JP2005001305A

JP2005001305A - スクリーン版及び配線パターンの形成方法

Info

Publication number: JP2005001305A
Application number: JP2003169213A
Authority: JP
Inventors: Toshihiko Egawa; 敏彦江川; Satoshi Odajima; 智小田嶋
Original assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Polymer Co Ltd; Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2003-06-13
Filing date: 2003-06-13
Publication date: 2005-01-06

Abstract

【課題】線の径を適正化して線のくびれや断線等の不具合が生じるのを抑制し、スクリーン版と被印刷物の密着性を向上させて導電ペーストの裏回りや滲み等を防ぎ、高精細なスクリーン印刷を可能とするスクリーン版及び配線パターンの形成方法を提供する。
【解決手段】中空枠形の版枠１と、この版枠１の一面である被印刷物側の面に貼着されて開口を覆う平面略矩形の配線体２と、この配線体２の一面である被印刷物側の面に一体形成される平面矩形のマスク材４とを備える。そして、配線体２を、複数の細線３を並列に配列することにより形成する。印刷パターンのメッシュ交点がなくなるので、開口率が増加し、スクリーン版のフラット性も良くなり、外観上のムラが発生しなくなる。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スクリーン印刷に使用されるスクリーン版に関し、より詳しくは、高精度の配線パターンが要求されるプリント基板等の形成に使用されるスクリーン版及び配線パターンの形成方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
回路の配線パターンの形成には様々な方法があるが、スクリーン印刷法によりパターンを形成する場合には、（１）形成されるパターンの製版及び印刷が簡易である、（２）設備費や経費が少なくて済む、（３）インクである導電ペーストを厚くすることができる、（４）微細なパターンを形成することができる等の利点がある。そこで、スクリーン印刷法は、通常の商業印刷の分野の他、導電ペーストを用いた配線回路や受動素子の形成等、電子工業の分野でも幅広く利用されている（特許文献１、特許文献２参照）。
【０００３】
係るスクリーン印刷にはスクリーン版が用いられるが、このスクリーン版の製造方法としては、（１）スクリーン版の版枠に、合成繊維の縦糸と横糸とからなる平織りのメッシュを張り、このメッシュにマスク材を塗布形成し、露光現像により所定の開口を設けてステンシルとする方法、（２）メッシュの材料としてステンレスの細線を使用し、（１）と同様の方法により所定の開口を設けてステンシルとする方法、（３）金属の薄板にパターン部のみをエッチングやレーザー光線等により開口形成してステンシルとする方法等があげられる。
【０００４】
係るスクリーン版に対する要求特性としては、耐刷性、寸法安定性、耐有機溶剤性、耐水性、耐酸性、耐アルカリ性、及び弾力性等があり、さらに印刷用のインクが通過しやすいようメッシュの開口率の大きいことがあげられる。
ところで近年、スクリーン印刷の電子工業への利用はさらに高精細化しており、微細なパターンを形成することのできる高度な印刷精度が要求されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭５１−９６６０６号公報
【０００６】
【特許文献２】
特開平１１−１５７０４２号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスクリーン版は、以上のように一定間隔の格子形のメッシュが用いられるが、このメッシュが合成繊維製の場合には、メッシュを安価とすることができるものの、糸の線径が太いので、高精細なスクリーン印刷が困難であるという問題がある。また、メッシュが金属製の場合には、糸の線径が十分に細くならず、メッシュの交点で糸が２本になるので、導電ペーストの通過に支障をきたし、高精細な印刷時に線のくびれや断線等の不具合が生じることとなる。また、スクリーン版の印刷面のフラット性に関しても、メッシュ交点の影響を受けてスクリーン版と被印刷物の密着性が悪化して導電ペーストの裏回りを招き、滲み等が発生する。特に、高精細品は、線の幅が一定せず、線幅のうねりやメッシュ交点の影響による外観不具合を伴うこととなる。
