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JP2006037175A - Indirect energization type continuous electrolytic etching method for metal strip - Google Patents

Indirect energization type continuous electrolytic etching method for metal strip Download PDF

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JP2006037175A
JP2006037175A JP2004220033A JP2004220033A JP2006037175A JP 2006037175 A JP2006037175 A JP 2006037175A JP 2004220033 A JP2004220033 A JP 2004220033A JP 2004220033 A JP2004220033 A JP 2004220033A JP 2006037175 A JP2006037175 A JP 2006037175A
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etching
electrode
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Shigenobu Koga
重信 古賀
Takashi Mogi
尚 茂木
Masahiro Fujikura
昌浩 藤倉
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Nippon Steel Corp
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Abstract

【課題】 効率的な金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法を提供する。
【解決手段】 金属帯のエッチング面と相対向して複数個の電極を金属帯進行方向に順次 A系,B系,A系,B系, …と配設し,A系-B系電極間で, I)所定時間A系電極が陰極となる電圧印加と,II)所定時間A系電極が陽極となる電圧印加とを交互に繰り返し, I)からII) への電圧印加移行の際にαmsec(α≧0)間, 及び/又は II)からI)への電圧印加移行の際にβmsec(β≧0)間,A系-B系電極間に電圧を印加しない時間を挿む電解エッチング方法において, エッチングマスクをアルカリ溶解性とした上, I)の電圧印加時間Mを0.1 〜10msecとし,II)の電圧印加時間Nを4M〜20M msecとし,II)の電圧印加時の金属帯エッチングマスクの非形成領域への実効電流密度を250 〜1500A/dm2 とし, 該エッチングマスクの非形成領域を電解エッチングで溶解後にアルカリ溶液でエッチングマスクを溶解除去する。
【選択図】 図1
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an efficient indirect energization type continuous electrolytic etching method for a metal strip.
SOLUTION: A plurality of electrodes are sequentially arranged in the metal band traveling direction so as to face the etching surface of the metal band, and arranged between A system, B system, A system, B system,. In this case, I) repeats the voltage application for which the A system electrode becomes the cathode for a predetermined time and II) applies the voltage for which the A system electrode becomes the anode for a predetermined time. (Α ≧ 0), and / or electrolytic etching method that inserts time during which voltage is not applied between A system and B system electrodes during βmsec (β ≧ 0) during voltage application transition from II) to I) In 1), the etching mask is made alkali-soluble, the voltage application time M of I) is 0.1 to 10 msec, the voltage application time N of II) is 4 M to 20 Mmsec, and the metal band etching mask at the time of voltage application II) The effective current density to the non-formation region of the metal is 250-1500 A / dm 2, and the non-formation region of the etching mask is dissolved by electrolytic etching, and then the etching mask is covered with an alkaline solution Dissolve and remove.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、金属帯の片面または両面をエッチング面とし、少なくとも該エッチング面にエッチングパターンを付与したアルカリ溶解性のエッチングマスクが形成された金属帯を、エッチングマスクの非形成領域を電解エッチングにより高速に溶解し、その後、アルカリ液で、エッチングマスクを溶解除去する、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法に関し、特にシャドウマスク用の金属帯のエッチングを高速で行う、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法に関するものである。   In the present invention, one or both sides of a metal strip are etched surfaces, and at least a metal strip on which an alkali-soluble etching mask having an etching pattern is formed is formed at a high speed by electrolytic etching in a non-etched region. Indirect energization type continuous electrolytic etching method for metal band, in which the etching mask is dissolved and removed with an alkaline solution, and then the metal band for shadow mask is etched at high speed. The present invention relates to an electrolytic etching method.

シャドウマスクは、厚さ0.1〜0.2mmの金属板にフォトエッチング技術により多数の細孔をあけてカラーブラウン管に取り付け、細孔を通過する電子ビームを三原色の蛍光体に正しく導いて色再現を行わせる働きをする。基材として使用される金属板は低炭素鋼、アンバー(36質量%のNiを含むFe−Ni合金)などの冷間圧延鋼板である。
金属板に設けられるシャドウマスク細孔は、一方の面では大きく、その反対の面では小さくなっていて、その断面形状は、カラーブラウン管の外側に向かって広がった形になっていなければならない。この形状は、細孔の側面での電子ビームの乱反射を防ぐためであり、もし細孔が真っ直ぐの場合には電子ビームが細孔の側面にあたって散乱し映像コントラストの低下を招くからである。
The shadow mask has a large number of pores formed on a metal plate with a thickness of 0.1 to 0.2 mm by photo-etching technology and is attached to a color cathode ray tube, and the electron beam passing through the pores is correctly guided to the three primary color phosphors. It works to reproduce. The metal plate used as the substrate is a cold-rolled steel plate such as low carbon steel and amber (Fe-Ni alloy containing 36% by mass of Ni).
The shadow mask pores provided in the metal plate must be large on one side and small on the opposite side, and the cross-sectional shape must be widened toward the outside of the color cathode ray tube. This shape is for preventing the irregular reflection of the electron beam on the side surface of the pore. If the pore is straight, the electron beam is scattered on the side surface of the pore and the image contrast is lowered.

このように特殊な形状の細孔を0.6mm以下の細かいピッチで加工しなければならないので、シャドウマスクはフォトエッチング以外の方法ではほとんど製造されていない。 そのフォトエッチングの工程は、シャドウマスク用金属基材の両面に感光膜を形成し、大孔を形成する面には大孔用の、その面と反対の小孔を形成する面には小孔用のネガ原版を密着させた後、露光、現像を行い未露光部を除去し、エッチング液をスプレー方法により吹き付け、目的とする深さまでエッチングを行う一次エッチングの工程と、一次エッチング後の基材の小孔部側の感光膜上および小孔内部にエッチング抵抗物質を含有する耐蝕刻性塗装し、これを乾燥することによりエッチング抵抗層を形成した後、大孔部が小孔部のエッチング抵抗層に達し、かつ大孔部の開口部径が所定の大きさになるまでエッチングを行う二次エッチングの工程とに大きく分けられる。
フォトエッチングのエッチング液としては、塩化第二鉄液が安価で毒性が低く、様々な金属や合金を溶解し、エッチング速度も速いことから最も一般的で広く使用されている。
Thus, since the specially shaped pores must be processed with a fine pitch of 0.6 mm or less, the shadow mask is hardly manufactured by a method other than photoetching. In the photoetching process, a photosensitive film is formed on both sides of the shadow mask metal substrate, and a large hole is formed on the surface where the large hole is formed, and a small hole is formed on the surface where the small hole opposite to the surface is formed. After adhering the negative negative plate for use, exposure and development are performed to remove the unexposed portion, and an etching solution is sprayed by a spray method to perform etching to a target depth, and the base material after the primary etching After the etching resistance layer is formed on the photosensitive film on the small hole side and on the inside of the small hole by etching-resistant coating containing an etching resistance substance, and drying this, the large hole is the etching resistance of the small hole. This is roughly divided into a secondary etching process in which etching is performed until the layer reaches the layer and the opening diameter of the large hole portion reaches a predetermined size.
As an etching solution for photoetching, ferric chloride solution is the most common and widely used because it is inexpensive and has low toxicity, dissolves various metals and alloys, and has a high etching rate.

このようなフォトエッチング工程を前提とした場合の生産性等の問題を、金属基盤の両面のそれぞれのエッチング液の濃度を変えることで、両面から同時にエッチングして製造工程の簡略化と欠陥発生率の低減を図ることのできる発明が特許文献1に開示されている。
また、二次エッチング工程で使用される耐蝕刻性塗装が、難燃性とするためのハロゲン系溶剤や希釈のためのその他の有機溶剤が多量に使用された溶剤型から、溶剤型の環境問題を回避するために、水性型へ転換されたことに伴い顕在化した金属基材に対する耐蝕刻性塗装の濡れ性を有利に解決した発明が、特許文献2に開示されている。
Simplifying the manufacturing process and defect rate by simultaneously etching from both sides by changing the concentration of each etchant on both sides of the metal substrate, such as productivity problems assuming such a photo-etching process Patent Document 1 discloses an invention capable of reducing the above.
In addition, solvent-resistant environmental problems from the solvent type that used a lot of halogen-based solvents and other organic solvents for diluting the corrosion-resistant coating used in the secondary etching process. In order to avoid this problem, Patent Document 2 discloses an invention that advantageously solves the wettability of the corrosion-resistant coating with respect to a metal base material that has become apparent as a result of being converted to an aqueous type.

