JPH04268084A - 面出し方法及び装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、金属薄板のエッチン
グ工程において、本エッチングに先立ち被エッチング面
に被着している酸化皮膜、レジスト薄膜等を被エッチン
グ面から除去する目的で行なわれる面出し方法に関し、
カラーテレビ受像管のシャドウマスクやリードフレーム
、プリント基板等の製造プロセスにおいて利用されるも
のである。

【０００２】

【従来の技術】カラーブラウン管は、３本の電子ビーム
を放射する電子銃、この電子銃から放射された電子ビー
ムを受けて三原色に発光する螢光体、及び、これらの螢
光体と電子銃との間に配置され、各電子ビームのうちの
必要な方向の電子ビームだけを選択的に通過させて不要
な方向の電子ビームを遮断するための透孔が多数形成さ
れたシャドウマスクを備えて構成されている。

【０００３】上記したシャドウマスクの多数の電子ビー
ム通過孔は、フォトエッチング法を利用して以下のよう
な工程を経ることにより形成されている。すなわち、ま
ず、板厚が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍ程度の低炭素アルミ
キルド鋼等の金属薄板（シャドウマスク板材）を脱脂し
水洗して整面処理した後、その金属薄板の表裏両面に感
光液を塗布し、それを乾燥させて、厚みが数μｍのフォ
トレジスト膜を被着形成する。次に、金属薄板の両面に
被着形成された各フォトレジスト膜の表面に、形成しよ
うとする電子ビーム通過孔に対応した所要の画像を有す
るマスターパターンを、表・裏で画像位置を一致させて
それぞれ密着させ、露光を行なう。続いて、現像し、無
水クロム酸の溶液中へ浸漬した後バーニングすることに
より硬膜処理を施し、金属薄板の表裏両面に所要のパタ
ーン状画像の耐食性皮膜（レジスト膜）をそれぞれ形成
する。そして、塩化第二鉄水溶液を用いてスプレイエッ
チングを行なって金属薄板に多数の透孔を形成した後、
その表裏両面からレジスト膜を剥離する。

【０００４】そして、以上のエッチング穿孔工程が終了
すると、多数の透孔が形成された金属薄板にプレス成形
性を付与する目的で焼鈍を行なった後、プレス成形によ
って金属薄板に球面加工を施す。その後、熱輻射性の向
上並びに電子ビームの乱反射性の低減を目的として黒化
炉中で金属薄板に黒化処理を施し、その表面に酸化皮膜
を形成することにより、シャドウマスクが完成される。

【０００５】ところで、上記したエッチング工程では、
通常、スプレイエッチング（本エッチング）を行なう前
に面出しが行なわれる。この面出し工程は、現像後に金
属薄板の被エッチング面（金属露出部）に数１０Åの厚
みで被着している酸化皮膜や極く薄く残っているレジス
ト膜等を被エッチング面から除去し、被エッチング面と
なる金属面を均一に露出させる目的で行なわれるもので
ある。そして、従来、金属薄板を蓚酸（（ＣＯＯＨ）２
）等の酸の希薄溶液中に浸漬して面出しが行なわれてい
た。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、近年におい
てはカラーブラウン管が大型化する傾向があり、これに
伴ってドーミング現象と呼ばれる熱変形、すなわち、電
子銃から放射されて螢光体の方へ向かう電子ビームの多
くが不要な方向の電子ビームとしてシャドウマスクに衝
突し吸収されて温度が上昇しその際の熱膨張によって生
じる熱変形の影響も大きく現われることになる。この熱
変形を少なくするため、最近ではシャドウマスク板材と
して、従来から使用されてきたアルミキルド鋼に代え、
耐食性材料すなわち不働態化現象を生じ易い材料である
ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）やそれらを含有した
合金であるアンバー（Ｉｎｖａｒ）材、ステンレス鋼（
ＳＵＳ）等が使用されるようになってきた。これらのア
ンバー材やステンレス鋼等をシャドウマスク板材として
用いるようになったことに伴い、従来の、鉄板（アルミ
キルド鋼）や銅板をシャドウマスク板材として用いた場
合と同じ面出し液を使用し同様の方法により面出し操作
を行なっても、被エッチング面となる金属面が露出しな
いといった現象が起こり、このため形成されるべき透孔
の孔径や孔形状に関してばらつきが生じ、結果として良
品が得られなかった。そして、面出し液である蓚酸の濃
度や組成を変えたり、使用する酸の種類自体を変えたり
することにより、シャドウマスク板材の材質変化に対応
しようとしても、処理時間や製造コスト、工程数の増加
等を来たす一方、若干の歩留まりの改善がみられる程度
に過ぎず、それらの対応方法は実用面から採用し難いも
のであった。