【０００８】
また、メタルマスクの場合、エッチング法やメッキ法により非常に薄い金属箔に開口を設けて使用するため、これのみで印刷に耐え得るほどの強度を与えるのは実に困難であり、このため、適用できるサイズがおおよそ３００〜５００ｍｍ□程度に止まり、大型の製品を製造することが困難になる。また、製造工程や条件にも高度な制御が必要となり、製品の歩留まりが悪く、コスト高になるおそれが少なくない。さらに、特許文献１、２のように、メッシュ材とメタルマスクの組み合わせも考えられるが、この場合でも、メッシュの開口率は従来と殆ど変わらいので、開口の開口率を向上させることができず、しかも、メッシュの交点によるパターンのくびれや断線等の不具合が生じやすいという問題がある。
【０００９】
本発明は、上記に鑑みなされたもので、線の径を適正化して線のくびれや断線等の不具合が生じるのを抑制し、スクリーン版と被印刷物の密着性を向上させて導電ペーストの裏回りや滲み等を防ぎ、これらを通じて高精細なスクリーン印刷を可能とするスクリーン版及び配線パターンの形成方法を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明においては、上記課題を達成するため、スクリーン印刷に用いられるスクリーン版であって、
版枠と、この版枠に支持される配線体と、この配線体の一面に一体化されるマスク材とを含み、配線体を、複数の細線を略並列に配列することにより形成したことを特徴としている。
なお、マスク材と一体化した配線体を合成繊維のメッシュを介し版枠に支持させることができる。
また、マスク材を、金属と紫外線硬化樹脂のいずれかを用いて形成することが好ましい。
【００１１】
また、本発明においては、上記課題を達成するため、絶縁性の基材に配線パターンを導電ペーストにより形成する形成方法であって、
基材に配線パターンを請求項１、２、又は３記載のスクリーン版を用いてスクリーン印刷するとともに、このスクリーン印刷の際、印刷方向とスクリーン版の配線体の配線方向とに０°〜４５°の鋭角を形成させることを特徴としている。
【００１２】
ここで特許請求の範囲における版枠は、中空が主であるが、ダイカスト製でも良い。配線体は、版枠に直接支持されるものでも良いし、メッシュ材等を介し間接的に支持されるものでも良い。この配線体の複数の細線は、版枠の所定の辺に対して略平行、あるいは０°〜４５°の所定の角度で傾斜することが好ましい。また、絶縁性の基材は、プリント基板の一部、コネクタの一部、あるいは電磁波シールド体の一部等からなり、可撓性の有無を問わない。
【００１３】
本発明によれば、スクリーン版にメッシュ交点が無く、開口率が高く、マスク材の厚さを薄くすることができる。したがって、このスクリーン版を使用して導電ペーストによりスクリーン印刷した場合、導電ペーストの通過性、スクリーン版と被印刷物との密着性が向上し、外観上の不具合が減少する。また、マスク材を薄くすることにより、高精細のパターンを容易に形成することができる。
また、マスク材と一体化された配線体を合成繊維のメッシュにより版枠に間接的に支持させることにより、スクリーン印刷時の配線体部分の変形量を小さくすることができ、より精密な印刷が期待できるとともに、スクリーン版の寿命を長くすることも可能となる。
【００１４】
また、上記のように構成されたスクリーン版を使用して印刷方向、すなわちスキージの移動方向と配線体の複数の細線とのなす角度を０°〜４５°となるよう印刷すれば、スキージが細線の段差により上下に振動する現象を抑制することができ、用途に対応した高精度の配線パターンを容易、かつ良好な歩留りで得ることが可能になる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態を説明すると、本実施形態におけるスクリーン版は、図１や図２に示すように、版枠１と、この版枠１の一面である被印刷物側の面に接着されて開口を覆う平面略矩形の配線体２と、この配線体２の一面である被印刷物側の面に一体形成される平面矩形のマスク材４とを備えるようにしている。
版枠１は、取付方法や印刷精度を向上させ得るアルミダイカスト、又は軽くて丈夫なアルミ等を使用して略枠形に形成される。この版枠１としては、通常、アルミの角パイプの溶接品が多用される。
【００１６】
