JP2011218673A

JP2011218673A - スクリーン印刷用メッシュ

Info

Publication number: JP2011218673A
Application number: JP2010090473A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Kondo; 安雄近藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-04-09
Filing date: 2010-04-09
Publication date: 2011-11-04

Abstract

【課題】なんらの支障を来すことなく、ステンレス製メッシュにダイヤモンドライクカーボン膜を成膜することを可能とする。
【解決手段】スクリーン印刷用の織物状のステンレス製メッシュにニッケルめっき被覆を成膜してメッシュの交点３を固定した後、ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜する。
【選択図】図４

Description

この発明はスクリーン印刷に用いられるスクリーン版に関し、より詳細には電子部品や電気的な接続部品の配線の印刷に用いられる織物状の金属メッシュからなるスクリーン版に関する。

スクリーン印刷に用いられるスクリーン版は化学繊維からなる織物状のメッシュが主流であったが、精細な印刷パターンを要求される電子部品や電気的な接続部品の配線の印刷においては寸法精度や寸法精度の持続性に優れた金属製のものが主流となっている。

一方、電子部品サイズの小型化、配線の細線化はますます進み、単なる金属メッシュでは極精細な印刷パターンに追従できない事態に立ち入っている。

前記に関して、具体的には次のような問題が指摘される。
(1) ステンレス製メッシュの場合、光沢があるので感光剤を露光する際に乱反射を起こしてしまい、細線が形成できなかった。
(2) コンデンサーなど電子部品材料の印刷用ペーストはニッケルペーストなどの金属ペーストを使用するが、ステンレス製メッシュの場合、金属ペーストがメッシュに凝着しやすく目詰まりを起こしやすい問題点があった。
(3) また、洗浄に際しても、ステンレス表面色とペーストの色が類似しているため、洗浄されているかがわからなかった。
(4) ステンレスメッシュは内在するクロムにより表面に酸化皮膜を作るので、感光性樹脂との密着に問題があった。また、金属メッシュは全てにおいて酸化皮膜を作るので、感光性樹脂との密着に問題があった。
(5) 印刷パターンの高精細化が進むにつれ、ステンレスメッシュのワイヤー径を細くせざるを得なくなったきたが、そのためにメッシュの剛性が低下してスクリーン印刷時の負荷でパターン歪みが発生する問題があった。

前記の問題を解消するために、織物状のステンレス製メッシュにダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）膜を成膜した発明が提案されている。

特開２００８−１８７１４号公報特開２００８−１７４７９０号公報

前記の従来技術を実施したステンレス製メッシュにおいては前記(1) 〜(4) の問題点は解消できる。

しかしながら、ダイヤモンドライクカーボン膜は１５０〜２５０度といった高温雰囲気下で成膜されるので、成膜の段階でメッシュを構成するステンレスワイヤーが熱収縮して歪んだり、暴れたりしてメッシュが不揃いになる問題があった。

一方、前記(5) の問題点を解消するためには、ダイヤモンドライクカーボン膜の厚みを増やすしかなかったが、そうするとメッシュのオープニング率が低下して印刷時ペーストの抜け性が悪化する問題が生じた。また、厚みに比例して成膜時にチャンバー内壁から剥離するコンタミが増加し、これがワークの表面に付着、剥離を繰り返すことで、コンタミ痕による窪みができてしまい、印刷性が悪くなるという問題も生じた。

この発明のスクリーン印刷用メッシュは以上の問題点に鑑みて創作されたものであり、スクリーン印刷用の織物状のステンレス製メッシュにニッケルめっき被覆を成膜してメッシュの交点を固定した後、ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜したことを特徴とする。

また、請求項２記載の発明は前記のスクリーン印刷用メッシュにおいて、成膜されるダイヤモンドライクカーボン膜の厚みは２μｍ未満であることを特徴とする。

また、請求項３記載の発明は前記のスクリーン印刷用メッシュにおいて、成膜されるダイヤモンドライクカーボンはフッ素含有ダイヤモンドライクカーボンであることを特徴とする。

