JPH10162728A

JPH10162728A - シャドウマスクの製造方法

Info

Publication number: JPH10162728A
Application number: JP31941396A
Authority: JP
Inventors: Masanori Kobayashi; 正典小林; Katsunori Dochi; 克敬洞地
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 1996-11-29
Filing date: 1996-11-29
Publication date: 1998-06-19

Abstract

(57)【要約】【課題】エッチング法を用いシャドウマスクを製造する
方法において、帯状の素材を、例えば板厚25〜60μｍと
薄板化しても、エッチングの際に変形不良を生ずること
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。【解決手段】耐エッチング層を表裏両面に形成した薄板
状の金属帯状物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において、エッ
チング液中に設けられた液中ノズルより噴出したエッチ
ング液を、エッチング液中を搬送される金属帯状物の表
裏両面に接触させることで、前記金属帯状物のエッチン
グを行う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、フォトエッチング
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、例えば板厚 100〜 150μｍ程度のアンバー材
（鉄─ニッケル合金材）もしくはアルミキルド材（低炭
素鋼材）等の金属素材を用いているものであり、金属素
材はシャドウマスクの製造効率を上げるため、長尺帯状
としているものである（以下、金属素材を金属帯状物と
記す）。

【０００３】また、シャドウマスクは、以下に記すフォ
ト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帯状物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、金属帯状物を現像後、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形
成された開口より金属帯状物表面を露出するフォトレジ
スト層（耐エッチング層）を得る。

【０００４】次いで、例えば塩化第二鉄液をエッチング
液として用い、金属帯状物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）の開口部
より露出した金属帯状物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。これにより金属帯状物
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、金属帯状
物の断裁等の工程を行い、枚葉の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、所定の開口パターンを有するフォトレジスト層を金
属帯状物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、金属帯状物の
少なくとも片面に第一エッチングを行い金属帯状物に凹
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、金属帯状物の両面からのエッチ
ングが必要といえる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の金属帯状物は、板厚 100〜 150μｍ程度であった。こ
の板厚の場合、金属帯状物はそれなりに剛性と機械的強
度を有しているといえる。そのため、金属帯状物のエッ
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
ロール11等の搬送手段上を搬送される、表面にフォトレ
ジスト層（耐エッチング層）を形成した金属帯状物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、
金属帯状物１の所定部位を溶解腐蝕するものである。

【０００６】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、金属帯状物の薄板化が提
案されているものである。すなわち、薄板化、例えば板
厚25〜60μｍとした金属帯状物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、エッチング時に、金属素材へのサイドエッチング量が
少なくなり、精度の良い開孔形状が可能となる、一回のエッチングに要する時間が短縮される、金属帯状物の両面からエッチングを行う場合であって
も、一段階のエッチングで所望する貫通孔が得られる等
の、メリットを生ずるためである。

【０００７】しかるに、薄板、例えば板厚25〜60μｍと
した金属帯状物にあっては、剛性と機械的強度が低下す
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、金属帯状物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、金属帯状物に、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、シャドウマスクにとって致命的な欠陥となるも
のである。

【０００８】これを防止するため、エッチングを行う
際、金属帯状物表面にフィルムを貼る等の手段で補強材
を設け、金属帯状物の剛性と機械的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、補強材を剥がす際に
外圧が掛かり、金属帯状物が変形不良をおこす恐れがあ
るといえる。

【０００９】本発明は、以上のような事情に鑑みなされ
たものであり、シャドウマスクの高精細化、低価格化等
の要求に答えるべく、金属帯状物を薄板化しても、エッ
チングの際、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。

