JPH10125223A - シャドウマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】シャドウマスク材を、例えば板厚25〜50μｍと
薄板化しても、変形不良の生ずることのないシャドウマ
スクの製造方法を提供することを目的とする。 【解決手段】耐エッチング層を表面に形成した金属薄板
にエッチングを行いシャドウマスクを製造する方法であ
って、泉のごとく湧き上がるよう噴出するエッチング液
の液面と、搬送される金属薄板の被エッチング面とを接
触させることで金属薄板をエッチングすることを特徴と
するシャドウマスクの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング法を用
い、複数の貫通孔が形成されたシャドウマスクを製造す
る方法に関し、特に、板厚が極めて薄い金属板にエッチ
ングを行いシャドウマスクを製造する方法に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラー受像管等に用いるシャドウ
マスクは、以下に記すエッチング法を少なくとも用いる
ことで、製造されているものである。すなわち、例え
ば、カゼインもしくはポリビニルアルコールと、重クロ
ム酸アンモニウムとからなる感光性樹脂を金属素材表面
に塗布乾燥して、感光性樹脂層を形成後、所定の遮光パ
ターンを有するパターン露光用マスクを介し感光性樹脂
層にパターン露光を行う。次いで、金属素材を現像後、
残った感光性樹脂層に硬膜処理を行うことで、所定のパ
ターンに従って金属素材面を露出したフォトレジスト層
（耐エッチング層）を得る。

【０００３】次いで、例えば塩化第二鉄液をエッチング
液として用い、金属素材にエッチング液を接触させるこ
とで、フォトレジスト層（耐エッチング層）より露出し
た金属素材部位を選択的に溶解腐蝕する。次いで、例え
ばアルカリ液を用い、フォトレジスト層（耐エッチング
層）を剥膜する。これにより金属素材に、貫通孔等の所
定のエッチングパターンを形成するものであり、フォト
レジスト層の剥膜処理後に、金属素材の断裁等の工程を
行い、シャドウマスクを得るものである。なお、高精細
用のシャドウマスクの製造方法では、微細かつパターン
精度の良い貫通孔を得るため、所定の開孔パターンを有
するフォトレジスト層を金属素材の両面に形成した後、
二段階エッチングにより貫通孔を形成する方法もある。
すなわち、金属素材の少なくとも片面に第一エッチング
を行い金属素材に凹部を形成した後、一方の面からのみ
第二エッチングを行い凹部を貫通する貫通孔を形成する
方法であり、二段階エッチングにおいては、金属素材の
両面からのエッチングが必要といえる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、シャドウマスク
材料として用いられていた金属素材（シャドウマスク
材）は、例えば板厚 100〜 150μｍのアンバー材もしく
は低炭素鋼であった。この板厚の場合、金属素材はそれ
なりに剛性と強度を有しているといえる。そのため、金
属素材のエッチング手段としてスプレーエッチングが用
いられていたものである。すなわち、図４の例に示すよ
うに、搬送用ローラー11等の搬送手段上を搬送される、
フォトレジスト層（耐エッチング層）を形成したシャド
ウマスク材１にたいし、 2〜 5 Kgf／cm² のスプレー圧
にてエッチング液２をスプレーノズル10よりスプレー噴
射することで、所定部位のシャドウマスク材１を溶解腐
蝕するものである。

【０００５】しかし、近年、カラー受像管のより一層の
高精細化、低価格化等の要求がなされているものであ
り、その解決策の一つとして、金属素材（シャドウマス
ク材）の薄板化が提案されているものである。すなわ
ち、薄板化、例えば板厚25〜50μｍとしたシャドウマス
ク材にたいしエッチングを行うことにより、 微細な開孔の穿設が可能となる、 エッチング時の、金属素材へのサイドエッチング量が
少なくなる、 片面のみのエッチングでもパターン精度が良くなる、 エッチング時間が短縮される等の、メリットを生ずる
ためである。

【０００６】しかるに、薄板、例えば板厚25〜50μｍと
したシャドウマスク材にあっては、剛性と強度が低下す
るため、エッチングの際に上述したスプレーエッチング
を用いると、シャドウマスク材が変形不良を生ずるもの
である。すなわち、スプレー噴射されるエッチング液の
打撃圧により、シャドウマスク材に、へこみ、シワ、折
れ線等の変形不良を生ずるものであり、これは、正確な
位置精度および形状が要求される貫通孔の位置ズレ、形
状不良を生ずる等、致命的な欠陥となるものである。