よって、この発明によれば、ダイヤモンドライクカーボン膜の成膜にあたり、ステンレス製メッシュの交点はニッケルめっき被覆により事前に固定されているので、高温雰囲気下でステンレスワイヤーが熱収縮しようとしても、交点において互いに強固に固定されているので歪んだり、暴れたりしてメッシュが不揃いになることが防止される。

また、前記のようにメッシュはワイヤー同士が交点において強固に固定されているので、ワイヤーが細い場合でも剛性が低下することがなく、剛性を高めるためにダイヤモンドライクカーボン膜の厚みを増やす必要がなく、請求項２記載の発明のようにダイヤモンドライクカーボン膜の厚みを２μｍ未満とすることができる。その結果、オープニング率が低下することがないので印刷時ペーストの抜け性が悪化することがなく、また、コンタミの発生も抑えられる。

また、請求項３記載の発明においては、成膜されるダイヤモンドライクカーボンをフッ素含有ダイヤモンドライクカーボンとしているので、水、油、溶剤において撥水性を有することとなる。一方、金属粒子に対するメッシュとの摺動性は純粋なダイヤモンドライクカーボン特性により向上するが、バインダーに対してはフッ素含有ダイヤモンドライクカーボンとすることで、通過性が良好となり、その結果印刷性が向上する。これらの効果の詳細は後記する。

以上のように、この発明によれば、なんらの支障を来すことなく、ステンレス製メッシュにダイヤモンドライクカーボン膜を成膜することが可能となるので、次の効果を有するスクリーン印刷用メッシュが実現される。
(1) 乳剤を露光する際、ダイヤモンドライクカーボン膜が黒色であるため紫外線を吸収し、乱反射が防がれるので、従来乱反射により困難であった細線パターン形成が容易となる。
(2) ステンレスメッシュ表面をダイヤモンドライクカーボン膜で被覆するので金属間で生じる凝着がなくなり、ペーストの抜け性をよくすることができる。その結果、ペーストの詰まりもなくなり、洗浄の回数も減らせる。特にニッケルペーストの場合、その傾向が顕著に出てくる。
(3) ダイヤモンドライクカーボン膜は黒色なので、洗浄の際、洗浄できているかすぐに判別できる。
(4) ダイヤモンドライクカーボン膜と感光性樹脂とは密着が良く、細線の形成あるいは中島も容易に形成でき、しかも剥がれにくい。
(5) スキージとメッシュ間の摺動抵抗が減衰し、スムーズな可動が可能となり印刷精度が向上すると共に、スキージ及びメッシュの寿命が延びる。

この発明の実施に用いるダイヤモンドライクカーボンの成膜装置の実施例の構成図。この発明の効果を示すグラフ。この発明の効果を示すグラフ。この発明のスクリーン印刷用メッシュの平面図。

図４はこの発明のスクリーン印刷用メッシュの構成を示す図であり、図中符号１、２はメッシュを編組する経緯のワイヤー、３は経緯のワイヤーの交点（交差部分）を指す。

この発明において、メッシュに成膜されるダイヤモンドライクカーボンの膜厚は２μｍ以下の薄膜であり、特にペーストの抜け性を妨げず、かつ、ペースト内の金属粒が通過する際の磨耗に耐える程度の厚さ０．２〜０．５μｍが好ましい。この値は生産性の観点からも望ましい。

また、事前に成膜されるニッケルめっきの膜厚は、メッシュの交点を留めダイヤモンドライクカーボン成膜時にメッシュの乱れを防ぐのが最大の目的であるため、交点を留めるのに必要な膜厚０．５〜２μｍが最適である。また、交点を留めることにより、メッシュの引っ張り応力に対する伸びが軽減され、高い張力にてマスクを製版することができかつ長期に渡る形状の維持が可能となる。

