(57)【要約】【課題】表面に鋭利に尖っている角部を有する金属材料の前記角部を優先的に腐食・研磨して丸めることのできる化学研磨液と研磨方法、及び、化学研磨してできあがった金属材料を提供することを目的とする。【解決手段】金属材料を腐食する酸化剤と、金属表面に耐食性被膜を生成させて酸化剤による酸化を防止する被膜形成剤と、溶解剤とを含有する化学研磨液を使用する。被膜形成剤は前記鋭利な角部に付着しにくく、付着したとしても生成した被膜は平坦部分と比較して薄くしか生成しない。このため、混合液中の酸化剤は平坦部を実質的に腐食することなく、前記角部を優先的に腐食・研磨してこれを丸めることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属材料を腐食する酸化剤と、金属表面に耐食性被膜を生成させて酸化剤による酸化を防止する被膜形成剤とを含有することを特徴とする化学研磨液。
【請求項２】
前記被膜形成剤がリン酸又はリン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の化学研磨液。
【請求項３】
前記被膜形成剤が界面活性剤又は酸化防止剤であることを特徴とする請求項１記載の化学研磨液。
【請求項４】
さらに油溶性化合物を含有することを特徴とする請求項３に記載の化学研磨液。
【請求項５】
鉄形合金から成り、かつ、孔を有する平坦な表面を有する金属材料に、請求項１〜４のいずれかに記載の化学研磨液を適用して、前記表面と孔内壁を構成する面とが互いに交差する角部を優先的に腐食することを特徴とする化学研磨方法。
【請求項６】
孔を有する平坦な表面を有する金属材料であって、この表面と孔内壁を構成する面とが互いに交差する角度が６０〜９０度であることを特徴とする金属材料。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）の隔壁など、ディスプレイ用部品の仕上げ加工に適する化学研磨液と研磨方法、及び、化学研磨してできあがった金属材料に関する。さらに詳しくは、表面に鋭利に尖っいる角部を有する金属材料のその角部を優先的に腐食・研磨して丸めることのできる化学研磨液と研磨方法、及び、化学研磨してできあがった金属材料に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）は、前面板と背面板の間に隔壁を有しており、これら前面板、背面板及び隔壁で囲まれた空間を放電セルとして、この放電セル毎に放電して画面表示している。
【０００３】
この隔壁は、従来、前面板又は背面板の上にガラスペーストを隔壁の形状に印刷し、焼成して設けたり、あるいはガラス板を選択的にサンドブラストして形成していた。しかしながら、これらの方法では、隔壁の欠損不良が多く、また、その修正作業を必要とするなど、製造コストが高くなる。
【０００４】
このような事情の下で、金属板をウエットエッチングして隔壁を製造する方法が注目されている。しかしながら、金属材料をＰＤＰの隔壁に適用する場合には、その表面に絶縁被膜を設ける必要がある。金属材料をウエットエッチングした場合には、そのエッチング方向が等方性であるためサイドエッチングが進行し、オーバーハンギングが生じて、図１に示すような形状となる。
【０００５】
すなわち、図１において、１１２は金属板の平坦な表面を示し、１１３はこの表面を延長した平面を示している。また、１１４は、ウェットエッチングで設けられた孔の内壁の上端の面を延長した平面を示している。そして、これら面１１３と面１１４とが交差する角部にはコーナーが形成されるが、そのコーナーの幅１１８は１〜２μｍと極めて狭いため、角部は鋭利に尖った形状となる。そして、このような鋭利な角部を絶縁材料で十分に被覆することは極めて困難であった。
【０００６】