一方、電解エッチングにより形成される溝の形状を安定させ、溝の幅、溝の深さをより均一とし、特に、電源トランスの鉄心等に利用される歪取り焼鈍後に鉄損が劣化し難い低鉄損一方向性珪素鋼板の製造に好適な、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法および間接通電式連続電解エッチング装置に関する発明が、特許文献3に開示されている。
特開平01−298178号公報 特開平07−014505号公報 特開2004−131841号公報
On the other hand, the shape of the groove formed by electrolytic etching is stabilized, the groove width and groove depth are made more uniform, and especially the iron loss is less likely to deteriorate after the stress relief annealing used for the iron core of the power transformer. Patent Document 3 discloses an invention relating to an indirect energization type continuous electrolytic etching method and an indirect energization type continuous electrolytic etching apparatus for a metal strip, suitable for the production of iron loss unidirectional silicon steel sheets.
Japanese Unexamined Patent Publication No. 01-298178 Japanese Patent Laid-Open No. 07-014505 JP 2004-131841 A

上記従来技術の特許文献1や特許文献2に記載の発明は、代表的には塩化第二鉄液からなるエッチング液をスプレー方法により吹き付け、目的とする深さまでエッチングを行うものであるため、生産性向上のためにエッチング速度を上げようとしても自ずから限界があり、電解エッチングには遠く及ばないものである。
一方、特許文献3に記載の発明は、電解エッチングにより形成される溝の形状を有利に制御できる可能性を持つものであるが、シャドウマスクのような特殊な形状の細孔のエッチングで、かつアルカリ溶解性のエッチングマスクが用いられるエッチングに適するか否かは明らかではない。
The inventions described in Patent Document 1 and Patent Document 2 of the prior art are typically produced by spraying an etching solution made of ferric chloride solution by a spray method and performing etching to a target depth. Even if it is attempted to increase the etching rate in order to improve the performance, there is a limit naturally, and it is far from the electrolytic etching.
On the other hand, the invention described in Patent Document 3 has a possibility that the shape of the groove formed by electrolytic etching can be advantageously controlled, but it is an etching of a specially shaped pore such as a shadow mask, and It is not clear whether or not an alkali-soluble etching mask is suitable for etching.

そこで本発明は、アルカリ溶解性のエッチングマスクが形成された金属帯のエッチングに間接通電式の連続電解エッチング技術を採用するとともに、高速処理可能で、かつエッチングにより形成される形状を安定させ、形状をより均一とし、特にシャドウマスクの製造に好適な、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法を提供することを目的とするものである。   Therefore, the present invention employs an indirect energization type continuous electrolytic etching technique for etching a metal band on which an alkali-soluble etching mask is formed, and can perform high-speed processing and stabilize the shape formed by etching. It is an object of the present invention to provide an indirect energization type continuous electrolytic etching method for a metal strip, which is suitable for manufacturing a shadow mask.

まず、本発明に至るまでの予備的な検討について説明する。
すなわち、金属帯の間接通電式連続電解エッチングについて基礎的なデータを収集するために、上記特許文献3に記載の発明からA系電極が陽極となる場合の構成のみを抽出した予備実験として、片側の表面にエッチングマスクが選択的に(エッチングパターンを付与して)形成され、残る片側の表面にエッチングマスクが全面的に形成された金属帯に 「電解エッチング」により連続して溝加工する予備実験を行った。
First, a preliminary study up to the present invention will be described.
That is, in order to collect basic data on indirect energization type continuous electrolytic etching of a metal strip, as a preliminary experiment in which only the configuration when the A-system electrode is an anode is extracted from the invention described in Patent Document 3, one side Preliminary experiment in which an etching mask is selectively formed on the surface of the metal (with an etching pattern applied), and a groove is continuously formed by “electrolytic etching” on a metal strip having an etching mask formed entirely on the other surface. Went.

図5は、実験装置の概略を長手方向垂直断面図で示すものである。主たる構成は、連続して通板される片側の表面にエッチングマスクが選択的に(エッチングパターンを付与して)形成された金属帯1のエッチング面と相対向して金属帯1の進行方向に、電極a4′,電極b5′を順次設置し、金属帯1と電極a4′,電極b5′の間に電解液3を充填し、電極a4′と電極b5′の間に直流電源装置7を配置している。
直流電源装置7と電極a4′の間には開閉器9が設置されており、この開閉器9を閉にすることにより、電極a4′と電極b5′の間で、電極a4′が陽極となる電圧印加を行う。また開閉器9を開とすることにより電圧印加を中断する。また、金属帯1の搬送ロールとして、電解槽2の入出側にはリンガーロール11,12が設置され、電解液3の槽外への流出を抑制している。槽内にはシンクロール13,14が設置され、電極a4′,電極b5′と金属帯1の距離を一定に保持している。
FIG. 5 shows an outline of the experimental apparatus in a longitudinal sectional view in the longitudinal direction. The main structure is that in the traveling direction of the metal band 1 opposite to the etching surface of the metal band 1 in which an etching mask is selectively formed (provided with an etching pattern) on the surface of one side that is continuously passed through. The electrode a4 'and the electrode b5' are sequentially installed, the electrolytic solution 3 is filled between the metal strip 1, the electrode a4 'and the electrode b5', and the DC power supply device 7 is disposed between the electrode a4 'and the electrode b5'. is doing.
A switch 9 is installed between the DC power supply 7 and the electrode a4 ′. By closing the switch 9, the electrode a4 ′ becomes an anode between the electrode a4 ′ and the electrode b5 ′. Apply voltage. The voltage application is interrupted by opening the switch 9. In addition, ringer rolls 11 and 12 are installed on the entry / exit side of the electrolytic cell 2 as a transport roll for the metal strip 1 to suppress the outflow of the electrolytic solution 3 to the outside of the cell. Sink rolls 13 and 14 are installed in the tank, and the distances between the electrodes a4 'and b5' and the metal strip 1 are kept constant.

図6に、図5の実験装置における電極a4′と電極b5′の間の電極a4′への電圧印加の例を示す。この電圧印加により、電解電流が、電極a4′より、同電極に相対する電解液3、金属帯1のエッチングパターン部を通って金属帯1へ流れ、さらには電極b5′に相対する金属帯1のエッチングパターン部、電解液3を経て電極b5′へと流れる。
なお、電極a4′と電極b5′の間の電解槽2内には、電解液3を介して、電極a4′から電極b5′へ直接、電流が流れることを抑制する目的で、非電導性材料からなる遮蔽板6が設置されている。また電極a4′はいわゆるアノード(陽極)であり、電極自身がエッチングされることのないようにPt系の不溶性電極を採用し、一方、電極b5′はいわゆるカソード(陰極)であり、SUS316からなる電極を採用した。また、電解液3はNaClの水溶液を用いた。
FIG. 6 shows an example of voltage application to the electrode a4 ′ between the electrode a4 ′ and the electrode b5 ′ in the experimental apparatus of FIG. By applying this voltage, an electrolytic current flows from the electrode a4 ′ to the metal band 1 through the electrolytic solution 3 opposite to the electrode, the etching pattern portion of the metal band 1, and further to the metal band 1 opposite to the electrode b5 ′. This flows through the etching pattern portion and the electrolytic solution 3 to the electrode b5 ′.
In the electrolytic cell 2 between the electrode a4 'and the electrode b5', a non-conductive material is used for the purpose of suppressing the current from flowing directly from the electrode a4 'to the electrode b5' via the electrolytic solution 3. The shielding board 6 which consists of is installed. The electrode a4 ′ is a so-called anode (anode) and employs a Pt-based insoluble electrode so that the electrode itself is not etched, while the electrode b5 ′ is a so-called cathode (cathode) and is made of SUS316. An electrode was adopted. As the electrolytic solution 3, an aqueous solution of NaCl was used.

