JP2017185682A - スクリーンマスクおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スクリーンマスクと被印刷物の端部との接触による摩耗や破損が防止され、高精度のスクリーン印刷が可能なスクリーンマスクを提供する。【解決手段】被印刷物に対してスクリーン印刷を行う際に用いられるスクリーンマスクであって、均等な高さの枠状の凸部が、前記スクリーンマスクの被印刷物面側の外縁部に配置されてなることを特徴とするスクリーン印刷用のスクリーンマスク、およびその製造方法。【選択図】図２

Description

本発明は、スクリーンマスクおよびその製造方法に関する。

一般に、結晶系太陽電池の電極印刷においては、例えばコストや生産性の理由でスクリーン印刷が用いられている。
しかしながら、印刷機の機構上、太陽電池製造用のウエハのエッジがスクリーンマスクの強く接触してしまうため、マスキングのための感光剤やスクリーンメッシュの劣化が著しく、スクリーン印刷時にペースト漏れや、スクリーンマスクの破断してしまうなどの不具合が発生する場合がある。

これを防止するために、スクリーン印刷による画像形成範囲外の周囲に粘着テープを井桁状に貼り付けることで、スクリーンマスクの劣化や摩耗などに対して対策を行ってきた。しかしながら、井桁状に保護テープを貼り合わせると、テープが交差することで、その部分の厚さが２倍になってしまい、局所的に印刷状態が不均一になってしまうことが起こりやすかった。一方、テープを厚みの薄いものとすると、スクリーンマスクの劣化や摩耗などを完全に防ぐことが難しいという問題点があった。
また、通常、単結晶からなるウエハは、円柱物から切り出されていて外形が円弧状であることから、テープを正確に貼り付けることは非常に難しかった。

上記問題の解決策として、パターンニングマスクと基板状の被印刷物の端部との接触箇所に保護層を設けることが提案されている。しかしながら、この方法は、印刷に必要な画像を形成した後に、その上から感光剤を塗布し、感光後に未硬化の感光剤を除去する必要があることから、画像部に感光剤の残渣が生じる可能性があるので、それによって画像形成精度が低下することがあると思われる。

本発明は、上記問題点を解決しようとするものである。
したがって、本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクは、被印刷物に対してスクリーン印刷を行う際に用いられるスクリーンマスクであって、均等な高さの枠状の凸部が、前記スクリーンマスクの被印刷物面側の外縁部に配置されてなること、を特徴とするものである。

このような本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクは、好ましくは、前記の枠状の凸部が、高さ１〜１００μｍであるもの、を包含する。

このような本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクは、好ましくは、前記の枠状の凸部が、金属材料または樹脂材料からなる枠状部材によるものであるもの、を包含する。

このような本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクは、好ましくは、前記の枠状の凸部が、前記のスクリーンマスクに配設された凹部に配置されているもの、を包含する。

このような本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクは、好ましくは、前記の凹部の深さが１〜３０μｍであるもの、を包含する。

また、本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクの製造方法は、被印刷物に対してスクリーン印刷を行う際に用いられるスクリーンマスクを製造する方法であって、均等な厚さの枠状部材による凸部を前記のスクリーンマスクの外縁部に設けること、を特徴とするものである。

このような本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクの製造方法は、好ましくは、前記のスクリーンマスクに予め凹部を設け、この凹部に前記の枠状部材を設けるもの、を包含する。

本発明によれば、スクリーン印刷時に、スクリーンマスクと基板状の被印刷物の端部との接触による摩耗や破損が防止されるとともに、スクリーンマスクと被印刷物とが適切に配置されてスクリーン印刷が実行されることから、精度の高い画像形成ができる。

そして、本発明によれば、スクリーン印刷マスクの画像形成部位については何ら特別な操作や処理を加える必要がない。よって、スクリーン印刷の印刷精度の低下させることなく、スクリーンマスクの耐久性を向上させることができる。

本発明による好ましいスクリーンマスクの概要を示す断面図。 本発明による好ましいスクリーンマスクの概要を示す断面図。 実施例のスクリーンマスクの作成に用いられらたポジフィルムの概要を示す図。

＜スクリーン印刷用のスクリーンマスク＞
以下、必要に応じて図面を参照しながら、本発明を説明する。
図１および図２は、本発明による好ましいスクリーンマスク１の概要を示す断面図である。
図１に示される本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスク１は、被印刷物２に対してスクリーン印刷を行う際に用いられるスクリーンマスクであって、均等な高さの枠状の凸部３が、前記スクリーンマスク１の被印刷物面４側の外縁部５に配置されてなるものである。

図１のスクリーンマスク１を被印刷面側４から観察した場合、凸部３は、被印刷物２に印刷パターンを形成する領域を取り囲むような枠状をしており、そして、この枠状の凸部３は、スクリーンマスクをスクリーン印刷に付す際に、被印刷物に印刷パターンが形成される領域を取り囲むように、スクリーンマスク１の外縁部５に配置されている。

