JPH08283965A - エッチング加工方法およびエッチング加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 リードフレームやシヤドウマスク等、金属板
のエッチング加工精度の向上要求に対応できるエッチン
グ加工方法および装置を提供する。 【構成】 シート状ないし連続する金属板の表裏両面に
レジストパターンを形成し、金属板をほぼ水平の状態に
して搬送しながら、上下から該金属板の表裏（上下）面
に腐蝕液をスプレー噴射して、金属製品をエッチング加
工するエッチング加工方法であって、エッチングに先立
ち、金属板の一部に貫通穴を形成しておく。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シヤドウマスクやリー
ドフレームを精度良くエッチング加工する方法とそのた
めの装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、カラーテレビジョン用のシヤ
ドウマスクや半導体装置の組立部材として用いられるリ
ードフレーム等、金属製品の加工方法として、エッチン
グ加工方法が用いられてきた。そして、シヤドウマスク
やリードフレームのエッチング加工には、高い量産性と
加工精度が求められる為、耐エッチング液性のレジスト
で所定部分を覆ったシート状の金属板ないし連続する金
属板を、ほぼ水平の状態にして連続移動させながら、金
属板の上下（表裏）にノズルから噴出したエッチング液
をかけ、金属板の表裏両面から腐蝕し、加工するという
水平エッチング方式が採られていた。この方式は、金属
板面をほぼ垂直の状態にして腐蝕を行う、縦型エッチン
グ方式よりも加工精度が優れるとされ、一般的に採用さ
れている。

【０００３】以下、従来の水平式エッチング方式のエッ
チング加工方法について、図５をもとに説明する。先
ず、金属板５１０の表裏両面に、脱脂、洗浄処理等を施
し（図５（ａ））、金属板５１０の表裏両面に重クロム
酸カリウムを添加したカゼイン等のレジスト５２０を塗
布し、乾燥処理等を行う。（図５（ｂ）） 次いで、金属板５１０の表裏面にそれぞれ所定のパター
ン版５３０Ａ、５３０Ｂを用い表裏両面のレジスト５２
０を選択的に露光し（図５（ｃ））、現像処理、乾燥処
理等を経て、金属板の表裏両面にそれぞれ所定の形状の
絵柄を持つ、レジストパターン５２０Ａ、５２０Ｂを形
成する。（図５（ｄ）） この後、乾燥処理等を経て、金属板５１０をほぼ水平状
態にして、表裏（上下）両面の金属露出部分５１０Ａに
スプレーノズルからの噴射されたエッチング液を当てエ
ッチングを行い、貫通孔５４０を形成し、所定のところ
でエッチングを終了する。（図５（ｅ）） 次いで、エッチングが完了した金属板の表裏に付いてい
るレジストパターンをアルカリ溶液等により除去した
後、洗浄処理、乾燥処理等を経て製品を得る。（図５
（ｆ））