また、実験に用いた金属帯1は、シャドウマスク用の鋼帯であり、その片側の表面に多数の円からなるエッチングパターンを付与したアクリルの樹脂に顔料を加えたインキからなるアルカリ溶解性のエッチングマスクが形成されおり、反対側は、全面に同様の材質からなるエッチングマスクが形成されている。   Further, the metal strip 1 used in the experiment is a steel strip for a shadow mask, which is an alkali-soluble material composed of an ink obtained by adding a pigment to an acrylic resin provided with an etching pattern composed of a number of circles on the surface of one side thereof. An etching mask is formed, and on the opposite side, an etching mask made of the same material is formed on the entire surface.

以上のような図5の実験装置を用いて、本発明者らは、電極aと電極bとの間で電極aに、図6に示した電圧印加を行い、印加電圧(電流密度)を零から順次増やしながら、エッチングマスクが選択的に(エッチングパターンを付与して)形成された金属帯1の電解エッチングによる加工を行って、そのエッチング形状を観察した。   Using the experimental apparatus of FIG. 5 as described above, the present inventors apply the voltage shown in FIG. 6 to the electrode a between the electrode a and the electrode b, and zero the applied voltage (current density). Then, the metal strip 1 on which the etching mask was selectively formed (with an etching pattern) was processed by electrolytic etching, and the etched shape was observed.

図4に、印加電圧(電流密度)を順次増加させていったときの電解エッチング形状の変化の例を示す。電流密度が低いときには、形成される形状はエッチングマスクの損傷が極めて少なく、(イ)に示した形状を示す。印加電圧(電流密度)を増加させ、エッチングパターン部の実効電流密度が250A/dm2 に達すると、エッチングマスクはエッチング面に接した箇所から損傷をはじめ、(ロ)に示した形状を示す。
更に、エッチングパターン部の実効電流密度を上昇させると、形状は(ハ)や(ニ)に示すように径が拡大するとともに穴形状も凹凸が大きくなり、1500A/dm2 に達すると、エッチングマスクは大きく損傷し、広範囲にわたり剥離した。
FIG. 4 shows an example of changes in the electrolytic etching shape when the applied voltage (current density) is sequentially increased. When the current density is low, the formed shape is extremely less damaged by the etching mask and shows the shape shown in (a). When the applied voltage (current density) is increased and the effective current density of the etching pattern portion reaches 250 A / dm 2 , the etching mask starts to be damaged from the portion in contact with the etching surface and exhibits the shape shown in (b).
Further, when the effective current density of the etching pattern portion is increased, the shape increases in diameter as shown in (c) and (d), and the hole shape becomes uneven, and the etching mask reaches 1500 A / dm 2. Was severely damaged and exfoliated extensively.

本発明者らは、金属帯の鋼種を変更し、あるいはエッチングマスクの材料(アクリル、アルキド、エポキシ等)、電解条件(NaCl濃度、電解液温度、溝部の実効電流密度)を変更して、諸々の条件におけるエッチング形状を調査したが、高い印加電圧(高い電流密度)で、エッチングマスクの損傷が僅少で、穴径の拡大がなく、エッチング形状を安定させ、穴径のばらつき、穴の深さのバラツキを大幅に減少させることはできなかった。   The inventors changed the steel type of the metal strip, or changed the etching mask material (acrylic, alkyd, epoxy, etc.) and electrolysis conditions (NaCl concentration, electrolyte temperature, effective current density in the groove), and various others. The etching shape was investigated under the conditions described above, but with a high applied voltage (high current density), damage to the etching mask was minimal, the hole diameter did not expand, the etching shape was stabilized, hole diameter variation, and hole depth. It was not possible to greatly reduce the variation of

本発明者らは、さらに鋭意検討を重ねるうちに、いわゆるアノード電極(陽極)に相対する金属帯のエッチングパターン近傍の溶液のなかの物性挙動、とりわけpHの挙動に着目し、局部的なpHの上昇を抑制し、アルカリ溶解性のエッチングマスクの損傷を抑えることにより、高電流密度でも均一にエッチングできるのではないかという発想を得て、確認実験を行った。   As the inventors of the present invention have made further studies, they pay attention to the physical property behavior of the solution in the vicinity of the etching pattern of the metal band relative to the so-called anode electrode (anode), particularly the pH behavior, and the local pH A confirmation experiment was conducted with the idea that the etching could be performed uniformly even at a high current density by suppressing the increase and preventing damage to the alkali-soluble etching mask.

その結果、いわゆるアノード電極(陽極)に相対する金属帯のエッチングパターン近傍の電解液のpHの局部的上昇を抑制させる手段として、特許文献3に記載の発明を応用して、電解エッチング中に、いわゆるアノード電極(陽極)に相対する金属帯のエッチングパターン面でのH2 の発生を周期的に極短期間停止するとともに、Feを溶解させ水酸化鉄を形成させることが極めて有効であることを見出し、本発明をなしたものである。 As a result, as a means for suppressing a local increase in the pH of the electrolytic solution in the vicinity of the etching pattern of the metal strip relative to the so-called anode electrode (anode), the invention described in Patent Document 3 is applied, and during the electrolytic etching, It is extremely effective to periodically stop the generation of H 2 on the etching pattern surface of the metal band opposite to the so-called anode electrode (anode) and dissolve Fe to form iron hydroxide. This is the heading and the present invention.

すなわち、本発明の要旨とするところは以下のとおりである。
(1) 金属帯の片面または両面をエッチング面とし、少なくとも該エッチング面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、間接通電式電解エッチングにより連続的にエッチング加工する、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法であって、前記金属帯のエッチング面と相対向して、複数個の電極を、前記金属帯の進行方向に、順次、A系、B系、A系、B系、……と配設し、前記金属帯と前記電極群の間に電解液を充填して、A系とB系の電極の間で、(I)所定時間A系電極が陰極となる電圧印加と、(II)所定時間A系電極が陽極となる電圧印加とを交互に繰り返し、前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の際に時間αmsec(α≧0)間、および/または、前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の際に時間βmsec(β≧0)間、前記A系電極とB系電極の間に電圧を印加しない時間の区間を挿む、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法において、
前記エッチングマスクをアルカリ溶解性のエッチングマスクとしたうえで、前記(I)の電圧印加時間Mを0.1〜10msecとし、前記(II)の電圧印加時間Nを4M〜20Mmsecとし、さらに、該(II)の電圧印加時の金属帯エッチングマスクの非形成領域への実効電流密度を250〜1500A/dm2 として、該エッチングマスクの非形成領域を電解エッチングにより溶解し、その後、アルカリ溶液で、エッチングマスクを溶解除去することを特徴とする、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法。
(2) 前記金属帯を、多穴を形成するシャドウマスク用金属帯とすることを特徴とする、上記(1)に記載の金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法。
(3) 前記金属帯を、幅方向と3〜15°傾斜した溝を形成する、冷間圧延された方向性珪素鋼板とすることを特徴とする、上記(1)に記載の金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法。
That is, the gist of the present invention is as follows.
(1) A metal band that is etched continuously by indirect energization electrolytic etching on a metal band on which one or both surfaces of the metal band is an etching surface, and at least an etching mask having an etching pattern applied to the etching surface is formed. An indirect energization type continuous electrolytic etching method, wherein a plurality of electrodes are sequentially arranged in the advancing direction of the metal band so as to face the etching surface of the metal band, and the A system, the B system, the A system, and the B system. ,..., And an electrolyte is filled between the metal strip and the electrode group, and (I) a voltage application in which the A-system electrode becomes a cathode for a predetermined time between the A-system and B-system electrodes. And (II) voltage application in which the A-system electrode serves as an anode is alternately repeated for a predetermined time, and the time αmsec (α ≧ 0) is applied during the transition from the voltage application (I) to the voltage application (II). And / or from the voltage application of (II) above Indirect energization of the metal band, which inserts a period of time during which the voltage is not applied between the A-system electrode and the B-system electrode during the time βmsec (β ≧ 0) at the time of transition to the voltage application of (I) In the continuous electrolytic etching method,
With the etching mask used as an alkali-soluble etching mask, the voltage application time M in (I) is set to 0.1 to 10 msec, the voltage application time N in (II) is set to 4 M to 20 Mmsec, The effective current density to the non-formation region of the metal band etching mask at the time of applying the voltage of (II) is 250-1500 A / dm 2 , the non-formation region of the etching mask is dissolved by electrolytic etching, and then with an alkaline solution, An indirect energization type continuous electrolytic etching method for a metal strip, wherein the etching mask is dissolved and removed.
(2) The metal band indirect energization type continuous electrolytic etching method according to (1), wherein the metal band is a metal band for a shadow mask that forms multiple holes.
(3) The metal band is an indirect metal band according to (1), characterized in that the metal band is a cold-rolled directional silicon steel sheet that forms a groove inclined by 3 to 15 ° with respect to the width direction. Energized continuous electrolytic etching method.

