脂層を形成する前に金属薄板に対して純水置換処理を
行うため、金属薄板を搬送するローラー等からの逆汚染
を防止することができる。このため、感光性樹脂層の付
着力低下を防止でき、エッチング工程で発生する孔変形
を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のシャドウマスクを含む
カラー陰極線管の断面図である。

【図２】一実施の形態の金属薄板の搬送を示す断面図で
ある。

【図３】一実施の形態の純水置換処理を示す斜視図であ
る。

【図４】一実施の形態のシャドウマスクの製造工程を示
す断面図である。

【図５】図４に示す製造工程の続く製造工程を示す断面
図である。

【図６】１回のエッチングによってシャドウマスクを製
造する構成を示す断面図である。

【図７】製造されたシャドウマスクの顕微鏡観察の模式
図である。

【符号の説明】

２０シャドウマスク２１金属薄板２２２３感光性樹脂層２６２７レジスト膜２６ａ２７ａ開口部５１純水スプレー装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小池教雄埼玉県深谷市幡羅町一丁目９番２号株式会社東芝深谷工場内Ｆターム(参考） 4K053 PA12 QA04 RA07 SA04 TA06 TA12 TA18 XA01 4K057 WA01 WA02 WA11 WB02 WB17 WC10 WD05 WE08 WN01 WN03 5C027 HH01 HH08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属薄板の少なくとも一方の面に感光性
樹脂層を形成する工程と、前記感光性樹脂層に対して所定のパターンの露光及び現
像を行って、パターンに対応した開口部を有するレジス
ト膜を形成する工程と、前記開口部から金属薄板のエッチングを行って金属薄板
に凹部を形成する工程と、前記レジスト膜を金属薄板から剥離する工程とを備えた
シャドウマスクの製造方法であって、前記感光性樹脂層を形成する以前に前記金属薄板の表面
を純水置換処理することを特徴とするシャドウマスクの
製造方法。
【請求項２】金属薄板の両面に感光性樹脂層を形成す
る工程と、両面の感光性樹脂層に対して所定のパターンの露光及び
現像を行って、パターンに対応した開口部を有したレジ
スト膜を金属薄板の両面に形成する工程と、前記両面の開口部から金属薄板のエッチングを行って金
属薄板の両面に凹部を形成する第１のエッチング工程
と、金属薄板の一方の面をエッチング抵抗層によって被覆す
る工程と、金属薄板の他方の面からエッチングを行って一方の面の
凹部まで連通した透孔を形成する第２のエッチング工程
と、前記レジスト膜を金属薄板から剥離する工程とを備えた
シャドウマスクの製造方法であって、前記感光性樹脂層を形成する以前に前記金属薄板の表面
を純水置換処理することを特徴とするシャドウマスクの
製造方法。
【請求項３】前記純水置換処理は、金属薄板の脱脂洗
浄及び純水洗浄を行った後の搬送後に行うことを特徴と
する請求項１または２記載のシャドウマスクの製造方
法。
【請求項４】前記純水置換処理は、金属薄板の表面に
所定圧力に純水を噴射して行うことを特徴とする請求項
１〜３のいずれかに記載のシャドウマスクの製造方法。