【０００４】このような、従来の水平式エッチング方式
のエッチング加工方法の実施は、連続する金属板のエッ
チング加工の場合、図６に示すような装置構成にて行わ
れ、一貫して連続的に、ないし断続的に行っていた。
尚、断続的に行うとは、エッチング加工の工程中で一旦
コイル状に巻取り作業を入れ加工するということであ
る。シート状の金属板の場合、エッチング工程前まで
は、連続する金属板状態で行い、エッチング工程のみを
シート状の金属板として行うのが、一般的であり、図６
に示す装置において、エッチング部６４０を分離した装
置で加工していた。図６に示す従来の水平エッチング式
のエッチング加工装置６００について簡単に説明してお
く。前処理部６２０は、金属板６１０の表裏両面に、脱
脂、洗浄処理等を施す。製版部６３０は、金属板６１０
の表裏両面に耐エッチング性のレジストを塗布し、乾燥
した後、所定のパターン版を用いて選択的に露光し、現
像処理、乾燥処理を行う。エッチング部６４０は、腐蝕
液にて、金属板の露出している箇所をエッチングする
が、エッチング部６４０は、図２に示す本実施例のエッ
チング部１１０と基本的には同じ構成である。エッチン
グの際、金属板６１０は、図２に示す搬送用ロールにて
ほぼ水平の状態で搬送されながら、上下（表裏）両面
に、スプレーノズルから噴射されたエッチング液を受け
エッチングされる。エッチング部６４０には、できるだ
け金属板全体が均一にエッチングが進行するように、ノ
ズル配置、ノズルの噴射位置、ノズルの噴射方向の調整
等、種々の工夫がされている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年、
シヤドウマスクにおいては、ファイン化、大型化が一層
求められるようになってきており、リードフレームにお
いても、半導体素子の入出力端子数の増大化、また半導
体装置のパッケージサイズのシュリンク化によるインナ
ーリード部の狭ピッチ化やアウターリードピッチの狭ピ
ッチ化が一層求められるようになってきた。この為、従
来のエッチング加工方法では加工精度的に対応できなく
なってき、量産性を確保しつつ、加工精度を一層向上さ
せるエッチング加工方法が求められていた。本発明は、
これに対応するもので、量産性を確保しつつ、加工精度
を一層向上できるエッチング加工方法を提供しようとす
るものであり、同時にそのエッチング加工方法を実施す
るための装置を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明のエッチング加工
方法は、シート状ないし連続する金属板の少なくとも片
面に耐エッチング性の膜パターンを形成し、該膜パター
ンが形成された面を上にして金属板をほぼ水平の状態に
して搬送しながら、少なくとも上から該金属板に腐蝕液
をスプレー噴射して、金属製品をエッチング加工するエ
ッチング加工方法であって、エッチングに先立ち、金属
板の一部に貫通穴を形成しておくことを特徴とするもの
である。そして、上記において、耐エッチング性の膜パ
ターンがレジストパターンであり、該レジストパターン
をシート状ないし連続する金属板の表裏両面に形成し、
金属板をほぼ水平の状態にして搬送しながら、上下から
金属板に腐蝕液をスプレー噴射して、金属製品をエッチ
ング加工することを特徴とするものである。そして、上
記金属製品がシヤドウマスクないしリードフレームであ
ることを特徴とするものである。また、本発明のエッチ
ング加工装置は、シート状ないし連続する金属板の表裏
両面にレジストパターンを形成し、金属板をほぼ水平の
状態にして搬送しながら、上下ないし上から該金属板を
腐蝕液をスプレー噴射して、金属製品をエッチング加工
するためのエッチング加工装置であって、少なくとも、
腐蝕液をスプレー噴射して金属板をエッチング加工する
エッチング手段に金属板が搬送される前に金属板の一部
に貫通穴を形成する手段を設けていることを特徴とする
ものである。そして、金属板の一部に貫通穴を形成する
手段がプレスによる金属板の打ち抜きであることを特徴
とするものである。

【０００７】

【作用】本発明のエッチング加工方法は、このような構
成にすることにより、寸法バラツキの少ないエッチング
加工方法の提供を可能とするものであり、特に、近年、
益々、その寸法精度が厳しく求められてきたシヤドウマ
スクやリードフレーム等の作製において、製品内の寸法
バラツキないし面付けされた金属製品間の寸法バラツキ
を少なくすることを可能としている。詳しくは、シート
状ないし連続する金属板の少なくとも片面に耐エッチン
グ性の膜パターンを形成し、該膜パターンが形成された
面を上にして金属板をほぼ水平の状態にして搬送しなが
ら、少なくとも上から該金属板に腐蝕液をスプレー噴射
して、金属製品をエッチング加工するエッチング加工方
法であって、エッチングに先立ち、金属板の一部に貫通
穴を形成しておくことにより、エッチング時に、金属板
の上面における、エッチング液の滞留を少なくし、エッ
チングの進行をバラツキの少ないものとしている。ま
た、エッチング反応によって生じた老廃物の液溜りがエ
ッチング反応を阻害しないためエッチング時間自体も大
幅に短縮される。具体的には、耐エッチング性の膜パタ
ーンがレジストパターンであり、該レジストパターンを
シート状ないし連続する金属板の表裏両面に形成し、金
属板をほぼ水平の状態にして搬送しながら、上下から金
属板に腐蝕液をスプレー噴射して、金属製品をエッチン
グ加工することにより、図５に示す従来のレジストパタ
ーンを用いた、水平エッチング方式で金属の両面からの
エッチングを行う方法を大きく変えることなく、近年、
益々その加工寸法精度が厳しくなってきたリードフレー
ムや、更なるファイン化や大型化をめざすシヤドウマス
クの製造に、加工精度面、量産性の面で対応できるもの
としている。また、本発明のエッチング加工装置は、少
なくとも、腐蝕液をスプレー噴射して金属板をエッチン
グ加工するエッチング手段に金属板が搬送される前に金
属板の一部に貫通穴を形成する手段を設けていることに
より、上記本発明のエッチング加工方法を実施できるも
のとしている。具体的には、金属板の一部に貫通穴を形
成する手段をプレスによる金属板の打ち抜きとすること
により、従来の装置構成をほとんど変えることなく、貫
通穴を作成するための打抜き（プレス）部を設けるだけ
で済み、エッチング加工工程の中に組み入れ易いものと
している。