【００１０】

【課題を解決するための手段】すなわち、上記課題を達
成するために、請求項１に於いては、、所定の開口パタ
ーンを有する耐エッチング層を表裏両面に形成した金属
帯状物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において、金属帯状物の
板厚が25〜60μｍであり、連続的に供給される前記耐エ
ッチング層が形成された金属帯状物を、エッチング槽中
のエッチング液に浸漬し搬送する手段と、エッチング液
供給タンクよりエッチング槽にエッチング液を供給する
手段と、エッチング液中を搬送される金属帯状物の表裏
両面側に設けられ、エッチング液中にて前記供給された
エッチング液を噴出する液中ノズルと、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、前記液
中ノズルより噴出したエッチング液を金属帯状物の表裏
両面に接触させることで金属帯状物のエッチングを行う
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。

【００１１】また、金属帯状物がエッチング液中を搬送
される距離を可変とする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。

【００１２】

【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。以下の図１〜
図３に示す、長尺帯状とした金属帯状物１（シャドウマ
スク材）は、板厚50μｍのアルミキルド材（低炭素鋼
材）であり、図中右から左に搬送されている。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、金属帯状物１の表裏両面に
は、所定のパターンに従って金属帯状物１面を露出する
開口を有するフォトレジスト層（耐エッチング層）（図
示せず）が形成されているものである。

【００１３】本実施例の側断面図である図１および、斜
視図である図３に示すように、フォトレジスト層（耐エ
ッチング層）が両面に形成され、水平方向に搬送される
金属帯状物１は、方向転換用ロール３により下方向に方
向転換される。次いで、エッチング槽４中のエッチング
液２に浸漬するまで下方に搬送された金属帯状物１は、
引き入れロール12により水平方向に方向転換され、以後
図中の引出しロール13まで水平に搬送される。エッチン
グ液２中を搬送する間に金属帯状物１の両面よりエッチ
ングを行うものであり、エッチング液２中における金属
帯状物１の搬送は、金属帯状物１に所望するエッチング
パターン、例えば貫通孔が形成されるまで行うものであ
る。

【００１４】次いで、所望するエッチングパターンが形
成された段階で、引出しロール13を介し金属帯状物１を
エッチング槽４より引き上げた後、送りロール14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。な
お、図３においては、後述する本発明の特徴とする液中
ノズル６の図示は、省略している。

【００１５】ここで、図１に示すように、エッチング液
２は、例えばポンプ９等の供給手段を用い、エッチング
液供給タンク８より供給パイプを経由し、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は、エッチング液２中に設けた液中ノズル６に穿設し
た複数の噴出孔15より、例えば１ Kgf／cm²の噴出圧に
て噴出させるものである。液中ノズル６は、エッチング
液２中を搬送される金属帯状物１の表裏両面側に設け、
エッチング液２の噴出も金属帯状物１の表裏両面側より
行っている。なお、説明の都合上、図１においては、金
属帯状物１の搬送方向に伸ばした液中ノズル６を、金属
帯状物１の表裏両面側に各々１本としているが、金属帯
状物１の幅方向に複数本設けてもかまわない。また、搬
送される金属帯状物１を跨ぐよう幅方向に伸ばした液中
ノズル６を、金属帯状物１の搬送方向に複数本設けても
構わない。

【００１６】ここで、液中ノズル６より噴出したエッチ
ング液２は、予めエッチング槽４中に満たしてあるエッ
チング液２により噴出圧を弱められたうえで、金属帯状
物１面に到達するものである。

【００１７】すなわち、エッチング液２中を搬送される
金属帯状物１は、噴出圧を弱められたエッチング液２と
接触しつつエッチングを受けるものであり、金属帯状物
１には外圧がほとんど掛からないといえる。これによ
り、板厚が薄く剛性および機械的強度が低い金属帯状物
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、金属帯状
物１の剛性および機械的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。

