JPH06173039A - 二段エッチング加工法用バックコート材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 水性の二段エッチング加工法用バックコート
材を提供する。 【構成】 金属板に小さい孔径の孔をあけるためにフォ
トエッチング法を用いてレジスト膜を形成し、まず片面
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
脂組成物をムラなく充填し、加熱硬化後次に反対側から
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
脂組成物をアルカリ水を主成分とする剥離液を用いて剥
離する二段エッチング加工法に使用するための前記樹脂
組成物が、自己架橋型ソープレスエマルジョンを含むア
クリルおよび／またはメタクリル系共重合体のアンモニ
ア水溶液とアセチレンアルコール化合物および／または
アセチレングリコール化合物および水溶性架橋剤を含有
することを特徴とする二段エッチング加工用バックコー
ト材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シャドウマスク、リー
ドフレーム、蛍光表示用メッシュ、各種フィルタ、各種
電極エンコーダー等のフォトエッチング法を用いて金属
を微細加工する二段エッ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。

【０００２】

【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、25μｍ〜 0.3mmの板厚の脱炭したアルミキル
ド鋼やインバー材を基板として用い、図１の工程図に示
すように基板面上にレジスト膜を形成し、露光、現像後
エッチングするエッ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、グリュー等の水溶液に重クロ
ム酸アンモニウムを数％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、一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て蛍光体を叩くことを防ぐため、
表径と裏径を意図的に変化させることによりテーパー状
にエッチング加工する。

【０００３】エッチングは通常両面から塩化第二鉄液を
スプレーすることによって行われる。エッチングに使用
されるスプレーノズルの数はトータルで数百個であり、
エッ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の細
孔を有するシャドウマスクを製造している。

【０００４】ところが、特公昭５７−２６３４５号公報
に記載されている如く、高精細のシャドウマスクにみら
れる、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、図２に示すような理論から表のエッチ
ングと裏からのエッチングを別々に行う二段エッチング
が行われている。

【０００５】図２において、Ａは基板１の両面からほぼ
同程度にエッチングを施した場合に基板１に形成される
孔４の形状を示し、Ｂは主として図の上面よりエッチン
グし図の下面側を少しエッチングしたときにできる孔４
の形状を示す。Ｃは二段エッチング法を示す図で、下面
側を最初に少しエッチングした後、バックコート材３を
塗布し上面側より孔が貫通するまでエッチングしたとき
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。図３は図２のＡ、ＢおよびＣの各方法で孔を形
成するのに要するエッチング時間と形成される孔径の大
きさとの関係を示すグラフである。

【０００６】図２に示すように、二段エッチング法は、
レジスト膜２の形成は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
フエッチングを行い、次にその片面のエッチング部にエ
ッチング液およびスプレー圧、エッチング温度等に耐え
得る樹脂（以下、バックコート材と称す）を均一に充填
し、次に反対側からエッチングを行って孔を貫通させ、
剥離工程でレジスト２とバックコート材３を除去するこ
とで基板１の板厚より小さな孔４が均一にあけられる。

【０００７】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なるように設計されているが、狭
い範囲においては、ほぼ同じ大きさとなっている。）が
数十万個から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する
ことができる。

【０００８】ハーフエッチング後の数十万個から２００
万個程度の深さ３０〜４０μｍの孔にバックコート材を
均一に充填するには、特開平３−１３８３８０号公報等
に記載されている如く、エチルセロソルブやトリクロル
エチレン、１，１，１−トリクロルエタン等に溶解した
硝化綿やアクリル樹脂の溶液をスプレー塗布し、熱乾燥
してバックコート材層を形成していた。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
材層を形成していた。これらコート材層の剥膜は、トリ
クレンや塩化メチレン等の有機溶剤あるいは６０℃以上
に加温した苛性ソーダ水によって行っていた。

【０００９】

【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有機溶剤使用による労働安全衛生お
よびオゾン層破壊による地球環境汚染、又有機溶剤の使
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、高粘度による微細な孔の埋め込みに
くさ、塗布時のはじきや泡の発生により数十万個から２
００万個程度の小孔に樹脂を完全に充填することが非常
に困難で歩留の向上に問題があった。そのため取り扱い
性、引火性、コスト面から水性のバックコート材の開発
が望まれている。

【００１０】カゼインやポリビニルアルコール等の水溶
性樹脂を２０〜３０％程度の濃度に水に溶解してバック
コート材として使用することを試みたが、高粘性で濡れ
性が悪くハーフエッチングした孔に充填しにくい。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す。ポリ酢酸ビニル水性
エマルジョンも濡れ性が悪く、ハーフエッチングした孔
に充填しにくい。一般に水溶性樹脂はエッチング時に膨
潤し剥れ易い。

