JPH0313587A - 二段エッチング加工法用バックコート材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はシャドウマスク、リードクレーム、蛍光表示用
メツシュ、各種フィルター、各種電極、エンコーダー等
フォトエツチング法ヲ用いて金属を微細加工する二段エ
ツチング加工法に際して使用するバックコート材に関す
る。

（従来の技術） カラーブラウン管に用いられるシャドウマスクは、２５
μｍ〜０．３ｍｍの板厚の脱炭したアルミキルド鋼やア
ンバー材を基板として用い、第１図に示すようにレジス
ト膜を形成し、露光し、エツチングするエツチング工程
を経て製造される。フォトレジスト（以下レジストと称
す）としては、カゼインやポリビニルアルコール、グリ
ユー等の水溶液に重クロム酸アンモンを数％添加して感
光特性をもたせた水溶液のネガタイプのレジストが使用
される。

シャドウマスクの孔は、−点から発せられた電子ビーム
がシャドウマスクによって反射し蛍光体を叩くことを防
ぐため、裏径と高径を意図的に変化させることによりテ
ーパー形状にエツチング加工する。

エツチングは、通常両面からの塩化第二鉄液のスプレー
によって行われる。

エツチングに使用されるノズルの数はトータルで数百個
であり、エツチング液のスプレー圧、バンクの振り回数
、角度などを調整することで、均一でかつ所定の断面形
状を有するシャドウマスクを製造している。

ところが、高精細のシャドウマスクのように板厚に対し
てそれよりも小さい孔径の孔を均一にあけるためには、
第２図に示すような理論から表のエツチングと裏からの
エツチングを別々に行う二段エツチングが行われている
。第２図おいて、Ａは基板ｌの両面からほぼ同程度にエ
ツチングを施した場合に基′１Ｆ１１に形成される孔４
の形状を示し、Ｂは図の下面側を最初に少しエツチング
した後上面側より孔４が貫通するまでエツチングしたと
きにできる孔４の形状を示し、Ｃは二段エツチング法を
示す図で、下面側を最初に少しエツチングした後バック
コート材３を塗布し上面側より孔４が貫通するまでエツ
チングしたときにできる孔４の形状を示す、なお、図中
２はレジスト膜を示す、第３図は、第２図Ａ、Ｂ及びＣ
の方法で得られるエツチング時間と孔径の大きさとの関
係を示すグラフである。

図に示すように、二段エツチング法はレジスト２の硬化
まではＡ、Ｂの工程と同一の工程であるが、初めは片面
あるいは両面から所定の深さまでのハーフエツチングを
行い、次にその片面のエツチング部にエツチング液及び
スプレー圧、エツチング温度等に耐える樹脂（以下バッ
クコート材と称す）を均一に充填し、次に反対側からエ
ツチングを行って貫通させ、剥膜工程でレジスト２とバ
ックコート材３を除去することで基板ｌの板厚より小さ
な孔４が均一にあけられる。

シャドウマスクにおいては均一な孔（場所によっては大
きさは異るように設計されているが狭い範囲においては
、はぼ同じ大きさとなっている）が数十五個から２００
万個程度あけられているため、数ミクロン以下の大きさ
の異常まで目視においても確認されてしまう。

ハーフエツチング後の数十五個から２００万個程度の深
さ３０〜４０ＬＬの孔にバックコート材を均一に充填す
るには、従来メチルエチルケトンやトリクロロエチェレ
ン等に溶解した硝化綿やアクリル樹脂の溶液をスプレー
塗布し、熱乾燥してバックコートを形成した。又溶剤を
使用しないホットメルトタイプの樹脂や紫外線硬化樹脂
をロール塗布して冷却あるいは紫外線照射してバックコ
ート層を形成していた。

剥膜は、トリクレンや塩化メチレン等の溶剤でバックコ
ート材を剥離した後、レジストを６０℃以上に加温した
５〜ｌＯ％の苛性ソーダ水によって剥離していた。又、
ホットメルトタイプの樹脂や紫外線硬化樹脂を使用した
バックコート材の剥離は、０．５〜２％程度の苛性ソー
ダ水でまずバックコートを剥離した後レジストを上記の
条件で剥離する２段方式をとっていた。