そこで、おのような鋭利な角部を研磨して丸める方法として、例えば、特許文献１に記載の方法が提案されている。この方法は、砥粒を使用する湿式サンドブラスト法を適用するものであるが、この方法では、砥粒の衝突によって金属表面が荒れたり、金属自体の伸びるという新たな問題を生じていた。
【特許文献１】特開２０００−１００３３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を解決するためになされたものであり、その課題とするところは、例えば、金属板をウエットエッチングして形成された前記隔壁のように、角部が鋭利に尖っている金属材料の前記角部を優先的に腐食・研磨して丸めることのできる化学研磨液と研磨方法、及び、化学研磨してできあがった金属材料を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
ところで、本発明者の検討によれば、金属材料を腐食する酸化剤と、金属表面に被膜を
形成する被膜形成剤とを混合して金属表面に適用した場合、前記被膜形成剤は曲率が大きくかつ鋭利な前記角部に付着しにくく、付着したとしても、生成した被膜は曲率が小さい面（平坦部）に比較して、薄くしか生成しないことを発見した。そして、このため、混合液中の酸化剤は平坦部を実質的に腐食することなく、前記角部を優先的に腐食・研磨してこれを丸めたのである。
【０００９】
本発明はこのような知見に基づいてなされたもので、すなわち、請求項１の発明は、金属材料を腐食する酸化剤と、金属表面に耐食性被膜を生成させて酸化剤による酸化を防止する被膜形成剤とを含有することを特徴とする化学研磨液である。
【００１０】
請求項２及び３は、被膜形成剤を特定したもので、すなわち、請求項２の発明は、前記被膜形成剤がリン酸又はリン酸塩であることを特徴とする請求項１記載の化学研磨液であり、他方、請求項３の発明は、前記被膜形成剤が界面活性剤又は酸化防止剤であることを特徴とする請求項１記載の化学研磨液である。
【００１１】
また、請求項４の発明は、被膜形成剤に増膜成分を加えて平坦部の保護を強化し、こうして角部の優先的腐食性能を高めたものである。
【００１２】
すなわち、請求項４の発明は、さらに油溶性化合物を含有することを特徴とする請求項３に記載の化学研磨液である。
【００１３】
次に、請求項５の発明は、鉄形合金から成り、かつ、孔を有する平坦な表面を有する金属材料に、請求項１〜４のいずれかに記載の化学研磨液を適用して、前記表面と孔内壁を構成する面とが互いに交差する角部を優先的に腐食することを特徴とする化学研磨方法である。
【００１４】
また、請求項６の発明は、こうしてできあがった金属材料に関するもので、すなわち、孔を有する平坦な表面を有する金属材料であって、この表面と孔内壁を構成する面とが互いに交差する角度が６０〜９０度であることを特徴とする金属材料である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、表面に鋭利に尖っている角部を有する金属材料の前記角部を優先的に腐食・研磨して丸めることが可能となるという効果を奏する。なお、この際、金属表面が荒れたり、あるいは延伸されたりすることもない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明に係る酸化剤は金属材料を腐食・研磨するものである。このような酸化剤としては、過酸化水素、過蟻酸、過酢酸、次亜ハロゲン酸、亜ハロゲン酸、次ハロゲン酸、過ハロゲン酸及びその塩、過硫酸塩、硝酸、重クロム酸塩、クロム酸塩、過マンガン酸塩、塩化第二鉄、塩化第二銅等が例示できる。
【００１７】
次に、本発明に係る被膜形成剤は、金属材料の平坦な表面、あるいはエッチングで形成された孔の内壁など、曲率の小さい略平坦な面に耐食性皮膜を生成させて酸化剤による酸化を防止し、曲率の大きい角部を選択的に腐食・研磨させるものである。
【００１８】