【００１１】そこで特開平３−１３５８７号公報に記載
した如く、バックコート材として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
を主成分とするものを使用することを提案したが、エッ
チング温度が６５℃以上になるとポリウレタン樹脂やポ
リエステル樹脂が加水分解されるためか耐食性に問題が
あった。

【００１２】

【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、濡れ性、耐エッチ
ング性、剥離性、特に孔埋め時の泡抜き等の観点から水
性のバックコート材を開発すべく鋭意検討した。その結
果、金属板の板厚に対しそれよりも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、まず片面あるいは両面からハーフエッチン
グを行い、次にその片面のエッチング部にバックコート
材として樹脂組成物をムラなく充填し加熱硬化後、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
トおよび樹脂組成物をアルカリ水を主成分とする剥離液
を用いて剥離する二段エッチング加工法に使用するバッ
クコート材を構成する樹脂組成物が、自己架橋型ソープ
レスエマルジョンを含むアクリルおよび／またはメタク
リル系共重合体のアンモニア水溶液にアセチルアルコー
ル化合物および／またはアセチルグリコール化合物、お
よび必要に応じて水溶性架橋剤を含有させることにより
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。

【００１３】本発明に用いられる自己架橋型ソープレス
エマルジョンを含むアクリルおよび／またはメタクリル
共重合体は、アクリル酸、メタクリル酸、フマール酸、
イタコン酸、マレイン酸などのカルボキシル基含有不飽
和モノマーとアクリル酸エステルまたはメタクリル酸エ
ステル類〔例えばメチル（メタ）アクリレート、エチル
（メタ）アクリレート、プロピル（メタ）アクリレー
ト、ブチル（メタ）アクリレート、２−エチルヘキシル
（メタ）アクリレート、ヒドロキシエチル（メタ）アク
リレートや（メタ）アクリロニトリル、（メタ）アクリ
ルアミド等〕を共重合したり、更に自己架橋のための３
−アクリロイルオキシグリセリンモノメタクリレート等
の水酸基を有する２個以上の不飽和基をもつ（メタ）ア
クリルモノマー等を数％共重合したものを混合して得ら
れる。

【００１４】これらのアンモニア水溶液は一般にイソプ
ロピルアルコール、プロピレングリコールモノメチルエ
ーテル等の溶剤中にモノマーを濃度４０〜５０％量加
え、更に過酸化ベンゾイルやアゾビスイソブチロニトリ
ル等の重合開始剤を加えて窒素気流中で６０〜１００℃
で共重合反応を行い、反応終了後アルカリ水溶液で中和
反応し、溶剤を除去した後アンモニア水でｐＨを８．０
〜１０．５に調節して製造する。

【００１５】上記方法によって、全く界面活性剤を使わ
ずに水分散性あるいは水溶性（メタ）アクリル共重合体
水溶液が得られるのでソープレスエマルジョンと呼ばれ
る。この中でも自己架橋型（メタ）アクリル共重合体
は、酸価が１００以下で、分子量が数千から１０万以下
でも耐水性や耐熱性の良好な皮膜が得られる。また、１
０％以下の苛性ソーダ水溶液で、熱架橋したバックコー
ト材を剥離するためには、酸価が１００以上の（メタ）
アクリル共重合体のアンモニア水溶液を上記自己架橋型
（メタ）アクリル共重合体のアンモニア水溶液に混合す
ることにより得られる。

【００１６】本発明に用いられるアセチレンアルコール
化合物および／またはアセチレングリコール化合物は、
分子の末端や分子内にアセチレン基があり、それに隣接
する第２級または第３級炭素に水酸基が結合しているも
のである。アセチレンアルコールやアセチレングリコー
ルを水系塗料に添加すると、疎水面への優れた濡れ被覆
効果、更に消泡効果と破泡効果および抑泡効果のため、
塗装時の塗膜の泡抜けまで広い範囲で効果を示す。又、
レベリング性などのフロー性を向上し、更にアセチレン
結合による極性のため金属表面へ配向し、防食効果を発
揮する。アセチレンアルコール化合物およびアセチレン
グリコール化合物としては例えば、３−メチル−１−ブ
タン−３−オール、３−メチル−ペンタン−３−オー
ル、２，５−ジメチル−３−ヘキシン−２，５−ジオー
ル、アセチレンアルコールの水酸基のエチレンオキサイ
ド付加体等があり、本発明のバックコート材には３−メ
チル−１−ペンタン−３−オールが最も効果を発揮す
る。