【０００７】これを防止するため、エッチングを行うシ
ャドウマスク材面の反対面側にフィルムを貼る等の手段
で補強材を設け、シャドウマスク材の剛性と強度を補強
したうえでスプレーエッチングを行う方法があるといえ
る。しかし、この方法では、エッチング後に補強材を剥
がす際に、シャドウマスク材が変形不良をおこす恐れが
あるといえる。

【０００８】本発明は、以上のような事情に鑑みなされ
たものであり、カラー受像管の高精細化、低価格化等の
要求を達成すべくシャドウマスク材を、例えば板厚25〜
50μｍと薄板化しても、上述した変形不良の生ずること
のないシャドウマスクの製造方法を提供することを目的
とするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明に於い
ては、上記課題を達成するために、所定の開口パターン
を有する耐エッチング層を表面に形成した金属薄板にエ
ッチングを行い、複数の貫通孔が形成されたシャドウマ
スクを製造する方法であって、エッチング槽に前記金属
薄板を連続的に搬送、供給する手段と、エッチング液供
給タンクより、前記エッチング槽にエッチング液を供給
する手段と、前記供給されたエッチング液をエッチング
槽の底方向より泉のごとく湧き上がるよう噴出させる手
段と、エッチング槽よりオーバーフローしたエッチング
液をエッチング液供給タンクに循環させる手段とを少な
くとも具備し、前記泉のごとく湧き上がるよう噴出する
エッチング液の液面と、金属薄板の被エッチング面とを
接触させつつ金属薄板の搬送を行うことで金属薄板をエ
ッチングすることを特徴とするシャドウマスクの製造方
法としたものである。

【００１０】また、金属薄板の被エッチング面とエッチ
ング液面とが接触して搬送される距離を可変としたこと
を特徴とする請求項１に記載のシャドウマスクの製造方
法とすることも、上記課題の解決手段として有効といえ
る。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態例を
模式的に示す図面に基づき、説明を行う。図１〜図３に
示す金属素材（シャドウマスク材１）は、板厚50μｍ
の、長尺帯状としたアルミキルド材である。また、ポリ
ビニルアルコールと重クロム酸アンモニウムを主剤とす
る感光性樹脂の塗布乾燥、パターン露光、現像および硬
膜処理まで終了しており、所定のパターンに従ってシャ
ドウマスク材１を露出したフォトレジスト層（耐エッチ
ング層）を、シャドウマスク材１の一方の面にのみ形成
し、他方の面にはベタのフォトレジスト層（耐エッチン
グ層）を形成しているものである。すなわち、上述した
ように、金属素材の板厚が薄いため、両面からのエッチ
ングを必要とせず、片面からのみのエッチングで精度の
良いエッチングパターンが得られるためである。

【００１２】図１および、図１の側面図である図２に示
すように、所定のパターンに従ってシャドウマスク材１
を露出したフォトレジスト層（耐エッチング層）が形成
された面（被エッチング面）を下面にして水平方向に搬
送される長尺帯状のシャドウマスク材１は、方向転換用
ローラー3aにより下方向に搬送される。次いで、エッチ
ング槽４中のエッチング液２の液面まで搬送されたシャ
ドウマスク材１は、方向転換用ローラー3bにより水平方
向に方向転換され、被エッチング面とエッチング液２の
液面とが接する状態にて、シャドウマスク材１に所定の
エッチングパターン、例えば貫通孔が形成されるまで搬
送されるものである。

【００１３】次いで、所定のエッチングパターンが形成
された段階で、シャドウマスク材１を、方向転換用ロー
ラー3cによりエッチング槽４より引き上げた後、方向転
換用ローラー3dを経由し、従来通り、水洗洗浄、剥膜等
の工程に搬送するものであり、最終的にシャドウマスク
を得るものである。

【００１４】ここで、図２に示すように、エッチング液
２は、例えばポンプ９等の供給手段にて、エッチング液
供給タンク８よりエッチング槽４に供給される。なお、
本実施例においては、49〜50ボーメ濃度、液温40〜50℃
の塩化第二鉄液をエッチング液２として用いている。次
いで、供給されたエッチング液２を、エッチング槽４中
にて、パイプ６に設けられた複数の噴出孔７より噴出さ
せるものである。ここで、噴出孔７より噴出するエッチ
ング液２は、エッチング槽４中に満たしてあるエッチン
グ液にて噴出圧が弱まり、エッチング槽４の底方向よ
り、泉のごとく湧き上がるよう液面に達するものであ
る。