（発明が解決しようとする課題） これら従来使用しているバックコート材は溶剤使用によ
る溶剤毒性及びそれによる環境汚染、又溶剤の使用によ
る火災の危険並びに溶剤コスト等の問題があった。

又、ホットメルト樹脂や紫外線硬化樹脂を使用したバッ
クコート材は高粘度による孔の埋め込みにくさ、塗布時
のはじき泡の発生により数十五個から２００万個程度の
孔に樹脂を完全に充填することが非常に困難であった。

ホットメルト樹脂を使用したバックコート材は、エツチ
ング温度が７０℃近くまで上るので樹脂が溶融して剥れ
る等の問題もあった。

そのため取り扱い、引火性、コスト面から水性のバック
コート材の開発が望まれていた。

カゼインやポリビニルアルコール等の水活性樹脂を２０
〜３０％程度に水に溶解しバックコート材に使用しよう
としたが、高粘性で濡れ性が悪くハーフエツチングした
孔に充填しにくい。又エツチング時に膨潤して剥れ易い
。

ロジン変性マレイン酸樹脂やスチレン−マレイン酸共重
合体のアンモニア水溶液は、金属への接着が悪く又硬く
て脆いためか乾燥すると剥れをおこしてしまう。

ポリ酢酸ビニル水性エマルジョンも濡れ性が悪く、ハー
フエツチングした孔に充填しにくい、又エツチング時に
膨潤して剥れ易い。

（課題を解決するための手段） 本発明者らはこのような状況に鑑み、取り扱い性、引火
性、コスト面及び濡れ性、耐エツチング性、剥離性等か
ら水性のバックコート材を開発すべく鋭意検討した結果
、金属板の板厚に対しそれより小さい孔径の孔を均一に
あけるためにフォトエツチング法を用いてレジスト膜を
形成した後、まず片面あるいは両面からハーフエツチン
グを行い、次にそのエツチング部、に樹脂をムラなく充
填し反対側からエツチングを行って孔を貫通させた後、
レジスト及び該樹脂を剥離する二段エツチング加工法に
おいて、該樹脂（バックコート材）に半水溶性乃至水分
散性重合体を使用することにより、上記目標とした水性
のバックコート材が得られることを見い出した。

本発明で使用する半水溶性乃至水分散性重合体としては
、適当な親水性基を分子中に有する半水溶性乃至水分散
性のポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂が使用で
き、バックコート材はこれらを主成分とするものである
。

より具体的には、半水溶性乃至水分散性重合体は、第四
アンモニウム塩、カルボキシル基、ホスホニウム基、ス
ルホニウム基、スルホナート基、ホスホナート基または
ポリエチレンオキシド基により半水溶性乃至水分散性を
付与されたポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂を
主成分とする水分散剤でありこれらをバックコート材に
使用した場合、アリカリ水溶液を主成分とする剥離液で
レジストと同時に剥離することができる。

本発明に使用される「半水溶性乃至水分散性重合体」と
は、基材重合体に親水性基が結合していてその基によっ
て乳化剤を使用しなくても（あるいは疎水性重合体の乳
化にくらべれば少量の乳化剤の使用によって）半水溶性
液乃至水性エマルジョンを形成し得る重合体を意味する
。親水性基は、基材重合体の重合体鎖内に存在しても、
重合体主鎖から垂下していてもよい。親水性基はカチオ
ン性、アニオン性、ノニオン性またはこれらの組み合せ
のいずれであってもよく、具体的には第四アンモニア基
、カルボキシル基、ホスホニウム基、スルホニウム基、
スルホナート基、ホスホナート基またはポリエチレンオ
キシド基その他がある。

