JP2005096400A - Print mask manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、スクリーン印刷に用いられ、非エッチング部に形成された貫通孔による印刷パターンと、ハーフエッチング部に形成された貫通孔による印刷パターンとを有する印刷マスクを製造する印刷マスク製造方法に関するものである。 The present invention relates to a printing mask manufacturing method for manufacturing a printing mask used for screen printing and having a printing pattern with through holes formed in a non-etched portion and a printing pattern with through holes formed in a half-etched portion. It is.
従来より、印刷マスクを用いて、インク、接着材、クリームはんだ、樹脂などの印刷材からなる印刷パターンを被印刷体に印刷する印刷方法が知られている。例えば、電子回路の分野では、印刷マスクを用いてクリームはんだからなる微細なバンプ電極パターンを回路基板に印刷する印刷方法が用いられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a printing method is known in which a printing pattern made of a printing material such as ink, adhesive, cream solder, or resin is printed on a printing medium using a printing mask. For example, in the field of electronic circuits, a printing method is used in which a fine bump electrode pattern made of cream solder is printed on a circuit board using a printing mask.
また、印刷マスクとしては、印刷パターンを形成するための貫通孔に加えて、ハーフエッチング部を形成したものが知られている。図1は、かかる印刷マスクを示す断面図である。同図において、印刷マスク1は、プラスチックフィルムや金属薄膜等からなる基材2に、ハーフエッチング部3や複数の貫通孔4が形成されている。ハーフエッチング部3は、その表面が一定の深さに掘り下げられたものである。複数の貫通孔4は、基材2のハーフエッチングが施されていない非エッチング部だけでなく、ハーフエッチング部3の底面にも設けられている。
Further, as a printing mask, a mask in which a half-etched portion is formed in addition to a through hole for forming a printing pattern is known. FIG. 1 is a cross-sectional view showing such a printing mask. In the figure, the
かかる構成の印刷マスク1は、ハーフエッチング部3の開口側を上(底面側を下)にして、被印刷体たる電子回路基板50の上面に密着せしめられる。印刷マスク1の図中上側の面は印刷材刷り付け面(スキージ面)であり、図2に示すように、扁平状のスキージ51によって印刷材たるクリームはんだが刷り付けられる。これにより、クリームはんだが各貫通孔4内に充填される。スキージ51は可撓性に優れた部材であり、印刷マスク1の表面凹凸に追従して柔軟に撓むことで、ハーフエッチング部3内の印刷材を掻き取りながら、エッチング部底面の貫通孔4内にも十分量のクリームはんだを充填する。
The
貫通孔4内にクリームはんだが充填されると、次に、電子回路基板50を固定しているワーク台52が、図示しない駆動手段によって図中下方に移動せしめられる。すると、図3に示すように、この移動に伴って印刷マスク1と電子回路基板50とが離間(以下、版離れという)する際に、各貫通孔4内のクリームはんだが電子回路基板50に転移して電極パターンが形成される。この電極パターンは、ハーフエッチング部3の貫通孔4が非エッチング部の貫通孔4よりも浅いことにより、高さの異なった2種類のバンプ形状を含んでいる。このように、ハーフエッチング加工された印刷マスク1は、高さの異なる複数種類のバンプ形状を同時に印刷することができる。
When cream solder is filled in the through-
本出願人は、先に、このようなハーフエッチング部3を有する印刷マスク製造方法として、特許文献1に記載のものを提案した。エキシマレーザーの照射によるアブレーション加工で、プラスチック製の基材2にハーフエッチング部3を形成(ハーフエッチング加工)した後、貫通孔4を形成(穿孔加工)する方法である。レーザー加工による方法であるので、フォトリソグラフィー法のように印刷パターン毎に専用の遮光マスクを用意したり、現像液やエッチング液の廃液を発生させたりすることがない。よって、多品種少量受注というオンデマンド型の生産要求に十分に対応し、且つ環境汚染を抑えることができる。
The present applicant has previously proposed the method described in
同特許文献1に記載の印刷マスク製造方法において、ハーフエッチング加工の後に穿孔加工を行うという順序を採用していたのは、フォトリソグラフィー法からの流れを汲んでいたからである。ところが、その後の研究により、レーザー加工による印刷マスクの製造においては、かかる順序によって貫通孔4の形状の乱れを有効に抑えていることがわかった。かかる順序でレーザー加工を行うことで、既に加工してある貫通孔4に対して、ハーフエッチング加工時に再びレーザーを照射してその形状を乱してしまうといった事態を回避していたのである。
The reason why the printing mask manufacturing method described in
また、本発明者らは、ハーフエッチング加工を行った後、基材2に対してハーフエッチング加工のときとは反対面側からレーザー照射して穿孔加工を行うと、はんだ抜け性の悪さによる電極パターンの乱れが抑えられることも見出した。電極パターンの乱れが抑えられるのは次に説明する理由による。即ち、ハーフエッチング部3は、その開口側からのレーザー照射によって加工されたものである。そして、この開口側は、先に図2に示したように、印刷材刷り付け面になる。ハーフエッチング加工と同様にして、この印刷材刷り付け面に向けてレーザー照射して穿孔加工を行うと、図4に示すように、貫通孔4は印刷材刷り付け面側から出射面側に向けて先細の形状になる。かかる構成の印刷マスク1を用いて印刷を行うと、図5に示すように、版離れの際における貫通孔4内からの出口を狭くしてしまうため、はんだ抜け性が悪くなる。そして、十分量のクリームはんだを電子回路基板50に転移させることができず、電極パターンを乱してしまうのである。一方、印刷材刷り付け面とは反対側の面からレーザー照射して穿孔加工した印刷マスクでは、先に図3に示したように、版離れの際における貫通孔4内からの出口を広くする。このため、はんだ抜け性の悪さによる電極パターンの乱れを抑えることができる。
In addition, when the present inventors perform a half-etching process and then perform drilling by irradiating the
ところが、本発明者らは、将来の更なる微細パターン化に対応すべく、基材2の厚さを現状の150〜200[μm]程度から、半分以下の50〜75[μm]程度まで小さくする試験を行っていたところ、興味深い現象に遭遇した。50〜75[μm]という極薄の基材2では、貫通孔4を出口に向けて先細になる形状で加工しても、はんだ抜け性の悪さに起因する電極パターンの乱れを殆ど生ずることがなかったのである。貫通孔4の深さが小さくなったことで、逆テーパーの影響を受け難くなったためと考えられる。
However, the present inventors reduced the thickness of the
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のような印刷マスク製造方法を提供することである。ハーフエッチング加工用のレーザーを照射してしまうことによる貫通孔の形状の乱れを回避しつつ、貫通孔からの印刷材抜け性の悪さによる印刷パターンの著しい乱れを抑えることが可能な印刷マスク製造方法である。 The present invention has been made in view of the above background, and an object thereof is to provide the following printing mask manufacturing method. A printing mask manufacturing method capable of suppressing the disorder of the printing pattern due to the poor ability to remove the printing material from the through hole while avoiding the disorder of the shape of the through hole due to the irradiation of the laser for half-etching processing It is.
上記目的を達成するために、請求項1の発明は、レーザー照射によるハーフエッチング加工と穿孔加工とを基材に施して少なくとも複数の貫通孔からなる印刷パターンを形成する印刷マスク製造方法において、上記ハーフエッチング加工を行った後、上記基材に対して該ハーフエッチング加工のときとは反対面側からレーザー照射して上記穿孔加工を行うことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the invention according to
請求項2の発明は、レーザー照射によるハーフエッチング加工と穿孔加工とを基材に施して少なくとも複数の貫通孔からなる印刷パターンを形成する印刷マスク製造方法において、上記ハーフエッチング加工を行った後、上記基材に対して該ハーフエッチング加工のときと同じ面側からレーザー照射して上記穿孔加工を行うことを特徴とするものである。
The invention of
請求項3の発明は、請求項2の印刷マスク製造方法において、上記穿孔加工では、上記ハーフエッチング加工で用いたものよりも分解能の高い集光手段でレーザー光を集光せしめることを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the printing mask manufacturing method according to the second aspect, in the perforating process, the laser beam is condensed by a condensing means having higher resolution than that used in the half etching process. Is.