【０００８】

【実施例】本発明のエッチング加工装置の実施例を図に
基づいて説明する。図１（ａ）は、本実施例エッチング
加工装置の要部の概略図である。図１中、１００はエッ
チング加工装置、１１０はエッチング部、１２０はプレ
ス部、１２１は画像処理部（画像認識部）、１２２はＣ
ＣＤカメラ、１２３はプレス、１２３Ａは凹型、１２３
Ｂは凸型、１２４Ａ、１２４Ｂはプレス位置合わせ用ロ
ール、１２５、１２６はロール、１２７Ａ、１２７Ｂは
（ダンパー用）ロール、１３０は剥膜部、１４０は駆動
ロール、１５０はカッター、１６０は積載部、１８０は
（レジストパターンニング後の）金属板である。本実施
例エッチング加工装置１００は、連続する金属板で、表
裏両面に耐エッチング性の重クロム酸カリウムを添加し
たカゼイン等のレジストで所定の絵柄にレジストをパタ
ーニングされた金属板１８０を、プレス部１２０で所定
の箇所に貫通穴を設けた後に、エッチング部１１０にて
製品のエッチング加工を行うものである。エッチング部
１１０の構成は、基本的に、従来の水平式のエッチング
加工方法を実施する装置と同じである。プレス部１２０
が、図６に示す従来のエッチング加工装置６００には無
い構成である。金属板の表裏両面にレジストをパターニ
ングするまでの装置構成は、図６に示す従来の装置と基
本的には同じで、図１においては省略してあるが、金属
板素材の脱脂、洗浄処理等を行う前処理部、レジスト塗
布、乾燥処理、レジスト露光、現像処理、乾燥（ベーキ
ング）等を行う製版部を少なくとも備えたものである。

【０００９】本実施例エッチング加工装置１００の特徴
部である、プレス部１２０について、簡単に説明する。
プレス部１２０においては、金属板１８０に貫通穴を開
ける際、予め金属板１８０が所定の位置にあることを確
認した上で、所定の位置に貫通穴を開ける。ＣＣＤカメ
ラ１２２は、金属板１８０の表裏にレジストをパターニ
ングした際に設けた位置合わせ用の所定のマークないし
製品絵柄部を撮影するもので、撮影された画像信号は画
像処理部（画像認識部）１２１にて画像処理される。画
像処理部１２１は、ＣＣＤカメラ１２２により撮影され
て得られた画像信号データに基づき画像処理を行い、こ
の処理結果から金属板１８０の位置を調整するための信
号をプレス位置合わせ用ロール１２４Ａ、１２４Ｂへ送
る。プレス位置合わせ用ロール１２４Ａ、１２４Ｂは、
画像処理部１２１からの信号に基づき、金属板１８０の
位置調整を行う。この、ＣＣＤカメラ１２２による撮
影、画像処理部１２１による画像処理、画像処理により
得られた金属板の位置を調整するための信号に基づくプ
レス位置合わせ用ロール１２４Ａ、１２４Ｂによる位置
合わせを、金属板１８０の位置が所定許容範囲位置にな
るまで行う。プレス位置合わせ用ロール１２４Ａ、１２
４Ｂは金属板の運行方向にほぼ直交する方向に、位置制
御され、移動できるようになっている。ロール１２５、
１２６は、ロール１２４Ａ、１２４Ｂが移動できるよう
に金属板１８０をたるませておくためのものである。プ
レス１２３は金属板の上下に凹型１２３Ａ、１２３Ｂを
設けており、金属板の位置が所定許容範囲位置内になっ
た時点で打ち抜く。ロール１２７Ａ、１２７Ｂは、各工
程がスムーズに動作できるように余裕を持たせるための
ダンパー部を形成するものである。