【００１５】すなわち、エッチング液面を搬送されるシ
ャドウマスク材１を、泉のごとく湧き上がるよう噴出す
るエッチング液面と接触する状態にてエッチングを行う
ものであり、シャドウマスク材１には外圧がほとんど掛
からないといえる。すなわち、板厚が薄く剛性および強
度が低いシャドウマスク材１であっても、エッチング時
の外圧による変形が防止できるものである。このため、
前述したように、シャドウマスク材１の剛性および強度
を向上させるための補強用フィルム貼り等の手段を講じ
る必要がないものであり、補強用フィルム貼りを行った
場合に生じる、エッチング後のフィルム剥離による変形
不良を防止できる。また、フィルム貼りの手間およびフ
ィルム代も省けるものである。さらに、シャドウマスク
材１には常に新鮮なエッチング液が接触するものであ
り、疲労したエッチング液がシャドウマスク材１面に滞
留することで生じるエッチング不良を防止できるといえ
る。

【００１６】なお、シャドウマスク材１の被エッチング
面とエッチング液面とが接触する際、被エッチング面と
反対側の面にエッチング液が回り込んだとしても、反対
面側にはベタのフォトレジスト層（耐エッチング層）が
形成されているため、シャドウマスク材１は不要なエッ
チングを受けることはない。

【００１７】次いで、エッチング槽４の縁の高さは、水
平方向に搬送されるシャドウマスク材１の被エッチング
面と、供給されたエッチング液の液面とが接する状態に
保ちうる高さとするものであり、供給されエッチング槽
４の縁よりオーバーフローしたエッチング液は、図２に
示すように、流出受槽５を経由して、エッチング液供給
タンク８に循環される。これにより、エッチング液を無
駄なく再利用するものである。なお、エッチング液供給
タンク８にて、エッチング液２の条件、例えば濃度、比
重、液温等の管理を行うものであり、エッチング液２を
好適な条件に保つものである。

【００１８】次いで、請求項２に係わる発明の説明を行
う。シャドウマスク材１の材質または板厚は一定ではな
く、シャドウマスクの仕様により種々のものが用いられ
る。例えば、上述した説明では、板厚50μｍのアルミキ
ルド材としたが、板厚25μｍの低膨張性のアンバー材を
用いることもある。また、同じシャドウマスク材１であ
っても、所望する貫通孔によっては、エッチング時のエ
ッチング深度を変える場合もある。

【００１９】このように、シャドウマスク材１の材質や
板厚を変えた場合、所望する貫通孔を得るためのエッチ
ング条件も異なってくるものである。そのためには、例
えば、エッチング液の濃度、比重、液温等の条件や、エ
ッチング時のシャドウマスク材１の搬送速度を変えエッ
チング時間を変える等が考えられる。しかし、シャドウ
マスク材１の種類毎にエッチング液の条件を変えること
は煩雑であり、また、シャドウマスク材１の搬送速度を
変えることは、長尺帯状のシャドウマスク材１を用い連
続してシャドウマスクを製造する製造工程にあっては、
他工程に影響を及ぼすため好ましいものではない。

【００２０】すなわち、請求項２に係わる発明は、シャ
ドウマスク材１の材質や板厚を変えた場合であっても、
エッチング液の条件や、エッチング時のシャドウマスク
材１の搬送速度を変えることなくエッチング深度を調節
し、所望する貫通孔を得るためになされたものである。

【００２１】請求項２に係わる発明の実施例を模式的に
示した図３に基づき説明を行う。上述した本発明のシャ
ドウマスクの製造方法の実施例で記したように、方向転
換用ローラー３により長尺帯状のシャドウマスク材１
は、泉のごとく湧き上がるエッチング液面上を、エッチ
ング液面と接触しつつ搬送された後、次工程に搬出され
るものである。

【００２２】ここで、請求項２に係わる発明の特徴とし
て、方向転換用ローラー3aおよび3bが例えば水平方向に
連動して位置を移動できるようになっている。

【００２３】これにより、シャドウマスク材１の搬送速
度が同じであっても、シャドウマスク材１の被エッチン
グ面とエッチング液面とが接触して搬送される距離を変
えることができるものであり、エッチング時間をシャド
ウマスク材１の種類毎に所望する時間に設定することが
可能となるものである。例えば、図１の説明で記した板
厚50μｍのアルミキルド材の場合には、シャドウマスク
材１の被エッチング面とエッチング液面との接触時間を
10〜12分間として所望する貫通孔を形成したものであ
る。しかし、板厚25μｍの低膨張性のアンバー材をシャ
ドウマスク材１とした場合、図１の説明で記したと同じ
エッチング液、49〜50ボーメ濃度、液温40〜50℃の塩化
第二鉄液を用い、シャドウマスク材１の搬送速度を同じ
としても、方向転換用ローラー3aおよび3bの位置を移動
し、シャドウマスク材１とエッチング液との接触時間を
5〜 6分間とすることで、所望する貫通孔を形成したも
のである。