請求項4の発明は、請求項1、2又は3の印刷マスク製造方法において、上記基材に形成するハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけるように、上記ハーフエッチング加工を行うことを特徴とするものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the printing mask manufacturing method according to the first, second, or third aspect, the half-etching process is performed so as to taper a side wall of a half-etched portion formed on the base material. Is.
請求項5の発明は、請求項4の印刷マスク製造方法において、上記ハーフエッチング部の平面積と同等以上のスポット面積のレーザー光を上記基材に照射して上記ハーフエッチング加工を行うことを特徴とするものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the printing mask manufacturing method according to the fourth aspect, the half-etching process is performed by irradiating the base material with a laser beam having a spot area equal to or larger than a plane area of the half-etched portion. It is what.
請求項6の発明は、請求項5の印刷マスク製造方法において、上記レーザー光を集光せしめる集光手段の分解能の設定によって上記側壁にテーパーをつけることを特徴とするものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the printing mask manufacturing method of the fifth aspect, the side wall is tapered by setting the resolution of the light condensing means for condensing the laser light.
請求項7の発明は、請求項5の印刷マスク製造方法において、上記基材に向けて照射されるレーザー光を部分的に遮光するアパーチャーマスクの開口面積の設定によって上記側壁にテーパーをつけることを特徴とするものである。 A seventh aspect of the present invention is the printing mask manufacturing method according to the fifth aspect, wherein the side wall is tapered by setting an aperture area of an aperture mask that partially shields laser light irradiated toward the substrate. It is a feature.
請求項8の発明は、請求項5の印刷マスク製造方法において、上記レーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度の設定によって上記側壁にテーパーをつけることを特徴とするものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the printing mask manufacturing method according to the fifth aspect, the side wall is tapered by setting an energy density per unit time at the center of the spot of the laser beam.
請求項9の発明は、請求項4の印刷マスク製造方法において、上記ハーフエッチング加工の際に、上記ハーフエッチング部の平面積よりも小さいスポット面積のレーザー光を上記基材に照射し、該基材に対するレーザー照射領域を基材面方向に変化させながらハーフエッチング領域を基材面方向に徐々に広げて該ハーフエッチング部を形成し、且つ、該ハーフエッチング部における複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とするものである。 A ninth aspect of the present invention is the printing mask manufacturing method according to the fourth aspect, wherein the substrate is irradiated with a laser beam having a spot area smaller than the plane area of the half-etched portion during the half-etching process. Forming the half-etched portion by gradually expanding the half-etched region in the substrate surface direction while changing the laser irradiation region on the material in the substrate surface direction, and at least of the plurality of side walls in the half-etched portion One taper angle is different from the taper angle of the other side wall.
請求項10の発明は、請求項9の印刷マスク製造方法において、上記ハーフエッチング加工の最中に、上記レーザー光を集光せしめる集光手段の分解能を変化させることで、複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とするものである。 A tenth aspect of the present invention is the printing mask manufacturing method according to the ninth aspect, wherein the resolution of the condensing means for condensing the laser beam is changed during the half etching process, so The at least one taper angle is different from the taper angle of the other side wall.
請求項11の発明は、請求項9の印刷マスク製造方法において、上記ハーフエッチング加工の最中に、上記基材に向けて照射される上記レーザー光を部分的に遮光するアパーチャーマスクの開口面積を変化させることで、複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とするものである。
The invention of
請求項12の発明は、請求項9の印刷マスク製造方法において、上記ハーフエッチング加工の最中に、上記レーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度を変化させることで、複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とするものである。 A twelfth aspect of the present invention is the printing mask manufacturing method according to the ninth aspect, wherein the energy density per unit time of the center of the spot of the laser beam is changed during the half-etching process, so that a plurality of the side walls are formed. At least one of the taper angles is different from the taper angle of the other side wall.
これらの発明においては、請求項1、請求項2の何れかの構成によって印刷マスクを製造する。そして、請求項1の構成によって印刷マスクを製造する発明では、貫通孔の穿孔加工に先立ってハーフエッチング加工を行うことで、ハーフエッチング加工用のレーザーを照射してしまうことによる貫通孔の形状の乱れを回避することができる。また、ハーフエッチング加工と、穿孔加工とで、レーザー照射面を反対にすることで、貫通孔を印刷材の出口に向けて幅広になる形状に加工する。よって、貫通孔を出口に向けて先細になる形状に加工する場合よりも孔内からの印刷材抜け性を向上させて、印刷材抜け性の悪さによる印刷パターンの著しい乱れを抑えることができる。
In these inventions, the printing mask is manufactured according to any one of the first and second aspects. And in invention which manufactures a printing mask by the structure of
また、請求項2の構成によって印刷マスクを製造する発明では、貫通孔の穿孔加工に先立ってハーフエッチング加工を行うことで、ハーフエッチング加工用のレーザーを照射してしまうことによる貫通孔の形状の乱れを回避することができる。また、基材として厚み50〜75[μm]程度の極薄のものを用いれば、印刷材抜け性の悪さに起因する印刷パターンの乱れを殆ど生ずることがない。よって、極薄の基材を用いることで、印刷材抜け性の悪さに起因する印刷パターンの乱れを抑えることが可能になる。更に、この発明においては、請求項1の発明とは異なり、ハーフエッチング加工から穿孔加工への以降の際にレーザー照射面を反対にすべく基材を裏返しにすると行った作業を行う必要がない。よって、例えば、裏返しの際に基材面方向における基材とレーザー加工装置との相対位置ズレを起こすことに起因してハーフエッチング部と各貫通孔との相対位置をずらしてしまうなど、請求項1の発明で生じ得る、裏返しに起因する種々の不具合を回避することもできる。
Further, in the invention for manufacturing a printing mask according to the configuration of
また、請求項2の構成によって印刷マスクを製造する請求項3の発明においては、ハーフエッチング加工にて分解能の比較的低い集光手段を用いて、ハーフエッチング部の印刷材刷り付け面側のエッジ部を滑らかにする。そして、このことにより、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からの印刷材掻き取り性を向上させたりし得る印刷マスクを製造することができる。この一方で、穿孔加工にて分解能の比較的高い集光手段を用いて、貫通孔の印刷材刷り付け面側のエッジ部をシャープにする。そして、このことにより、貫通孔に対する印刷材の入口の狭めたり、貫通孔内壁のテーパーを立たせたりして、印刷材抜け性を高めることができる。なお、集光手段として分解能の低いものを用いるほど、ハーフエッチング部や貫通孔の側壁のテーパーを緩やかにして、ハーフエッチング部や貫通孔のエッジをより滑らかにすることができるが、これは次に説明する理由による。即ち、図27は、レーザー光の単位時間あたりにおけるエネルギー密度と、レーザー光のスポット中心からの距離との関係を示すグラフである。同図において、実線で示すグラフは、分解能の比較的低い集光手段によって集光せしめられるレーザー光の単位時間あたりにおけるエネルギー密度を示している。また、点線で示すグラフは、分解能の比較的高い集光手段によって集光せしめられるレーザー光の単位時間あたりにおけるエネルギー密度を示している。図示のように、レーザー光の単位時間あたりにおけるエネルギー密度は、スポット中心で最大となる。そして、スポット中心からある程度の距離をおいた地点Pで最大値よりも小さくなり始め、その地点P(以下、下降開始点Pという)からスポット外縁に近づくにつれて徐々に小さくなっていき、スポット外縁で最小となる。ここで、スポット中心から下降開始点Pに至るまでのレーザー光領域をレーザー中心部と定義する。また、下降開始点Pからスポット外縁に至るまでのレーザー光領域をレーザー外縁部と定義する。すると、レーザー外縁部によって加工される基材領域では、スポット中心側からスポット外縁側に向けて、レーザー照射による掘り下げ量が徐々に小さくなっていくため、テーパーが形成される。下降開始点Pは、図示のように、集光手段の分解能が低くなるほど、スポット中心に近づく。この結果、集光手段の分解能が低くなるほど、ハーフエッチング部や貫通孔の側壁のテーパーが緩やかになるのである。 According to a third aspect of the present invention, a printing mask is manufactured according to the second aspect of the present invention. The edge on the printing material imprinting surface side of the half-etched portion is formed by using a condensing means having a relatively low resolution in the half-etching process. Smooth the part. As a result, it is possible to manufacture a printing mask that can reduce wear of the squeegee during printing or improve the scraping property of the printing material from the half-etched portion. On the other hand, the edge portion on the printing material printing surface side of the through hole is sharpened by using condensing means having a relatively high resolution in the drilling process. And thereby, the entrance of the printing material with respect to the through-hole can be narrowed, or the taper of the inner wall of the through-hole can be raised to improve the printing material removal property. Note that the lower the resolution, the lighter the taper of the side wall of the half-etched part or the through hole, the smoother the edge of the half-etched part or the through-hole. For the reason explained. That is, FIG. 27 is a graph showing the relationship between the energy density per unit time of the laser beam and the distance from the laser beam spot center. In the figure, the graph indicated by the solid line indicates the energy density per unit time of the laser beam condensed by the condensing means having a relatively low resolution. Moreover, the graph shown with a dotted line has shown the energy density per unit time of the laser beam condensed by the condensing means with comparatively high resolution. As shown in the figure, the energy density per unit time of the laser beam is maximum at the spot center. Then, it begins to become smaller than the maximum value at a point P at a certain distance from the center of the spot, and gradually decreases from the point P (hereinafter referred to as a descent start point P) toward the outer edge of the spot. Minimal. Here, the laser beam region from the spot center to the descent start point P is defined as the laser center portion. Further, a laser beam region from the descending start point P to the spot outer edge is defined as a laser outer edge. Then, in the base material region processed by the laser outer edge portion, the amount of digging down by laser irradiation gradually decreases from the spot center side toward the spot outer edge side, so that a taper is formed. As shown in the drawing, the descent start point P approaches the spot center as the resolution of the light collecting means decreases. As a result, the lower the resolution of the light collecting means, the gentler the taper of the side wall of the half-etched part or the through hole.