本発明によれば、アルカリ溶解性のエッチングマスクが形成された金属帯の電解エッチングを、高速処理可能で、かつ形成される形状を安定させ、穴の径、穴の深さをより均一とすることができるので、特に多孔を有するシャドウマスクの製造に好適な、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法を提供することができるため、その効果は絶大である。   According to the present invention, electrolytic etching of a metal strip on which an alkali-soluble etching mask is formed can be processed at a high speed, the formed shape is stabilized, and the hole diameter and hole depth are made more uniform. Therefore, the effect of the indirect energization type continuous electrolytic etching of the metal strip, which is particularly suitable for manufacturing a shadow mask having porosity, can be provided.

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
図1に、金属帯の片面または両面をエッチング面とし、少なくとも該エッチング面にアルカリ溶解性のエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、間接通電式連続電解エッチングにより加工する設備の電解槽の構成図を、長手方向垂直断面図で模式的に示す。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a facility for processing by indirect energization type continuous electrolytic etching on a metal band on which one or both sides of the metal band are etched surfaces and at least an etching mask provided with an alkali-soluble etching pattern is formed on the etched surface. The block diagram of an electrolytic cell is typically shown by a longitudinal vertical sectional view.

主たる構成は、連続して通板される片面の表面が全面的にエッチングマスクを形成され、残る片側の表面にエッチングマスクが選択的に形成された金属帯1のエッチング面と相対向して、金属帯1の進行方向に電極A4、電極B5を順次設置し、金属帯1と電極A4、電極B5の間に電解液3を充填し、電極A4と電極B5の間に直流電源装置7,8を配置している。直流電源装置7,8と電極A4の間には、それぞれ開閉器9,10が設置されており、また直流電源装置7,8と電極B5の間には、それぞれ開閉器9′,10′が設置されている。
開閉器9,9′を閉にし、開閉器10,10′を開にすることにより、電極A4と電極B5の間で電極A4に正の電圧を印加し、また開閉器9,9′を開にし、開閉器10,10′を閉とすることにより、電極A4と電極B5の間で電極A4に負の電圧を印加する。また、開閉器9,9′,10,10′を全て開とすることにより、電圧印加を中断する。
The main configuration is that the surface of one side that is continuously passed through is entirely formed with an etching mask, and the etching mask is selectively formed on the surface of the remaining one side, opposite to the etching surface of the metal strip 1, The electrode A4 and the electrode B5 are sequentially installed in the traveling direction of the metal band 1, the electrolyte solution 3 is filled between the metal band 1, the electrode A4, and the electrode B5, and the DC power supply devices 7 and 8 are interposed between the electrode A4 and the electrode B5. Is arranged. Switches 9 and 10 are respectively installed between the DC power supply devices 7 and 8 and the electrode A4, and switches 9 'and 10' are respectively connected between the DC power supply devices 7 and 8 and the electrode B5. is set up.
By closing the switches 9 and 9 'and opening the switches 10 and 10', a positive voltage is applied to the electrode A4 between the electrodes A4 and B5, and the switches 9 and 9 'are opened. Then, by closing the switches 10 and 10 ', a negative voltage is applied to the electrode A4 between the electrode A4 and the electrode B5. Further, the voltage application is interrupted by opening all the switches 9, 9 ', 10, 10'.

なお、電極A4から電極B5へ、あるいは電極B5から電極A4へ、電解液3を介して直接電流が流れる漏れ電流を抑制する目的で、電極A4と電極B5の間の電解槽2内に非導電性材料からなる遮蔽板6が設置されている。   In addition, in order to suppress the leakage current that flows directly from the electrode A4 to the electrode B5 or from the electrode B5 to the electrode A4 via the electrolytic solution 3, it is nonconductive in the electrolytic cell 2 between the electrode A4 and the electrode B5. A shielding plate 6 made of a conductive material is installed.

図2に、本発明による電極Aと電極Bの間の電極Aへの電圧印加例を示す。
通常、電極A4と電極B5との間で電極A4に正の電圧印加または負の電圧印加をそれぞれ行うことにより、所定の電解電流が流れるよう調整されている。
例えば、電極A4への電圧印加が正の電圧印加(電極Aが陽極となる)の場合は、所定の電解電流が、電極A4より、同電極に相対する電解液3、金属帯1のエッチングパターン部(陰極となる)を通って金属帯1へ流れ、さらには電極B5に相対する金属帯1のエッチングパターン部(陽極となる)、電解液3を経て電極B5(陰極となる)へと流れる。
FIG. 2 shows an example of voltage application to the electrode A between the electrodes A and B according to the present invention.
Usually, a predetermined electrolytic current is adjusted to flow by applying a positive voltage or a negative voltage to the electrode A4 between the electrode A4 and the electrode B5.
For example, when the voltage application to the electrode A4 is a positive voltage application (the electrode A serves as an anode), the predetermined electrolytic current is etched from the electrode A4 to the electrolytic solution 3 and the metal strip 1 that are opposed to the electrode A4. Flows to the metal strip 1 through the portion (becomes the cathode), and further flows to the electrode B5 (becomes the cathode) through the etching pattern portion (becomes the anode) of the metal strip 1 opposite to the electrode B5 and the electrolytic solution 3. .

まず、この電解電流による金属帯1(エッチングパターン部)側での電解反応について説明する。すなわち、電極B5に相対する側の金属帯1のエッチングパターン部では、陽極反応(電子放出反応)
Me→Me+ +e- (金属帯が鋼帯の場合、Fe→Fe2++2e-
により電解エッチングが進行することになる。
また、上記の電極A4(陽極となる)に相対する側の金属帯1のエッチングパターン部(陰極となる)では、陰極反応(電子受容反応)
2H2 O+2e- →H2 ↑+2(OH)-
によりエッチングパターン部近傍の電解液のpHはアルカリ性側へ移行する。この状態が長く継続すると、エッチングパターン部近傍の電解液が大きくアルカリ性側に移行し、エッチングマスクを損傷する。
First, the electrolytic reaction on the metal band 1 (etching pattern portion) side by this electrolytic current will be described. That is, in the etching pattern portion of the metal band 1 on the side facing the electrode B5, an anodic reaction (electron emission reaction)
Me → Me + + e (When the metal strip is a steel strip, Fe → Fe 2+ + 2e )
As a result, electrolytic etching proceeds.
Moreover, in the etching pattern part (being a cathode) of the metal band 1 on the side opposite to the electrode A4 (being an anode), a cathodic reaction (electron accepting reaction)
2H 2 O + 2e → H 2 ↑ + 2 (OH)
As a result, the pH of the electrolyte near the etching pattern portion shifts to the alkaline side. If this state continues for a long time, the electrolytic solution near the etching pattern portion largely shifts to the alkaline side and damages the etching mask.

次に、上記の電解電流(電極A4への電圧印加が正の電圧印加の場合)による電極側での電解反応について説明する。
すなわち、電極B5(陰極となる)では、陰極反応(電子受容反応)
2H2 O+2e- →H2 ↑+2(OH)-
により電極B5近傍の電解液のpHはアルカリ性側へ移行する。
また、電極A4(陽極となる)では、陽極反応(電子放出反応)
2(OH)- →(1/2)O2 ↑+H2 O+2e-
により電極A4近傍の電解液のpHは酸性側へ移行する。
Next, the electrolysis reaction on the electrode side by the above electrolysis current (when the voltage application to the electrode A4 is a positive voltage application) will be described.
That is, in the electrode B5 (which becomes the cathode), the cathode reaction (electron acceptance reaction)
2H 2 O + 2e → H 2 ↑ + 2 (OH)
As a result, the pH of the electrolyte near the electrode B5 shifts to the alkaline side.
Further, in the electrode A4 (which becomes an anode), an anodic reaction (electron emission reaction)
2 (OH) → (1/2) O 2 ↑ + H 2 O + 2e
As a result, the pH of the electrolyte near the electrode A4 shifts to the acidic side.

