JP3063373B2 - エッチング性にすぐれるFe−Ni系合金シャドウマスク用薄板の製造方法 - Google Patents

エッチング性にすぐれるFe−Ni系合金シャドウマスク用薄板の製造方法

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JP3063373B2 JP4086416A JP8641692A JP3063373B2 JP 3063373 B2 JP3063373 B2 JP 3063373B2 JP 4086416 A JP4086416 A JP 4086416A JP 8641692 A JP8641692 A JP 8641692A JP 3063373 B2 JP3063373 B2 JP 3063373B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、種々のエッチング時
のムラの抑制効果にすぐれるFe−Ni系合金シャドウ
マスク用薄板の製造方法に関し、このFe−Ni系合金
シャドウマスク用薄板は、特に、カラーテレビブラウン
管のシャドウマスクや蛍光表示管等の電子機器製造用材
料として用いられるものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、カラーテレビ用ブラウン管のシ
ャドウマスクは、Fe−Ni系合金薄板をフォトエッチ
ングして穿孔することにより製造されることはよく知ら
れているところである。この時フォトエッチングにより
形成された細孔の孔径および形状にバラツキが生じ、孔
径差および孔形状差のある細孔を持ったシャドウマスク
をカラーテレビ用ブラウン管に組み込むと、カラー受像
管に映しだされた映像に前記孔径差および孔形状差に起
因するスジムラ等のコントラストムラが発生することが
ある。
【0003】その理由として、カラー受像管を動作させ
た場合、電子ビームはシャドウマスクの開孔部を通過す
るが、それは全体のうちの約20〜30%で大部分はシ
ャドウマスク本体に照射されるためにシャドウマスクは
時として80℃にも達するほど加熱され、この時、前述
の穿孔した細孔に孔径差および孔形状差があると、通過
ビームの量や発熱量が不均一となり、孔径や孔形状の乱
れがわずかであってもディスプレーの映像に局所的な色
ズレや色ムラが発生し、カラー受像管の品位を低下させ
てしまうと考えられている。
【0004】前記孔径差および孔形状差のある細孔がシ
ャドウマスクに形成される原因は、(1) シャドウマ
スク素材とし用いるFe−Ni系合金薄板をエッチング
するとムラが生ずるものがあり、このエッチングムラの
生ずるFe−Ni系合金薄板をフォトエッチングして穿
孔すると得られた細孔に孔径差および孔形状差が生じ
る、(2) シャドウマスク素材とし用いるFe−Ni
系合金薄板の表面状態が適当でないためにレジストの密
着性が悪く、レジストの密着性のバラツキによりフォト
エッチング穿孔して得られた細孔に孔径差および孔形状
差が生じる、ことなどが考えられている。
【0005】前記Fe−Ni系合金薄板のエッチング時
のムラを抑制するための技術として、例えば、特開平2
−101115号公報ではインゴットを熱処理−鍛造を
施すことにより、ニッケルの成分偏析の軽減および結晶
方位の制御等によりエッチングスピードの不均一性を少
なくする提案がなされている。
【0006】さらに、前記レジストの密着性のバラツキ
により細孔に孔径差および孔形状差が生じることを抑制
するために、例えば、特公平3−73640号では、F
e−Ni系合金薄板のSmおよびRa(ただし、Smは
基準長さ内における表面粗さを示す断面曲線の凹凸の間
隔の平均値、RaはJISB0601の表面粗さであ
る。)を制御する試みがなされている。
【0007】それによると、表面粗さの制御は、ダルロ
ールによるダル圧延により行われているが、密着性と現
像性は、通常、相反する性質であり、密着性を優先した
ダルパターン(Raが大きく、Smが小さいダルパター
ン)では、現像時に十分現像が行えず、レジストが残留
しエッチングスピードが遅くなったり、孔形状が不均一
になることによるエッチングムラが生ずることがある。
【0008】これに対して、現像性を優先したダルパタ
ーン(Raが小さく、Smが大きいダルパターン)で
は、レジストの密着性不良によるレジスト剥離、孔形状
異常が発生することがある。従って、現状ではこれらの
性質の丁度中間的な表面粗さを持つダルパターンとなる
ように制御されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、カラー
受像管の進歩はめざましく、そこで使用されるシャドウ
マスクに形成される細孔と細孔の間のピッチは益々小さ
くなり、細孔の孔径は均一でより形状安定なものが要求
されるようになり、従来のFe−Ni系合金のインゴッ
トに熱処理−鍛造を施すことによりニッケルの成分偏析
を軽減する手段を施したり、Fe−Ni系合金薄板の表
面粗さを制御することでレジストの密着性を高めたりし
ても、カラー受像管の進歩にともなう前記要求に十分対
応することができなかった。