また、請求項1又は2の構成によって印刷マスクを製造する請求項4乃至12の発明においては、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることにより、ハーフエッチング部の印刷材刷り付け面側のエッジ部を滑らかにする。そして、このことにより、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からの印刷材掻き取り性を向上させたりし得る印刷マスクを製造することができる。 According to a fourth aspect of the present invention, a printing mask is manufactured according to the structure of the first or second aspect of the invention, and the edge portion on the printing material printing surface side of the half-etched portion is formed by tapering the side wall of the half-etched portion. To smooth. As a result, it is possible to manufacture a printing mask that can reduce wear of the squeegee during printing or improve the scraping property of the printing material from the half-etched portion.
特に、請求項5乃至8の発明においては、ハーフエッチング部の平面積と同等以上のスポット面積のレーザー光を用いてハーフエッチング加工を行うことで、ハーフエッチング部を一括加工することが可能になる。この一括加工は、基材に対するレーザー照射領域を基材面方向に変化させながらハーフエッチング領域を基材面方向に徐々に広げていって1つのハーフエッチング部を形成するという加工領域拡大方式の加工とは異なる。1つのハーフエッチング部を形成するにあたって、そのハーフエッチング部の全領域に同一のビームスポットをあてて、レーザー照射領域を基材面方向に徐々に広げることなく、ハーフエッチング部を一気に形成する方式の加工である。このような一括加工では、加工領域拡大方式の加工に比べて、より迅速にハーフエッチング部を加工することができる。 In particular, in the fifth to eighth aspects of the invention, the half-etched portion can be collectively processed by performing the half-etching process using a laser beam having a spot area equal to or larger than the plane area of the half-etched portion. . This batch processing is a processing region expansion method in which a half-etched region is gradually expanded in the direction of the substrate surface while changing the laser irradiation region on the substrate in the direction of the substrate surface to form one half-etched portion. Is different. In forming one half-etched portion, the same beam spot is applied to the entire area of the half-etched portion, and the half-etched portion is formed at once without gradually expanding the laser irradiation region in the direction of the substrate surface. It is processing. In such collective processing, the half-etched portion can be processed more quickly than in the processing area expansion method.
また特に、請求項6の発明においては、集光手段の分解能の設定により、レーザー光における上述のレーザー外縁部を比較的大きくすることで、一括加工であっても、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができる。
In particular, in the invention of
また特に、請求項7の発明においては、アパーチャーマスクの開口面積の設定により、レーザー光における上述のレーザー外縁部を比較的大きくする。具体的には、上述のように、レーザー外縁部ではスポット中心側からスポット外縁側に向けて単位時間あたりにおけるエネルギー密度が徐々に小さくなっていく。このため、アパーチャーマスクとして、レーザー外縁部の全てを遮光するような比較的小さな開口のものを用いた場合には、ハーフエッチング部や貫通孔の側壁がテーパーのない垂直に切り立ったものになる。また、レーザー外縁部を部分的にしか遮光しない比較的大きな開口のものを用いた場合には、その開口面積が大きくなるほど、側壁のテーパーが緩やかになる。レーザースポット面積と、アパーチャーマスクの開口面積との差が小さくなるほど、側壁のテーパーが小さくなるのである。よって、アパーチャーマスクの開口面積の設定により、レーザー外縁部を比較的大きくすることが可能になる。そして、レーザー外縁部を比較的大きくすることで、一括加工であっても、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができる。
In particular, in the invention of
また特に、請求項8の発明においては、レーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度の設定により、レーザー光における上述のレーザー外縁部を比較的大きくする。具体的には、レーザー光は、スポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度が低くなるほど、上述の下降開始点Pがスポット中心に近づく。換言すれば、スポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度が低くなるほど、レーザー外縁部が大きくなる。このため、スポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度の設定により、レーザー外縁部を比較的大きくすることが可能になる。そして、レーザー外縁部を比較的大きくすることで、一括加工であっても、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができる。 In particular, in the invention of claim 8, the laser outer edge portion in the laser light is made relatively large by setting the energy density per unit time at the center of the spot of the laser light. Specifically, in the laser beam, the lowering start point P approaches the spot center as the energy density per unit time at the spot center decreases. In other words, the lower the energy density per unit time at the center of the spot, the larger the laser outer edge. For this reason, the laser outer edge can be made relatively large by setting the energy density per unit time at the center of the spot. And by making a laser outer edge part comparatively large, even if it is collective processing, the side wall of a half etching part can be tapered.
