JPH1150144A - 高精細エッチング加工に適した電子部品用低熱膨張合金薄板およびその製造方法 - Google Patents

高精細エッチング加工に適した電子部品用低熱膨張合金薄板およびその製造方法

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JPH1150144A
JPH1150144A JP9222022A JP22202297A JPH1150144A JP H1150144 A JPH1150144 A JP H1150144A JP 9222022 A JP9222022 A JP 9222022A JP 22202297 A JP22202297 A JP 22202297A JP H1150144 A JPH1150144 A JP H1150144A
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low thermal
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JP9222022A
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Katsuhisa Yamauchi
克久 山内
Tomoaki Hyodo
知明 兵藤
Masaki Omura
雅紀 大村
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Nippon Kokan Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高精細エッチングにおいてエッチングムラを
有効に防止することができる電子部品用低熱膨張合金薄
板およびその製造方法を提供すること。 【解決手段】 Niを30〜45wt%含有するFe−
Ni系合金の鋳塊を45%以上の圧下率で分塊圧延後、
以下に示す(1)式の関係を満足する温度T(℃)、時
間t(hr)で均熱処理してスラブとし、その後熱間圧
延および冷間圧延して、そのエッチングされるべき面の
面内において、Fe濃度の最大とFe濃度の最小の差で
表されるFeの濃度変化が1.5wt%以下である合金
薄板を得る。 logt≧2.80−1.25×10−3T ……
(1) ただし、1200≦T≦1300、t≦50

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エッチング加工に
より製造される電子部品の素材として使用されるFe−
Ni系合金薄板およびその製造方法に関し、特にテレビ
ジョンやコンピュータディスプレイのブラウン管に使用
される高精細シャドウマスク用の素材に適した電子部品
用低熱膨張合金薄板およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来技術】テレビジョンやコンピュータディスプレイ
のブラウン管に配設されているシャドウマスク等の高精
度のエッチング加工が必要とされる電子部品では、均一
な穿孔性を有する素材が必要とされる。例えば、シャド
ウマスクは、電子銃から発射された電子ビームを蛍光面
上の所定の点に正確に照射させる役割を有し、エッチン
グ加工による微細な孔を多数有しており、特に高精度で
均一な穿孔性が要求される。
【0003】このようなシャドウマスクは、余分な電子
ビームを吸収して昇温するため、材料の熱膨張が大きい
と蛍光面に対して孔の位置がずれて電子ビームを蛍光面
上の所定の点へ正確に照射することができなくなり、画
像が不鮮明になる。これを防止するために、シャドウマ
スク用素材として熱膨張が小さいFe−Ni系合金の使
用が拡大している。
【0004】しかし、このようなFe−Ni系合金薄板
をエッチング加工して作製したシャドウマスクにおい
て、スジムラ(素材の圧延方向に平行なスジ状の穿孔ム
ラ)、孔径不良、孔界面異常などのエッチング欠陥の発
生が報告されている。
【0005】これらは、主に素材となる合金薄板に存在
する偏析や不均一組織に起因するエッチングムラであ
る。合金薄板における偏析や不均一組織はNi、Mn、
P、S、Cr、Cなどのミクロ的な偏析を有する鋳造組
織に起因し、熱間圧延、酸洗、焼鈍、冷間圧延などの製
造工程を経た後も継承されて数十μm〜数十mmの幅で圧
延方向に数cm〜数mの長さを有する偏析帯および不均
一組織を形成し、局部的にエッチング性を変化させる。
このようなエッチングムラは、分塊圧延を経て製造され
る合金薄板において顕著である。
【0006】これらのエッチング欠陥を改善する方法
が、特公平1−33531号公報、特公開2−5091
9号公報、特公平6−68128号公報、特開平5−2
22451号公報、特公平7−316747号公報など
に開示されている。
【0007】特公平1−33531号公報に開示された
技術では、スラブを1150〜1300℃で加熱後に熱
間圧延を行うことによってNiやMnの濃化層を消去し
エッチング穿孔性の改善を図っている。特公開2−50