上記のような電解反応により、電極A4への電圧印加が正の電圧印加の場合、電解液全体としては、溶解した金属が、
Me+ +OH- →Me(OH)↓
の反応により水酸化物として沈殿するため、溶液のpHは、若干アルカリ性側に傾いたところで平衡となる。
When the voltage application to the electrode A4 is a positive voltage application due to the electrolytic reaction as described above, as a whole electrolyte solution, the dissolved metal is
Me + + OH - → Me ( OH) ↓
Since the solution precipitates as a hydroxide, the pH of the solution reaches equilibrium when it is slightly inclined to the alkaline side.

逆に、電極A4への電圧印加が負の電圧印加(電極Aが陰極となる)の場合は、上記の場合と逆向きに所定の電流が流れることになる。
まず、上記の電極B5(陽極となる)に相対する側の金属帯1のエッチングパターン部(陰極となる)では、陰極反応(電子受容反応)
2H2 O+2e- →H2 ↑+2(OH)-
によりエッチング面近傍のpHはアルカリ性側に移行する。なお、この印加時間は短いので、アルカリ性側への移行は極めて小さく、エッチングマスクへの影響はほとんどない。
On the contrary, when the voltage application to the electrode A4 is a negative voltage application (the electrode A becomes a cathode), a predetermined current flows in the opposite direction to the above case.
First, in the etching pattern portion (being a cathode) of the metal band 1 on the side opposite to the electrode B5 (becoming an anode), the cathode reaction (electron accepting reaction)
2H 2 O + 2e → H 2 ↑ + 2 (OH)
As a result, the pH in the vicinity of the etched surface shifts to the alkaline side. Since this application time is short, the shift to the alkaline side is extremely small and there is almost no influence on the etching mask.

また、上記の電極A4(陰極となる)に相対する側の金属帯1のエッチングパターン部(陽極となる)では、陽極反応(電子放出反応)
Me→Me+ +e- (金属帯が鋼帯の場合、Fe→Fe2++2e-
により電解エッチングが進行する。その際、溶出した金属イオンは、局部的にアルカリ性に傾いている電解液と反応して水酸化物となり、局部的なpHのアルカリ性側への偏りを減少させる。同時に電解液の拡散が進行し、この2つの作用により、この局部的なpHのアルカリ性側への偏りは減少させられることになる。
Moreover, in the etching pattern part (becoming an anode) of the metal band 1 on the side opposite to the electrode A4 (becoming a cathode), an anodic reaction (electron emission reaction)
Me → Me + + e (When the metal strip is a steel strip, Fe → Fe 2+ + 2e )
As a result, electrolytic etching proceeds. At that time, the eluted metal ions react with the electrolytic solution that is locally inclined to alkalinity to become hydroxide, thereby reducing the local pH bias toward the alkaline side. At the same time, the diffusion of the electrolytic solution proceeds, and the bias of the local pH toward the alkaline side is reduced by these two actions.

一方、電極B5(陽極となる)では、陽極反応(電子放出反応)
2(OH)- →(1/2)O2 ↑+H2 O+2e-
により電極B5近傍の電解液のpHは酸性側へ移行する。また、電極A4(陰極となる)では、陰極反応(電子受容反応)
2H2 O+2e- →H2 ↑+2(OH)-
により電極A4近傍の電解液のpHはアルカリ性側へ移行する。
このときも電解液全体としては、溶解した金属が、
Me+ +OH- →Me(OH)↓
の反応により水酸化物として沈殿するため、溶液のpHは若干アルカリ性側に傾いたところで平衡となる。
On the other hand, in the electrode B5 (becomes an anode), an anodic reaction (electron emission reaction)
2 (OH) → (1/2) O 2 ↑ + H 2 O + 2e
As a result, the pH of the electrolyte near the electrode B5 shifts to the acidic side. In addition, in the electrode A4 (which becomes the cathode), the cathode reaction (electron acceptance reaction)
2H 2 O + 2e → H 2 ↑ + 2 (OH)
As a result, the pH of the electrolyte near the electrode A4 shifts to the alkaline side.
At this time, as a whole electrolyte solution, the dissolved metal
Me + + OH - → Me ( OH) ↓
Since the solution precipitates as a hydroxide, the pH of the solution reaches equilibrium when it is slightly inclined to the alkaline side.

なお本発明では、電極A4も電極B5も、ともに陽極になる場合と陰極になる場合があることから、陽極の場合に電極自身が電解エッチングされることのないように、例えばPt系等の不溶性材料から製作するのがよい。
また、金属帯を高速で電解エッチング処理する手段として、電解槽の中の電極配置を電極A、電極B、電極A、電極B……、電極A、電極Bと複数設置することが有効である。さらに、電解槽を複数設置することも有効である。なお本明細書では、複数の電極Aまたは電極Bを総称してA系電極またはB系電極といい、単に電極Aまたは電極Bということもある。
In the present invention, both the electrode A4 and the electrode B5 may be an anode or a cathode. Therefore, in order to prevent the electrode itself from being subjected to electrolytic etching in the case of the anode, for example, an insoluble material such as a Pt system is used. It is good to make from material.
In addition, as a means for performing electrolytic etching treatment of the metal strip at high speed, it is effective to install a plurality of electrode arrangements in the electrolytic cell as electrode A, electrode B, electrode A, electrode B..., Electrode A, electrode B. . It is also effective to install a plurality of electrolytic cells. In this specification, the plurality of electrodes A or B are collectively referred to as an A-system electrode or a B-system electrode, and may be simply referred to as an electrode A or an electrode B.

本発明では、図2で示す電圧印加のパターンのように、A系とB系の電極の間で、(I)時間M=0.1〜10msecの間にA系電極が陰極となる電圧印加と、(II)時間N=4M〜20Mmsecの間にA系電極が陽極となる電圧印加とを、交互に繰り返すことが必要である。   In the present invention, as in the voltage application pattern shown in FIG. 2, the voltage application between the A-system and B-system electrodes is such that (I) the A-system electrode becomes a cathode during a time M = 0.1 to 10 msec. And (II) it is necessary to alternately repeat the voltage application in which the A-system electrode serves as the anode during the time N = 4 M to 20 Mmsec.

上記(I)のA系電極を陰極、B系電極を陽極とする場合、Mを電圧印加時間(msec)とするとき、Mが0.1msec未満の電圧印加では、いわゆるアノード電極(陽極)に相対する金属帯のエッチングパターン近傍の局所的なpHのアルカリ性側への偏りを解消するのに十分でなく、一方、Mが10msec超の電圧印加では、電解エッチングの効率の低下を招くことから、時間M=0.1〜10msecと規定した。   When the A-system electrode of (I) is a cathode and the B-system electrode is an anode, when M is a voltage application time (msec), when a voltage of less than 0.1 msec is applied, a so-called anode electrode (anode) is formed. Since it is not sufficient to eliminate the local pH bias to the alkaline side in the vicinity of the etching pattern of the opposing metal band, on the other hand, when a voltage application of M exceeds 10 msec, the efficiency of electrolytic etching is reduced. Time M was defined as 0.1 to 10 msec.

また、上記(II)のA系電極を陽極、B系電極を陰極とする場合、Nを電圧印加時間 (msec)とするとき、Nが4Mmsec未満の電圧印加では、電解エッチングの効率の低下を招き、一方、Nが20Mmsec超の電圧印加では、いわゆるアノード電極(陽極)に相対する金属帯のエッチングパターン近傍の局所的なpHのアルカリ性側への偏りが一時的に大きくなりすぎることから、時間N=4M〜20Mmsecと規定した。   In addition, when the A-system electrode in (II) is an anode and the B-system electrode is a cathode, when N is a voltage application time (msec), application of a voltage with N less than 4 Mmsec reduces the efficiency of electrolytic etching. On the other hand, when a voltage of N exceeding 20 Mmsec is applied, the local pH bias toward the alkaline side in the vicinity of the etching pattern of the metal band relative to the so-called anode electrode (anode) becomes temporarily too large. N = 4M-20Mmsec.