また特に、請求項9乃至12の発明においては、次に説明する理由により、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からの印刷材掻き取り性を向上させたりし得るという利益をできる限り減ずることなく、ハーフエッチング部の側壁のテーパーと、貫通孔とを繋げてしまうといった事態を回避することができる。即ち、側壁にテーパーをつけたハーフエッチング部では、その上端の開口面積が、下端の底部面積よりも大きくなる。このようなハーフエッチング部にて、底部領域よりも外側にあるテーパーに貫通孔を形成してしまうと、底部領域に形成した所望の深さのものに比べて貫通孔の深さを大きくしてしまう。このため、側壁にテーパーのあるハーフエッチング部にて貫通孔を形成し得る領域は、テーパーのついていない底部領域だけである。一方、基材の非エッチング部では、貫通孔をハーフエッチング部に近づけすぎて形成してしまうと、ハーフエッチング部のテーパーにその一部を繋げてしまう。このため、貫通孔を形成し得る領域は、ハーフエッチング部の開口よりも外側でなければならない。すると、非エッチング部の貫通孔と、ハーフエッチング部の貫通孔とをできる限り近づけて形成したとしても、両者を少なくともテーパーの水平距離分だけ離す必要がある。しかしながら、印刷パターンによっては、両者をその水平距離分よりも近づける必要に迫られる場合があり得る。このような場合には、貫通孔とテーパーを繋げてしまうといった事態を回避しつつ、両者を近づけるべく、テーパーの角度をより急にしてテーパーの水平距離を縮める必要がある。ところが、縮めてしまうと、ハーフエッチング部のエッジを尖らせて、スキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からの印刷材掻き取り性を向上させたりできるという利益を減じてしまうことになる。そこで、請求項9乃至12の発明では、ハーフエッチング部における複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせる。このようなハーフエッチング加工では、互いにかなり近づいて形成される必要があるハーフエッチング部内の貫通孔と非エッチング部の貫通孔との間に位置する側壁については、テーパー角度をかなり急にして、貫通孔とテーパーとの繋がりを回避する。この一方で、互いに相当の距離をおいて隣り合うハーフエッチング部内の貫通孔と非エッチング部の貫通孔との間に位置する側壁については、テーパー角度を緩やかにして、エッジを滑らかにする。これらにより、上述した利益をできる限り減ずることなく、ハーフエッチング部の側壁のテーパーと、貫通孔とを繋げてしまうといった事態を回避することができるのである。 Particularly, in the inventions of claims 9 to 12, for the reasons described below, there is a benefit that the wear of the squeegee during printing can be reduced and the scraping property of the printing material from the half-etched portion can be improved. Without reducing as much as possible, it is possible to avoid a situation where the taper of the side wall of the half-etched portion is connected to the through hole. That is, in the half-etched portion having a tapered side wall, the opening area at the upper end is larger than the bottom area at the lower end. In such a half-etched part, if a through hole is formed in a taper outside the bottom region, the depth of the through hole is made larger than that of the desired depth formed in the bottom region. End up. For this reason, the region where the through hole can be formed in the half-etched portion having the tapered side wall is only the bottom region without the taper. On the other hand, if the through hole is formed too close to the half-etched portion in the non-etched portion of the substrate, a part of the through-hole is connected to the taper of the half-etched portion. For this reason, the region where the through hole can be formed must be outside the opening of the half-etched portion. Then, even if the through hole of the non-etched part and the through hole of the half-etched part are formed as close as possible, it is necessary to separate them by at least the horizontal distance of the taper. However, depending on the print pattern, it may be necessary to bring both closer than the horizontal distance. In such a case, it is necessary to shorten the horizontal distance of the taper by making the angle of the taper steeper in order to avoid the situation where the through hole and the taper are connected and to bring them closer. However, if it shrinks, the edge of the half-etched portion is sharpened to reduce the squeegee wear, and the advantage that the printing material scraping property from the half-etched portion can be reduced. Therefore, in the inventions of claims 9 to 12, at least one taper angle of the plurality of side walls in the half-etched portion is made different from the taper angle of the other side wall. In such a half-etching process, the side wall located between the through hole in the half-etched part and the through-hole in the non-etched part, which needs to be formed very close to each other, has a taper angle that is considerably steep and penetrated. Avoid connection between hole and taper. On the other hand, with respect to the side wall located between the through hole in the half-etched part and the through-hole in the non-etched part that are adjacent to each other at a considerable distance, the taper angle is made gentle to smooth the edge. Accordingly, it is possible to avoid a situation in which the taper of the side wall of the half-etched portion and the through hole are connected without reducing the above-described profit as much as possible.
また特に、請求項10の発明においては、ハーフエッチング加工の最中に集光手段の分解能を変化させることで、ハーフエッチング部の外縁をレーザー加工する際に、レーザー光を基材面に直交する方向から傾けて照射するといった手間のかかる作業を行うことなく、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができる。 In particular, in the invention of claim 10, the laser beam is orthogonal to the substrate surface when the outer edge of the half-etched portion is laser-processed by changing the resolution of the light collecting means during the half-etching process. The side wall of the half-etched portion can be tapered without performing a laborious operation such as irradiating with tilting from the direction.
また特に、請求項11の発明においては、ハーフエッチング加工の最中にアパーチャーの開口面積を変化させることで、ハーフエッチング部の外縁をレーザー加工する際に、レーザー光を基材面に直交する方向から傾けて照射するといった手間のかかる作業を行うことなく、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができる。
In particular, in the invention of
また特に、請求項12の発明においては、ハーフエッチング加工の最中にレーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度を変化させることで、ハーフエッチング部の外縁をレーザー加工する際に、レーザー光を基材面に直交する方向から傾けて照射するといった手間のかかる作業を行うことなく、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができる。
In particular, in the invention of
よって、請求項1乃至12の発明によれば、貫通孔の穿孔加工に先立ってハーフエッチング加工を行うことで、ハーフエッチング加工用のレーザーを照射してしまうことによる貫通孔の形状の乱れを回避することができるという優れた効果がある。特に、請求項1の発明によれば、貫通孔を出口に向けて先細になる形状に加工する場合よりも孔内からの印刷材抜け性を向上させて、印刷材抜け性の悪さによる印刷パターンの著しい乱れを抑えることができるという優れた効果がある。また特に、請求項2又は3の発明によれば、基材として厚み50〜75[μm]程度の極薄のものを用いることで、印刷材抜け性の悪さに起因する印刷パターンの乱れを抑えることが可能になるという優れた効果がある。更に、ハーフエッチング加工の後に基材を裏返してから穿孔加工を行うことに起因する種々の不具合を回避することができるという優れた効果もある。また特に、請求項3の発明によれば、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からの印刷材掻き取り性を向上させたりし得る印刷マスクを製造することができるという優れた効果がある。更には、貫通孔に対する印刷材の入口の狭めたり、貫通孔内壁のテーパーを立たせたりして、印刷材抜け性をより高めた印刷マスクを製造することができるという優れた効果がある。また特に、請求項4乃至12の発明によれば、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からの印刷材掻き取り性を向上させたりし得る印刷マスクを製造することができるという優れた効果がある。また特に、5乃至8の発明によれば、加工領域拡大方式の加工を行う場合に比べて、より迅速にハーフエッチング部を加工することができるという優れた効果がある。また特に、請求項6乃至8の発明によれば、一括加工であっても、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができるという優れた効果がある。また特に、請求項9乃至12の発明によれば、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からの印刷材掻き取り性を向上させたりし得るという利益をできる限り減ずることなく、ハーフエッチング部の側壁のテーパーと、貫通孔とを繋げてしまうといった事態を回避することができるという優れた効果がある。また特に、請求項10乃至12の発明によれば、ハーフエッチング部の外縁をレーザー加工する際に、レーザー光を基材面に直交する方向から傾けて照射するといった手間のかかる作業を行うことなく、ハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけることができるという優れた効果がある。
Therefore, according to the first to twelfth aspects of the present invention, the half-etching process is performed prior to the drilling of the through-hole, thereby avoiding the disorder of the shape of the through-hole due to the irradiation of the laser for the half-etching process. There is an excellent effect that can be done. In particular, according to the first aspect of the present invention, the printing material is more easily removed from the hole than when the through hole is processed into a tapered shape toward the outlet, and the printing pattern due to poor printing material removal is achieved. There is an excellent effect that it is possible to suppress the significant disturbance of. In particular, according to the invention of
以下、印刷マスクとして、クリームはんだからなるバンプ電極パターンを電子回路基板に印刷するための印刷マスクを製造する印刷マスク製造方法の実施形態について説明する。
まず、本発明を適用した第1実施形態について説明する。図6は、本第1実施形態の印刷マスク製造方法に用いられるエキシマレーザー装置を示す概略構成図である。このエキシマレーザー装置は、ワーク載置台11、X−Yテーブル12、X−Yテーブル駆動系13、駆動モータ14、モータ駆動回路15等を備えている。また、レーザー駆動回路18、エキシマレーザー17、反射鏡19、アパーチャー20、集光手段たる集光レンズ21、アッテネータ30などを備えている。
Hereinafter, an embodiment of a printing mask manufacturing method for manufacturing a printing mask for printing a bump electrode pattern made of cream solder on an electronic circuit board as a printing mask will be described.