919号公報に開示された技術では熱延鋼板を1000
〜1400℃で焼鈍することによってNiやMnなどの
偏析を低減しスジムラの解消を図っている。特公平6−
68128号公報に開示された技術では、スラブや熱延
鋼板に1350℃までの温度で所定時間の均熱処理を行
うことによってNiやMnの偏析を低減しスジムラの解
消を図っている。
【0008】また、特開平5−222451号公報に開
示された技術では、C、S、Oの不純物量を低減した鋳
塊に1150℃以上の均熱処理を行うことによって非金
属介在物、NiやMnなどの偏析を低減し、スジムラの
解消を図っている。特公平7−316747号公報に開
示された技術では、Sn、Pb、Bi、Zn、Sなど不
純物量を低減しエッチング欠陥の改善を図っている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】画像のきめの細かさや
高輝度への要求の高まりと共にコンピュータのディスプ
レイに用いられる高精細シャドウマスクなども電子ビー
ムの通過孔をさらに微細で高精度に穿孔するようなエッ
チング加工が必要になってきている。高精細化に伴いシ
ャドウマスクでは、例えば、孔径ピッチが300μm以
下であるようなエッチング加工が必要とされ、ますます
エッチング欠陥が顕在化する傾向にある。すなわち、エ
ッチングムラは、偏析量が大きく組織が不均一であるほ
ど明瞭になるが、孔ピッチが細かいエッチング加工であ
るほど、これらの偏析帯および不均一組織を横切るエッ
チング孔が多くなるため、エッチングムラが目立ちやす
くなり、孔ピッチが300μm以下であるような高精細
エッチング加工においては、エッチングムラが顕著であ
り、大幅な歩留り低下を招いている。
【0010】このような状況において、前述した技術を
もってしても以下に示すような種々の問題があり、エッ
チングムラの問題を解決するに至っていない。
【0011】すなわち、前述した特公平1−33531
号公報、特公開2−50919号公報、特公平6−68
128号公報に示されたスラブの均熱処理により、ある
程度のNi、Mn、その他の合金元素や不純物元素の偏
析低減または組織均一化は図れるものの、上述したよう
な高精細エッチング加工で発生するエッチング欠陥の解
消には不十分である。また、熱延鋼板に1100℃以上
の温度で均熱処理を行うと表面酸化および内部酸化が著
しいため、手入れ負荷やそれに伴う材料損失が大きくな
り、また深い粒界酸化等に起因して冷間圧延中に割れや
表面疵が発生するため大幅に歩留りが低下するという問
題がある。また、特開平5−222451号公報、特公
平7−316747号公報にあるように不純物量を低減
しても、Ni、Mn、その他の合金元素や不純物元素の
偏析や不均一組織を十分には抑制することができないた
め、高精細エッチング加工においてエッチング欠陥が発
生する。
【0012】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであって、高精細エッチングにおいてエッチングムラ
を有効に防止することができる、高精細エッチング加工
に適した電子部品用低熱膨張合金薄板およびその製造方
法を提供することを目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、エッチン
グ素材となる、Niを30〜45wt%含有するFe−
Ni系合金合金薄板のエッチングされるべき面の面内に
おけるFeの濃度変化を一定の範囲に抑制することによ
り、均一な組織を有する合金薄板となること、およびこ
のような組織は、鋳塊を所定の圧下率での分塊圧延によ
り偏析を有する鋳造組織を破壊した後に所定の均熱処理
を行い、偏析部の拡散を促進することによって得られる
ことを見出した。本発明は、本発明者らのこのような知
見に基づいてなされたものである。
【0014】すなわち、本発明は、Niを30〜45w
t%含有するFe−Ni系合金からなり、そのエッチン
グされるべき面の面内において、Fe濃度の最大とFe
濃度の最小の差で表されるFeの濃度変化が1.5wt
%であることを特徴とする、高精度エッチング加工に適
した電子部品用低熱膨張合金薄板を提供するものであ
る。
【0015】本発明は、また、Niを30〜45wt%
含有するFe−Ni系合金の鋳塊を45%以上の圧下率
で分塊圧延後、以下に示す(1)式の関係を満足する温
度T(℃)、時間t(hr)で均熱処理してスラブと
し、その後熱間圧延および冷間圧延して、そのエッチン
グされるべき面の面内において、Fe濃度の最大とFe
濃度の最小の差で表されるFeの濃度変化が1.5wt
%である合金薄板を得ることを特徴とする、高精度エッ
チング加工に適した電子部品用低熱膨張合金薄板の製造
方法を提供するものである。 logt≧2.80−1.25×10-3T ……(1) ただし、1200≦T≦1300、t≦50
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について詳細に説
明する。本発明に係る電子部品用低熱膨張合金薄板は、