【００１０】エッチング部１１０は、プレス部１２０で
所定の箇所に貫通穴が設けられた金属板１８０に対して
エッチング加工を行うもので、図２に示すように、従来
の装置のエッチング部と同じ構成である。図２（ａ）は
エッチング部１１０の平面図、図２（ｂ）は、図２
（ａ）のＡ１−Ａ２における断面図である。図２中、２
１０Ｕ、２１０Ｄはスプレーノズル、２２０Ｕ、２２０
Ｄはスプレー管、２３０は搬送ロール、２４０はエッチ
ング液、２８０は金属板である。エッチング部１１０に
おいては、図２に示すように、金属板２８０は、搬送ロ
ール２３０によりほぼ水平の状態で搬送されながら、表
裏両面に上下から、スプレーノズル２１０Ｕ、２１０Ｄ
から噴射されたエッチング液２４０を受け、エッチング
されるものである。スプレー管２２０Ｕ、２２０Ｄは、
スプレーノズル２１０Ｕ、２１０Ｄへエッチング液２４
０を供給するもので、金属板の進行方向に平行所定の間
隔で配置されている。スプレーノズル２１０Ｕ、２１０
Ｄは、それぞれ、スプレー管２２０Ｕ、２２０Ｄに所定
の間隔で取付けられており、スプレー管２２０Ｕ、２２
０Ｄは図２の矢印のように揺動させることにより、スプ
レーノズル２１０Ｕ、２１０Ｄの噴射は、金属板の進行
方向に略直交する方向に噴射方向を振りながら行なわれ
る。これにより、できるだけ金属板全体が均一にエッチ
ングが進行するようにしている。

【００１１】剥膜部１３０は、エッチング完了後に、金
属板１８０の表裏両面に付いている耐エッチング性のカ
ゼインレジスト等を除去するもので、洗浄処理、乾燥処
理を行うものである。駆動ローラ１４０は、金属板１８
０を駆動させるためのロールである。カッター１５０
は、製品毎ないし、製品複数個毎に、所定の箇所で切断
するためのものである。積載部１６０は、製品毎ない
し、製品複数個毎に、直接ないし合紙（油紙）を挾みな
がら積載するためのものである。

【００１２】次に、本発明のエッチング加工方法の実施
例を、上記エッチング加工装置を用い連続する金属板か
らスリット状の開口をもつ製品を面付けしてエッチング
加工した場合について、図に基づいて説明する。先ず、
従来の方法にてフープ状の金属板の表裏両面にカゼイン
レジストをパターニングして所定の絵柄を形成する。フ
ープ状の金属板としては、０．１５ｍｍ厚さのアルミキ
ルド材を用いた。ここまでの処理は、図５に示す従来工
程のうちの、図５（ａ）から図５（ｄ）までの工程をそ
のまま用いて行った。図５に示すように、先ず、連続す
る金属板の表裏両面に、脱脂、洗浄処理等を施し（図５
（ａ））、金属板の表裏両面に重クロム酸カリウムを添
加したカゼインレジストをに塗布し、乾燥処理等を経た
後（図５（ｂ））、表裏面にそれぞれ所定のパターン版
を用い表裏両面のカゼインレジストを露光した。（図５
（ｃ）） 次いで、金属板の表裏両面に現像処理、乾燥処理等を施
し、金属板の表裏両面にそれぞれ所定の形状の絵柄を持
つ、カゼインレジストパターンを形成した。（図５
（ｄ））