First, a first embodiment to which the present invention is applied will be described. FIG. 6 is a schematic configuration diagram showing an excimer laser device used in the printing mask manufacturing method according to the first embodiment. This excimer laser device includes a workpiece mounting table 11, an XY table 12, an XY
同図において、PET(ポリエチレンテレフタレート)等のプラスチックからなる基材2は、略水平なワーク載置面11aを有するワーク載置台11上に載置される。ワーク載置台11は、そのワーク載置面11aを、図中左右方向であるX方向と、図中奥行き方向であるY方向とに移動させることができるX−Yテーブル12上に配設されている。
In the figure, a
X−Yテーブル12は、図示しないボール軸やリニアモータなどで構成されたX−Yテーブル駆動系13を介して、サーボモータ(ステッピングモータでもよい)からなる駆動モータ14によってX−Y方向に駆動される。この駆動モータ14はモータ駆動回路15によって駆動制御され、更にこのモータ駆動回路15は図示しないメイン制御装置によって制御されている。
The XY table 12 is driven in the XY direction by a
また、X−Yテーブル12は、吸引装置を介して基材2を載置している。この吸引装置は、図示しない吸引機と、これに吸引せしめられる吸引室と、これの上壁に形成された無数の吸引孔とを有しており、その上壁の上に基材2を載せている。そして、吸引機での吸引によって負圧となる吸引室から、無数の吸引孔を通して基材2を吸引する。この吸引により、フィルム状の基材2が平面性を保って吸引室状に吸引固定される。
Moreover, the XY table 12 has the
エキシマレーザー17は、所定の周波数(通常、200Hz)の駆動トリガに基づいてレーザーを駆動するためのレーザー駆動回路18により、その周波数に基づく加工周波数のレーザービームを発生する。発せられたレーザービーム17aは、アッテネータ30によってビームエネルギー密度が基材2の加工に適した値に調整される。そして、基材2の加工面に対して略垂直に入射するように、反射鏡19によってその光路が適宜変更された後、アパーチャー20の開口を透過する。更に、集光レンズ21によって基材2の加工面におけるビーム径が所定の寸法になるように集光せしめられた後、X−Yテーブル12によってX−Y方向におけるビーム照射位置が調整された基材2に到達して、これを加工する。
The
図7は、本第1実施形態に係る印刷マスク製造方法に用いられる基材2と、これをテンション張架しながら支持するマスク枠5とを示す斜視図である。基材2のエキシマレーザー加工によって得られる印刷マスクは、印刷時には、その周縁部を額縁状のマスク枠5に接着固定された印刷マスク部材の状態で使用される。かかる印刷マスク部材を得る方法としては、エキシマレーザー加工によって製造した印刷マスクをマスク枠5に接着固定する方法と、初めにマスク枠5に接着固定しておいた基材2にエキシマレーザー加工を施す方法とがある。どちらの方法を採用してもよいが、本実施形態では、後者の方法を例にして説明する。
FIG. 7 is a perspective view showing the
同図において、マスク枠5は、アルミ角パイプが額縁状に組み立てられたものである。かかるマスク枠5の図中下面に接着固定された基材2は、後に、図中上側の面がスキージ面2a(印刷材刷り付け面)になる。そして、これとは反対側の面が、印刷時に被印刷体たる電子回路基板に密着せしめられる回路密着面2bになる。なお、本印刷マスク製造方法においては、基材2として、厚み150[μm]のPETシートを用いている。
In the figure, a mask frame 5 is an aluminum square pipe assembled in a frame shape. In the
エキシマレーザー加工に先立ち、作業者はまず、図8に示すように、回路密着面2bを鉛直方向上側にした基材2における基準位置を、マスク枠5の端から計測する。そして、その基準位置に基準マークMを記す。次に、スキージ面を鉛直方向上側(エキシマレーザー装置に臨む側)に向けるように印刷マスク部材を裏返した後、エキシマレーザー装置のワーク載置台(11)上にセットする。
Prior to excimer laser processing, as shown in FIG. 8, the operator first measures the reference position on the
図9は、ワーク載置台上と、これの上にセットされた印刷マスク部材の基材2とを示す拡大断面図である。基材2は、まず、そのスキージ面2aをレーザー照射面にするように図中鉛直方向上側に向けた状態で、ワーク載置台11のワーク載置面11a上に載置される。このワーク載置面11aは、ワーク載置台11の上面に設けられたガラス板11bの表面になっている。ワーク載置台11は、このガラス板11bの他、これの下方に設けられた吸引室11c、これの底面に固定されたレーザー吸収板11d、吸引室11c内の空気を吸引して吸引室11c内を負圧にする図示しない吸引機などを備えている。ガラス板11b上に載置された基材2がガラス板11bに設けられた複数の吸引孔11eを通して吸引されることで、ガラス板11bに向けて吸引固定される。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing the workpiece mounting table and the
このようにして基材2を吸引固定した作業者は、基準位置合わせ操作を行う。具体的には、エキシマレーザー装置に設けられた図示しない基準位置合わせ用の顕微装置の視野に、先に基材2に付しておいた基準マーク(M)が入るように、その顕微装置を除きながら上記X−Yテーブル(12)を手動操作する。そして、基準マーク(M)が視野に入ったら、視野内のX−Y座標におけるマーク中心位置を読み取って、その座標を基準位置として、エキシマレーザー装置のメイン制御部に記憶させる。メイン制御部は、この基準位置を基準として、X−Yテーブル(12)を移動制御しながら、基材2に対してレーザー加工を行うように制御する。
Thus, the operator who sucked and fixed the
基準位置合わせ操作を終えたら、エキシマレーザー装置のメイン制御に予め記憶させておいたハーフエッチングパターンデータに基づいて、エキシマレーザー加工によるハーフエッチング加工を行わせる。これにより、図10や図11に示すように、基材2の全厚を貫通しないような照射時間及び強度に調整されたレーザーショットと、X−Y方向への移動とが連続的に行われて、基材2に対してハーフエッチング部3のアブレーション加工が行われる。なお、同図中の符号Lはエキシマレーザー光を示している。
When the reference alignment operation is completed, half etching processing by excimer laser processing is performed based on half etching pattern data stored in advance in the main control of the excimer laser device. As a result, as shown in FIGS. 10 and 11, the laser shot adjusted to the irradiation time and intensity so as not to penetrate the entire thickness of the
かかるハーフエッチング加工を終えると、作業者は上述の吸引機を停止させてから印刷マスク部材を載置台11から取り出す。そして、図12に示すように、ハーフエッチング加工によって形成されたハーフエッチング部3内に、その深さ及び平面寸法の等しいプラスチックフィルム6を挿入して貼り付ける。次いで、印刷マスク部材(基材2+マスク枠)を裏返した後、再びワーク載置台11上にセットする。そして、上述した操作と同様の操作によって基準位置合わせを行う。この際、基準位置合わせに先立って上記吸引機を作動させるのであるが、図13に示すようにハーフエッチング部3内にプラスチックフィルム6を貼り付けてあるので、吸引に伴ってハーフエッチング部3をガラス板11bに向けて撓ませるといった事態が起こらない。よって、後の穿孔加工において、吸引固定のための吸引力によってハーフエッチング部3を撓ませてしまうことによる貫通孔の加工形状の乱れを回避することができる。
When the half-etching process is finished, the operator stops the above-described suction machine and then removes the printing mask member from the mounting table 11. Then, as shown in FIG. 12, a
2回目の基準位置合わせ操作を終えたら、今度は、エキシマレーザー装置のメイン制御に予め記憶させておいた穿孔パターンデータに基づいて、エキシマレーザー加工による穿孔加工を行わせる。これにより、図14や図15に示すように、レーザーショットと、X−Y方向への移動とが連続的に行われて、基材2のハーフエッチング部3や非ハーフエッチング部に複数の貫通孔4がアブレーション加工される。この際、基材2を透過したエキシマレーザー光Lを、ガラス板11bに透過させた後、更にその下に到達させることになるが、これは吸引室11cの底面に設けられたレーザー吸収版11dに吸収される。よって、ワーク載置台11がエキシマレーザー光Lによって加工されてしまうといった事態が起こらない。また、貫通孔4の加工の際には、先にハーフエッチング部3が形成された基材2に対して貫通加工用のエキシマレーザーが照射されることで、ハーフエッチング加工用のレーザーを照射してしまうことによる貫通孔4の形状の乱れを回避することができる。また、貫通孔4は、スキージ面2a側から回路密着面2b側に向けて幅広になる形状で加工される。ハーフエッチング部3を加工した後に基材2(印刷マスク部材)を裏返し、ハーフエッチング部3のときとは反対面側(回路密着面2b側)からレーザー照射することで、かかる形状の貫通孔4を形成することができる。
When the second reference positioning operation is completed, the excimer laser processing is performed on the basis of the drilling pattern data stored in advance in the main control of the excimer laser device. Thereby, as shown in FIGS. 14 and 15, the laser shot and the movement in the XY direction are continuously performed, and a plurality of penetrations are made in the half-etched
なお、穿孔加工が終了した後には、ハーフエッチング部3に貼り付けておいたプラスチックフィルム6を剥離して、ハーフエッチング部3や複数の貫通孔4が形成された印刷マスクを得る。
In addition, after completion | finish of a punching process, the
図16は、本印刷マスク製造方法によって製造された印刷マスク1を用いたバンプ電極パターン印刷の様子を示す拡大断面図である。図示のように、本印刷マスク製造方法によって製造された印刷マスク1は、貫通孔4が版離れ時のクリームはんだ60の出口に向けて幅広の形状になっているので、出口に向けて幅狭の形状の貫通孔に比べて、はんだ抜け性を向上させる。このことにより、はんだ抜け性の悪さによるバンプ電極パターンの著しい乱れを抑えることができる。
FIG. 16 is an enlarged cross-sectional view showing a state of bump electrode pattern printing using the
次に、本発明を適用した印刷マスク製造方法の第2実施形態について説明する。
図17は、本第2実施形態の印刷マスク製造方法に用いられるエキシマレーザー装置を示す概略構成図である。図6に示したものとほぼ同様の構成になっているが、次の点が異なっている。即ち、エキシマレーザーを図中上下方向であるZ軸方向に移動せしめるレーザー移動手段27を備える点である。また、アパーチャー20を透過した後のエキシマレーザーの透過対象となる集光レンズを、第1集光レンズ22と第2集光レンズ23とで切り替えるレンズ切り替え手段26を備える点でも異なる。このレンズ切り替え手段26は、2つのレンズを支持する支持体24を、回転軸25を中心に回動せしめることで、エキシマレーザーの光路に位置させるレンズを切り替える。
Next, a second embodiment of a printing mask manufacturing method to which the present invention is applied will be described.