Niを30〜45wt%含有するFe−Ni系合金から
なり、そのエッチングされるべき面の面内において、F
e濃度の最大とFe濃度の最小の差で表されるFeの濃
度変化が1.5wt%である。
【0017】以下、エッチング素材となる合金薄板にお
けるエッチング面内のFeの濃度変化を1.5wt%以
下とした理由を説明する。なお、Feの濃度変化はエッ
チング加工する面内でEPMA(Electron P
robe Micro Analyzer)で測定した
濃度の最大値と最小値の差で表される。
【0018】このようなFeの濃度変化は、本発明が対
象とする、Niと必要に応じて添加される所定の元素お
よび残部のFeから実質的になるFe−Ni系合金にお
いて、Ni、Mnやその他の元素の偏析に対応するもの
である。すなわち、Fe濃度変化を把握すれば、その残
部であるその他の元素の合計量の変化を把握することが
でき、エッチング性に影響を及ぼすNiなどの偏析の合
計量を把握することができる。そして、エッチング面内
のFeの濃度変化が1.5wt%を超えると、エッチン
グ性の変化が大きくなり、スジムラなどエッチング欠陥
が発生する。したがって、スジムラなどのエッチング欠
陥を有効に防止するためには、エッチングされるべき面
の面内におけるFeの濃度変化を1.5wt%以下とす
る必要がある。
【0019】このようなFeの濃度変化が1.5wt%
以下の合金薄板は、Niを30〜45wt%含有するF
e−Ni系合金の鋳塊を45%以上の圧下率で分塊圧延
後、以下に示す(1)式の関係を満足する温度T
(℃)、時間t(hr)で均熱処理してスラブとし、そ
の後熱間圧延および冷間圧延することにより得られる。 logt≧2.80−1.25×10-3T ……(1) ただし、1200≦T≦1300、t≦50
【0020】ここで、均熱処理前の分塊圧延の圧下率を
45%以上としたのは、圧下率が45%未満では鋳造組
織が十分に破壊されず、十分な偏析低減や組織の均一化
ができないためエッチング欠陥が発生するからである。
【0021】また、圧下率が45%以上であっても、そ
の後の均熱処理の温度が1200℃未満であるか、また
は均熱温度T(℃)と均熱時間t(hr)とが前記
〔1〕式を満足しない場合には時間t(hr)ではエッ
チング欠陥が発生する。図1は圧下率45%以上で分塊
圧延後の均熱処理において温度と時間に対する孔ピッチ
が300μm以下の高精細エッチング加工を行った場合
に、合金薄板でのエッチング欠陥の有無を示したもので
ある。均熱処理の温度が1200℃以上で前記〔1〕式
を満足する温度と時間の範囲であれば合金薄板において
Feの濃度変化が1.5wt%以下となり、エッチング
欠陥は発生しなかった。
【0022】一方、均熱処理の温度が前記〔1〕式を満
たしていても、均熱温度Tが1300℃を超える場合、
または均熱温度が1200℃以上でも時間tが50hr
を超えると、図1に示すように、結晶粒界への不純物濃
化や粒界酸化により熱間圧延や冷間圧延での割れや疵の
発生が著しく増加し、また高温、長時間の処理のため生
産効率の低下やコストの増大を招く。
【0023】したがって、均熱処理における温度T
(℃)および時間t(hr)が、上記(1)式を満た
し、かつ、1200≦T≦1300、t≦50を満たす
こととした。
【0024】なお、本発明における鋳塊は、造塊法また
は連続鋳造法により製造されたものを指す。また、分塊
圧延前の加熱は加工性を付与する最小限の均熱処理でよ
く、酸化抑制の観点からも950℃〜1300℃の温度
で10時間未満であることが望ましい。
【0025】また、均熱処理後の熱間圧延工程および冷
間圧延工程は、特に限定されるものではなく、常法に従
って行えばよい。また、冷間圧延は焼鈍工程を挟んで複
数回行ってもよく、冷間圧延後は、必要に応じてテンシ
ョンレベラーによる形状矯正、歪取り焼鈍を行ってもよ
い。
【0026】なお、本発明は室温から100℃までの平
均熱膨張係数が2.0×10-6/℃以下、または室温か
ら300℃における平均熱膨張係数が5.0×10-6
℃以下の電子部品用のFe−Ni系低熱膨張合金を対象
とする。このような低熱膨張特性は上述したように、N
iを30〜45wt%含有するFe−Ni系合金で得ら
れるが、熱膨張特性を確保できる範囲内で、その用途に
応じて組織や機械的特性を変更するためにCo、Cr、
Mo、Tiなどの合金元素を6wt%以下で添加しても
よい。
【0027】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、Niを30〜45wt%含むFe−Ni系合金を、
転炉または電気炉で溶製、精錬して7〜12トンの鋳塊
とした。次いで、1200℃で5hrの均熱後、表1に
示すような種々の条件で分塊圧延および均熱処理を施
し、表面の酸化層除去後、熱間圧延により板厚2〜4mm
の熱延鋼板を製造した。さらに酸洗後、冷間圧延と焼鈍
を1回または2回以上繰返した後に、最終の冷間圧延を
施し、必要に応じてテンションレベラーまたは歪み取り
焼鈍により形状矯正と残留応力除去を行って、板厚0.
