JP2010137426A - スクリーン印刷方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な手法によりスクリーン印刷により形成される凸部を細幅でかつ高さの大きい高アスペクト比とできるスクリーン印刷方法を提供する。
【解決手段】形成しようとする凸部２２の幅を有する第１の開口部１２を備えた第１のスクリーン版１１により、対象物１に対し形成しようとする凸部２２よりも低い高さの第１の凸部２０を形成し、形成しようとする凸部２２の幅より小さい幅を有し第１の開口部１２とは異なる位置に幅方向中心位置を有する第２の開口部１５を備えた第２のスクリーン版１４により、第１の凸部２０の上部に第２の凸部２１を形成して、所定幅及び高さの凸部２２を形成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子部品やＭＥＭＳの可動部品等を上面に配置した対象物に対し部品の配置領域を囲むように凸部を印刷成形するスクリーン印刷方法に関し、特に細幅でありながら厚みの大きい高アスペクト比の凸部を形成できるスクリーン印刷方法に関する。

微小電気機械素子（ＭＥＭＳ）のような小型の電子素子において、素子を有する基板上の所定の領域を封止する必要がある場合、これを封止するための蓋部材の所定領域を凹状に形成し、その周囲にフリットガラスペーストを塗布すると共に、フリットガラスペーストを有した蓋部材を、基板に対し所定領域を覆うように接着し、一体化する。このフリットガラスペーストの塗布は、スクリーン版を用いたスクリーン印刷によりなされる。

スクリーン印刷においては、ステージ上に載置した対象物に対し、所定のパターンからなる開口部を有するスクリーン版を近接させ、インクに相当するフリットガラスペーストが上面側に設けられたスクリーン版を、スキージにより押圧することで、スクリーン版のパターンが対象物に転写されて凸部が形成される。また、基板に対し複数回重ね印刷することで、印刷により形成される凸部の高さを大きくすることが知られている。このようなスクリーン印刷方法としては、例えば特許文献１に挙げるようなものがある。
特開２０００−２７７５５２号公報

基板と蓋部材を接着するフリットガラスペーストにより形成される凸部は、電子素子の小型化のためにできるだけ細幅に形成することが求められる。一方、電子部品からの配線は、外部と接続するためにフォトリソプロセスで形成される凸部を横切って、封止された領域の外側に取り出されるので、蓋部材により配線を破損しないようにするために、できるだけ凸部を高く形成する必要がある。したがって、スクリーン印刷により形成される凸部を、できるだけ高アスペクト比にする必要があった。

しかし、従来のスクリーン印刷方法では、凸部の幅を小さくしつつ高さを大きくすることは困難であった。まず、印刷の厚みを大きくするためには、スクリーン版にメッシュの粗いものを用いることが考えられる。しかし、メッシュの粗いスクリーン版は、そのままでは細幅のパターンを形成することができない。このためメッシュの細かいスクリーン版に３Ｄ加工を施すことも考えられるが、この場合にはコストが増大すると共に、ペーストの抜けが悪くなるという問題がある。

さらに、スクリーン版における乳剤厚を厚くすることで、形成される凸部の厚みを大きくすることもできるが、大きくできる範囲には限界があり、所望の高さを得るには至らなかった。ペーストの粘度を上げることで凸部を厚く形成しようとしても、ペーストのローリング性が悪化し、ペーストの抜けも悪くなるために、逆に厚みが小さくなることもあった。また、硬いチクソ剤をペーストに添加することも考えられるが、ペーストの塗布、回収、及びスクリーン版の洗浄におけるペーストの扱いが煩雑になる。