FIG. 17 is a schematic configuration diagram illustrating an excimer laser device used in the printing mask manufacturing method according to the second embodiment. The configuration is almost the same as that shown in FIG. 6 except for the following points. That is, a laser moving means 27 for moving the excimer laser in the Z-axis direction which is the vertical direction in the figure is provided. Another difference is that a lens switching means 26 is provided for switching the condensing lens to be transmitted by the excimer laser after passing through the
第1集光レンズ22は、ハーフエッチング加工のときに用いるものであり、分解能の比較的低いレンズである。また、第2集光レンズ23は、穿孔加工のときに用いるものであり、分解能の比較的高いレンズである。第1集光レンズ22の一例としては、分解能20[μm]、焦点距離f150ものものが挙げられる。また、第2集光レンズ23の一例としては、分解能7[μm]、焦点距離f120のものが挙げられる。例えばレンズの開口数NAによって調整することができる。
The
本第2実施形態に係る印刷マスク製造方法においても、マスク枠(5)に接着固定した基材(2)に対してエキシマレーザー加工を行うが、この基材(2)として、厚み75[μm]のPETシートを用いる。第1実施形態に係る印刷マスク製造方法で用いた基材(2)の半分の厚みである。そして、第1実施形態に係る印刷マスク製造方法と同様にして、基材(2)に基準マーク(M)を記した後、印刷マスク部材(基材+マスク枠)をワーク載置台(11)上にセットして吸引固定する。 Also in the printing mask manufacturing method according to the second embodiment, excimer laser processing is performed on the base material (2) bonded and fixed to the mask frame (5). The base material (2) has a thickness of 75 [μm. ] PET sheet is used. It is half the thickness of the substrate (2) used in the printing mask manufacturing method according to the first embodiment. Then, in the same manner as in the printing mask manufacturing method according to the first embodiment, after the reference mark (M) is written on the base material (2), the print mask member (base material + mask frame) is placed on the workpiece mounting table (11). Set on top and fix by suction.
次に、第1実施形態に係る印刷マスク製造方法と同様にして、基準位置合わせ操作を行った後、基材2に対してハーフエッチング加工を行う。この際、集光レンズについては、第1集光レンズ22を用いる。分解能の比較的低い第1集光レンズ22は、図18に示すように、レーザー照射面側(スキージ面2a側)のエッジを滑らかにするようなアブレーション加工を行う。よって、ハーフエッチング加工を、先に図17に示した分解能の比較的低い第1集光レンズ22で行うことで、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部3からのクリームはんだ掻き取り性を向上させたりし得る印刷マスクを製造することができる。
Next, in the same manner as the printing mask manufacturing method according to the first embodiment, after performing the reference positioning operation, the
ハーフエッチング加工を終えたら、上記吸引機による吸引を停止させないで、図19に示すように、集光レンズを第1集光レンズ22から第2集光レンズ23に切り替える。また、先に図17に示したレーザー移動手段27を作動させて、第2集光レンズ23の焦点距離を合わせる。そして、焦点距離を合わせ終えたら、基材2(印刷マスク部材)を裏返すことなく、ハーフエッチング加工のときと同様に、基材2に対してそのスキージ面側からレーザー照射して貫通孔(4)をアブレーション加工する。分解能の比較的高い第2集光レンズ23は、図20に示すように、レーザー照射面側(スキージ面2a側)のエッジを滑らかにするようなアブレーション加工を行う。よって、穿孔加工を、先に図19に示した分解能の比較的低い第2集光レンズ23で行うことで、図20に示したようなスキージ面2a側のエッジをシャープにした貫通孔4を形成することができる。
When the half etching process is finished, the condenser lens is switched from the
図21は、本第2実施形態に係る印刷マスク製造方法で製造された印刷マスクを示す拡大断面図である。上述のように、本印刷マスク製造方法では、ハーフエッチング加工、穿孔加工ともに、基材2に対してスキージ面2a側(印刷材入口側)からレーザー照射して行っている。このことにより、貫通孔4を回路密着面2b側(印刷材出口側)に向けて先細の形状に加工してしまっている。しかしながら、基材2として、75[μm]という極薄のものを用いているため、図示のように、スキージ面2a側と、回路密着面2b側との径の差は僅かである。よって、基材2として、150[μm]などといった従来と同様の厚みのものを用いる場合に比べて、はんだ抜け性の悪さに起因する印刷パターンの乱れを抑えることができる。
FIG. 21 is an enlarged cross-sectional view showing a print mask manufactured by the print mask manufacturing method according to the second embodiment. As described above, in this printing mask manufacturing method, both the half etching process and the perforating process are performed by irradiating the
また、本印刷マスク製造方法においては、第1実施形態とは異なり、ハーフエッチング加工から穿孔加工への以降の際にレーザー照射面を反対にすべく、基材2を裏返しにすると行った作業を行わない。よって、裏返しの際に基準位置あわせのズレを引き起こす起因してハーフエッチング部(3)と各貫通孔(4)との相対位置をずらしてしまうといった事態を回避することができる。更には、穿孔加工時の吸引固定に伴ってハーフエッチング部(3)を撓ませてしまうといった事態を回避すべく、ハーフエッチング部(3)内にプラスチックフィルム(6)を貼り付けるといった面倒な作業を行う必要もない。
Further, in the present printing mask manufacturing method, unlike the first embodiment, the work performed when the
次に、本発明を適用した印刷マスク製造方法の第3実施形態について説明する。本印刷マスク製造方法では、第1実施形態と同様にしてハーフエッチング加工の後に基材2を裏返してから穿孔加工を行うか、あるいは第2実施形態と同様にして基材2を裏返さないで穿孔加工を行うか、何れかの方法を用いる。即ち、基材2を裏返す、裏返さないという点については、第1実施形態あるいは第2実施形態と同様である。第1実施形態や第2実施形態と異なる点は、ハーフエッチング加工の方法にある。具体的には、第1実施形態や第2実施形態に係る印刷マスク製造方法では、加工領域拡大方式のハーフエッチング加工によってハーフエッチング部3を加工していた。この加工領域拡大方式とは、上述したように、X−Yテーブル12の移動により、基材2に対するレーザー照射領域を基材面方向に変化させながら、ハーフエッチング領域を基材面方向に徐々に広げていって1つのハーフエッチング部3を形成する方式である。一方、本第3実施形態に係る印刷マスク製造方法では、ハーフエッチング部3の全領域に同一のビームスポットを照射して、レーザー照射領域を基材面方向に徐々に広げることなく、ハーフエッチング部3を一気に形成する。ハーフエッチング部3を一括加工するのである。
Next, a third embodiment of a printing mask manufacturing method to which the present invention is applied will be described. In this printing mask manufacturing method, the
図22は、本印刷マスク製造方法によってハーフエッチング部3が加工された基材2を、載置台11とともに示す拡大構成図である。また、図23は、本印刷マスク製造方法によってハーフエッチング部3が加工され始めた基材2を、載置台11とともに示す拡大構成図である。両図に示すように、本印刷マスク製造方法では、ハーフエッチング部3のレーザー加工の最中に、載置台11(X−Yテーブル12)を動かさずに、1つのレーザースポットによってハーフエッチング部3を一気に加工する。即ち、ハーフエッチング部3の全領域に同一のビームスポットを照射する。このような一括加工では、第1実施形態や第2実施形態における加工領域拡大方式のハーフエッチング加工に比べて、より迅速にハーフエッチング部3を形成することができる。
FIG. 22 is an enlarged configuration diagram showing the
ハーフエッチング部3を一括加工する場合でも、レーザー光Lを集光せしめる図示しない集光レンズの分解能の設定によってハーフエッチング部3の側壁にテーパーを付けることができる。その理由は、先に図27を用いて説明した通りである。そこで、本印刷マスク製造方法では、ハーフエッチング部3を一括加工する際に、分解能の比較的低い集光レンズを使用して、ハーフエッチング部3のエッジを滑らかにする。但し、貫通孔を穿孔加工する際に、ハーフエッチング加工のときと同じ分解能の集光レンズを使用すると、貫通孔の側壁にも大きなテーパーをつけてしまうので好ましくない。特に、ハーフエッチング加工の後に基材2を裏返さないで穿孔加工を行う場合には、貫通孔の側壁の大きなテーパーによってはんだ抜け性の悪さによる電極パターンの乱れが生じ易い印刷マスクにしてしまう。よって、本印刷マスク製造方法においても、先に図17に示したエキシマレーザー装置を使用する。そして、ハーフエッチング加工の際には第1集光レンズ22を用いる一方で、穿孔加工の際にはそれよりも分解能の高い第2集光レンズ23を使用して、貫通孔の側壁のテーパーをできるだけ急にする。
Even when the half-
このような本印刷マスク製造方法では、ハーフエッチング部3の側壁にテーパーをつけることで、次のことが可能になる。即ち、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からのクリームはんだ掻き取り性を向上させたりし得る印刷マスクを製造することができる。また、一括加工であっても、ハーフエッチング部3の側壁にテーパーをつけることができる。
In the present printing mask manufacturing method, the following can be achieved by tapering the side wall of the half-etched