【００１３】このようにして、フープ状の金属板の表裏
両面に所定の形状にカゼインレジストをパターニングし
た金属板１８０を得た後、図１に示すエッチング加工装
置の要部で以下の処理を行った。図１に示すように、金
属板１８０をほぼ水平の状態にしながらプレス部１２０
へ搬送し所定の位置に貫通穴１８２を作成した。この
際、金属板のプレス１２３に対する位置合わせは、カゼ
インレジストパターニングの際に、設けた位置合わせ用
のマークをＣＣＤカメラ１２２にて撮影し、この撮影さ
れた画像信号データを画像処理部１２１にて画像処理す
ることにより、プレス位置合わせ用ロール１２４Ａ、１
２４Ｂに位置補正のための調整を指示するもので、金属
板１８０の位置が所定の許容範囲位置にはいっている場
合にのみ、貫通穴１８２を開けた。金属板１８０のプレ
ス貫通穴１８２は、図３（ａ）に示すようで、絵柄１８
１Ａ、１８１Ｂを挾み金属板１８０の中央部に絵柄の長
さに合わせ所定間隔で連続的に設けた。図３（ｂ）は絵
柄部１８１を拡大した図である。図３（ｂ）において、
１８１Ａはレジストパターン、１８１Ｂは金属面露出部
である。尚、図３（ｃ）は、更に金属露出部１８１Ｂを
拡大して示した図であるが、本実施例では、エッチング
加工精度の評価を行うために金属露出部は、絵柄領域内
で、全て同じ寸法幅、ピッチの繰り返しとした。具体的
には、図３（ｃ）において、Ｗ＝０．０６ｍｍ、Ｈ＝
２．０ｍｍ、Ｄｈ＝０．１２ｍｍ、Ｄｖ＝０．４ｍｍと
した。

【００１４】次いで、図２に示すエッチング部１１０に
て、金属板１８０をほぼ水平の状態で搬送させながら、
表裏両面に上下から、エッチング液をスプレーノズルに
て噴射して、エッチングし、図３（ｃ）金属露出部１８
１Ｂ部を腐蝕して貫通孔を作成し、所定の時間にてエッ
チングを止めた。エッチング終了後、金属板１８０のレ
ジストパターン１８１Ａを剥膜部１３０にてアルカリ溶
液で剥離し、洗浄処理等を得て、カッター１５０で切断
し、所望のエッチング加工製品を得た。

【００１５】このようにして、貫通穴１８２を設けてエ
ッチング加工して得られた製品の寸法バラツキについ
て、図４を用いて説明する。寸法バラツキの評価は、所
定面積内で開口（貫通穴）透過する光の量を透過率でも
って表し、透過率のバラツキで行った。グラフＢは、貫
通穴無しの従来の方法によりエッチング加工したもの
で、グラフＡは図３に示すように貫通穴１８２を設けた
状態でエッチング加工したものである。尚、グラスの横
軸は板の一端からの板幅方向の距離を示しており、図３
（ａ）に示すように絵柄部は１８１は配置されており、
グラフの横軸の２０〜２８０ｍｍの範囲、３２０〜５８
０ｍｍの範囲が絵柄部１８１である。両方法により複数
枚、エッチング加工時間を変えてそれぞれ製品を得、所
定の透過率範囲（３０〜５０％の範囲）で、且つ、透過
率のバラツキの少ないエッチング時間を選び、再度、そ
のエッチング時間にて両方法にて５枚づつエッチング加
工したものの平均値をとって、グラフ化したものが、グ
ラフＡおよびグラフＢである。グラフＡがエッチング時
間が７分間と短いのに対し、グラフＢはエッチング時間
が１１分間のもので、従来のエッチング方法に比べ、本
発明の方法（グラフＡ）の方がエッチング時間が、短か
くて済む、即ち、エッチング時間が高速化されることが
分かる。また、グラフＡの透過率バラツキが約７％であ
るのに対し、グラフＢの透過率のバラツキは約２０％と
大きいことより、貫通穴１８２を設けてエッチングした
本発明の方法の方が、従来の貫通穴を設けないでエッチ
ングする方法に比べ、透過率にバラツキが少ないことが
分かる。即ち、透過率が製品の開口の大きさに比例する
ことより、貫通穴を設けエッチングを行う本発明のエッ
チング加工方法の方が従来の方法に比べ寸法バラツキが
小さいエッチング加工ができることが分かる。結局、図
４より、貫通穴１８２を設けてエッチングした本発明の
方法の方が、従来の貫通穴を設けないでエッチングする
方法に比べ、生産性の面でも、加工精度の面でも優れて
いることが分かった。