ここで、電極A,電極Bを複数設置するとき、あるいは電解槽を複数設置するときの電極の配置について説明する。
一般的にいえば、金属帯の進行方向の最後の電極は、電解液中の物質の陰極反応による金属帯(陰極)への付着を防止する(金属帯のエッチングパターン部を陽極にする)観点から、陰極であることが望ましい。本発明では、電極Aと電極Bとは、陽極と陰極とに交互に切り替えて使用されるが、上記(I)、(II)の電圧印加での時間配分は常にN>Mであるため、B系電極が主として陰極となる。そこで、金属帯の進行方向の最後の電極は、上記の電解液中の物質の金属帯への付着を防止する観点から、主として陰極となるB系とすることが望ましい。
Here, the arrangement of the electrodes when a plurality of electrodes A and B are installed or when a plurality of electrolytic cells are installed will be described.
Generally speaking, the last electrode in the direction of travel of the metal band is a viewpoint that prevents the substance in the electrolyte from adhering to the metal band (cathode) due to the cathodic reaction (the etching pattern part of the metal band is used as the anode) Therefore, the cathode is desirable. In the present invention, the electrode A and the electrode B are used by alternately switching between the anode and the cathode, but the time distribution in the voltage application of the above (I) and (II) is always N> M. The B-type electrode is mainly the cathode. Therefore, it is desirable that the last electrode in the traveling direction of the metal strip is a B system mainly serving as a cathode from the viewpoint of preventing the substances in the electrolyte from adhering to the metal strip.

また、前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の際に時間αmsec(α>0)間、および/または、前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の際に時間βmsec(β>0)間、前記A系電極とB系電極の間に電圧を印加しない時間の区間を挿むことも、電解エッチングを安定して行うことに有効である。
実際の電解エッチング設備では、電解電源装置と電極A、電極Bとの間、あるいは電極A、電極Bと金属帯との間にそれぞれ電気的な、いわゆるLC回路が形成され、印加電圧の陽極、陰極の切替のときに生じる時間遅れが問題となる場合があるからである。このLC回路による時間遅れの問題は、設備規模が大きくなるほど顕在化することになる。
このような問題を解決するための、本発明による電極Aと電極Bの間の電極Aへの電圧印加例を図3に示す。
Further, during the transition from the voltage application of (I) to the voltage application of (II), during the time αmsec (α> 0) and / or from the voltage application of (II) to the voltage of (I) Inserting a time interval during which no voltage is applied between the A-system electrode and the B-system electrode for a time βmsec (β> 0) when switching to application is also effective for stable electrolytic etching. It is.
In an actual electrolytic etching facility, an electrical so-called LC circuit is formed between the electrolytic power supply device and the electrodes A and B, or between the electrodes A and B and the metal strip, This is because the time delay that occurs when switching the cathode may be a problem. The problem of time delay due to the LC circuit becomes more apparent as the equipment scale increases.
FIG. 3 shows an example of voltage application to the electrode A between the electrode A and the electrode B according to the present invention in order to solve such a problem.

ただし、αまたはβが10msec超となる長い電圧印加しない時間を採用すると、電解エッチング速度の低下、あるいは電解エッチング設備(電解槽)の長大化を招くので好ましくなく、またαまたはβがMmsec未満では、上記のLC回路による時間遅れの問題の有効な解決手段とはなりえないため、αまたはβはM〜10msecの範囲にするのが望ましい。   However, it is not preferable to use a time during which no voltage is applied so that α or β exceeds 10 msec, because it causes a decrease in the electrolytic etching rate or an increase in the length of the electrolytic etching equipment (electrolyzer). Since it cannot be an effective solution to the problem of time delay caused by the LC circuit, α or β is preferably in the range of M to 10 msec.

また、エッチングパターン面の実効電流密度は、250A/dm2 未満では、電解エッチングの効率が低いという問題がある。また1500A/dm2 超では、エッチングを行う金属の発熱が大きくなりすぎ実用的でない。そのため、エッチングパターン面の実効電流密度は250〜1500A/dm2 とする。 Further, when the effective current density on the etching pattern surface is less than 250 A / dm 2 , there is a problem that the efficiency of electrolytic etching is low. On the other hand, if it exceeds 1500 A / dm 2 , the heat generated by the metal to be etched becomes so large that it is not practical. Therefore, the effective current density of the etching pattern surface is set to 250~1500A / dm 2.

図4に、印加電圧(電流密度)を零から順次増加させていったときの電解エッチング形状の例を示す。電流密度が低いときには、形成される形状はエッチングマスクの損傷が極めて少なく、(イ)に示す形状を示した。印加電圧(電流密度)をさらに増加させ、エッチングパターン面の実行電流密度が250A/dm2 に達してもエッチングマスクの損傷は極めて少なく、最終的に1500A/dm2 でも、エッチングマスクに大きな損傷はなかった。その結果、高電流密度でも本発明による電解エッチングで形成された形状は非常に安定し、全て図4の(イ)のような凹型の形状となり、バラツキも小さいことを確認した。 FIG. 4 shows an example of the electrolytic etching shape when the applied voltage (current density) is sequentially increased from zero. When the current density was low, the formed shape showed very little damage to the etching mask, and the shape shown in (a) was shown. Even when the applied voltage (current density) is further increased and the effective current density on the etching pattern surface reaches 250 A / dm 2 , the etching mask is very little damaged, and even at 1500 A / dm 2 , the etching mask is largely damaged. There wasn't. As a result, it was confirmed that the shape formed by the electrolytic etching according to the present invention was very stable even at a high current density, all became a concave shape as shown in FIG.

なお、実験に用いた金属帯1はシャドウマスク用の鋼帯であり、その片側の表面に多数の円からなるエッチングパターンを付与したアクリル樹脂に顔料を加えたインキからなるアルカリ溶解性のエッチングマスクが形成されおり、反対側の表面は、全面に同様の材質からなるエッチングマスクが形成されている。また、電解液3はNaClの水溶液を用いた。   The metal strip 1 used in the experiment is a steel strip for a shadow mask, and an alkali-soluble etching mask made of an ink obtained by adding a pigment to an acrylic resin provided with an etching pattern made of many circles on the surface of one side thereof. An etching mask made of the same material is formed on the entire surface on the opposite side. As the electrolytic solution 3, an aqueous solution of NaCl was used.

本発明に使用する電解電源装置は、上記の直流電源装置と開閉器による切替システムに限定されるものではなく、上記に記述の電圧印加サイクルをとれるものであれば、方式を問わない。
本発明は、金属帯の片面または両面をエッチング面とし、少なくとも該エッチング面にアクリル、アルキド、エポキシ等の樹脂に顔料を加えたインキのいずれからなるアルカリ溶解性のエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、連続して、間接通電式の電解エッチングにより安定して溝加工する場合の全てに対して有効であり、アルカリ溶解性のエッチングパターンを形成するレジスト液の組成、レジスト液の塗布方法、及びレジスト膜の形成方法(乾燥・焼付け方法等)にかかわりなく有効である。 また、金属帯の片面のみをエッチング面とする場合の残る片側の面は、エッチングマスクを全面的に形成してもよいし、形成しなくてもよい。
The electrolytic power supply device used in the present invention is not limited to the switching system using the DC power supply device and the switch described above, and any system can be used as long as it can take the voltage application cycle described above.
The present invention provides an etching mask in which one or both surfaces of a metal strip are etched surfaces, and at least the etching surface is provided with an alkali-soluble etching pattern made of any of inks obtained by adding a pigment to a resin such as acrylic, alkyd, or epoxy. The composition of the resist solution that forms an alkali-soluble etching pattern, which is effective for all cases where the formed metal strip is continuously grooved stably by indirect energization type electrolytic etching, and the resist solution This method is effective regardless of the coating method and the resist film forming method (drying and baking method, etc.). Further, the etching mask may or may not be formed on the entire remaining surface when only one surface of the metal strip is used as the etching surface.