なお、本発明によるスクリーンマスクでは、印刷パターンが形成される領域が、例えば四角形である場合、凸部３は、その領域を等しく取り囲むような額縁状をしていることが好ましい。また、印刷パターンが形成される領域が、例えば円形である場合、凸部３は、その領域を等しく取り囲むようなリング状をしていることが好ましい。このように、印刷パターンが形成される領域の外側の形状と、枠状の凸部３の内側の形態とは、同一ないし類似していることが好ましいが、常に一致している必要はない。

枠状の凸部３の高さは、好ましくは１〜１００μｍ、特に好ましくは１０〜３０μｍ、である。凸部の高さが１μｍ未満である場合には、版のダメージが吸収できなくなり、一方、１００μｍを超過すると、印刷のカスレが発生することから好ましくない。

そして、枠状の凸部３は、枠全体にわたって均等な高さをしている。ここで、「均等な高さ」とは、枠の中で最も高い凸部と最も低い凸部の双方が、枠全体の凸部の高さの平均値の±２０％以内の範囲内に存在することをいう。例えば、仮に、枠全体の凸部の高さの平均値が５０μｍである場合、最も高い凸部でも６０μｍ以下であり、最も低い凸部でも４０μｍ以上であることを言う。本発明では、枠の中で最も高い凸部と最も低い凸部の双方が、枠全体の凸部の高さの平均値の±１０％以内の範囲内に存在することが好ましい。

枠状の凸部３の幅Ｌ（被印刷物２と当接する凸部３の幅）は、好ましくは５〜５０ｍｍ、特に好ましくは１０〜３０ｍｍ、である。凸部の幅Ｌが５ｍｍ未満である場合には、版と枠状の補強材との密着性がわるくなり、一方、５０ｍｍを超過すると、製版の弾性が失われてしまい、印刷画像の歪みを併発することから好ましくない。なお、凸部の幅Ｌは、枠全体にわたって等しいかもしくは均等であることが一般的でありかつ好ましいが、これに限定されることはない。

そして、枠状の凸部３は、好ましくは、例えば金属材料または樹脂材料からなる枠状部材３０が、スクリーンマスク１の被印刷物面４側の外縁部５の所定の位置に配置されている。好ましくは、例えば、所定の高さの凸部３が形成されるような厚さを有する板状の金属材料または樹脂材料を枠状形態の凸部が形成されるように、例えば切り抜く等の加工によって枠状部材３０を取得して、この枠状部材３０をスクリーンマスク１の被印刷物面側４の所定の位置に設けることができる。

枠状の凸部３は、上記の枠状部材３０を、図１のように、スクリーンマスク１の被印刷物面４と連続する等しい平面上に配置することによって設けることができるし、また、図２のように、スクリーンマスク１の被印刷物面４の凹部６に上記の枠状部材３０を配置することによって設けることができる。図１の場合は、版の製造工程が簡略できる点で有利であり、図２のような場合は、枠状部材の強度が高まるため保護の効果が向上することから好ましい。

凹部６の深さは、好ましくは１〜３０μｍ、特に好ましくは５〜１０μｍ、である。なお、凹部６の深さは、好ましくは、例えば凹部６に配置される枠状部材３０の厚さや、枠状部材３０によって形成される凸部３の高さや、スクリーンマスク上の感光剤の厚さなどを考慮して適宜定めることができる。従って、例えば、凹部の深さが前記の枠状部材の厚さより深くて、枠状部材を凹部に配置した後において前記高さの凸部が形成されないような過度に深い凹部は適当ではない。

本発明によるスクリーンマスク１は、枠部７に張られたスクリーンメッシュ８に保持されており、スクリーン印刷によって所定のパターンを被印刷物２に印刷できるような開口９を有している点では、従来の一般的なスクリーンマスクを同様なものである。

本発明において好ましいスクリーンメッシュ８としては、例えば樹脂製のスクリーンメッシュ、例えばナイロンやポリエステル製のスクリーンメッシュ、金属製のスクリーンメッシュ、例えば、ステンレスやタングステン製のスクリーンメッシュ、その他のスクリーンメッシュ、例えばシルクスクリーン等を用いることができる。また、スクリーンメッシュの外周部と内周部とで異なる種類のスクリーンメッシュを用いたコンビネーションスクリーンメッシュも用いることができる。

スクリーンメッシュ８の線経、オープニング、開口率、紗厚などは、例えば、印刷対象や印刷パターン、印刷精度、耐久性等を考慮して、適宜定めることが出来る。

感光性材料層１０は、従来からスクリーン印刷版の形成に用いられてきた感光性材料によって形成することができる。このような感光性材料をスクリーンメッシュ８へ例えば塗工したり転写することによって、スクリーンメッシュ８に感光性材料層を保持させることができる。