耐食性被膜は無機塩系皮膜と有機系被膜に大別でき、無機塩系被膜としては、リン酸鉄被膜、リン酸亜鉛被膜、リン酸マンガン被膜、リン酸亜鉛・カルシウム被膜、リン酸鉛被膜などのリン酸塩系被膜が例示できる。このようなリン酸塩系被膜を生成させる成分としては、Ｆｅ（Ｈ2ＰＯ4）2，Ｚｎ（Ｈ2ＰＯ4）2，Ｍｎ（Ｈ2ＰＯ4）2，Ｃａ（Ｈ2ＰＯ4）2，Ｐｂ（Ｈ2ＰＯ4）2がある。また、リン酸ソースと金属イオンソースの混合物を使用し
ても良い。リン酸ソースとしてリン酸、ＮａＨ2ＰＯ4，ＮＨ4Ｈ2ＰＯ4，金属イオンソースとしてＭｎ（ＮＯ3）2，Ｆｅ（ＮＯ3）2，Ｚｎ（ＮＯ3）2，Ｃａ（ＮＯ3）2，Ｐｂ（ＮＯ3）2がある。
【００１９】
有機系被膜を生成させる成分としては、例えば、界面活性剤、酸化防止剤が例示できる。
【００２０】
非イオン性界面活性剤としては、ポリオキシエチレン，ポリプロピレンオキサイドおよびこれらのモノ又はジ−アルキルあるいはアリールエーテル；ポリオキシエチレンポリオキシプロピレングリコール，とそのモノ又はジ−アルキルあるいはアリールエーテル；ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル；ポリオキシエチレンポリスチリルフェニルエーテル；アルキルジエタノールアミド；Ｎ，Ｎ−ビス−２−ジヒドロキシアルキルアミン；ポリオキシエチレンアルキルアミン；Ｎ，Ｎ−ビス（ポリオキシエチレン）アルキルアミン；トリアルキルアミンオキシド，ポリオキシエチレンエチレンジアミン；Ｎ，Ｎ‘−ビス（ポリオキシエチレン）エチレンジアミン；Ｎ，Ｎ，Ｎ’トリス（ポリオキシエチレン）エチレンジアミン；Ｎ，Ｎ，Ｎ‘，Ｎ’−テトラ（ポリオキシエチレン）ジアミン等が例示できる。
【００２１】
アニオン系界面活性剤としては、脂肪族モノカルボン酸塩，アルキルベンゼンスルホン酸塩，アルキルナフタレンスルホン酸塩，アルカンスルホン酸塩，パーフルオロアルキル硫酸エステル塩，ヒドロキシアルカンスルホン酸塩，アルキルフェノキシエチレンプロピルスルホン酸塩，ポリオキシエチレンアルキル−スルホフェニルエーテル塩，Ｎ−メチル−Ｎ−オレイルタウリンナトリウム，Ｎ−アルキルスルホコハク酸モノアミド二ナトリウム塩，アルキル硫酸エステル塩，ポリオキシエチレンエーテル硫酸エステル塩，ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル硫酸エステル塩，ポリオキシエチレンスチリルフェニルエーテル硫酸塩，アルキル燐酸エステル塩，ポリオキシエチレンアルキルフェニルエーテル燐酸塩，αオレフィン−マレイン酸重合体部分ケン化物，スチレン−マレイン酸部分ケン化物，ナフタレンスルホン酸塩―ホルマリン縮合物等がある。
【００２２】
カチオン系界面活性剤としては、アルキルアミン塩，ジアルキルアミン塩，テトラアルキルアンモニウム塩，アルキルピリジニウム塩，２−アルキル−１−アルキル−１−ヒドロキシエチルイミダゾリウム塩，Ｎ，Ｎ−ジアルキルモルホリニウム塩，ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミド塩，ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミド−尿素縮合物の塩，ポリエチレンポリアミン脂肪酸アミド縮合物の四級アンモニウム塩，［ＣnＦ2n+1ＳＯ2ＮＨＣＨ2ＣＨ2Ｎ（ＣＨ3）3］Ｉで示されるフッ素系界面活性剤が適用できる。
【００２３】
また、両性界面活性剤、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−アルキル−Ｎ−カルボキシアルキレンアンモニウムベタイン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−Ｎ−パーフルオロアルキル−Ｎ−カルボキシアルキレンアンモニウムベタイン、Ｎ，Ｎ−ジアルキルアミノアルキレンカルボン酸、Ｎ，Ｎ，Ｎ−トリスアルキル−Ｎ−スルホアルキレンアンモニウムベタイン、Ｎ−アルキル−Ｎ−ビスポリオキシエチレン硫酸エステル塩、２−アルキル−１−ヒドロキシメチル−１−カルボキシメチルイミダゾリウム塩も利用できる。