図7に、金属帯の両側の両面をエッチング面とし、該エッチング面にアルカリ溶解性のエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、間接通電式連続電解エッチングにより加工する設備の電解槽の構成図を、長手方向垂直断面図で模式的に示す。
図1の設備との違いは、電極部と電源装置部を金属帯の上面側と下面側の両側に配設したことと、金属帯の上面側と下面側の電解エッチング量を個別に制御できるように電源装置と電極の間に可変抵抗器を増設している点だけである。
FIG. 7 shows the electrolysis of equipment for processing by indirect energization continuous electrolytic etching on a metal band on which both sides of the metal band are etched surfaces and an etching mask having an alkali-soluble etching pattern is formed on the etched surface. The block diagram of a tank is typically shown by a longitudinal sectional view in the longitudinal direction.
The difference from the equipment of FIG. 1 is that the electrode part and the power supply unit part are arranged on both the upper side and the lower side of the metal band, and the amount of electrolytic etching on the upper side and the lower side of the metal band can be individually controlled. Thus, only a variable resistor is added between the power supply device and the electrode.

本発明による効果は、金属帯の片面または両面をエッチング面とし、少なくとも該エッチング面にエッチングパターンを付与したアクリル、アルキド、エポキシ等の樹脂に顔料を加えたインキのいずれからなるアルカリ溶解性のエッチングマスクが形成された金属帯を、エッチングマスクの非形成領域を電解エッチングにより高速に溶解し、その後、アルカリ液で、エッチングマスクを溶解除去する金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法、特に、シャドウマスク用の金属帯のエッチングを高速で行う金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法に有効である。これは、多穴を有するシャドウマスクでは、穴の形状のバラツキがそのまま光の透過性のバラツキとなって問題が顕在化するからである。
もちろん、片側の表面にエッチングマスクが選択的に形成された、方向性珪素鋼板の冷延板でもその効果は有効である。
The effect of the present invention is that an alkali-soluble etching comprising any one of inks obtained by adding a pigment to a resin such as acrylic, alkyd, epoxy, etc., in which one or both surfaces of a metal strip is an etching surface and at least an etching pattern is provided on the etching surface. Indirect current continuous electrolytic etching method of metal band, in particular, shadow, in which the metal band on which the mask is formed is dissolved at high speed by electrolytic etching in the non-etching region of the etching mask, and then the etching mask is dissolved and removed with an alkaline solution. This is effective for an indirect energization type continuous electrolytic etching method of a metal band in which a metal band for a mask is etched at a high speed. This is because, in a shadow mask having multiple holes, the variation in hole shape becomes the variation in light transmittance as it is, and the problem becomes apparent.
Of course, the effect is effective even in a cold-rolled sheet of directional silicon steel sheet in which an etching mask is selectively formed on one surface.

以下、本発明を実施例に基づいて具体的に説明する。
実験に用いた金属帯1はシャドウマスク用の鋼帯であり、その片側の表面に多数の円からなるエッチングパターンを付与したアクリル樹脂に顔料を加えたインキからなるアルカリ溶解性のエッチングマスクが形成されおり、反対側は、全面に同様の材質からなるエッチングマスクが形成されている。
Hereinafter, the present invention will be specifically described based on examples.
The metal strip 1 used for the experiment is a steel strip for shadow masks, and an alkali-soluble etching mask made of ink with pigment added to an acrylic resin with an etching pattern made of many circles on the surface of one side is formed. On the opposite side, an etching mask made of the same material is formed on the entire surface.

上記のような前処理が施されたシャドウマスク用鋼板に、図1または図5に示す間接通電式連続電解エッチング装置の電解槽を用いて、電解エッチング処理を施した。また比較のため、スプレー法による酸洗エッチング処理も施した(図示省略)。
[シャドウマスク用鋼板] 板厚:0.10mm、板幅:1000mm
[エッチングマスク] 1mmピッチ、径0.1mmのエッチングパターンを有する。
[電解液] 組成500g−NaCl/l、液温:60℃
[酸洗液] 組成 FeCl3 、50ボーメ、液温:60℃
[目標溝深さ] 0.05mm
[実効電流密度] 100〜750A/dm2
The steel sheet for shadow mask subjected to the pretreatment as described above was subjected to electrolytic etching treatment using the electrolytic bath of the indirect energization type continuous electrolytic etching apparatus shown in FIG. For comparison, a pickling etching process by spraying was also performed (not shown).
[Steel Mask Steel Plate] Thickness: 0.10mm, Plate Width: 1000mm
[Etching Mask] It has an etching pattern with a pitch of 1 mm and a diameter of 0.1 mm.
[Electrolyte] Composition 500 g-NaCl / 1, liquid temperature: 60 ° C.
[Pickling solution] Composition FeCl 3 , 50 Baume, liquid temperature: 60 ° C.
[Target groove depth] 0.05mm
[Effective current density] 100 to 750 A / dm 2

電解エッチング後、電解エッチングで形成された穴の形状パターン、穴の径のばらつきを評価した。
表1に、図1または図5に示す装置に、図2,図3,図6いずれかの電圧印加をしたときの試験条件と結果を示す。
After the electrolytic etching, the variation in the shape pattern of the holes formed by the electrolytic etching and the diameter of the holes was evaluated.
Table 1 shows test conditions and results when the voltage shown in FIG. 2, FIG. 3, or FIG. 6 is applied to the apparatus shown in FIG.

実施例No.1〜5に示した本発明例では、実効電流密度はいずれも高く(750A/dm2 )、電解エッチング時間も40sec と極めて短時間であったが、穴の形状は、全て図4の(イ)に相当する形状となるほど安定しており、その結果、径のバラツキ(%) ((径標準偏差)/(径の平均値)×100)は極めて小さいことが分かる。
なお、本発明例のNo.5では、LC回路による時間遅れの問題を回避するための特別な回路構成を採用したが、この回路構成は公知技術に基づくものであるため詳細な説明は省略する。
Example No. In the examples of the present invention shown in FIGS. 1 to 5, the effective current density was high (750 A / dm 2 ) and the electrolytic etching time was 40 seconds, which was very short. ) Is more stable, and as a result, it can be seen that the variation in diameter (%) ((diameter standard deviation) / (average diameter) × 100) is extremely small.
In addition, No. of the example of the present invention. In FIG. 5, a special circuit configuration for avoiding the problem of time delay due to the LC circuit is employed. However, since this circuit configuration is based on a known technique, detailed description thereof is omitted.

一方、電極Aへの負の電圧印加時間が短い比較例のNo.11、および正の電圧印加時間/負の電圧印加時間の比率が20を超える比較例のNo.12,13では、穴の形状は、一部に図4(イ)に相当する形状が認められるものの、図4(ロ),(ハ),(ニ)に相当する形状も混在しており、その結果、穴の径のバラツキは大きく、満足できる品質ではなかった。なお、実効電流密度はいずれも750A/dm2 であった。 On the other hand, in the comparative example No. No. 11 and Comparative Example No. 1 in which the ratio of positive voltage application time / negative voltage application time exceeds 20. In FIGS. 12 and 13, the shape of the hole is partially equivalent to the shape shown in FIG. 4 (a), but the shapes corresponding to FIGS. 4 (b), (c), and (d) are also mixed. As a result, the hole diameter variation was large and the quality was not satisfactory. The effective current density was 750 A / dm 2 for all.

また、従来の電圧印加法による比較例のNo.21〜23については、実効電流密度の低い(電解エッチング時間の長い)No.21(100A/dm2 )の穴の形状は、全て図4(イ)に相当する形状であったが、実効電流密度を高くして(電解エッチング時間を短くして)いったNo.22(250A/dm2 )では、図4(イ)に相当する形状はなくなり、図4(ロ),(ハ),(ニ)に相当する形状が混在した。更に、実効電流密度を高くした(電解エッチング時間を短くした)No.23(750A/dm2 )では、エッチングマスクが大きく損傷し、もはや径の測定は困難であった。 In addition, No. of the comparative example by the conventional voltage application method. As for Nos. 21 to 23, Nos. Having a low effective current density (long electrolytic etching time). The holes 21 (100 A / dm 2 ) were all in the shape corresponding to FIG. 4 (a), but No. No. 21 was increased in effective current density (shortened electrolytic etching time). At 22 (250 A / dm 2 ), the shape corresponding to FIG. 4 (A) disappeared, and the shapes corresponding to FIGS. 4 (B), (C), and (D) were mixed. Furthermore, the effective current density was increased (electrolytic etching time was shortened). In 23 (750 A / dm 2 ), the etching mask was greatly damaged, and it was no longer possible to measure the diameter.