スクリーンメッシュ８上の感光性材料層１０の厚さは、例えば印刷対象や印刷パターン、印刷精度、耐久性等に応じてを適宜定めることが出来る。

本発明のスクリーンマスク１は、スクリーンメッシュ８に保持された感光性材料層１０に、露光光線をパターン状に照射することによって、前記の露光光線の照射パターンに応じて前記の感光性材料を部分的に硬化させ、その後の現像処理によって、露光光線が照射されない部分の感光性材料を除去する点は、従来のスクリーンマスクの製造方法と同様な手法を採用することができる。

枠状の凸部３は、上記の枠状部材３０を、図１のように、スクリーンマスク１の被印刷物面４に連続する等しい平面上に配置し、この枠状部材３０をスクリーンマスク１の外縁部５に固定ないし接着することによって設けることができる。あるいは、図２のように、スクリーンマスク１の被印刷物面４の外縁部５に予め凹部６を設け、この凹部６に、枠状部材３０を配置することによって設けることができる。

この凹部６は、例えば、スクリーンメッシュ８に保持された感光性材料層１０へ露光光線を照射し、その後の現像処理によって得られた硬化後のスクリーンマスクに、例えば切削等によって設けることができる。

また、スクリーンメッシュ８に保持された感光性材料層１０へ対して行われる露光光線の照射やその後の現像処理の際に同時に凹部６を設けることができる。好ましくは、例えば、特許第２５２９２１０７号公報に記載されるような手法で製版することによって、凹部６を設けることができる。
この凹部６に、前記と同様に、枠状部材３０を固定ないし接着することによって凸部３を設けることができる。

製版Ｘの作成
下記に示されるような構成のスクリーンを用意した。

・スクリーン枠：外寸３８０ｍｍ×３８０ｍｍ、内寸３３０ｍｍ×３３０ｍｍ
・内側メッシュ：２８０ｍｍ×２８０ｍｍ 高強度ステンレスメッシュ（糸径１６μｍ、３６０メッシュ）をカレンダー加工を施して紗厚２０μｍとしたもの
・外側メッシュ：ポリエステルメッシュ（糸径５４μｍ、２００メッシュ）
上記の内側メッシュの中央部の縦２５０ｍｍ×横２５０ｍｍの領域に、感光性材料（ムラカミ社製、SP-9902 （商品名））を塗工し、乾燥させて、厚さ２０μｍの感光性材料層を形成した。

上記で形成された感光性材料層に電極パターンを形成させるために、その表面に図３Ａに示されるポジフィルムを、裏面に図３Ｂに示されるポジフィルムを、図３Ｃのように貼り付けた後、露光および現像処理を実施して、太陽電池パネルの電極パターン印刷に適した製版Ｘ（図３Ｄ）を作成した。

＜実施例１＞
上記の製版Ｘの表面に形成させた電極パターン形成領域の周囲を取り囲むように、外寸２１５ｍｍ×２１５ｍｍ、内寸１６０ｍｍ×１６０ｍｍ、厚さ３０μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の枠状部材を、瞬間接着剤（高圧ガス社製、「シアノンＳＦ」（商品名））で貼り付けて、本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクを製造した。

評 価
１５５ｍｍ×１５５ｍｍ、厚さ１８０μｍの多結晶シリコンウエハを、印刷機（マイクロテック社製「ＭＴ‐５５０ＴＶ」（商品名））の印刷ステージに固定し、上記で得られたスクリーンマスクを用い、太陽電池電極用銀ペースト（デュポン社製「PV-17F」（商品名））によってスクリーン印刷を行った。５０００回の耐刷性試験を行い、画像周縁部のダメージと印刷性について目視にて観察した。結果は、表１に示される通りである。
表１の耐摩耗性評価において、スクリーンマスクの感光性樹脂膜部分がウエハエッジに接触したために凹んでしまっているのを×、そうでないものを〇とした。
表１の印刷性評価において、線幅に極端な細りや太りがあるものを×、そうでなく綺麗に印刷されているものを〇とした。

＜実施例２＞
上記の製版Ｘの表面に形成させた電極パターン形成領域の周囲を取り囲むように、外寸２１５ｍｍ×２１５ｍｍ、内寸１６０ｍｍ×１６０ｍｍ、深さ１０μｍの凹部を、公知の段堀り製版の手法を用いて設けた。この凹部の底に、外寸２１４ｍｍ×２１４ｍｍ、内寸１６１ｍｍ×１６１ｍｍｍ、厚さ３０μｍのステンレス（ＳＵＳ）製の枠状部材を、瞬間接着剤（高圧ガス社製、「シアノンＳＦ」（商品名））で貼り付けて、本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクを製造した。
そして、このスクリーンマスクについて、実施例１と同様に評価を行った。
結果は、表１に示される通りである。