【００２４】
次に、酸化防止剤としては、含窒素化合物、含硫黄化合物、複素環状化合物などが例示できる。
【００２５】
含窒素化合物としては、１級、２級又は３級脂肪族あるいは芳香族アミン、モノ又はジあるいはトリエチレンジアミンあるいはポリエチレンジアミン等高分子アミン、ピペリジン、モルホリン等の脂肪族環状アミン、Ｎ１置換又はＮ２置イミン化合物、あるいは、２−アルキル−１−エチレンアミンイミダゾリン、２−アルキル−１−ヒドロキシエチルイ
ミダゾリン等が例示できる。
【００２６】
含硫黄化合物としては、例えば、ポリエチレンスルフィド、チオ尿素及びチオ尿素Ｎ置換体、フォルムアミンジスルフィド及びその塩酸塩、芳香族あるいは脂肪族チオール、脂肪族あるいは芳香族スルフィド、脂肪族あるいは芳香族ジスルフィド、脂肪族あるいは芳香族ポリスルフィド、２−メルカプトベンゾチアゾール、２−アミノベンゾチアゾール又は２−ヒドロキシベンゾチアゾールとその誘導体、１又は４位に１ないし２個以上のヒドロキシ基、アミノ基、又はメルカプロ基を有するフェノチアゾン類が使用できる。また、アセチレン、１−ヘキシン等のアセチレン類；プロパルギルアルコール，１−ヘコシン−３−オール等アルキノール類；ベｂｂズアルデヒド，けい皮アルデヒド等のアルデヒドでも良い。
【００２７】
次に、本発明に係る研磨液は、酸化剤と被膜形成剤の外、溶解剤を含有することができる。溶解剤は、前記酸化剤で金属材料を腐食した結果発生した金属イオンに対してアニオンを供給して、この金属イオンを溶解したままに維持するものである。このような溶解剤としては、硫酸、弗化水素酸、塩酸、臭化水素酸、硝酸、リン酸等の無機酸、蟻酸、酢酸、クエン酸、蓚酸等の有機酸が利用できる。
【００２８】
また、本発明に係る油溶性化合物は、界面活性剤又は酸化防止剤と協働して、耐食性被膜を増膜させるものである。すなわち、例えば、界面活性剤と共に油溶性化合物を適用すると、まず金属表面に界面活性剤が吸着され、その疎水基部分に油溶性化合物が分配されて増膜する。このような油溶性化合物としては、使用温度で水と混合せず、かつ、化学研磨液と化学反応を起こすことがなく、しかも蒸散による損失のないものが望ましい。例えば、ケロシン、軽ケロシン、ガス油、ペトロラタム、潤滑油等の石油留分、パラフィン、石油ワックス等が例示できる。また、モンタンワックス，オゾケライト，セレシン等の鉱物系ワックス；ポリエチレンワックス，フィッシャートロプシュワックス，アミドワックス，硬化ヒマシ油等の合成ワックス；カルナバワックス，キャンデリラワックス，ライスワックス，木ロウ等の植物系ワックス；蜜蝋，鯨ロウ等の動物系ワックスも使用できる。
【００２９】
本発明に係る研磨液は、酸化剤の水溶液と被膜形成剤とを混合することで製造することができる。酸化剤が６５％硝酸の場合には、この硝酸１００重量部に対し被膜形成剤を５〜３０重量部混合すれば良い。また、酸化剤が４７°Ｂｅの塩化第二鉄水溶液であれば、この塩化第二鉄水溶液１００重量部に対し被膜形成剤を５〜２０重量部混合すれば良い。また、油溶性化合物は必要に応じて添加すれば良いが、重量比で被膜形成剤の０．５〜２倍添加することが望ましい。
【００３０】
また、本発明の化学研磨液は、この液中に金属材料を浸漬することによって使用できる。常温で浸漬しても良く、加温した化学研磨液に浸漬しても良い。浸漬時間は３０〜１８０秒で十分である。
【実施例】
【００３１】
ＰＤＰの金属製隔壁に適用することを想定して、実施例１〜１０、比較例１〜２の実験を行った。
【００３２】
まず、金属材料を、次のように調製した。
【００３３】
すなわち、厚さ５０μｍのＦｅ−５０Ｎｉ合金基板をアルカリ脱脂し、膜厚２０μｍの市販のドラオフィルムレジストを基板両面に張り合わせた。次いで、ピッチ２７０×８１０μｍで、１００×６４０μｍのスロットパターンに開口しているフォトマスク２枚で挟