【００１８】さらに、金属帯状物１表面には、液中ノズ
ル６より噴出した新鮮なエッチング液が接触し、金属帯
状物１表面近傍の疲労したエッチング液と常に入れ替わ
っているものである。これによりエッチングが進行し、
かつ、エッチングは均一に進むものであり、疲労したエ
ッチング液が金属帯状物１表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。なお、金属帯状
物１がエッチング液２に浸漬した後、液中ノズル６より
噴出したエッチング液と接触するまでに時間が掛かる
と、疲労したエッチング液が金属帯状物１表面に滞留
し、エッチングの制御が困難になるといえる。このた
め、金属帯状物１がエッチング液に浸漬した後、速やか
に液中ノズル６より噴出したエッチング液と接触するよ
う、適宜液中ノズル６もしくは、引き入れロール12の位
置を設定することが望ましいといえる。同様に、所望す
るエッチングがなされた後、速やかにエッチング槽４よ
り金属帯状物１が引き上げられるよう、引出しロール13
の位置を適宜設定することが望ましい。

【００１９】次いで、エッチング槽４に供給された後、
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１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２を無駄なく再利用するものである。さらに、
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。エ
ッチング液供給タンク８にてエッチング液を恒常状態に
保つことで、大量生産方式でシャドウマスクを製造する
際、エッチング槽４中では常に一定条件のエッチングを
行うことができる。

【００２０】次いで、請求項２に係わる発明の説明を行
う。金属帯状物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、同じ金属帯状物１を使用しても、所
望する貫通孔の仕様によっては、エッチング時のエッチ
ング深度を種々に変える場合もある。

【００２１】このように、金属帯状物１の材質や板厚を
変えた場合、または、貫通孔の形状を変える等、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２の濃
度、比重、液温等の条件や、エッチング時の金属帯状物
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、金属帯状物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、エッチング工程
で金属帯状物１の搬送速度を変えることは、長尺帯状の
金属帯状物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、他の製造工程に影響を及ぼすため
好ましいものではない。

【００２２】すなわち、請求項２に係わる発明は、金属
帯状物１の材質や板厚を変えた場合、または、貫通孔の
形状を変える場合等であっても、エッチング液の条件
や、金属帯状物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。

【００２３】請求項２に係わる発明の実施例を模式的に
示した図２に基づき説明を行う。上述した図１および図
３に示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、図２においても金属帯状物１は、エッ
チング槽４中にて、液中ノズル６より噴出したエッチン
グ液と接触しつつエッチング液中を搬送されエッチング
パターンを形成した後、次工程に搬出されるものであ
る。

【００２４】ここで、請求項２に係わる発明の特徴とし
て、金属帯状物１がエッチング液中を搬送される距離を
変えるものであり、図２の実施例では、方向転換用ロー
ル３と引き入れロール12とが、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。

【００２５】金属帯状物１の搬送速度が同じであって
も、方向転換用ロール３と引き入れロール12の移動によ
り、金属帯状物１がエッチング液２中を搬送される距離
を変えることができる、すなわち金属帯状物１とエッチ
ング液２との接触時間を変えることができるものであ
る。これにより、金属帯状物１がエッチングを受ける時
間を適宜所望する時間に設定することが可能となり、エ
ッチング液２の条件や、金属帯状物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
得ることが可能となる。

【００２６】例えば、上述した図１の説明で記した板厚
50μｍのアルミキルド材の場合には、金属帯状物１とエ
ッチング液２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金属帯状物１とした場合、図１の
説明で記したと同じエッチング槽にて、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、また、金属帯状物１の搬送速度も同じとしても、
図２に示すように、方向転換用ロール３と引き入れロー
ル12の位置を図中左に移動し、金属帯状物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。なお、板厚25μｍの低膨
張性のアンバー材の場合には、噴出孔15からのエッチン
グ液の噴出圧のみを例えば 0.5 Kgf／cm²と変えたもの
である。なお、金属帯状物１がエッチング液２中を搬送
される距離を変える際、金属帯状物１と液中ノズル６と
の接触を防ぐため、金属帯状物１の搬送方向に伸ばした
液中ノズル６にあっては、液中ノズル６を交換する等の
手段にて、液中ノズル６の長さを適宜調節するものであ
り、また、搬送される金属帯状物１を跨ぐよう幅方向に
伸ばした液中ノズル６にあっては、搬送方向の液中ノズ
ル６の本数を適宜増減するものである。