10〜0.25mmの電子部品用素材となる合金薄板を製
造した。なお、表1のうち、No.1〜11が本発明例
であり、No.12〜20が比較例である。
【0028】これらの合金薄板について、表面および断
面でのFe濃度をEPMAで測定し、濃度変化を評価し
た。さらに塩化第二鉄溶液により孔ピッチ300μm以
下で穿孔し、孔径不良、孔界面異常、スジムラの有無な
どエッチング欠陥の有無を評価した。
【0029】本発明例No.1〜11の合金薄板は、F
eの濃度変化が1.5wt%未満で組織も均一であり、
十分な均質化が達成されたため、エッチング欠陥は発生
しなかった。
【0030】他方、比較例No.12〜22の合金薄板
は、熱間圧延や冷間圧延で割れや疵が多数発生し合金薄
板の製造が困難であったり、偏析が大きいためにエッチ
ング欠陥が発生した。具体的には、No.12と13は
均熱処理の温度が高いあるいは時間が長く、深い粒界酸
化の残存や粒界への不純物濃化により熱間圧延や冷間圧
延で多数の割れや疵が発生した。No.14と15は分
塊圧延の圧下率が低く、No.16〜22は均熱処理の
温度が低い、または時間が短いために、いずれも均質化
が不十分でありエッチング欠陥が多数発生した。
【0031】
【表1】
【0032】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高精細のエッチング加工においてもスジムラ、孔径不
良、孔界面異常などのエッチング欠陥が発生しない電子
部品用Fe−Ni系低熱膨張合金薄板を得ることができ
る。
【0033】本発明に係る合金薄板はテレビジョンやコ
ンピュータディスプレイのブラウン管に使用される高精
細シャドウマスク用の素材として好適であり、色ずれが
なく、高輝度、高解像度の画面を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】分塊圧延後の均熱処理における均熱温度および
均熱時間と、エッチング欠陥の発生状況との関係を示す
図。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成10年4月27日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項1
【補正方法】変更
【補正内容】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0014
【補正方法】変更
【補正内容】
【0014】すなわち、本発明は、Niを30〜45w
t%含有するFe−Ni系合金からなり、そのエッチン
グされるべき面の面内において、Fe濃度の最大とFe
濃度の最小の差で表されるFeの濃度変化が1.5wt
以下であることを特徴とする、高精度エッチング加工
に適した電子部品用低熱膨張合金薄板を提供するもので
ある。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】
【発明の実施の形態】以下に、本発明について詳細に説
明する。本発明に係る電子部品用低熱膨張合金薄板は、
Niを30〜45wt%含有するFe−Ni系合金から
なり、そのエッチングされるべき面の面内において、F
e濃度の最大とFe濃度の最小の差で表されるFeの濃
度変化が1.5wt%以下である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 Niを30〜45wt%含有するFe−
    Ni系合金からなり、そのエッチングされるべき面の面
    内において、Fe濃度の最大とFe濃度の最小の差で表
    されるFeの濃度変化が1.5wt%であることを特徴
    とする、高精度エッチング加工に適した電子部品用低熱
    膨張合金薄板。
  2. 【請求項2】 Niを30〜45wt%含有するFe−
    Ni系合金の鋳塊を45%以上の圧下率で分塊圧延後、
    以下に示す(1)式の関係を満足する温度T(℃)、時
    間t(hr)で均熱処理してスラブとし、その後熱間圧
    延および冷間圧延して、そのエッチングされるべき面の
    面内において、Fe濃度の最大とFe濃度の最小の差で
    表されるFeの濃度変化が1.5wt%である合金薄板
    を得ることを特徴とする、高精度エッチング加工に適し
    た電子部品用低熱膨張合金薄板の製造方法。 logt≧2.80−1.25×10-3T ……(1) ただし、1200≦T≦1300、t≦50
JP9222022A 1997-08-05 1997-08-05 高精細エッチング加工に適した電子部品用低熱膨張合金薄板およびその製造方法 Pending JPH1150144A (ja)

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Cited By (1)

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