JP2018202748A - メタルマスク、メタルメッシュ、ボール配列用メタルマスク及びそれらの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】３０μｍ以下の薄いメタルマスクであっても、印刷による伸びの問題を解消することにより、破損の恐れがないメタルマスク及びそれらの製造方法を得る。【解決手段】硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなる。【選択図】図１

Description

この発明は、メタルマスク、メタルメッシュ、ボール配列用メタルマスク及びそれらの製造方法に関するものである。

従来、各種の電子部品等の実装のためにプリント配線基板にハンダペースト（クリームハンダ）、導体ペースト等を塗布形成するに際し、高精度なパターン印刷を可能にさせるスクリーン印刷が採用されている。特に高精度なパターン印刷が望まれる場合には、スクリーン印刷用の版材として、メタルマスク等のスクリーン印刷版が用いられる。

メタルマスクを用いたスクリーン印刷は、被印刷物面に接触させて、あるいは僅かに離れて位置するメタルマスクの一方の面（スキージ面）から他方の面（被印刷物側の面）に、スキージあるいは加圧等で被印刷物面に押し付けながら、メタルマスクに設けられたパターン状の孔から印刷インクその他の付着材料を押し出すことで、被印刷物表面に印刷が行われる。この印刷方法は、被印刷物が平板状である場合に好適である。

近年、電子機器ないし電子部品の小型化に伴い、プリント配線基板にハンダペーストを塗布形成するためにメタルマスクに設ける孔のパターンは、極微細でかつ孔相互の間の距離（孔のピッチ）が極めて短くなりつつある。また、一般的なメタルマスクの硬度は、約４５０〜５５０Ｈｖ程度である。しかし、高精細なパターンを形成するため、板厚が３０μｍ以下の薄いメタルマスクが要求されており、薄いメタルマスクでは印刷による伸びの問題を常に抱えることになる。しかも微細印刷のため、高いテンションを求められるので、薄いメタルマスクでは、破損の恐れがあり条件が悪くなってしまう。

従来技術として、スルファミン酸ニッケル浴に添加剤としてホウ酸の代わりにクエン酸塩を添加したメッキ浴組成で、メタルマスクを製造することにより、結晶が微細結晶構造となり、皮膜硬度と表面粗さとヤング率が向上し、しかも環境にもやさしいメタルマスクの製造方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−２１３４７２号公報

従来の一般的なメタルマスクは、硬度は約４５０〜５５０Ｈｖ程度であるが、高精細なパターンを形成するため、板厚が３０μｍ以下の薄いメタルマスクでは印刷による伸びの問題を常に抱えることになる。しかも微細印刷のため、高いテンションを求められているので、３０μｍ以下の薄いメタルマスクでは、破損の恐れがあり条件が悪くなってしまうという問題があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、３０μｍ以下の薄いメタルマスクであっても、印刷による伸びの問題を解消することにより、破損の恐れがないメタルマスク、メタルメッシュ、ボール配列用メタルマスク及びそれらの製造方法を提供するものである。

この発明に係るメタルマスクにおいては、硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるものである。

また、硬度６５０〜７５０Ｈｖで、少なくとも炭素０．０４〜０．０８％、硫黄０．０３５〜０．０７５％をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるものである。

また、この発明に係るメタルマスクの製造方法においては、スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、クエン酸塩に光沢剤を添加した基礎となるメッキ浴組成に、スルファミン酸コバルト及び芳香族炭化水素系光沢剤を適量添加した新規なメッキ浴組成を用いて作製したものである。

また、この発明に係るメタルメッシュにおいては、硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなり、断面形状が矩形状、逆キノコ型形状、逆蒲鉾型形状のいずれかである。

また、この発明に係るメタルメッシュの製造方法においては、スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、クエン酸塩に光沢剤を添加した基礎となるメッキ浴組成に、スルファミン酸コバルト及び芳香族炭化水素系光沢剤を適量添加した新規なメッキ浴組成を用いて作製したものである。

また、この発明に係るボール配列用メタルマスクにおいては、メッキにより形成され、振り込まれた導電性ボールが挿通する複数の開口部が形成されたものであって、硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるものである。

また、この発明に係るボール配列用メタルマスクの製造方法においては、スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、クエン酸塩に光沢剤を添加した基礎となるメッキ浴組成に、スルファミン酸コバルト及び芳香族炭化水素系光沢剤を適量添加した新規なメッキ浴組成を用いて作製したものである。

この発明によれば、硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるメタルマスク、メタルメッシュ、ボール配列用メタルマスクであるので、３０μｍ以下の薄い板厚であっても、印刷による伸びの問題を解消することにより、破損の恐れがないメタルマスク、メタルメッシュ、ボール配列用メタルマスクを得ることができる。

この発明の実施例１におけるメタルマスク、従来品としての比較例１のメタルマスク及び比較例２のメタルマスクの硬度と、炭素、硫黄及びコバルトの含有割合をそれぞれ示す表である。 この発明の実施例１におけるメタルマスク、従来品としての比較例１のメタルマスク及び比較例２のメタルマスクの印刷伸び試験の結果を示す表である。 この発明の実施例１におけるメタルマスクを示す特性表である。