ダイヤモンドライクカーボンを形成するためのプロセスとして、ここでは次に記するものを想定しているが、これらに限られないことは勿論である。
プラズマＣＶＤ法（ＰＣＶＤ）、イオン化蒸着法、アークイオンプレーティング法（ＡＩＰ）、アンバランスドマグネトロンスパッタ法（ＵＢＭＳ）、フィルタードカソーディックバキュームアーク法（ＦＣＶＡ）、イオン注入法（ＰＢＩＩ）

ダイヤモンドライクカーボンとステンレスメッシュとの密着を高めるための中間層は、Ｓｉ、Ｃｒ、Ｔｉ、ＳｉＣ、Ｗなど活性でかつカーボンと結合しやすい、金属、セラミックスを同一真空プロセス中にてダイヤモンドライクカーボン形成前に成膜するのが良い。この場合の中間層厚は、０．０３から０．１μｍ程度が望ましい。

請求項３記載の発明においては、ダイヤモンドライクカーボン形成時にＣＦ４、Ｃ２Ｆ４、Ｃ６Ｆ６などのガスをチャンバー内に導入し、カーボンと同様プラズマ化し、成膜している。こうすることで、ダイヤモンドライクカーボンのカーボンとフッ素が結合したフッ素含有ダイヤモンドライクカーボンを造る事が可能である。

フッ素含有ダイヤモンドライクカーボンの物性としては、何も導入しないダイヤモンドライクカーボンと比較し、若干硬度の低下が見られるものの、その他の摺動特性などはそのまま維持する。また、フッ素基がカーボンの末端に結合し、最表面に出現する事で、表面の自由エネルギーを著しく低下させ、水、油、溶剤において撥水性を有することとなる。たとえば、水のダイヤモンドライクカーボンに対する接触角が６０°程度であるのに対し、フッ素を含有したダイヤモンドライクカーボンでは最大１００°の値を示す。電子部品用ペーストの場合、金属粒子以外にバインダーと呼ばれる有機物による媒体がその体積の多くを占め、金属粒子に対するメッシュとの摺動性は純粋なダイヤモンドライクカーボン特性により向上するが、バインダーに対してはフッ素含有ダイヤモンドライクカーボンとすることで、通過性が良好となり、その結果印刷性が向上することとなる。

なお、メッシュだけでなくスキージ側にもダイヤモンドライクカーボンを成膜してもよい。この場合、スキージとメッシュ間の摺動抵抗がさらに低くなり、スムーズなスキージングが可能となる。スキージ材質がウレタンではなく、金属製のスキージで印刷を行った場合、印刷精度が向上するものの短期間でメッシュが切れてしまい、使用不可能であったが、この金属製スキージにダイヤモンドライクカーボンを成膜すると、メッシュが切れることなく長期間使用可能となった。

また、金属スキージの高い印刷精度と、スキージ側、メッシュ側ともにダイヤモンドライクカーボンが成膜されていることによる、高い摺動特性により、より高度な印刷形状が形成できるようになった。また、スキージの成膜に前記したフッ素をダイヤモンドライクカーボンに内在させた方法をとってもよい。フッ素を入れることによる撥水、撥油、撥溶剤効果により、ペーストがスキージから容易に剥離し、印刷特性に重要なファクターである良好なローリング性を得ることが出来る。

この発明においては、ダイヤモンドライクカーボン成膜前にニッケルめっきを行っているが、ここでは、ダイヤモンドライクカーボン成膜後にニッケルめっきを行うことも開示する。

ステンレスメッシュに平均自由工程の長いイオン化蒸着等の方式でかつ、薄膜のダイヤモンドライクカーボン成膜行った場合、メッシュの交点に当たる部分は上側のメッシュの影になりダイヤモンドライクカーボンが殆ど成膜されない。このため、ダイヤモンドライクカーボン成膜後にニッケルめっきを行うと、ダイヤモンドライクカーボンは絶縁物であり、またカーボンという物性上ニッケルはダイヤモンドライクカーボン上にめっきされず、選択的に交点のみにニッケルめっきが析出されることとなる。こうすることにより、めっき後にダイヤモンドライクカーボンを成膜した場合と比較し、さらにメッシュ径に近い状態でメッシュの固定が図られ、印刷特性にダイヤモンドライクカーボンがもたらす効果も期待できる。