配線体２は、複数の細線３を並列に並べ備え、この複数の細線３がスクリーン印刷の印刷方向に対して平行あるいは所定の角度で傾斜する関係を形成する。この複数の細線３の配列ピッチは、４０〜１０００μｍ、好ましくは６０〜２００μｍの粗いピッチが良いが、配線体２の強度との兼ね合いで選定される。各細線３の材質としては、ステンレス、チタン、ニッケル、銅、鉄、タングステン、モリブデン等の金属、あるいはチタン合金、ニッケル合金、銅合金、鉄合金等の合金等の金属線、金属線をメッキしたもの、酸化処理したもの、合成樹脂でコーティングしたものがあげられる。勿論、これらに限定されるものではなく、非金属のカーボン繊維、ナイロン、ポリエステル、ポリイミド等の合成樹脂製でも良い。
【００１７】
各細線３の線径は、５〜１５０μｍ、好ましくは１０〜５０μｍの可能な限り細く、強度を確保できる径が良い。このような細線３からなる配線体２は、周縁部以外の大部分が版枠１の中空に浮いた状態になるので、細線３の両端部が粘着シートにより上下から抑えて保持される。また、後工程で除去可能な粘着シート上に細線３を配線したり、マスク材上あるいはマスク材に埋設して配線等することもできる。
【００１８】
配線体２とマスク材４とは組み合わせて形成されるが、この態様としては、マスク材４上あるいはマスク材４に配線体２が埋設して形成されたり、配線体２に接着剤や紫外線硬化樹脂等を用いて貼着される。また、配線体２及びマスク材４が金属製の場合にはメッキして一体化され、版枠１の被印刷物側の面又は合成繊維のメッシュ材に配線体２の周縁部を介して貼着される。
【００１９】
開口を備えたマスク材４としては、ＰＶＡ系樹脂、アクリル系樹脂等の紫外線硬化樹脂とコーティング用添加剤を加えた乳剤と呼ばれる液状物、あるいは予め離型用のフィルムにコーティングし、乾燥したドライフィルムと呼ばれるフィルムを配線体２にコーティング又は貼着して一体化し、所定のパターンを有するフォトマスクを介して紫外線、電子線、又は可視光線を照射し、一般的には水現像して開口パターンを得られるもの、又は金属をエッチング若しくはレーザー光線によりカッティングすることで、予め開口パターンの得られたマスク材４を配線体２に貼着したものでも良い。
【００２０】
マスク材４の厚みは、０〜１００μｍ、好ましくは０〜３０μｍが良い。ここでマスク材４の厚みが０というのは、配線体２の厚み、つまり細線３の線径の厚み分がコーティングされる状態をいう。また、マスク材４の形成後、導電ペースト１１の抜け性を向上させるため、テフロン（Ｒ）系樹脂、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂等オーバーコート剤をコーティングすることができる。またこれ以外にも、トリアジン系材料を蒸着してコーティングすることもできる。
【００２１】
配線体２と一体化されたマスク材４は、所定の引張り力で引っ張られた状態で版枠１に接着剤により接着固定される。この際、一体化された配線体２とマスク材４のテンションは、細線３の材質や太さにより縦方向、横方向を変更することができ、テンションゲージにより０〜２０ｋｇ／ｃｍ^２の範囲内で調整される。
【００２２】
なお、一体化された配線体２とマスク材４の固定に際しては、合成繊維のメッシュに固定し、所定のテンションを作用させて版枠１に取り付けても良い。また、一体化された配線体２及びマスク材４と合成繊維のメッシュとの間に、薄い金属板を介して固定し、所定のテンションを作用させて版枠１に固定することも可能である。また、このときスクリーン印刷の印刷方向に配慮し、配線体２とマスク材４の配線パターンとの兼ね合いで、印刷方向に対して細線３の配線方向が０°〜４５°の鋭角になるように調整すると良い（図４参照）。
【００２３】
上記構成において、被印刷物である絶縁性の基材１０に配線パターン２１を導電ペースト１１によりスキージ１２で形成する場合には図３や図４に示すように、絶縁性の基材１０に配線パターン２１をスクリーン版を用いてスクリーン印刷するとともに、このスクリーン印刷の際、印刷方向とスクリーン版における配線体２の細線３の配線方向とに０°〜４５°の鋭角を形成させれば良い。
【００２４】
基材１０としては、ポリエステル系、ポリカーボネート系、ポリエチレン系、アクリル系、セルロースアセテート系、スチレン系、塩化ビニル系、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリオレフィン系樹脂のフィルム、あるいは板やガラス、セラミック、ガラスエポキシ基板、フェノール樹脂等があげられ、導電ペースト１１同様、用途に応じて選定される。
【００２５】