【0009】さらに、シャドウマスクの研究は、ユーザ
ー側からもなされており、表面粗さの適正な範囲はユー
ザーのエッチング条件や製造されるシャドウマスクのピ
ッチ、孔径等のグレードによって変わってきており、素
材メーカーはこれらの要求に応じた条件を満足する表面
状態を有する材料の供給を常にせまられているが、いか
なるユーザーの要求に対しても満足のいくFe−Ni系
合金薄板はいまだ提供することができないのが現状であ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】そこで本発明者らは、い
かなるユーザーのエッチング条件に対しても対応するこ
とができ、かつシャドウマスクの孔径の不均一をなくし
孔形状を揃え、ムラの無い高品位のシャドウマスクを製
造することのできるシャドウマスク用薄板を製造すべく
研究を行った結果、ニッケルの成分偏析を軽減し結晶方
位を制御して偏析によるエッチングムラをなくした従来
のFe−Ni系合金薄板の表面状態がSm/Ra:20
0〜250の範囲内にあるFe−Ni系シャドウマスク
薄板を溶剤脱脂後、アルカリ比1.5〜2.0のNaO
Hをベースとする洗浄脱脂液にて洗浄すると、レジスト
の密着性と現像性がともに向上し、いかなるエッチング
条件に対しても満足のいく均一な孔径を形成することが
できかつ孔形状を揃えることができる、という知見を得
たのである。
【0011】この発明は、かかる知見に基づいて成され
たものであって、Niを30〜80%含み、残部がFe
および不可避不純物からなる組成を有し、表面状態がS
m/Ra=200〜250であるFe−Ni系シャドウ
マスク薄板を溶剤脱脂後、アルカリ比1.5〜2.0の
NaOHをベースとする洗浄脱脂液にて洗浄するエッチ
ング性にすぐれるFe−Ni系シャドウマスク用薄板の
製造方法に特徴を有するものである。
【0012】ここでSm/Raが200より小さい場合
は密着性が強く現像不良となり、また露光時の素材表面
からのハレーション(乱反射)が大きくなり、孔の形状
が歪になったり、エッチングスピードが遅くなるので好
ましくない。一方、Sm/Raが250よりも大きい場
合は密着性が小さいため現像時にレジスト流れが生じや
すく、またレジスト剥離等による孔形不良が発生するこ
とがあるので好ましくない。
【0013】従ってSm/Raの範囲は適度な密着性と
現像性を有しかつハレーションの防止される200〜2
50の範囲に規定するのが好ましい。SmおよびRaの
値はSm/Ra=200〜250の条件を満足すれば良
いが、より好ましくはRa=0.3〜0.8μm,Sm
=80〜150μmの範囲内にあるのが良い。Raが小
さすぎるとレジストの密着性が低下する危険があり、大
きすぎるとエッチング時の孔の形状が悪化する傾向があ
るためであり、またSmが小さすぎると現像後のレジス
トの剥離が悪くなり、Smが大きすぎるとレジストが必
要以上に剥がれる傾向にあるからである。
【0014】この発明のFe−Ni系合金薄板は、Ni
を30〜80%含み残部が主としてFeよりなる組成を
有する材料を使用するのが好ましく、熱膨脹係数を小さ
くする点からはNi含有量が30〜40%のFe−Ni
系合金薄板を用いるのがより好ましい。表面粗度の調整
方法としては、通常のダル調質圧延またはフッ化アンモ
ニウムを主成分とする化学研磨液で表面を研磨すること
によって調整することが可能である。
【0015】NaOHをベースとするアルカリ脱脂液に
よる洗浄を行う理由は、従来の製品表面は圧延後トリク
レンやパークレン等の溶剤を用いて脱脂を行うのが通例
であるが、これらの溶剤は塩素化物系溶剤であり、塩素
化物系溶剤を用いて脱脂を行うと、素材表面に塩素また
はその化合物が吸着残留し、さらにこれらは分解して、
HClとして残る。このHClは空気中の水分と親和し
て素材表面を発錆させ、かかる表面にHClが残留し発
錆しているFe−Ni系合金薄板をユーザーが購入し、
更にユーザーが脱脂(アルカリ脱脂)しようとしても、
溶剤脱脂のため疎水性表面となっているところから浸潤
しにくく、塩素またはその化合物は依然として残留し、
ユーザーの前記不満となっていたのである。
【0016】上述のように、このHClは、レジスト膜
の素材表面への密着性を著しく阻害して部分的なレジス
ト剥離を生じ、またエッチング時に孔径の不均一や形状
不良を起こす原因となっているのである。
【0017】ところが、この発明のようにFe−Ni系
合金薄板の製造工程において、溶剤脱脂後ただちにNa
OHをベースとするアルカリ脱脂液をもって脱脂洗浄を
行うと、残留するHClは中和され、さらに素材表面を
親水性表面とすることでユーザーでの浸潤処理(脱脂処
理)が効率良く行われ、その結果非常に密着性がすぐ
れ、かつ密着ムラのないレジスト膜を得ることができ、
精度良くムラのないエッチング穿孔が可能となるのであ
る。
【0018】NaOHをベースとするアルカリ脱脂液と
はアルカリ比1.5〜2.0のものが最も好ましく、洗
浄方法としてはスプレー、あるいはブラシ洗浄等、通常
行われる方法で良い。ここでアルカリ比とは、アルカリ