本発明は前記課題を鑑みてなされたものであり、簡易な手法によりスクリーン印刷により形成される凸部を細幅でかつ高さの大きい高アスペクト比とできるスクリーン印刷方法を提供することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明に係るスクリーン印刷方法は、対象物の平面領域に対しスクリーン版を用いて印刷を行うことにより、所定幅及び高さの凸部を形成するスクリーン印刷方法において、
形成しようとする凸部の幅を有する第１の開口部を備えた第１のスクリーン版により、前記対象物に対し形成しようとする凸部よりも低い高さの第１の凸部を形成し、
形成しようとする凸部の幅より小さい幅を有し前記第１の開口部とは異なる位置に幅方向中心位置を有する第２の開口部を備えた第２のスクリーン版により、前記第１の凸部の上部に第２の凸部を形成して、前記所定幅及び高さの凸部を形成することを特徴として構成されている。

また、本発明に係るスクリーン印刷方法は、前記第１の凸部を形成したら、該第１の凸部を加熱して仮乾燥状態とし、該仮乾燥状態の第１の凸部に対して前記第２の凸部を形成することを特徴として構成されている。

さらに、本発明に係るスクリーン印刷方法は、前記凸部は対象物の所定領域を囲む閉じた形状をなすように形成されることを特徴として構成されている。

さらにまた、本発明に係るスクリーン印刷方法は、前記対象物は、電子部品または可動部品が配置される部品領域部と、前記電子部品または可動部品から取り出された配線に接続された外部接続部とを上面に有する基板の、前記部品領域部を覆う凹状の蓋部材であり、前記凸部は前記蓋部材の周縁部全周に渡って設けられると共に、前記基板に取付けられた際に前記配線を横切るように形成されることを特徴として構成されている。

本発明に係るスクリーン印刷方法によれば、形成しようとする凸部の幅を有する第１の開口部を備えた第１のスクリーン版により、対象物に対し形成しようとする凸部よりも低い高さの第１の凸部を形成し、形成しようとする凸部の幅より小さい幅を有し第１の開口部とは異なる位置に幅方向中心位置を有する第２の開口部を備えた第２のスクリーン版により、第１の凸部の上部に第２の凸部を形成して、所定幅及び高さの凸部を形成することにより、幅が狭くかつ高さが大きい高アスペクト比の凸部を容易に形成することができる。また、第２の凸部の形成時に第１の凸部を破損することがないようにすることができる。

また、本発明に係るスクリーン印刷方法によれば、第１の凸部を形成したら、第１の凸部を加熱して仮乾燥状態とし、仮乾燥状態の第１の凸部に対して第２の凸部を形成することにより、第１の凸部の上部に対し第２の凸部を確実に形成することができる。

さらに、本発明に係るスクリーン印刷方法によれば、凸部は対象物の所定領域を囲む閉じた形状をなすように形成されることにより、凸部により囲まれた領域を封止する技術に本発明を適用することができる。

さらにまた、本発明に係るスクリーン印刷方法によれば、対象物は、電子部品または可動部品が配置される部品領域部と、電子部品または可動部品から取り出された配線に接続された外部接続部とを上面に有する基板の、部品領域部を覆う凹状の蓋部材であり、凸部は蓋部材の周縁部全周に渡って設けられると共に、基板に取付けられた際に配線を横切るように形成されることにより、凸部を接着部として所定領域を封止する場合にも、凸部が高アスペクト比に形成できるため、配線を破損しないようにすることができる。

本発明の実施形態について図面に沿って詳細に説明する。図１には、本実施形態において形成される微小電気機械素子の分解斜視図を示している。図１（ａ）に示すように、微小電気機械素子は、基板１に電子部品３が配置されて部品領域部を構成し、この部品領域部を覆うように蓋部材６が取付けられてなる。なお、電子部品３は微小電気機械素子に用いられる可動部品であってもよい。図１（ｂ）には、蓋部材６の図１（ａ）とは反対側から見た斜視図が示されており、この図に示すように蓋部材６には、部品領域部を覆う領域が電子部品３と干渉しないように凹状に形成された凹部２が形成され、その周縁部にはガラスペースト５が全周に渡って設けられる。