【００２７】以上、本発明の実施形態の例を説明した
が、本発明の実施形態は、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、金属帯状物
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中に混入したレジスト滓、金属粉等の異
物を除去すべく、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。また、図２の説明
では、方向転換用ロール３および引き入れロール12を連
動して移動させているが、方向転換用ロール３および引
き入れロール12の位置を固定し、引出しロール13と送り
ロール14を連動して水平方向に移動させても構わず、ま
たは、方向転換用ロール３および送りロール14の位置を
固定し、引き入れロール12もしくは引出しロール13の少
なくとも一方を移動させても構わない。

【００２８】

【発明の効果】上述したように、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２中を搬送される
金属帯状物１を、エッチング液２中にて噴出され、噴出
圧を弱められたエッチング液と接触させることでエッチ
ングを行うものであり、金属帯状物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
が低い金属帯状物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。

【００２９】また、従来のシャドウマスクの製造方法で
は、図４に示すように、エッチング工程中、金属帯状物
１は、例えば複数の搬送用ロール11等の搬送手段上を搬
送されていたものであり、複数の搬送用ロール11との接
触により金属帯状物１に変形、傷等が生じていたもので
ある。特に、金属帯状物１が薄板化した場合、複数のロ
ールとの接触による変形、傷等は著しくなるといえる。
さらに、複数のロールとの接触により耐エッチング層に
傷が付きやすいといえ、不要なエッチングを受けエッチ
ング不良が生ずるものであった。

【００３０】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、エッチングの際、搬送方向の転換時
にのみロールと接触する以外は、金属帯状物１は中吊り
状態で搬送されるものである。すなわち、本発明による
シャドウマスクの製造方法においては、エッチング時、
ロールとの接触回数が減るため、耐エッチング層に傷が
付きにくくなり、また、ロールとの接触による金属帯状
物の変形、傷等も防止できる。

【００３１】さらに、金属帯状物１とエッチング液とが
接触しながら搬送される距離を可変としたことで、エッ
チング液の条件や金属帯状物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。

【００３２】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。

【００３３】すなわち、本発明のシャドウマスクの製造
方法は、シャドウマスクの高精細化、低価格化等の要求
に答えるべく板厚を薄くしたことで、剛性および機械的
強度が低下した金属帯状物であっても、品質の良いシャ
ドウマスクを効率良く得られるものであり、実用上優れ
ているといえる。

【００３４】

【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
の要部を示す側断面図。

【図２】本発明のシャドウマスクの製造方法の他の実施
例の要部を示す側断面図。

【図３】本発明のシャドウマスクの製造方法の実施例の
要部を示す斜視図。

【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金属帯状物２エッチング液３方向転換用ロール４エッチング槽５流出受槽６液中ノズル７噴出孔８供給タンク９ポンプ 10 スプレーノズル 11 搬送用ロール 12 引き入れロール 13 引出しロール 14 送りロール 15 噴出孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の開口パターンを有する耐エッチング
層を表裏両面に形成した金属帯状物にエッチングを行
い、複数の貫通孔が形成されたシャドウマスクを製造す
る方法において、金属帯状物の板厚が25〜60μｍであ
り、連続的に供給される前記耐エッチング層が形成され
た金属帯状物を、エッチング槽中のエッチング液に浸漬
し搬送する手段と、エッチング液供給タンクよりエッチ
ング槽にエッチング液を供給する手段と、エッチング液
中を搬送される金属帯状物の表裏両面側に設けられ、エ
ッチング液中にて前記供給されたエッチング液を噴出す
る液中ノズルと、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、前記液中ノズルより噴出した
エッチング液を金属帯状物の表裏両面に接触させること
で金属帯状物のエッチングを行うことを特徴とするシャ
ドウマスクの製造方法。
【請求項２】金属帯状物がエッチング液中を搬送される
距離を可変とする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。