【００２４】なお、本発明の実施の形態は、上述した説
明および図面に限定されるものではなく、本発明の趣旨
に基づき種々の変形が可能なことはいうまでもない。例
えば、シャドウマスク材１への異物付着によるエッチン
グ不良を防止するため、エッチング液２の循環経路に異
物除去用のフィルターを設けても構わないといえる。ま
た、図３の説明では、方向転換用ローラー3aおよび3bを
連動して移動させているが、方向転換用ローラー3aおよ
び3bの位置を固定し、方向転換用ローラー3cおよび3dを
連動して水平方向に移動させても構わない。

【００２５】

【発明の効果】本発明によるシャドウマスクの製造方法
では、エッチング液面上を搬送されるシャドウマスク材
１を、泉のごとく湧き上がるよう噴出するエッチング液
にてエッチングを行うものであり、シャドウマスク材１
には外圧がほとんど掛からない。これにより、板厚が薄
く剛性および強度が低いシャドウマスク材１であって
も、エッチング時の外圧によるへこみ、シワ、折れ線等
の変形不良が生じることを防止できるものである。

【００２６】また、従来のシャドウマスクの製造方法で
は、エッチング工程中、シャドウマスク材は搬送用ロー
ラー等の搬送手段上を搬送されていたものであり、搬送
手段との接触によりシャドウマスク材に変形、傷等が生
じていたものである。特に耐エッチング層に傷が付いた
場合、不要なエッチングを受けるものであり、エッチン
グ不良も生ずるものであった。しかし、本発明によるシ
ャドウマスクの製造方法においては、エッチング中、耐
エッチング層面は主にエッチング液が接触するだけであ
り、傷が付きにくく、傷による不要なエッチングが生じ
にくく、また、シャドウマスク材の変形、傷等も防止で
きる。

【００２７】さらに、搬送されるシャドウマスク材とエ
ッチング液とが接触して搬送される距離を可変としたこ
とで、エッチング液の条件やシャドウマスク材の搬送速
度を変えることなく、容易にエッチング深度の変更を行
うことができる。

【００２８】さらにまた、本発明のシャドウマスクの製
造方法は、エッチング工程を、例えば前述したエッチン
グ槽に改良するだけで実施可能であり、他の工程、例え
ば耐エッチング層形成工程、剥膜工程等は従来の設備を
そのまま使用することが可能である等、板厚が薄く剛性
および強度が低いシャドウマスク材を用い、品質の良い
シャドウマスクを得るうえで本発明は実用上優れている
といえる。

【００２９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のシャドウマスクの製造方法の一実施例
の要部を示す斜視図。

【図２】本発明のシャドウマスクの製造方法の一実施例
の要部を示す側面図。

【図３】本発明のシャドウマスクの製造方法の他の実施
例の要部を示す側面図。

【図４】従来のシャドウマスクの製造方法の一例の要部
を示す説明図。

【符号の説明】

１ シャドウマスク材 ２ エッチング液 ３ 方向転換用ローラー ４ エッチング槽 ５ 流出受槽 ６ パイプ ７ 噴出孔 ８ 供給タンク ９ ポンプ 10 スプレーノズル 11 搬送用ローラー

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】所定の開口パターンを有する耐エッチング
   層を表面に形成した金属薄板にエッチングを行い、複数
   の貫通孔が形成されたシャドウマスクを製造する方法で
   あって、エッチング槽に前記金属薄板を連続的に搬送、
   供給する手段と、エッチング液供給タンクより、前記エ
   ッチング槽にエッチング液を供給する手段と、前記供給
   されたエッチング液をエッチング槽の底方向より泉のご
   とく湧き上がるよう噴出させる手段と、エッチング槽よ
   りオーバーフローしたエッチング液をエッチング液供給
   タンクに循環させる手段とを少なくとも具備し、前記泉
   のごとく湧き上がるよう噴出するエッチング液の液面
   と、金属薄板の被エッチング面とを接触させつつ金属薄
   板の搬送を行うことで金属薄板をエッチングすることを
   特徴とするシャドウマスクの製造方法。
2. 【請求項２】金属薄板の被エッチング面とエッチング液
   面とが接触して搬送される距離を可変としたことを特徴
   とする請求項１に記載のシャドウマスクの製造方法。