これらのうちで好ましいのはアニオン性の基であり、特
にカルボキシル基およびスルホナート基が適当である。

このような半水溶性乃至水分散性重合体の具体例として
は、基体重合体がポリエステル系ウレタン及びポリエス
テル樹脂であり特にその水分散液がある。

本発明に使用される水分散性重合体はスーパーフレック
ス１００（第一工業製薬ＫＫ製ポリウレタンエマルジョ
ン）、デスモコールＫＡ−８１００（住友バイエルウレ
タンＫＫ製ポリウレタンエマルジョン）、ハイトランＨ
Ｗ−１４０，ハイトランＨＷ−７６０Ｂ　（大日本イン
キ化学工業ＫＫ製水性ウレタン樹脂ニアイオノマー型）
、ファインテックスＥＳ−６１１（大日本インキ化学工
業ＫＫ製水性芳香族ポリエステル：アイオノマー型）、
ファインテックスＥＳ−６５０（大日本インキ化学工業
ＫＫ製水性芳香族ポリエステル：アイオノマー型）等が
市販されている。

これらの水分散性重合体は従来の乳化剤により水中に分
散させたいわゆるエマルジョンタイプと異なり、イオン
性を有するウレタン樹脂やイオン性を有する芳香族ポリ
エステル、すなわちウレタンアイオノマーや芳香族ポリ
エステルアイオノマーである。

その親水性であるイオン基により乳化剤や有機溶剤なし
で水中に溶解乃至極めて微細な粒子状に分散したコロイ
ド分散型の水性ウレタン樹脂や水性芳香族ポリエステル
である。

これらの水性ウレタン樹脂や水性芳香族ポリエステルは
、固型分が高いにもかかわらず粘度が低く、２５〜３０
％水溶液で８〜１２ｃｐｓ／２０℃であるため、流動性
がよく深さ３０〜４０μの孔に充填し易い。

その乾燥皮膜は、耐水性、耐熱性が良く又金属への密着
性は抜群である。特に、脱脂していない金属やハーフエ
ツチングした後のレジスト皮膜に水性ウレタン樹脂や水
性芳香族ポリエステルの水分散液を塗布した場合、水性
ウレタン樹脂や水性芳香族ポリエステルの化学構造上の
界面活性剤効果による洗浄作用があるために、油脂分や
エツチングで生成するスカム等を樹脂中に包み込んでし
まうので、その乾燥皮膜はレジストや金属に対して密着
性がよく、空気中に放置した時やエツチング時に剥離す
ることがない。

そのために、シャドウマスク製作時のレジストとハーフ
エツチング後の金属部にも、均一にこれら水分散性重合
体が塗布できると考えられる。

これら水分散性重合体は、塗布後５０℃〜２００℃で数
分加熱するだけでエツチングに耐える皮膜を形成できる
。

これら水分散性重合体は、塗布方法に応じて増粘剤、消
泡剤、レベリング剤、はじき防止剤等を添加して使用す
る。塗布は、かけ流し塗布、回転塗布、浸漬塗布、ロー
ル塗布、電着塗布等が可能である。

又、その乾燥皮膜は、メラミン樹脂やエポキシ樹脂を添
加して架橋を促進することもてきる。

本発明によるバックコート材は１０％苛性ソーダ水溶液
を８５〜９５°Ｃに加熱して膨潤剥離することができる
。

又苛性ソーダ、苛性カリ水溶液にフェニルグリコール、
ベンジルアルコール、メチルセロソルブ、メチルカルピ
トール、エタノールアミン等の溶剤を少量添加して８５
〜９５℃に加熱することにより容易に溶解剥離すること
ができる。

本発明の半水溶性乃至水分散性重合体は、ボッビニルア
ルコール、ゼラチン、グルー　カゼイン水溶液との相溶
性がよく、そのためこれらの水溶性高分子を１〜５０％
添加して塗布粘度を調節して使用することができる。

本発明によるバックコート材はシャドウマスクの製作だ
けでなく、リードフレーム、蛍光表示用メツシュ、各種
フィルター、各種電極、エンコーダー等フォトエツチン
グ法を用いて金属を微細加工する二段エツチング加工法
に使用するバックコート材にも適している。