【０００７】この発明は、以上のような事情に鑑みてな
されたものであり、シャドウマスク板材として近年使用
されるようになってきた不働態化現象を生じ易いニッケ
ル、クロムやそれらを含有したアンバー材、ステンレス
鋼等の合金を用いた場合においても、面出し液の組成や
濃度等を変更する対応方法によらないで、面出しを効果
的に行なうことができる面出し方法を提供することを技
術的課題とする。また、その場合において、被エッチン
グ面となる金属面が露出したかどうかの判定を数値的に
行なうことができる面出し方法を提供することを技術的
課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明では、面出し工
程において、被エッチング材である金属薄板を面出し液
中で電位的に不働態領域から活性溶解領域へ陰分極させ
るようにした。面出ししようとする金属薄板を電位的に
陰分極させる手段としては、金属薄板に外部直流電源を
接続したり、金属薄板より電位的に卑な金属片を金属薄
板の表面に貼り付けて短絡させたりする。

【０００９】アンバー材やステンレス鋼等のように不働
態化現象を生じ易い金属薄板であっても、上記のように
、面出し液中において金属薄板が電位的に不働態領域か
ら活性溶解領域へ陰分極されるため、金属薄板の被エッ
チング面から酸化皮膜等が有効に除去されることになる
。

【００１０】また、上記した面出し方法において、面出
し液中における金属薄板の自然電極電位を測定し、その
測定値が所定範囲内にあるか否かによって面出しの適否
を判定するようにすることができる。これにより、金属
薄板の、被エッチング面となる金属面が露出したかどう
かが、作業者の目視などに頼ることなく、客観的に確認
されることになる。尚、ここで言う自然電極電位とは、
金属を電解質溶液中に電位を印加せずに浸漬したときに
生じる、比較電極電位との電位差のことである。

【００１１】

【実施例】以下、この発明の好適な実施例について図面
を参照しながら説明する。

【００１２】最初に、図４に示した装置を使用し、アル
ミキルド鋼及びアンバー材のそれぞれに対し面出し液中
で電位走査して求めた電位−電流曲線（アノード分極曲
線）について説明する。

【００１３】まず、図４に示した測定装置は、ポテンシ
ョスタット（定電位電解装置）１と、ファンクションジ
ェネレータ（電位走査装置）２と、Ｘ−Ｙレコーダ３と
、試験電極５、比較電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）６及び対極
（白金）７を有し、面出し液８が入った電解槽４とから
構成されている。ポテンショスタット１は、これを使用
すると、種々な電位に設定して電流値を求めることがで
き、また、ファンクションジェネレータ２は、ポテンシ
ョスタット１及びＸ−Ｙレコーダ３と連結させることに
より、電位走査を行なって短時間で連続的な電位−電流
曲線を描くことができる。尚、ポテンショスタット１に
は、電位表示用のデジタル表示板４０が設けられており
、操作モード（電位を印加する状態）及び休止モード（
電位を印加しない状態）の２つのモードを切り換えるた
めの切換えスイッチ４１が備えられ、それぞれのモード
に対応する電位をデジタル表示板４０に表示するように
なっている。そして、後者のモードに切り換えられたと
きのデジタル表示板４０によって示された値が、自然電
極電位の測定値である。面出し液８は、２％蓚酸溶液で
ある。また、試験極５となるアルミキルド鋼及びアンバ
ー材の電極面積はいずれも、３ｃｍ×５ｃｍ×２（面）
×１５％（レジスト膜で被覆されていない開口面積の割
合）＝４．５ｃｍ２であり、電位走査速度はいずれも３
０ｍＶ／ｓｅｃに設定した。