む込むように位置合わせして重ね合わせ、両面露光し、１％炭酸ナトリウム水溶液でレジストをスプレー現像した。次に、塩化第二鉄水溶液をスプレーしてＦｅ−５０Ｎｉ合金基板をエッチングし、レジストを剥離して金属材料を調製した。
【００３４】
得られた金属材料のエッチング孔は、図１に示す断面を有していた。すなわち、金属材料の表面１１２は平坦であり、他方、孔内壁を構成する面は曲面で、これら表面と孔内壁を構成する面とが交わる位置に、幅１．４ミクロンのコーナーを有していた。
【００３５】
つぎに、表１に示す配合で化学研磨液を調合した。すなわち、実施例１〜６に係る化学研磨液を調合した時には、まず規定量の水を薬液タンクに秤量し、それぞれ表に示される酸化剤、溶解剤を薬液タンクに攪拌投入した。最後に被膜形成剤を投入し、攪拌により被膜形成剤を完全に分散させた液を調合した。
【００３６】
実施例７及び８に係る化学研磨液を調合した時には、規定濃度の塩化第二鉄液を秤量し、攪拌下に被膜形成剤を分散させて調合した。
【００３７】
また、実施例９及び１０に係る化学研磨液を調合した時には、水を規定の重量部秤量した後、酸化剤、溶解剤、被膜形成剤を攪拌投入した。
【００３８】
比較例１及び２に係る化学研磨液の調合方法は、被膜形成剤を使用しないことを除き、実施例１〜６と同様である。
【００３９】
そして、こうして調合した液に、各々、表２に示す条件で、前記金属材料を浸漬して、化学研磨を行った。
【００４０】
【表１】
2006213970.tif 000003
研磨前の金属材料のコーナー、研磨後の金属材料のコーナーのそれぞれにつき、コーナー角度、コーナー幅Ｒ、及び化学研磨量を測定して、評価した。
【００４１】
なお、コーナー角度１１５は、図１に示すように、金属材料の表面１１２を延長した仮想の面１１３と、エッチング孔の内壁の上端の面を延長した平面１１４とがなす角度のうち、９０度以下の角度である。また、コーナー幅１１８は、コーナーの屈曲点とコーナー頂点とを、投影線１１６と１１７を用いて、仮想面１１３に投影したときの両点の距離である。
【００４２】
また、化学研磨量は、研磨前の金属材料の重量をＷ0、研磨後の重量をＷ1として、次の式に従って算出したものである。
【００４３】
化学研磨量（％）＝（Ｗ0−Ｗ1）／Ｗ0×100
この結果を、前述の浸漬け条件と併せて、表２に示す。
【００４４】
【表２】
2006213970.tif 000004
この結果から分かるように、本発明に係る化学研磨液を使用した各実施例は、比較例に比べて化学研磨量が少ない。そして、そのコーナー角度から分かるように、本発明に係る化学研磨液を使用した実施例では、コーナー角がいずれも６０度より大きく、従ってコーナーを優先的に腐食研磨しているのに対し、比較例は全体的に腐食研磨しているため、コーナーは研磨前と同様に鋭利に尖っており、コーナー角は６０度以下となっている。
【００４５】
また、油溶性化合物を添加していない実施例１及び７では、そのコーナー角が７０度以下であるのに対し、油溶性化合物を添加した実施例２〜６及び８〜１０では８０度以上で
あり、油溶性化合物の添加によって優先的腐食性能が向上していることが分かる。
【００４６】
本発明は、ウエットエッチングによって凹凸が設けられた金属材料の外、機械的打ち抜きなどによって生じたバリなどについても適用できる。また、ＰＤＰの隔壁の外、リードフレームやシャドウマスクなど、任意の金属製品に利用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】角部の断面形状を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００４８】
１１１…金属材料
１１２…平坦な表面
１１３…表面を延長した平面
１１４…孔内壁の上端の面を延長した平面
１１５…コーナー角度
１１６…投影線
１１７…投影線
１１８…コーナーの幅
【図１】
2006213970.tif 000005