【００１７】アセチレンアルコール化合物および／また
はアセチレングリコール化合物の添加量は、バックコー
ト材全量に対して０．１〜１０％の範囲が好ましい。
０．１％以下では孔に充填しにくく、１０％以上では溶
剤としての危険性、コスト等の問題が生じてくる。

【００１８】本発明において必要に応じて加えられる水
溶性架橋剤としては、ポリエチレングリコール、ジグリ
シジルエーテル、ポリエチレングリコール＃２００、ジ
グリシジルエーテル、ポリプロピレングリコール＃４０
０、ジグリシジルエーテルあるいは水溶性メラミン樹脂
等が挙げられ、これらを（メタ）アクリル共重合体に対
して１０〜２０％添加することにより、塗布後のバック
コート材の加熱硬化を促進し、エッチング温度を７０°
〜８０℃まで上げてもバックコート皮膜へのエッチング
液の浸透を抑制することができる。これら水溶性架橋剤
は、バックコート材を塗布する直前に混合して使用する
方が塗布条件が安定して管理し易い。

【００１９】本発明のバックコート材は表面張力が２０
〜３５dyne／cmと低く、又泡もたちにくい。泡が塗布時
に発生しても破泡しやすく、スプレー塗布においても２
０ cps／２０℃程度の低粘度のバックコート材を使用す
れば容易にシャドウマスクの孔に充填し、スプレー塗布
後５分間の自然放置後１１０℃５分の熱硬化のみで十分
６５℃以上の塩化第二鉄液のスプレーエッチングに耐
え、しかも２〜５％の苛性ソーダ水溶液７０℃３０秒で
十分剥離可能である。又、バーコーターやリバースロー
ルコーターとスキージを併用することにより、本発明の
バックコート材の粘度を変えることと、塗布方法の組み
合せのみでシャドウマスクの孔への充填が可能である。

【００２０】本発明のバックコート材はポリビニルアル
コール、ゼラチン、グリュー、カゼイン水溶液との相溶
性もよく、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。そ
の他、防腐剤、顔料等も必要に応じて添加される。本発
明の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、蛍光表示用メッシュ、各種フィル
ター、各種電極、エンコーダ等フォトエッチング加工法
に使用するバックコート材にも適している。

【００２１】

【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、フォトエッチン
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ッチングを行い、次
にそのエッチング部に本発明のバックコート材を均一に
充填、加熱硬化させ、次に反対側からエッチングを行っ
て孔を貫通させることができる。剥離工程では、レジス
トとバックコート材層をアルカリ水溶液を主成分とする
熱水溶液で剥離させて欠陥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、従来の有機溶剤による塗
布工程と異り、毒性およびオゾン層破壊等による環境汚
染や火災の危険性が無くなり、量産化において絶大な効
果を発揮する。

【００２２】

【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。

【００２３】実施例１ 板厚０．１５ｍｍのアルミキルド鋼をジャスコクリーン
No.５（日本表面化学ＫＫ製）の３％水溶液に５分浸漬
し、脱脂、水洗乾燥した。１０％重クロム酸アンモンで
感光性を付与したカゼイン水溶液ＦＲ−１７（冨士薬品
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℃で５分間熱風乾燥した。横２６５ｍｍ、縦１９８
ｍｍの面積に表面の孔径０．２５ｍｍ、裏面の孔径０．
１２ｍｍのドットを１５０万個有するシャドウマスク用
２枚マスクを用い、該マスクをレジスト膜を形成した上
記鋼板に位置合せして真空密着させ、１ｋｗ超高圧水銀
灯にて距離１ｍより１分間露光し、２５℃の水道水で３
０秒現像後７％無水クロム酸水に４０秒浸漬して硬膜処
理し、その後、シャワー水洗し最後にメタノールをかけ
流してリンスした後ドライヤーで乾燥した。１８０℃で
１０分間ポストべークした後、４２°Be′の塩化第二鉄
液で７０℃２分間スプレーエッチングし、水洗乾燥し
た。このハーフエッチングした鋼板の裏面に、下記の組
成のバックコート材を滴下し全面に棒で拡げ、先が丸み
を帯びたゴムスキージを用いてスキージした。再びバッ
クコート材を滴下して拡げ、５分放置後ゴムスキージで
スキージした。１回目のスキージでバックコート材がレ
ジストより下の孔の中に入り泡が抜けてくるのが目視で
観察された。