【００１４】アルミキルド鋼についての電位−電流曲線
を図５に、アンバー材についての電位−電流曲線を図６
にそれぞれ示す。

【００１５】図５から分かるように、アルミキルド鋼に
おける場合は、単純に、陰分極する（陰極側へ電位をか
ける）と、水素発生に伴う（−）電流の増加が起こり、
陽分極する（陽極側へ電位をかける）と、アルミキルド
鋼の溶解と酸素発生に伴う（＋）電流の増加とが起こっ
て、いわゆる不働態領域が存在しない。一方、アンバー
材における場合は、図６に示すように、金属面が露出し
ている状態での自然電極電位（電流値が０のときの電位
）−０．１２Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）付近から陽分
極していくと、徐々に（＋）電流が増加してピークに到
達した後、（＋）電流が減少に転じ、電位が＋０．５Ｖ
付近から電流値はほぼ０になる。そして、電位が＋１．
２Ｖ付近から電流値が再び増加する。ここで、図に示し
たように、自然電極電位の付近からピーク電流が流れて
いる電位の付近までの領域を活性溶解領域、この活性溶
解領域より（＋）電位側で電流が殆ど流れていない領域
を不働態領域、この不働態領域より（＋）電位側で徐々
に（＋）電流が増加していく領域を過不働態領域とそれ
ぞれ呼ばれている。これらの領域のうち、活性溶解領域
では、アンバー材の金属露出面の腐食が進行し、それに
伴う（＋）電流が流れている。次に、不働態領域では、
アンバー材の被エッチング面に不働態皮膜（絶縁皮膜）
が生成し、このため電流が流れなくなり、またアンバー
材のエッチングも進行しなくなる。また、過不働態領域
では、酸素発生に伴う電流と腐食に伴う電流が流れる。 実際には発生した酸素の泡がアンバー材の被エッチング
面に付着しても、次工程の本エッチングにおけるエッチ
ングむらを引き起こす。

【００１６】図６に示された以上の事実より、アンバー
材のように不働態化現象を生じ易い金属薄板については
、不働態領域中における不働態皮膜が形成されないよう
な状態で、かつ過不働態領域側でなく、活性溶解領域側
において面出しを行なうようにすれば良いことが分かる
。そして、そのためには、電解質溶液となる面出し液中
で金属薄板を電位的に陰分極させる、すなわち、金属薄
板の電位を（−）方向へ強制的に移すようにすれば良い
。この発明の要旨は、この点にある。

【００１７】次に、実際に金属薄板を陰分極させる手段
の例を説明する。

【００１８】まず、図１に示した例は、面出ししようと
する金属薄板に外部直流電源を接続して、金属薄板を陰
分極させる方法である。外部直流電源として、この例で
は図４に関して説明したポテンショスタット１を使用し
ている。被エッチング材である連続長尺帯状の金属薄板
１０は、図示しない前段の現像処理装置から０．５〜３
ｍ／ｍｉｎ程度の速度で搬送され、ローラー１２、１４
、１６により、面出し液１８が収容された面出し槽２０
内に導かれた後、エッチングチャンバ２４内へ移送され
る。面出し槽２０内には、比較電極（Ａｇ／ＡｇＣｌ）
２６及び対極（白金）２８が配設され、それぞれポテン
ショスタット１の各端子と接続されている。そして、帯
状金属薄板１０と接触しているローラのうちの１つのロ
ーラー１６は、ステンレス鋼等の導電性材料によって形
成されており、その回転するローラー１６の一部に摺接
状態で電気的に接触した導線３０を介してポテンショス
タット１の所定の端子に接続されている。尚、ローラー
ではなく、帯状金属薄板１０の一部に直接に導線を摺接
状態で接触させるようにしてもよい。また、面出し液１
８としては、従来から使用されているようなものと同様
の組成のものを使用すればよく、その組成の１例を示す
と、蓚酸（（ＣＯＯＨ）２）２ｗｔ％、過酸化水素水（
Ｈ２Ｏ２）（３５％）１．５ｗｔ％、硫酸（Ｈ２ＳＯ４
）（９８％）０．０７ｗｔ％、水（Ｈ２Ｏ）９６．５ｗ
ｔ％の水溶液である。

【００１９】図１に示した装置構成において、ポテンシ
ョスタット１により、ローラー１６、従って帯状金属薄
板１０と比較電極２６との間に、金属薄板１０の表面状
態が不働態領域から活性溶解領域へ移行する程度の電位
をかける。これにより、金属薄板１０の被エッチング面
の不働態皮膜が無くなり、金属薄板１０と対極２８との
間に直流電流が流れるようになる。