図24は、本印刷マスク製造方法の変形例で用いるエキシマレーザー装置を示す概略構成図である。図17に示したものとほぼ同様の構成になっているが、次の点が異なっている。即ち、集光レンズを切り換えるレンズ切り換え手段を備えていない点である。その代わりに、アパーチャー20の開口を切り換える開口切り換え手段を備えている。この開口切り換え手段は、大開口20aとこれよりも開口面積の小さい小開口20bとを有するアパーチャー20を、回転軸20cを中心にして回転せしめることで、レーザー光Lの光路に位置させる開口を切り換える。
FIG. 24 is a schematic configuration diagram showing an excimer laser device used in a modification of the printing mask manufacturing method. The configuration is almost the same as that shown in FIG. 17 except for the following points. That is, no lens switching means for switching the condenser lens is provided. Instead, opening switching means for switching the opening of the
大開口20aは、ハーフエッチング加工のときに用いるものである。また、それよりも開口面積の小さい小開口20bは、穿孔加工のときに用いるものである。アパーチャー20として、開口面積の大きなものを用いるほど、分解能の小さい集光レンズを用いる場合と同様に、ハーフエッチング部の側壁のテーパーをより緩やかにして、ハーフエッチング部のエッジをより滑らかにすることができる。そこで、本変形例では、ハーフエッチング部を一括加工する際に、アパーチャー20の大開口20aを使用して、ハーフエッチング部のエッジを滑らかにする。この一方で、穿孔加工の際には、小開口20bを使用して、貫通孔の側壁のテーパーをできるだけ急にする。
The large opening 20a is used for half-etching. Further, the small opening 20b having a smaller opening area is used for drilling. As the
なお、レンズ切り換え手段や開口切り換え手段を備えていないエキシマレーザー装置であっても、次のようにすれば、集光レンズや開口を切り換える場合と同様の効果を得ることができる。即ち、ハーフエッチング加工のときには、穿孔加工のときよりもレーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度を低くすることにより、ハーフエッチング部の側壁のペーパーを貫通孔よりも緩やかにするのである。 Even in the case of an excimer laser device that is not provided with a lens switching unit or an aperture switching unit, the same effects as those when the condenser lens and the aperture are switched can be obtained as follows. That is, in the half-etching process, the energy density per unit time of the laser beam spot center per unit time is made lower than in the drilling process, thereby making the paper on the side wall of the half-etched part gentler than the through-hole.
次に、本発明を適用した印刷マスク製造方法の第4実施形態について説明する。本印刷マスク製造方法においても、穿孔加工に先立って基材2を裏返す、裏返さないという点については、第1実施形態あるいは第2実施形態と同様である。また、第1実施形態や第2実施形態と同様に、ハーフエッチング部を加工領域拡大方式によって加工する。第1実施形態や第2実施形態と異なる点は、ハーフエッチング部の複数の側壁のうち、少なくとも1つとその他とでテーパー角度を異ならせることにある。具体的には、第1実施形態や第2実施形態においては、ハーフエッチング部の外縁部を構成する複数の側壁のテーパーを、何れも同じ角度で加工していた。これに対し、本印刷マスク製造方法では、テーパー角度を異ならせるのである。
Next, a fourth embodiment of a printing mask manufacturing method to which the present invention is applied will be described. Also in this printing mask manufacturing method, it is the same as that of 1st Embodiment or 2nd Embodiment that the
図25は、本印刷マスク製造方法によらずに製造された印刷マスクを示す拡大断面図である。同図において、この印刷マスク1は、ハーフエッチング部3の周囲の非エッチング部に、非エッチング部第1貫通孔4A、非エッチング部第2貫通孔4Dという2つの貫通孔を有している。また、ハーフエッチング部3内に、エッチング部第1貫通孔4B、エッチング部第2貫通孔4Cという2つの貫通孔を有している。非エッチング部第1貫通孔4Aと、エッチング部第1貫通孔4Bとは、ハーフエッチング部3の第1側壁3aを介して互いに隣り合っている。また、非エッチング部第2貫通孔4Dと、エッチング部第2貫通孔4Cとは、ハーフエッチング部3の第2側壁3bを介して互いに隣り合っている。
FIG. 25 is an enlarged cross-sectional view showing a print mask manufactured without using the present print mask manufacturing method. In this figure, the
非エッチング部第1貫通孔4Aとエッチング部第1貫通孔4Bとは、比較的長い距離をおいて互いに隣り合っている。これに対し、非エッチング部第2貫通孔4Dとエッチング部第2貫通孔4Cとは、僅かな距離しか離れていない。両者の間に形成される間隙の距離L1は、例えば僅かに数十[μm]である。
The non-etched portion first through
ハーフエッチング部3の外縁部を構成する複数の側壁は、そのテーパー角度が緩やかになるほど、エッジを滑らかにしてスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部からのクリームはんだ掻き取り性を向上させたりすることができる。その反面、水平方向の長さが大きくなってしまう。図示の例では、第2側壁3bがそのテーパー角度の緩やかさにより、その水平方向の長さを、非エッチング部第2貫通孔4Dとエッチング部第2貫通孔4Cとの間に必要な間隙L1よりも、大きくしている。この結果、非エッチング部第2貫通孔4Dが、ハーフエッチング部3の第2側壁3bのテーパーと繋がってしまっている。非エッチング部第2貫通孔4Dは、クリームはんだからなるバンプ電極の形状を大きく乱してしまう。なお、非エッチング部第2貫通孔4Dとテーパーとの繋がりを回避するために、基材2に対するハーフエッチング部3の位置を図中右方向にずらすと、今度は、エッチング部第2貫通孔4Cを第2側壁3bのテーパーに繋げてしまう。
As the taper angle of the plurality of side walls constituting the outer edge of the half-etched
図26は、本印刷マスク製造方法によって製造された印刷マスクを示す拡大断面図である。同図において、この印刷マスク1における各貫通孔やハーフエッチング部3の形成位置は、図25に示したものと同様である。この印刷マスク1において図25に示したものと異なる点は、第2側壁3bのテーパー角度にある。図26において、非エッチング部第2貫通孔4Dとエッチング部第2貫通孔4Cとの間に介在する第2側壁3bは、テーパー角度θ2が図25に示したものよりもかなり急になっている。この結果、図25に示したものよりも水平方向の長さが短くなっている。そして、その長さは、非エッチング部第2貫通孔4Dとエッチング部第2貫通孔4Cとの間に必要な間隙L1よりも小さい。このため、図26に示すように、非エッチング部第2貫通孔4Dやエッチング部第2貫通孔4Cを第2側壁3bのテーパーに繋げることなく、両者間にテーパー角度θ2の第2側壁3bを介在させることができている。
FIG. 26 is an enlarged cross-sectional view showing a print mask manufactured by the present print mask manufacturing method. In the same figure, the formation positions of the through holes and the half-etched
一方、互いにかなり長い距離をおいて隣り合う非エッチング部第1貫通孔4Aとエッチング部第1貫通孔4Bとの間に介在する第1側壁3aについては、そのテーパー角度θ1を、図25におけるものと同様に比較的緩やかにしている。そして、これにより、スキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部3からのクリームはんだ掻き取り性を向上させたりしている。なお、図示を省略しているが、ハーフエッチング部3の外縁部を構成する複数の側壁のうち第2側壁3bを除く全ての側壁については、第1側壁3aと同様のテーパー角度θ1にしている。換言すれば、図示した印刷マスク1では、第2側壁3bだけが、他の側壁よりもテーパー角度が小さくなっている。
On the other hand, the first side wall 3a which is interposed between the non-etched portion first through-
第2側壁3bと、他の側壁とでテーパー角度を異ならせる具体的な方法は、加工領域拡大方式のハーフエッチング加工の最中に集光レンズの分解能を変化させることによって行えばよい。また、アパーチャーの開口面積、あるいはレーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度を変化させることによって行ってもよい。より詳しくは、第2側壁3bの近傍を加工する際には、分解能の比較的高い集光レンズ、面積の比較的小さな開口のアパーチャーマスク、あるいは、スポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度の比較的高いレーザー光を用いる。これに対し、他の側壁の近傍を加工する際には、分解能の比較的低い集光レンズ、面積の比較的大きな開口のアパーチャーマスク、あるいはスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度の比較的低いレーザー光を用いる。集光レンズの分解能やアパーチャーの開口面積を変化させるには、先に図17や図24に示したエキシマレーザー装置を用いればよい。
A specific method of making the taper angle different between the
以上のような本第4実施形態に係る印刷マスク製造方法においては、印刷時におけるスキージの摩耗を低減したり、ハーフエッチング部3からのクリームはんだ掻き取り性を向上させたりし得るという利益をできる限り減ずることなく、第2側壁3bと、非エッチング部第2貫通孔4D又はエッチング部第2貫通孔4Cとを繋げてしまうといった事態を回避することができる。
In the printing mask manufacturing method according to the fourth embodiment as described above, it is possible to reduce the wear of the squeegee at the time of printing or to improve the cream solder scraping property from the half-etched