（発明の効果） 本発明のバックコート材を用いて高精細シャドウマスク
のような板厚に対し孔径がその８０％以下であるような
微細な孔をあける場合には、フォトエツチング法を用い
てレジスト膜を形成した後、まず片面あるいは両面から
所定の深さまでハーフエツチングを行い、次にそのエツ
チング部に本発明のバックコートを均一に充填乾燥し、
次に反対側からエツチングを行って孔を貫通させことが
できる。剥離工程では、レジストとバックコートをアリ
カリ水溶液を主成分とする熱水溶液で、溶解剥離させて
欠点ムラのない金属の微細加工を行うことができた。

そのため、従来の溶剤による剥離工程と異なり、毒性及
びそれによる環境汚染や火災の危険性を無くしたことは
、量産化において絶大な効果を発揮する。

（実施例） 次に実施例をあげて本発明を具体的に説明するが、本発
明はこれらの実施例によって何ら限定されるものでない
。

実施例１ 板厚０．１５ｍｍのアルミキルト鋼をジャスコクリーン
Ｎｏ、５（日本表面処理ＫＫ製）の３％水溶液に７０°
Ｃ５分浸漬し、脱脂水洗乾燥した。１０％重ク重クロム
酸アンマン光性を付与したカゼイン水溶液ＰＲ−１７（
富士薬品工業ＫＫ製）を、脱脂したアルミキルド鋼板に
ホイラーを用いて両面にレジスト膜厚５μになるように
塗布し、６０℃にて５分間熱風乾燥した。

横２６５ｍｍ、縦１９８ｍｍの面積に表面の孔径０．２
５ｍｍ、裏面の孔径０．１２ｎｕｏのドツト　１５０万
個有するシャドウマスク用ガラスマスクを、レジスト膜
を形成した上記鋼板に密着させしてＩＫＷ超高圧水銀灯
距離１ｍより１分両面露光し、水で３０秒現像し、７％
無水クロム酸水に４０秒浸漬して硬膜後、シャワー水洗
し最後にメタノールをかけて流してリンス後、ドライヤ
ーで乾燥した。

１８０℃で１０分間ボストベークした後、４５”　Ｂ５
の塩化第二鉄液６０℃で２分両面よりスプレーエツチン
グし、水洗乾燥した。このハーフエツチングした鋼板の
裏面にファインテックスＥＳ−６１１１００ｇと　Ｍｅ
ＧＡＦＡＣ−８１２（フッ素系界面活性剤、大日本イン
キ工業製）　　０．１ｇからなる混合物を０，８μの孔
を有するポリサルフオン製のフィルターで濾過した水溶
液をかけ流して全面に拡げて塗布し、　１４０°Ｃ３分
間加熱処理をした。

バックコートの表面は光沢ある樹脂表面を呈していた。

更に、表面より４５°Ｂ６の塩化第二鉄液６０℃で５分
スプレーエツチングして孔を貫通させ、水洗乾燥させた
。

シャドウマスクの両面を顕微鏡１００倍で観察したとこ
ろ、レジストのかけ及びバックコートのやぶれもなく、
特にバックコートがハーフエツチング後の孔の中に完全
に充填されているのがみられた。

更に、レジスト及びバックコートが付着されているシャ
ドウマスクをＦＰＥＲ剥膜液隨８（冨士薬品工業ＫＫ製
：苛性カリを主成分とするアリカリ水溶液）を８５℃以
上に加熱した中に２分間浸漬したところ、カゼイン硬化
皮膜及びバックコートが完全に溶解剥離した。水洗乾燥
後、顕微鏡で観察しても有機物の残渣は全くみもれなか
った。又、裏面の孔径０．１２ｍｍはそのままサイドエ
ッチがなく保たれた。