【００２０】次に、図２に示した例は、面出ししようと
する金属薄板より電位的に卑な金属片を金属薄板の表面
に貼り付けて短絡させることにより、金属薄板を陰分極
させる方法である。図２において、図１で使用した符号
と同一符号を付したものは、それぞれ同一物、同一部材
を示す。但し、ローラー１６は、導電性材料によって形
成する必要は無く、他のローラ１２、１４と同一構成と
すればよい。

【００２１】図２において、帯状金属薄板１０が例えば
ニッケル合金やクロム合金から形成されている場合には
、それらの材料よりも電位的に卑な金属、例えば鉄（Ｆ
ｅ）、亜鉛（Ｚｎ）等の金属片３２を金属薄板１０の表
面に直接貼り付ける。これにより、金属薄板１０は、電
解質溶液となる面出し液１８中において電位的に陰分極
し、活性溶解領域において面出しがスムーズに進行する
ことになる。尚、金属片３２を金属薄板１０に貼り付け
る位置や金属片３２の大きさは、特に限定されないが、
例えば金属薄板１０の幅寸法が３００〜５００ｍｍであ
れば、金属片３２の同一方向における寸法は２００〜４
００ｍｍ程度とすればよい。

【００２２】次に、金属薄板の被エッチング面となる金
属面が面出しによって露出したかどうかを数値的にモニ
ターする方法について説明する。

【００２３】モニターする装置としては、図１に示した
構成をそのまま利用するか、或いはまた、図４に示され
た構成、すなわち、ファンクションジェネレータ２及び
Ｘ−Ｙレコーダ３を含む構成の装置を用いる。まず、こ
のような構成の装置を用いて、予め、例えば図６に示さ
れたような電位−電流曲線を得ておく。次に、このよう
にして得られた電位−電流曲線に基づき、自然電極電位
の適正範囲（上限値及び下限値）を設定する。この自然
電極電位の適正範囲として、例えば金属薄板１０がアン
バー材（日立金属製）であり、面出し液１８が２％蓚酸
溶液である場合には、−０．１〜−０．２Ｖ（ｖｓ．Ａ
ｇ／ＡｇＣｌ）というように設定するとともに、面出し
を行なう際に印加する面出し操作電位を、例えば＋０．
１Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ））というように設定する
。この電位設定が済むと、切換スイッチ４１を操作モー
ドに切り換え、実際にポテンショスタット１によりロー
ラー１６、従って帯状金属薄板１０と比較電極２６との
間に上記面出し操作電位をかける。そして、例えば５〜
１０分間程度面出し操作を行なった後、切換スイッチ４
１を休止モードに切り換えて電位を解除し、デジタル表
示板４０に示された自然電極電位の測定値が、最初に設
定した適正範囲内に入っているかどうかを判断する。こ
のとき、金属薄板１０の被エッチング面となる金属面が
露出しておれば、自然電極電位は−０．１〜−０．２Ｖ
（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）の値を示すので、面出しが効
果的になされたと判断し、切換スイッチ４１を休止モー
ドにセットしたまま、自然電極電位の測定を継続する。

【００２４】他方、金属薄板１０の被エッチング面が酸
化皮膜等によって被覆され金属面が露出していないと、
自然電極電位は＋０．３〜＋０．５Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／Ａ
ｇＣｌ）といったような値を示すので、面出し不良と判
断する。そして、面出し不良と判定されたときは、ポテ
ンショスタット１において、最初に設定した面出し操作
電位の設定値を解除するとともに、新たに面出し操作電
位を設定し直す。尚、自然電極電位が適正範囲外である
ときは、警報器やランプ等によってその異常を作業者に
知らせるようにするとよい。