基板１において部品領域部に配置された電子部品３からは配線４が取り出され、基板１の端部には配線４が接続された外部接続部７が設けられている。ガラスペースト５による封止ラインは、蓋部材６の周縁形状に略適合するように形成されており、蓋部材６を基板１に載置した上で加熱することにより、蓋部材６を基板１に対して固着させることができ、電子部品３が配置された部品領域部を密封することができる。また、ガラスペースト５は蓋部材６が基板１に取付けられた際に配線４を横切ることとなり、外部接続部７はガラスペースト５により封止された領域の外に配置されることとなる。

図２には、本実施形態におけるスクリーン印刷の工程を表した断面図を示している。図２（ａ）に示すように、印刷の対象物である蓋部材６は、ステージ１０の上面に載置される。そして、蓋部材６の表面に近接対向するように第１のスクリーン版１１が配置される。本実施形態において第１のスクリーン版１１は、メッシュの粗さが４００メッシュであって、乳剤の厚みが２０μｍのものを用いている。また、第１のスクリーン版１１は、マスク面１１ａに第１の開口部１２を有している。第１の開口部１２は、蓋部材６の表面に形成しようとする凸部の幅を有するように形成されている。

このような第１の開口部１２を有する第１のスクリーン版１１のマスク面１１ａには、ガラスペースト５が載せられて、マスク面１１ａに沿ってスキージ１３を移動させることにより、第１の開口部１２内にガラスペースト５を摺り切りで充填する。これによって、蓋部材６の周縁部に第１の開口部１２の形状が転写され、図２（ｂ）に示すような第１の凸部２０が形成される。ここで、ガラスペースト５は、粘度が１００Ｐａ・ｓのペーストとビークルとしてのセルロース系からなるペーストとを混合して形成している。

第１の凸部２０は、蓋部材６の表面において、凸部の最終形状における幅を有すると共に、高さはそれよりも低く形成されている。この時点では、第１の凸部２０の高さは１２〜１５μｍ程度である。この第１の凸部２０に対して、２回目の印刷を施すが、その前に蓋部材６の全体をビーグルを燃焼する温度、例えば１５０℃程度に加熱して、第１の凸部２０を構成するガラスペーストをある程度硬化させた仮乾燥状態とする。

図２（ｃ）に示すように、仮乾燥状態とされた第１の凸部２０を有する蓋部材６に近接対向するように、第２のスクリーン版１４が配置される。第２のスクリーン版１４は、マスク面１４ａに第２の開口部１５を有している。第２の開口部１５は第１の凸部２０の４分の３程度の幅であり、かつ第２の開口部１５の幅方向中心３０は第１の凸部２０の幅方向中心３１と異なる位置となるように形成されている。

このような第２の開口部１５を有する第２のスクリーン版１４のマスク面１４ａには、ガラスペースト５が載せられて、マスク面１４ａに沿ってスキージ１３を移動させることにより、第２の開口部１５内にガラスペースト５を摺り切りで充填する。これによって、第１の開口部１２の上面に第２の開口部１５の形状が転写され、図２（ｄ）に示すような第２の凸部２１が形成される。これによって、第１の凸部２０と第２の凸部２１による所定幅及び高さを有する階段状の形状を有する凸部２２が形成される。本実施形態では、凸部２２の幅が約１００μｍにおいて全高を３０μｍ以上とすることができた。

図３には、凸部２２の形成時における凸部２２付近の拡大断面図を示している。図３（ａ）は第１の凸部２０を形成する時点での断面図であり、図３（ｂ）は第２の凸部２１を形成する時点での断面図である。図３（ａ）に示すように、スキージ１３を移動させることに伴い、第１のスクリーン版１１のマスク面１１ａは、印圧により変形して蓋部材６側に移動する。前述のように、スキージ１３によって第１の開口部１２内にガラスペースト５が充填され、第１の開口部１２が形成される。