比=(全アルカリ度)/(遊離アルカリ度)で定義さ
れ、前記全アルカリ度とは0.1規定HCl:10ml
に対してフェノールフタレイン変色となる当量であり、
また遊離アルカリ度とは0.1規定HCl:10mlに
対してメチルオレンジ変色となる当量である。
【0019】
【実施例】36Ni−Fe合金インゴットを通常の熱間
圧延後冷間圧延することにより板厚:0.2mmの薄板
を製造し、ついで薄板をダルロールにより調質圧延を行
い、また、あるものはダルロールによる調質圧延後さら
に化学研磨によって表面粗さを調整して、表1および表
2に示される、SmおよびRa並びにSm/Raの値を
有する表面状態のいずれも最終板厚が0.15mmに調
整された36Ni−Fe合金薄板を製造した。
【0020】この36Ni−Fe合金薄板をまず圧延油
等を取り除くためトリクレンの蒸気脱脂を行ない、素材
表面を乾燥させ、ついで、温度:90℃に暖められたN
aOH:20%の苛性ソーダ水溶液(アルカリ比:2)
にて2分間ブラシ洗浄する予備アルカリ洗浄を行い、ま
たは予備アルカリ洗浄を行なわずにそのまま水洗し乾燥
させ、本発明法1〜6および比較法1〜6を行ない、シ
ャドウマスク用薄板を製造した。
【0021】このようにして得られたシャドウマスク用
薄板に、さらに、ユーザーが行う浸潤脱脂処理を施し、
水洗、乾燥を行った後、シャドウマスク用薄板の両面に
親水コロイド系カゼイン(牛乳カゼイン)と重クロム酸
アンモニウムからなるレジスト液を塗布して乾燥させ、
前記両面の感光膜に大小のマスク孔のネガ像を有するシ
ャドウマスクのパターンを密着させ、近紫外光を発する
高圧水銀ランプにて露光させた。
【0022】その後、水により現像を行うが、この時、
一部を取り出して孔のレジスト現像状態を顕微鏡にて観
察し、 ○:レジストが完全に除去されている。 △:レジストが完全に除去されているが、一部に剥離が
ある。 ×:レジストの残留がある。 の3段階で評価し、それらの評価結果を表1および表2
に示した。
【0023】その他の部分はさらに乾燥、べーキング処
理後、塩化第二鉄を含むエッチング液にてエッチング穿
孔を行った。この様にして製造したシャドウマスクを暗
室内で透過光により観察し、 A:ムラは全く無く良好。 B:ムラはわずかにあるが問題なし。 C:ムラがやや強く部分的に認められる。 D:ムラが強く全面に認められる。 の4段階でムラ品位を評価し、それらの評価結果を表1
および表2に示した。
【0024】
【表1】
【0025】
【表2】
【0026】
【発明の効果】本発明法1〜6はSm/Raの範囲が適
切で且つ、予備アルカリ洗浄を行ったため、現像状態は
良好で且つ、ムラの品位が良好なマスクが得られてい
る。これに対して、比較例1〜3はSm/Raの範囲が
外れるため現像性に問題があり、これがムラ品位を低下
させている。さらに比較例4〜6は予備アルカリ洗浄を
行っていない従来例でもあり、Sm/Raは適切な範囲
内であるが、表面の洗浄状態が悪く、レジストは残留
し、ムラ品位を低下させている。
【0027】以上の様にこの発明の製造方法により得ら
れたFe−Ni系合金シャドウマスク用薄板はエッチン
グ性にすぐれるため、孔径や孔形状のばらつきがなく、
しかもエッチングムラの無いシャドウマスクが得られ、
工業的生産における歩留りおよび生産性の向上に寄与す
るものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01J 9/14 H01J 9/14 G 29/07 29/07 Z (56)参考文献 特開 昭60−187682(JP,A) 特開 平5−114358(JP,A) 特開 平5−318690(JP,A) 特公 平3−73640(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C21D 9/46 C22C 38/00 - 38/08 C23F 1/00 C23G 1/19 H01J 9/14,29/07

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Niを30〜80%含み、残部がFeお
    よび不可避不純物からなる組成を有し、表面状態がSm
    /Ra=200〜250(ただし、Smは基準長さ内に
    おける表面粗さを示す断面曲線の凹凸の間隔の平均値、
    RaはJISB0601の表面粗さ)であるFe−Ni
    系シャドウマスク薄板を溶剤脱脂後、アルカリ比1.5
    〜2.0のNaOHをベースとする洗浄脱脂液にて洗浄
    することを特徴とするエッチング性にすぐれるFe−N
    i系シャドウマスク用薄板の製造方法。ただし、アルカ
    リ比=(全アルカリ度)/(遊離アルカリ度)で定義さ
    れ、前記全アルカリ度とは0.1規定HCl:10ml
    に対してフェノールフタレイン変色となる当量であり、
    また遊離アルカリ度とは0.1規定HCl:10mlに
    対してメチルオレンジ変色となる当量である。
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