実施例２ 板厚０．２５ｍｍの４．２合金をネオキュブロン（富士
薬品工業ＫＫ製）を用いて脱脂水洗乾燥した。

１０％重ク重クロム酸アンマン光性を付与したカゼイン
水溶液ＰＲ−１６（富士薬品工業ＫＫ製）を、脱脂した
４、２合金板にホイラーを用いて両面にレジスト厚が７
．０ＬＬになるように塗布し、６０℃にて１０分間熱風
乾燥した。リードフレームの最小線巾が０．１ｍｍを有
するポリエステルマスクを密着して、ＩＫ■超高圧水銀
灯距離１ｍより３分露光し、水で３０秒現像し、７％無
水クロム酸水に４０秒浸漬して硬膜後、シャワー水洗し
メタノールをかけ流してリンス後、ドライヤーで乾燥し
た。　１８０°Ｃで１０分間ボストベーク後４５°Ｂ６
の塩化第二鉄液４０℃１０分両面よりスプレーエツチン
グし、水洗乾燥した。このハーフエッチングした片面に
、ハイトランＨＷ−１４０１００ｇと　ＭＥＧＡＦＡＣ
−８１２０，１ｇからなる混合物をホイラーを用いて塗
布し、　１４０°Ｃ３分熱風乾燥した。更に、反対側よ
り４５°Ｂｅ塩化第二鉄液４０℃で２０分スプレーエツ
チングして貫通させて、水洗乾燥した。

両面を顕微鏡１００倍で観察したところレジストの欠は
及びバックコートのやぶれもなく、特にバックコートが
細部においてはレジストの下にみられた。片面のサイド
エッチは完全に進行していないのが見られた。

ＦＰＥＲ剥膜液Ｎｏ、　８を８５〜９５℃まで加熱した
中へ２分間浸漬したところ、カゼインの硬化皮膜及びバ
ックコートが完全に剥離した。

【図面の簡単な説明】

第１図は二段エツチング法の工程を示すフローチャート
図、 第２図Ａ、Ｂ及びＣは各エツチング法によって得られる
孔の形状を示す断面図、 第３図は各エツチング法によって得られる孔のエツチン
グ時間と孔径との関係を示すグラフである。 図中 １・・・・基板 ２・・・・レジスト ３・・・・バックコート材 ４・・・・孔

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　金属板に小さい孔径の孔を均一にあけるために
   フォトエッチング法を用いてレジスト膜を形成した後、
   片面あるいは両面から所定の深さまでハーフエッチング
   を行い、その片面のエッチング部にバックコート材とし
   て樹脂をムラなく充填し、次に反対側からエッチングを
   行って孔を貫通させた後レジスト及び該樹脂を剥離する
   二段エッチング加工法に使用するための前記該樹脂が、
   半水溶性乃至水散性重合体よりなることを特徴とする二
   段エッチング加工法用バックコート材。
2. （２）　半水溶性乃至水分散性重合体が半水溶性乃至水
   分散性のポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂を主
   成分とするものであることを特徴とする請求項第１項記
   載のバックコート材。
3. （３）　半水溶性乃至水分散性重合体が第四アンモニウ
   ム基、カルボキシル基、ホスホニウム 基、スルホニウム基、スルホナート基、ホスホナート基
   またはポリエチレンオキシド基により水分散性を付与さ
   れたポリウレタン樹脂またはポリエステル樹脂を主成分
   とする請求項第２項記載のバックコート材。
4. （４）　レジスト及び該樹脂塗膜をアリカリ水溶液を主
   成分とする剥膜液で剥離することを特徴とする請求項第
   １項記載のバックコート材。
5. （５）　金属板の板厚に対しそれより小さい孔径を有す
   る孔を均一にあけるためにフォトエッチング法を用いて
   レジスト膜を形成した後、片面あるいは両面から所定の
   深さまでハーフ エッチングを行い、その片面のエッチング部に樹脂をム
   ラなく充填し、次に反対側からエッチングを行って孔を
   貫通させた後レジスト及び該樹脂を剥離する二段エッチ
   ング加工法において、該樹脂に半水溶性乃至水分散性重
   合体を使用することを特徴とする二段エッチング加工法
   。