【００２４】 バックコート材の組成 自己架橋型アクリル共重合体のソープレスエマルジョンの固形分２５％ のアンモニア水溶液（ｐＨ＝９．０、酸価＝６０、Ｔｇ＝５０．４、粘 度２１５ cps／２０℃） ２００部 １５．４％のアンモニア水溶液（ｐＨ＝８．０、酸価＝１７５、粘度 ２０．５ cps／２０℃） １００部 ３−メチル−１−ペンタン−３−オール １８部 水溶性メラミン樹脂（住友化学製スミテックスレジンＭ−３） １３部 イオン交換水 ８９部 上記バックコート材は、混合直後は透明な水溶液で粘度
２２ cps／２０℃、表面張力２８．０dyne／cmで、０．
８μの孔を有するポリサルフォン製のフィルターを用い
て濾過した。

【００２５】次にバックコート材を孔に充填した鋼材を
１１０℃で５分間加熱処理をした。バックコートの表面
は硬い光沢ある樹脂表面を呈していた。更に表面より４
２°Be′の塩化第二鉄液で７０℃で１０分間スプレーエ
ッ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にて倍率１００倍で観察したとこ
ろ、レジストの欠けおよびバックコート材被膜の破れも
なく、特にバックコート材がハーフエッチング後の孔の
中に完全に充填されているのがみられた。

【００２６】最後にレジストおよびバックコートが付着
されているシャドウマスクを３％苛性ソーダ水溶液に８
０℃で１分間浸漬したところ、カゼイン硬化皮膜および
バックコートが完全に剥離した。水洗乾燥後顕微鏡で観
察しても有機物の残渣は全くみられなかった。また裏面
の孔径０．１２ｍｍはそのままでサイドエッチがほとん
どなく孔径が保たれていた。

【図面の簡単な説明】

【図１】フォトエッチング工程を示すフローチャート
図、

【図２】各エッチング法によって得られる孔の形状を示
す断面図、

【図３】各エッチング法によって得られる孔の開口寸法
と所要エッチング時間との関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 基板 ２ レジスト膜 ３ バックコート材 ４ 孔

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１９

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１９】本発明のバックコート材は表面張力が２０
〜３５ｄｙｎｅ／ｃｍと低く、又泡もたちにくい。泡が
塗布時に発生しても破泡しやすく、スプレー塗布におい
ても２０ｃｐｓ／２０℃程度の低粘度のバックコート材
を使用すれば容易にシャドウマスクの孔に充填し、スプ
レー塗布後５分間の自然放置後１１０℃５分の熱硬化の
みで十分６５℃以上の塩化第二鉄液のスプレーエッチン
グに耐え、しかも０．２〜５％の苛性ソーダ水溶液７０
℃３０秒で十分剥離可能である。又、バーコーターやリ
バースロールコーターとスキージを併用することによ
り、本発明のバックコート材の粘度を変えることと、塗
布方法の組み合せのみでシャドウマスクの孔への充填が
可能である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２４】 バックコート材の組成 自己架橋型アクリル共重合体のソープレスエマルジョンの固形分２５％ のアンモニア水溶液（ｐＨ＝９．０、酸価＝６０、Ｔｇ＝５０．４、粘 度２１５ｃｐｓ／２０℃） ２００部 メタクリル酸、アクリル酸、メチルメタクリレートの三元共重合体の固形 分１５．４％のアンモニア水溶液（ｐＨ＝８．０、酸価＝１７５、粘度 ２０．５ｃｐｓ／２０℃） １００部 ３−メチル−１−ペンタン−３−オール １８部 水溶性メラミン樹脂（住友化学製スミテックスレジンＭ−３） １３部 イオン交換水 ８９部 上記バックコート材は、混合直後は透明な水溶液で粘度
２２ｃｐｓ／２０℃、表面張力２８．０ｄｙｎｅ／ｃｍ
で、０．８μの孔を有するポリサルフォン製のフィルタ
ーを用いて濾過した。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属板に小さい孔径の孔をあけるために
   フォトエッチング法を用いてレジスト膜を形成し、まず
   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
   て樹脂組成物をムラなく充填し、加熱硬化後次に反対側
   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
   該樹脂組成物をアルカリ水を主成分とする剥離液を用い
   て剥離する二段エッチング加工法に使用するための前記
   樹脂組成物が、自己架橋型ソープレスエマルジョンを含
   むアクリルおよび／またはメタクリル系共重合体のアン
   モニア水溶液とアセチレンアルコール化合物および／ま
   たはアセチレングリコール化合物および水溶性架橋剤を
   含有することを特徴とする二段エッチング加工用バック
   コート材。