基材１０の印刷される表面には、図示しない表面改質層を選択的に積層形成することができる。この表面改質層の積層に際しては、基材１０の表面をコーティングすることにより、表面張力の調整、導電ペースト１１の溶剤に対する接触角の調整、導電ペースト１１の溶剤の吸収力調整、接着力向上のためのプライマー塗布等を行ない、外観や性能が向上するための方法を選択すれば良い。例えば、導電ペースト１１の溶剤を吸収する層として、ポリエステル系やアクリルエポキシ系の樹脂等に比表面積５０〜５００ｍ^２／ｇのシリカとその他添加剤を混合してコーティングし、表面改質層を得ることができる。この表面改質層により溶剤を吸収し、シリカ表面の凹凸により導電ペースト１１の金属又はバインダーのアンカー効果により密着性が向上する。
【００２６】
導電ペースト１１は、カーボン、金、銀、銅、ニッケル、及びこれらの合金や無機物あるいは金属の表面をこれらの金属でコーティングしたものに樹脂、添加物、ガラスフリットや溶剤を混ぜたもの、有機銀化合物や酸化銀、溶剤をまぜたものが使用される。このような導電ペースト１１は、マスク材４上に置かれ、スキージ１２によりマスク材４の開口を通過して基材１０に付着し、加熱により基材１０との適切な密着や抵抗値が得られる。導電ペースト１１の硬化温度は、６０〜７００℃と幅広いが、基材１０に応じて選択される。
【００２７】
スキージ１２を基材方向に押し付けながら図４の矢印方向に従動させ、配線パターン２１をスクリーン印刷すれば、図５に示すプリント基板２０の配線パターン２１や図６に示す電磁波シールド体２２の配線パターン２１Ａを形成することができる。このスクリーン印刷の後、配線パターン２１付きの基材１０上に絶縁コーティングを施したり、配線回路の端子部に異方導電性接着剤を備えた構造に形成することもできる。
【００２８】
上記によれば、印刷パターンのメッシュ交点がなくなるので、開口率が増加し、スクリーン版のフラット性も良くなり、外観上のムラも発生しなくなる。また、導電ペースト１１が通過する際の抵抗も少なく、細線３の裏側に回る導電ペースト１１の流れも向上し、くびれや断線の不具合が減少するとともに、外観上の体裁をも整えることができる。また、配線体２と一体化されたマスク材４の乳剤厚さを薄くすることができ、従来よりもさらに高精細のパターンを形成することができる。
【００２９】
次に、図７、図８は本発明の第２の実施形態を示すもので、この場合には、合成繊維のメッシュ材５の開口に、一体化された配線体２及び金属製のマスク材４の周縁部である四辺を接着剤６により接着固定し、メッシュ材５の四辺を版枠１に接着固定するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても上記実施形態と同様の作用効果が期待でき、しかも、マスク材４と一体化された配線体２を版枠１に合成繊維のメッシュを介し間接的に支持させるので、印刷時の配線体部の変形量を小さくすることができるとともに、より精密な印刷が期待でき、版の寿命を長くすることができるのは明らかである。
【００３０】
次に、図９は本発明の第３の実施形態を示すもので、この場合には、マスク材４を、金属ではなく、紫外線硬化樹脂を用いて形成するようにしている。その他の部分については、上記実施形態と同様であるので説明を省略する。
本実施形態においても、上記実施形態と同様の作用効果が期待できるのは明らかである。
【００３１】
【実施例】
以下、本発明に係るスクリーン版及び配線パターンの形成方法の実施例について比較例と共に説明する。
実施例１
先ず、版枠を製造するため、離型性のＰＥＴ上に乳剤ＳＰ−８３０１〔ムラカミ製〕を２０μｍコーティングしてその上にφ１０μｍのタングステン線からなる細線をピッチ８０μｍで脱脂しながら並べて埋め込み、乾燥させてＰＥＴを剥離し、配線体と乳剤の一体化したものを得た。
【００３２】
こうして一体化したら、これを版枠に接着剤で接着して中間品を製造したが、この際、配線体の細線が印刷方向に対して４５°傾斜するように接着した。そしてその後、中間製品に対してライン幅２５μｍ、ピッチ５０μｍのストライプ状のフォトマスクを用い、露光、現像、後露光を行ない、マスク材上にストライプに対応するストライプ形の開口を形成し、版枠の内側に、複数の細線が並列に配線された配線体の片面と一体化されたマスク材を具備するスクリーン版を得た。
【００３３】
実施例２
実施例１と同様、細線としてφ１０μｍのタングステン線を使用し、配線体と乳剤の一体化したものを得た。これを□８５０ｍｍの寸法を整え、配線体側を□９００ｍｍの内側□８００ｍｍ除いた厚さ５０μｍのステンレス板に、印刷方向に対して配線体の方向が平行（０°）となるよう接着した。これを１，５００ｍｍ×１，５００ｍｍの大きさでテンション５ｋｇ／ｃｍ^２のテトロンのメッシュを備えた版枠の中央、版枠と反対側のメッシュ面にステンレス板側を対向させてセットし、ステンレス部のみ接着剤で接着乾燥後、内側□８００ｍｍのメッシュを除去し、中間品を得た。