これまで、印刷マスクとして、バンプ電極パターンを印刷するためのものを製造する例について説明した。しかし、例えば、画像印刷用など、他の印刷パターンを印刷するための印刷マスクを製造する印刷マスク製造方法にも本発明の適用が可能である。 So far, an example of manufacturing a printing mask for printing a bump electrode pattern has been described. However, the present invention can also be applied to a printing mask manufacturing method for manufacturing a printing mask for printing other printing patterns, for example, for image printing.
1 印刷マスク
2 基材
2a スキージ面
2b 回路密着面
3 ハーフエッチング部
4 貫通孔
22 第1集光レンズ(より分解能の低いレンズ)
23 第2集光レンズ(より分解能の高いレンズ)
L エキシマレーザー光
DESCRIPTION OF
23 Second condenser lens (Lens with higher resolution)
L excimer laser light
Claims (12)
上記ハーフエッチング加工を行った後、上記基材に対して該ハーフエッチング加工のときとは反対面側からレーザー照射して上記穿孔加工を行うことを特徴とする印刷マスク製造方法。 In a printing mask manufacturing method for forming a printing pattern consisting of at least a plurality of through holes by applying half etching processing and drilling processing by laser irradiation to a substrate,
A printing mask manufacturing method, comprising: performing the perforating process by irradiating the substrate with a laser beam from the side opposite to the half etching process after the half etching process.
上記ハーフエッチング加工を行った後、上記基材に対して該ハーフエッチング加工のときと同じ面側からレーザー照射して上記穿孔加工を行うことを特徴とする印刷マスク製造方法。 In a printing mask manufacturing method for forming a printing pattern consisting of at least a plurality of through holes by applying half etching processing and drilling processing by laser irradiation to a substrate,
A printing mask manufacturing method, comprising: performing the perforating process by irradiating the base material with a laser beam from the same surface side as the half etching process after the half etching process.
上記穿孔加工では、上記ハーフエッチング加工で用いたものよりも分解能の高い集光手段でレーザー光を集光せしめることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 2,
In the punching process, a laser beam is condensed by a condensing means having a higher resolution than that used in the half-etching process.
上記基材に形成するハーフエッチング部の側壁にテーパーをつけるように、上記ハーフエッチング加工を行うことを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 1, 2, or 3,
A printing mask manufacturing method comprising performing the half etching process so as to taper a side wall of a half etching part formed on the base material.
上記ハーフエッチング部の平面積と同等以上のスポット面積のレーザー光を上記基材に照射して上記ハーフエッチング加工を行うことを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 4,
A printing mask manufacturing method, wherein the half etching process is performed by irradiating the base material with a laser beam having a spot area equal to or larger than a plane area of the half etching portion.
上記レーザー光を集光せしめる集光手段の分解能の設定によって上記側壁にテーパーをつけることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 5,
A printing mask manufacturing method, wherein the side wall is tapered by setting the resolution of a condensing means for condensing the laser light.
上記基材に向けて照射されるレーザー光を部分的に遮光するアパーチャーマスクの開口面積の設定によって上記側壁にテーパーをつけることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 5,
A printing mask manufacturing method, wherein the side wall is tapered by setting an opening area of an aperture mask that partially shields laser light irradiated toward the substrate.
上記レーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度の設定によって上記側壁にテーパーをつけることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 5,
A printing mask manufacturing method, wherein the side wall is tapered by setting the energy density per unit time of the laser beam spot center.
上記ハーフエッチング加工の際に、上記ハーフエッチング部の平面積よりも小さいスポット面積のレーザー光を上記基材に照射し、該基材に対するレーザー照射領域を基材面方向に変化させながらハーフエッチング領域を基材面方向に徐々に広げて該ハーフエッチング部を形成し、且つ、該ハーフエッチング部における複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 4,
During the half-etching process, the substrate is irradiated with laser light having a spot area smaller than the plane area of the half-etched portion, and the half-etched region is changed while changing the laser irradiation region to the substrate in the substrate surface direction Are gradually expanded in the substrate surface direction to form the half-etched portion, and at least one taper angle of the plurality of side walls in the half-etched portion is made different from the taper angle of the other side wall. The printing mask manufacturing method characterized by these.
上記ハーフエッチング加工の最中に、上記レーザー光を集光せしめる集光手段の分解能を変化させることで、複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 9,
During the half etching process, by changing the resolution of the condensing means for condensing the laser light, the taper angle of at least one of the plurality of side walls is different from the taper angle of the other side walls. A printing mask manufacturing method characterized by comprising:
上記ハーフエッチング加工の最中に、上記基材に向けて照射される上記レーザー光を部分的に遮光するアパーチャーマスクの開口面積を変化させることで、複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 9,
During the half-etching process, by changing an opening area of an aperture mask that partially blocks the laser beam irradiated toward the base material, at least one taper angle of the plurality of side walls is changed. And a method of manufacturing a printing mask, wherein the taper angle of the other side wall is made different.
上記ハーフエッチング加工の最中に、上記レーザー光のスポット中心の単位時間あたりにおけるエネルギー密度を変化させることで、複数の上記側壁のうちの少なくとも1つのテーパー角度と、他の側壁のテーパー角度とを異ならせることを特徴とする印刷マスク製造方法。 In the printing mask manufacturing method of Claim 9,
During the half-etching process, by changing the energy density per unit time of the laser beam spot center, at least one taper angle of the plurality of side walls and the taper angle of the other side walls are obtained. A method for producing a printing mask, characterized by differentiating.
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