【００２５】そして、設定し直した面出し操作電位を、
ポテンショスタット１の切換スイッチ４１を操作モード
に切り換えて帯状金属薄板１０と比較電極２６との間に
、例えば１分間かける。続いて、切換スイッチ４１を休
止モードに切り換えて面出し操作電位を解除した後、再
び、切換スイッチ４１を休止モードにして自然電極電位
を測定し、その測定値が適正範囲内であるかどうかを判
定する。その結果、自然電極電位の測定値が適正範囲内
になっておれば、面出しが良好に行なわれたと判断し、
その測定値が適正範囲内に入っていなければ、再び、面
出し操作電位を設定し直し、上記したステップを繰り返
す。このように、面出し操作電位を段階的に設定し直し
て、金属薄板１０の被エッチング面となる金属面が露出
するまで面出し操作を繰り返す。そして、面出し操作電
位を繰り返し設定し直しても、金属面が露出せず面出し
操作電位の設定値が所定範囲外となったとき、例えば−
２ないし＋２Ｖ（ｖｓ．Ａｇ／ＡｇＣｌ）の範囲外とな
ったときは、その条件下での面出しは不可能であるとし
て一旦製造ラインを中断し、金属薄板１０を他の種類の
ものに変える等の根本的な対策を実施する。図３に、以
上説明した一連の操作のフローチャートを示す。

【００２６】以上のようなモニタリングを連続的に行な
うことにより、面出し作業における工程管理を行なうよ
うにすればよい。

【００２７】

【発明の効果】この発明は以上説明したように構成され
かつ作用するので、カラーテレビ受像管のシャドウマス
クの材料として近年使用されるようになってきた不働態
化現象を生じ易いニッケル、クロム、それらを含有した
アンバー材、ステンレス鋼、また、リードフレームやプ
リント基板の材料として使われる４２％の鉄−ニッケル
合金、コバール鋼材等の合金であっても、この発明に係
る方法によれば、その本エッチング処理前の面出しを効
果的に行なうことができる。そして、この発明に係る方
法は、面出し液の組成や濃度等を変更するといった手段
によらずに、異なる種類の板材を用いた場合にも電気化
学的手段によって対応するものであるので、実用面でも
大いに寄与し得る。

【００２８】また、面出し液中における金属薄板の自然
電極電位を測定し、その測定値が所定範囲内にあるか否
かによって面出しの適否を判定するようにしたときは、
従来、実際に金属面が露出したかどうかは面出し工程直
後の金属薄板を目視で確認するしか方法が無かったのが
、その確認を数値的に行なうことができるようになり、
面出し工程の自動管理システムを確立することができる
。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る、金属薄板のエッチングにおけ
る面出し方法の１実施例を説明するための概略図である
。

【図２】同じく、別の実施例を説明するための概略図で
ある。

【図３】この発明に係る面出し方法における工程の一部
を示すフローチャートである。

【図４】電位−電流曲線を求めるために使用される装置
の構成の１例を示す概略図である。

【図５】アルミキルド鋼について求めた電位−電流曲線
を示す図である。

【図６】アンバー材について求めた電位−電流曲線を示
す図である。

【符号の説明】

１　　ポテンショスタット １０　　金属薄板 １６　　ローラー（ステンレス鋼製） １８　　面出し液 ２０　　面出し槽 ２６　　比較電極 ２８　　対極 ３０　　導線 ３２　　金属片

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　現像処理後、本エッチング処理前に、
   金属薄板を酸の希薄溶液からなる面出し液中に浸漬させ
   て、その被エッチング面に被着している酸化皮膜、レジ
   スト薄膜等を被エッチング面から除去する、金属薄板の
   エッチングにおける面出し方法において、面出し液中で
   金属薄板を電位的に不働態領域から活性溶解領域へ陰分
   極させるようにすることを特徴とする、金属薄板のエッ
   チングにおける面出し方法。
2. 【請求項２】　　面出ししようとする金属薄板に外部直
   流電源を接続して金属薄板を電位的に陰分極させる請求
   項１記載の、金属薄板のエッチングにおける面出し方法
   。
3. 【請求項３】　　面出ししようとする金属薄板より電位
   的に卑な金属片を金属薄板の表面に貼り付け短絡させて
   金属薄板を電位的に陰分極させる請求項１記載の、金属
   薄板のエッチングにおける面出し方法。
4. 【請求項４】　　面出し液中における金属薄板の自然電
   極電位を測定し、その測定値が所定範囲内にあるか否か
   によって面出しの適否を判定する請求項１ないし請求項
   ３のいずれかに記載の、金属薄板のエッチングにおける
   面出し方法。