【００３４】
中間品にピッチ３００μｍ、線幅２０μｍ、バイアス角度４５°の格子状パターンを有するフォトマスクを用いて露光、現像、後露光を行ない、細線が並列に配線された配線体の片面と一体化された格子形の開口を有するマスク材の四辺をステンレス板と接着し、ステンレス板の外側四辺をメッシュと接着し、版枠の内側にメッシュを備えたスクリーン版を得た。
【００３５】
実施例３
φ１８μｍのステンレス線からなる細線を脱脂しながら配線し、ピッチ１００μｍの配線体を製造し、これに厚さ５０μｍのステンレスに予め実施例１と同様のストライプ形の開口を形成し、金属マスクをメッキ法により接着し、その後、版枠に接着して金属のマスク材を備えたスクリーン版を製造した。
【００３６】
配線パターンの形成１
実施例１のスクリーン版を配線体が印刷方向に対して４５°となるよう印刷装置にセットし、絶縁性の基材として印刷面側にポリエステル樹脂とシリカ微粒子とからなる厚さ２μｍのコーティング層を形成した７５μｍのＰＥＴフィルムを準備し、導電材料としてＦＡ−３５３〔藤倉化成製〕を印刷した。
こうして印刷したところ、導電ラインの線幅２４μｍ、厚さ１０μｍ、外観も美しく、メッシュ交点の模様も見られない配線パターンを備えた配線回路体を得ることができた。
【００３７】
配線パターンの形成２
実施例２で製造したスクリーン版を配線体が印刷方向に対して平行に印刷するよう印刷装置にセットし、絶縁性の基材として厚さ２．５ｍｍのガラス板の印刷面側に、アルカリ可溶タイプの樹脂にシリカ微粒子を混合してコーティング、乾燥したものを準備し、導電ペーストとして有機銀化合物、銀粒子を配合したものを印刷、乾燥後、アルカリ洗浄して露出したコーティング層を除去し、再度乾燥した。
こうして印刷したところ、線幅２１μｍ、ピッチ３００μｍの３２インチのプラズマディスプレイ用電磁波シールドフィルター向け配線回路体を得ることができた。
【００３８】
比較例
配線パターンの形成２と同じ材料を使用し、スクリーン版を９０°回転させて配線体と印刷方向を１８０°に変更して印刷、乾燥、アルカリ洗浄、乾燥をしたところ、パターンの歪みが見られた。
【００３９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、線の径を適正化して線のくびれや断線等の不具合が生じるのを抑制し、スクリーン版と被印刷物の密着性を向上させて導電ペーストの裏回りや滲み等を防ぎ、これらを通じて高精細なスクリーン印刷を可能にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るスクリーン版の実施形態を示す平面模式説明図である。
【図２】本発明に係るスクリーン版の実施形態を示す断面模式説明図である。
【図３】本発明に係るスクリーン版を用いた配線パターンの形成方法の実施形態を示す模式説明図である。
【図４】本発明に係るスクリーン版及び配線パターンの形成方法の実施形態を示す模式説明図である。
【図５】本発明に係るスクリーン版及び配線パターンの形成方法の実施形態におけるプリント基板の配線パターンを示す模式説明図である。
【図６】本発明に係るスクリーン版及び配線パターンの形成方法の実施形態における電磁波シールド体の配線パターンを示す模式説明図である。
【図７】本発明に係るスクリーン版の第２の実施形態を示す平面模式説明図である。
【図８】本発明に係るスクリーン版の第２の実施形態を示す断面模式説明図である。
【図９】本発明に係るスクリーン版の第３の実施形態を示す断面模式説明図である。
【符号の説明】
１版枠
２配線体
３細線
４マスク材
５メッシュ材
６接着剤
１０基材
１１導電ペースト
２０プリント基板
２１配線パターン
２１Ａ配線パターン
２２電磁波シールド体

Claims

スクリーン印刷に用いられるスクリーン版であって、版枠と、この版枠に支持される配線体と、この配線体の一面に一体化されるマスク材とを含み、配線体を、複数の細線を略並列に配列することにより形成したことを特徴とするスクリーン版。
マスク材と一体化した配線体を合成繊維のメッシュを介し版枠に支持させるようにした請求項１記載のスクリーン版。
マスク材を、金属と紫外線硬化樹脂のいずれかを用いて形成した請求項１又は２記載のスクリーン版。
絶縁性の基材に配線パターンを導電ペーストにより形成する配線パターンの形成方法であって、
基材に配線パターンを請求項１、２、又は３記載のスクリーン版を用いてスクリーン印刷するとともに、このスクリーン印刷の際、印刷方向とスクリーン版の配線体の配線方向とに０°〜４５°の鋭角を形成させることを特徴とする配線パターンの形成方法。