さらに、酸洗エッチングを行った比較例のNo.31では、穴の形状は全て図4(イ)に相当する形状であり、径のバラツキ(%)((径標準偏差)/(径の平均値)×100)は極めて小さかったが、必要な酸洗エッチング時間は500sec と非常に長く、本発明例の実施例のNo.1〜5の電解エッチング時間40sec に遠く及ばない。   Furthermore, No. of the comparative example which performed pickling etching. In No. 31, the shape of all holes is the shape corresponding to FIG. 4 (a), and the variation in diameter (%) ((standard deviation of diameter) / (average value of diameter) × 100) was extremely small. The pickling etching time is as long as 500 sec. The electrolytic etching time of 1 to 5 is not far from 40 sec.

Figure 2006037175
Figure 2006037175

本発明に係る、少なくとも片側の表面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、間接通電式電解エッチングにより連続して加工する電解装置の長手方向垂直断面図による概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing by the longitudinal direction vertical sectional view of the electrolysis apparatus which processes continuously by indirect energization type electrolysis etching to the metal belt in which the etching mask which gave the etching pattern to the surface of at least one side according to the present invention was formed. . 本発明に係る、A系電極とB系電極の間でのA系電極への電圧印加例を示す図である。It is a figure which shows the example of a voltage application to A system electrode between A system electrode and B system electrode based on this invention. 本発明に係る、A系電極とB系電極の間でのA系電極への別の電圧印加例を示す図である。It is a figure which shows another voltage application example to the A system electrode between the A system electrode and the B system electrode based on this invention. 電解エッチングで形成される断面形状のパターンを分類して示す図である。It is a figure which classify | categorizes and shows the pattern of the cross-sectional shape formed by electrolytic etching. 従来の金属帯に対する電解酸洗装置に類似のもので、本発明に至る予備実験に用いた装置であって、少なくとも片側の表面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、間接通電式電解エッチングにより連続して加工する電解装置の長手方向垂直断面図による概略説明図である。It is similar to the conventional electrolytic pickling device for metal bands, and is an apparatus used in the preliminary experiment leading to the present invention, indirectly on the metal band having an etching mask provided with an etching pattern on at least one surface. It is a schematic explanatory drawing by the longitudinal direction vertical sectional view of the electrolysis apparatus processed continuously by energization type electrolytic etching. 従来の金属帯に対する電解酸洗で用いられる電圧印加に類似のもので、本発明の予備実験で用いた、図5の実験装置における電極aと電極bの間の電極aへの電圧印加例を示す図である。This is similar to the voltage application used in the conventional electrolytic pickling on the metal band, and an example of voltage application to the electrode a between the electrodes a and b in the experimental apparatus of FIG. 5 used in the preliminary experiment of the present invention. FIG. 本発明に係る、表裏両側の表面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、間接通電式電解エッチングにより連続して加工する電解装置の長手方向垂直断面図による概略説明図である。It is a schematic explanatory drawing by the longitudinal direction vertical sectional view of the electrolysis apparatus which processes continuously by indirect energization type electrolysis etching to the metal belt in which the etching mask which gave the etching pattern to the surface of both sides according to the present invention was formed. .

符号の説明Explanation of symbols

1:金属帯
2:電解槽(電解エッチング槽)
3:電解液
4:電極A
4′:電極a
5:電極B
5′:電極b
6:遮蔽板(非導電性材料)
7,8:直流電源装置
9,9′,10,10′:開閉器
11,12:リンガーロール
13,14:シンクロール(浸漬用ロール)
21,21’,22,22’:可変抵抗器
1: Metal band 2: Electrolytic tank (electrolytic etching tank)
3: Electrolytic solution 4: Electrode A
4 ': Electrode a
5: Electrode B
5 ': Electrode b
6: Shield plate (non-conductive material)
7, 8: DC power supply device 9, 9 ', 10, 10': Switch 11, 12: Ringer roll 13, 14: Sink roll (dipping roll)
21, 21 ', 22, 22': Variable resistor

Claims (3)

金属帯の片面または両面をエッチング面とし、少なくとも該エッチング面にエッチングパターンを付与したエッチングマスクが形成された金属帯に、間接通電式電解エッチングにより連続的にエッチング加工する、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法であって、前記金属帯のエッチング面と相対向して、複数個の電極を、前記金属帯の進行方向に、順次、A系、B系、A系、B系、……と配設し、前記金属帯と前記電極群の間に電解液を充填して、A系とB系の電極の間で、(I)所定時間A系電極が陰極となる電圧印加と、(II)所定時間A系電極が陽極となる電圧印加とを交互に繰り返し、前記(I)の電圧印加から前記(II)の電圧印加への移行の際に時間αmsec(α≧0)間と、前記(II)の電圧印加から前記(I)の電圧印加への移行の際に時間βmsec(β≧0)間の、いずれか一方または両方の間、前記A系電極とB系電極の間に電圧を印加しない時間の区間を挿む、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法において、
前記エッチングマスクをアルカリ溶解性のエッチングマスクとしたうえで、前記(I)の電圧印加時間Mを0.1〜10msecとし、前記(II)の電圧印加時間Nを4M〜20Mmsecとし、さらに、該(II)の電圧印加時の金属帯エッチングマスクの非形成領域への実効電流密度を250〜1500A/dm2 として、該エッチングマスクの非形成領域を電解エッチングにより溶解し、その後、アルカリ溶液で、エッチングマスクを溶解除去することを特徴とする、金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法。
Indirect energization of the metal band, where one or both surfaces of the metal band are etched surfaces, and at least an etching mask provided with an etching pattern on the etched surface is continuously etched by indirect energization electrolytic etching. In the continuous electrolytic etching method, a plurality of electrodes are sequentially arranged in the advancing direction of the metal band so as to face the etching surface of the metal band, and the A system, the B system, the A system, the B system,. And an electrolyte solution is filled between the metal strip and the electrode group, and (I) a voltage application in which the A-system electrode becomes a cathode for a predetermined time between the A-system and B-system electrodes; II) A voltage application in which the A-system electrode serves as an anode is alternately repeated for a predetermined time, and during the transition from the voltage application of (I) to the voltage application of (II) for a time αmsec (α ≧ 0), From the voltage application of (II) to the voltage application of (I) Indirect energization of the metal band, inserting a time interval in which no voltage is applied between the A-system electrode and the B-system electrode during one or both of the time βmsec (β ≧ 0) at the time of transition In the continuous electrolytic etching method,
With the etching mask used as an alkali-soluble etching mask, the voltage application time M in (I) is set to 0.1 to 10 msec, the voltage application time N in (II) is set to 4 M to 20 Mmsec, The effective current density to the non-formation region of the metal band etching mask at the time of applying the voltage of (II) is 250-1500 A / dm 2 , the non-formation region of the etching mask is dissolved by electrolytic etching, and then with an alkaline solution, An indirect energization type continuous electrolytic etching method for a metal strip, wherein the etching mask is dissolved and removed.
前記金属帯を、多穴を形成するシャドウマスク用金属帯とすることを特徴とする、請求項1に記載の金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法。   2. The indirect energization type continuous electrolytic etching method for a metal band according to claim 1, wherein the metal band is a metal band for a shadow mask that forms multiple holes. 前記金属帯を、幅方向と3〜15°傾斜した溝を形成する、冷間圧延された方向性珪素鋼板とすることを特徴とする、請求項1に記載の金属帯の間接通電式連続電解エッチング方法。
The indirect energization type continuous electrolysis of a metal band according to claim 1, wherein the metal band is a cold-rolled directional silicon steel sheet that forms a groove inclined by 3 to 15 ° with respect to the width direction. Etching method.
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