【００１６】

【発明の効果】本発明のエッチング加工方法は、上記の
ように、寸法バラツキの少ないエッチング加工方法の提
供を可能とするものであり、且つ、従来よりも高速度で
エッチング加工ができ、生産性、生産コストの面でも優
れるものであり、近年、益々、その加工精度が厳しく求
められてきたリードフレームやファイン化、大型化をめ
ざすシヤドウマスクの生産に対応できるものとしてい
る。本発明のエッチング加工装置は、本発明のエッチン
グ加工方法の実施を、従来の工程を大きく変えることな
く比較的簡単に実施できるものとしている。具体的に
は、金属板の一部に貫通穴を形成する手段がプレスによ
る金属板の打ち抜きとすることにより従来工程を殆ど変
えることなく実施を可能としている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例エッチング加工装置の要部の概略図

【図２】エッチング部の概略図

【図３】金属板のレジストパターニング状態を説明する
ための図

【図４】本発明のエッチング方法による加工精度等を説
明するための図

【図５】従来のエッンチング加工方法を説明するための
図

【図６】従来のエッチング加工装置の要部の概略図

【符号の説明】

１００ エッチング加工装置 １１０ エッチング部 １２０ ブレス部 １２１ 画像処理部（画像認識部） １２２ ＣＣＤカメラ １２３ プレス １２３Ａ 凹型 １２３Ｂ 凸型 １２４Ａ、１２４Ｂ プレス位置合わせ用ロール １２５、１２６ ロール １２７Ａ、１２７Ｂ （ダンパー用）ロール １３０ 剥膜部 １４０ 駆動ロール １５０ カッター １８０ （レジストパターンニング後の）
金属板 １８１ 絵柄部 １８１Ａ レジストパターン部 １８１Ｂ 金属露出部 ２１０Ｕ、２１０Ｄ スプレーノズル ２２０Ｕ、２２０Ｄ スプレー管 ２３０ 搬送ロール ２４０ エッチング液 ５１０ 金属板 ５２０ レジスト ５２０Ａ、５２０Ｂ レジストパターン ５３０Ａ、５３０Ｂ パターン版 ５４０ 貫通孔 ６００ エッチング加工装置 ６１０ 金属板 ６２０ 前処理部 ６３０ 製版部 ６４０ エッチング部 ６５０ 剥膜部 ６６０ 駆動ローラ ６７０ カッター ６８０ 積載部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シート状ないし連続する金属板の少なく
   とも片面に耐エッチング性の膜パターンを形成し、該膜
   パターンが形成された面を上にして金属板をほぼ水平の
   状態にして搬送しながら、少なくとも上から該金属板に
   腐蝕液をスプレー噴射して、金属製品をエッチング加工
   するエッチング加工方法であって、エッチングに先立
   ち、金属板の一部に貫通穴を形成しておくことを特徴と
   するエッチング加工方法。
2. 【請求項２】 請求項１において、耐エッチング性の膜
   パターンがレジストパターンであり、該レジストパター
   ンをシート状ないし連続する金属板の表裏両面に形成
   し、金属板をほぼ水平の状態にして搬送しながら、上下
   から金属板に腐蝕液をスプレー噴射して、金属製品をエ
   ッチング加工することを特徴とするエッチング加工方
   法。
3. 【請求項３】 請求項１ないし２記載の金属製品がシヤ
   ドウマスクないしリードフレームであることを特徴とす
   るエッチング加工方法。
4. 【請求項４】 シート状ないし連続する金属板の表裏両
   面にレジストパターンを形成し、金属板をほぼ水平の状
   態にして搬送しながら、上下ないし上から該金属板を腐
   蝕液をスプレー噴射して、金属製品をエッチング加工す
   るためのエッチング加工装置であって、少なくとも、腐
   蝕液をスプレー噴射して金属板をエッチング加工するエ
   ッチング手段に金属板が搬送される前に金属板の一部に
   貫通穴を形成する手段を設けていることを特徴とするエ
   ッチング加工装置。
5. 【請求項５】 請求項４における金属板の一部に貫通穴
   を形成する手段がプレスによる金属板の打ち抜きである
   ことを特徴とするエッチング加工装置。