表１に示す組成のニッケルめっき浴を用いて３８０メッシュφ1 ４mm線径のステンレスメッシュにニッケルめっきを１．０mm施して交点の接合を行い、それに対し表２〜４に示す条件によってダイヤモンドライクカーボン膜の成膜を行った。

表１ニッケルめっき浴条件
硫酸ニッケル２４０ｇ／L
塩化ニッケル４５ｇ／L
ほう酸３０ｇ／L
添加剤少々
電流密度 1.0 A / dm²
浴温度４０℃

表２エッチング条件
真空度 5.0 ×10^-1 Pa
アノード電流 2.5 A
バイアス電圧 1 kV

表３マグネトロンスパッタ条件
出力 500 W
アルゴン流量 70 mL / min.

表４イオン化蒸着条件
ガス圧 2.0 ×10^-1 Pa
フィラメント電流 30 A
アノード電流 2.5 A
バイアス電圧 1.8 V
プロセス温度 220 ℃

この発明の実施に用いるダイヤモンドライクカーボンの成膜装置を図１に示す。真空チャンバー内においてＤＣ電源による励起によりアルゴンガスプラズマを形成し、これを基材に曝すことでエッチング効果により基材表面の酸化物、汚れを除去した。この時の各パラメーターの条件を表２に示した。この後、密着力を向上するため表３に示す条件にて、マグネトロンスパッタ法により基材表面に０．０５ mm のシリコン膜を形成した。次に、同一チャンバー内にてシクロヘキサンを原料とし、表４に示す条件を用いイオン化蒸着法により０．３μｍのダイヤモンドライクカーボンを形成した。

前記メッシュに、乳剤を厚さが１０μｍとなる様塗布し、０６０３サイズのコンデンサーの形状に超高圧水銀灯を用いて露光量７００（ｍｍＪ/ ｃｍ²）にて露光、現像工程をへてパターンを形成し、メッシュマスクを作製した。このマスクを用い、銀ペーストを使用して連続印刷評価を行った。ペースト金属粒子と凝着を起こしやすいニッケルめっきメッシュに関しては、印刷回数に伴い、適正な印刷を維持するために必要な洗浄の回数が増加する。これに対し、ダイヤモンドライクカーボンを被覆したメッシュに於いては、印刷回数に伴って必要洗浄累積数が増えることがなく１０００回まで1 度も洗浄をせずに連続印刷することができた。ステンレスメッシュはニッケルめっきを施したメッシュより若干良好な結果を示した。これら結果を図２のグラフに示す。

次に、洗浄を一度も行わず連続印刷をした際、マスクの開口部体積に対する印刷された銀ペーストの印刷回数毎の体積比率を図３のグラフに示す。印刷された銀ペーストの体積測定はレーザ顕微鏡により測定を行った。ステンレスメッシュ、ニッケルめっきメッシュ共に初期は特性としては、８０％近くを示していたが、印刷回数を重ねるに連れ、体積比率は減少し、１０００回では４０％を下回る値となった。これに対し、ダイヤモンドライクカーボンを被覆したメッシュに関しては実験開始当初９０％を示し、１０００回時でも７５％以上を示し、良好な印刷性を呈したことが示唆される。

１メッシュを編組するワイヤー
２メッシュを編組するワイヤー
３経緯のワイヤーの交点

Claims

スクリーン印刷用の織物状のステンレス製メッシュにニッケルめっき被覆を成膜してメッシュの交点を固定した後、ダイヤモンドライクカーボン膜を成膜したことを特徴とするスクリーン印刷用メッシュ。
成膜されるダイヤモンドライクカーボン膜の厚みは２μｍ未満である請求項１記載のスクリーン印刷用メッシュ。
成膜されるダイヤモンドライクカーボンはフッ素含有ダイヤモンドライクカーボンである請求項１又は２記載のスクリーン印刷用メッシュ。