＜実施例３＞
上記の製版Ｘの表面に形成させた電極パターン形成領域の周囲を取り囲むように、外寸２１５ｍｍ×２１５ｍｍ、内寸１６０ｍｍ×１６０ｍｍ、深さ１０μｍの凹部を、公知の段堀り製版の手法を用いて設けた。この凹部の底に、外寸２１４ｍｍ×２１４ｍｍ。内寸１６１ｍｍ×１６１ｍｍ、厚さ３０μｍのセロハン製の枠状部材を、瞬間接着剤（高圧ガス社製、「シアノンＳＦ」（商品名））で貼り付けて、本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクを製造した。
そして、このスクリーンマスクについて、実施例１と同様に評価を行った。
結果は、表１に示される通りである。

＜実施例４＞
上記の製版Ｘの表面に形成させた電極パターン形成領域の周囲を取り囲むように、外寸２１５ｍｍ×２１５ｍｍ、内寸１６０ｍｍ×１６０ｍｍ、深さ１５μｍの凹部を、公知の段堀り製版の手法を用いて設けた。この凹部の底に、外寸２１４ｍｍ×２１４ｍｍ、内寸１６１ｍｍ×１６１ｍｍ、厚さ５０μｍのステンレス製の枠状部材を、瞬間接着剤（高圧ガス社製、「シアノンＳＦ」（商品名））で貼り付けて、本発明によるスクリーン印刷用のスクリーンマスクを製造した。
そして、このスクリーンマスクについて、実施例１と同様に評価を行った。
結果は、表１に示される通りである。

＜比較例１＞
上記の製版Ｘに枠状部材を設けることなく、実施例１と同様の多結晶シリコンウエハ、印刷機およびインクを用いて、スクリーン印刷を行った。このスクリーンマスクについて、実施例１と同様に評価を行った。
結果は、表１に示される通りである。

＜比較例２＞
上記の製版Ｘの表面に形成させた電極パターン形成領域の周囲を取り囲むように、電極パターン領域の四辺に沿って、厚さ２０μｍのセロハンテープを井桁状に貼り付けた。なお、二辺の交差点では２枚のセロハンテープの重なりよって、高さ４０μｍの凸部が形成されている。

実施例１と同様の多結晶シリコンウエハ、印刷機およびインクを用いて、スクリーン印刷を行った。実施例１と同様に、摩耗性および印刷性を評価した。
結果は、表１に示される通りである。

＜比較例３＞
上記の製版Ｘの表面に形成させた電極パターン形成領域の周囲を取り囲むように、電極パターンの四辺に沿って、厚さ３０μｍのポリエチレンテレフタレート製のテープを井桁状に貼り付けた。なお、二辺の交差点では２枚のテープの重なりによって、高さ６０μｍの凸部が形成されている。

実施例１と同様の多結晶シリコンウエハ、印刷機およびインクを用いて、スクリーン印刷を行った。実施例１と同様に、摩耗性および印刷性を評価した。
結果は、表１に示される通りである。

１：スクリーンマスク、２：被印刷物、３：凸部、４：スクリーンマスクの被印刷物面側、３０：枠状部材、５：スクリーンマスクの外縁部、６：凹部、７：枠部、８：スクリーンメッシュ、９：開口、１０：感光性材料層

Claims (7)

1. 被印刷物に対してスクリーン印刷を行う際に用いられるスクリーンマスクであって、
   均等な高さの枠状の凸部が、前記スクリーンマスクの被印刷物面側の外縁部に配置されてなることを特徴とする、スクリーン印刷用のスクリーンマスク。
2. 前記の枠状の凸部は、高さが１〜１００μｍである、請求項１に記載のスクリーン印刷用のスクリーンマスク。
3. 前記の枠状の凸部は、金属材料または樹脂材料からなる枠状部材によるものである、請求項１または２に記載のスクリーン印刷用のスクリーンマスク。
4. 前記の枠状の凸部は、前記のスクリーンマスクに配設された凹部に配置されている、請求項１〜３のいずれか１項に記載のスクリーン印刷用のスクリーンマスク。
5. 前記の凹部の深さが１〜３０μｍである、請求項４に記載のスクリーン印刷用のスクリーンマスク。
6. 被印刷物に対してスクリーン印刷を行う際に用いられるスクリーンマスクを製造する方法であって、
   均等な厚さの枠状部材による凸部を前記のスクリーンマスクの外縁部に設けることを特徴とする、スクリーン印刷用のスクリーンマスクの製造方法。
7. 前記のスクリーンマスクに予め凹部を設け、この凹部に前記の枠状部材を設ける、請求項６に記載のスクリーン印刷用のスクリーンマスクの製造方法。