第２の凸部２１を形成する際にも、図３（ｂ）に示すように、スキージ１３の印圧により第２のスクリーン版１４のマスク面１４ａが蓋部材６側に移動する。この場合、少なくとも第２の開口部１５の一方側は第１の凸部２０に接触することとなるが、第２の開口部１５は、第１の凸部２０の幅方向中心位置と異なる位置に幅方向中心位置を有するように形成されているため、第１の凸部２０の縁部分を欠損させたりすることがない。もし、第２の開口部１５の幅方向中心位置が第１の凸部２０の幅方向中心位置と一致していると、凹圧された第２の開口部１５によって、既に形成された第１の凸部２０にダメージを与えたり、あるいは欠けを生じさせる可能性があるのに対し、本実施形態ではそのようなことを防止することができる。

図２（ｄ）のように、第１の凸部２０の上面に第２の凸部２１を形成し凸部２２を構成したら、基板１の上方から図１に示すように蓋部材６を載置し、加熱することによって凸部２２を硬化させる。これによって、基板１と蓋部材６は一体化される。

このように、第１のスクリーン版１１により所定幅でかつ高さの低い第１の凸部２０を形成し、第１の凸部２０の上部に第２のスクリーン版１４により第２の凸部２１を形成することで、所定幅及び高さの凸部２２を形成するようにしたことで、幅が狭くかつ高さが大きい高アスペクト比の凸部２２を容易に形成することができるので、配線４を破損しないだけの十分な高さを確保しつつ、微小電気機械素子の小型化も図ることができる。また、第２の凸部２１は第１の凸部２０より細幅でかつ幅方向中心位置が第１の凸部２０と異なるようにしたことで、第２の凸部２１の形成時に第１の凸部２０を破損することがないようにすることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の適用は本実施形態には限られず、その技術的思想の範囲内において様々に適用されうるものである。例えば、本実施形態では微小電気機械素子において、所定領域を封止するガラスペーストの印刷について説明したが、封止するための印刷あるいは微小電気機械素子を対象としたものには限られず、スクリーン印刷を用いるものであれば本発明を適用することができる。また、対象物も基板には限られず、平面状の領域を有するものであればよい。

本実施形態において形成される微小電気機械素子の分解斜視図である。 本実施形態におけるスクリーン印刷の工程を表した断面図である。 凸部の形成時における凸部付近の拡大断面図である。

符号の説明

１ 基板
２ 凹部
３ 電子部品
４ 配線
５ ガラスペースト
６ 蓋部材
７ 外部接続部
１０ ステージ
１１ 第１のスクリーン版
１１ａ マスク面
１２ 第１の開口部
１３ スキージ
１４ 第２のスクリーン版
１４ａ マスク面
１５ 第２の開口部
２０ 第１の凸部
２１ 第２の凸部
２２ 凸部

Claims (4)

1. 対象物の平面領域に対しスクリーン版を用いて印刷を行うことにより、所定幅及び高さの凸部を形成するスクリーン印刷方法において、
   形成しようとする凸部の幅を有する第１の開口部を備えた第１のスクリーン版により、前記対象物に対し形成しようとする凸部よりも低い高さの第１の凸部を形成し、
   形成しようとする凸部の幅より小さい幅を有し前記第１の開口部とは異なる位置に幅方向中心位置を有する第２の開口部を備えた第２のスクリーン版により、前記第１の凸部の上部に第２の凸部を形成して、前記所定幅及び高さの凸部を形成することを特徴とするスクリーン印刷方法。
2. 前記第１の凸部を形成したら、該第１の凸部を加熱して仮乾燥状態とし、該仮乾燥状態の第１の凸部に対して前記第２の凸部を形成することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
3. 前記凸部は対象物の所定領域を囲む閉じた形状をなすように形成されることを特徴とする請求項１または２記載のスクリーン印刷方法。
4. 前記対象物は、電子部品または可動部品が配置される部品領域部と、前記電子部品または可動部品から取り出された配線に接続された外部接続部とを上面に有する基板の、前記部品領域部を覆う凹状の蓋部材であり、前記凸部は前記蓋部材の周縁部全周に渡って設けられると共に、前記基板に取付けられた際に前記配線を横切るように形成されることを特徴とする請求項３記載のスクリーン印刷方法。

Images