実施例１．
この発明によるメタルマスクの製造方法は、例えばスルファミン酸ニッケル１５０〜６００ｇ/l、クエン酸塩５〜６０ｇ/l、塩化ニッケル５〜１００ｇ/l、光沢剤としてＮＴＳ（１．３．６−ナフタリントリスルフォン酸ナトリウム）０．５〜１０ｇ/lからなる基礎となるメッキ浴組成に、更にスルファミン酸コバルト５〜１８ｇ/l、芳香族炭化水素系光沢剤を適量添加してなる新規なメッキ浴組成を用いることにより、高硬度で伸びの少ないメタルマスクを得るものである。なお、ここでは、芳香族炭化水素系光沢剤としては、下記のものから選ばれる少なくとも１種の光沢剤を使用する。
− ホルムアルデヒド等の有機アルデヒド化合物類、
− 抱水クロラール（chloral hydrate）等の塩素−又は臭素−置換されたアルデヒド類、
− クマリン等の1,2−ベンゾピロン類、
− オルト−ヒドロキシケイ皮酸及びマレイン酸ジエチル等の不飽和カルボン酸類及びそのエステル類、
− ２−ブチン−1,4−ジオール等のアセチレン型化合物類、
− エチレンシアノヒドリン等のニトリル類、
− N−メチルキノリンアイオダイド（N−methylquinoline iodide）等のキノリン、キナルジン及びピリジン化合物類、
− トリフェニルメタン染料類等のアミノポリアリールメタン化合物類、
− メチレンブルー等のアジン、チアジン及びオキサジン染料類、
− テトラエチレンペンタミン等のアルキレンアミン類及びポリアミン類、
− p−アミノ−アゾベンゼン等のアゾ染料類、
− 不飽和結合を有するスルホン化されたヘテロ環化合物類、
− スルホン化されたアリールアルデヒド類、例えばオルト−スルホ−ベンズアルデヒド、
− スルホン化されたアリル及びビニル化合物類、例えばアリルスルホン酸、
− スルホン化されたアセチレン化合物類、例えば2−ブチン−1,4−ジスルホン酸及びβ−シアノエチルチオエーテル、
− チオ尿素及びその誘導体、例えばアリルチオ尿素及びオルト−フェニレンチオ尿素（2−メルカプトベンゾイミダゾール）。

この製造方法により製造されるメタルマスクは、硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるメタルマスクである。そして、好ましくは、硬度６５０〜７５０Ｈｖで、炭素０．０４〜０．０８％、硫黄０．０３５〜０．０７５％をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるメタルマスクであることが推奨される。
図１はこの発明の実施例１におけるメタルマスク、従来品としての比較例１のメタルマスク及び比較例２のメタルマスクの硬度と、炭素、硫黄及びコバルトの含有割合をそれぞれ示す表である。ここで、この発明の実施例１におけるメタルマスクは、硬度６５０Ｈｖ以上であり、炭素０．０４以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有していることが判る。

比較例１．
従来品の比較例１としては、例えばスルファミン酸ニッケル１５０〜６００ｇ/l、クエン酸塩５〜６０ｇ/l、塩化ニッケル５〜１００ｇ/l、光沢剤としてＮＴＳ（１．３．６−ナフタリントリスルフォン酸ナトリウム）０．５〜１０ｇ/lからなるメタルマスクが挙げられる。この比較例１のメタルマスクは、硬度４５０Ｈｖ程度であり、炭素０．００３３％以下、硫黄０．０１３４％以下をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるメタルマスクである。

比較例２．
従来品の比較例２としては、例えば硫酸ニッケル１００〜４００ｇ/l、塩化ニッケル３０〜６０ｇ/l、ホウ酸３０〜４５ｇ/l、光沢剤としてＮＴＳ（１．３．６−ナフタリントリスルフォン酸ナトリウム）０．５〜４ｇ/lからなるメタルマスクが挙げられる。この比較例２のメタルマスクは、硬度４５０Ｈｖ程度であり、炭素０．０１６％以下、硫黄０．０３７％以下をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなるメタルマスクである。

図２はこの発明の実施例１におけるメタルマスク、従来品としての比較例１のメタルマスク及び比較例２のメタルマスクの印刷伸び試験の結果を示す表である。印刷伸び試験は、この発明の実施例１におけるメタルマスク、従来品としての比較例１のメタルマスク及び比較例２のメタルマスクのそれぞれについて、＃５００メッシュ相当のニッケルメッシュ（線径１６μｍ、厚み１８μｍ）を電鋳にて作製し、これをメッシュ外形３００ｍｍ×３００ｍｍのサイズで６５０ｍｍ×５５０ｍｍのアルミフレーム枠にテトロンメッシュとコンビネーションで貼り付け、ウレタンスキージで印刷伸び試験を行った。５００回の繰り返し印刷を行った結果、それぞれＸ方向３箇所、Ｙ方向３箇所における伸びを測定した。なお、伸びは１５５ｍｍのパターンに対して、どのくらい伸びたかを測定したものである。スキージ移動方向をＹ方向、それと直交する方向をＸ方向としている。また、スキージの長さは２７０ｍｍである。
この測定結果によれば、この発明の実施例１におけるメタルマスクの伸びが最も少なく、最小値が２２μｍ、最大値が３５μｍ、平均値が２７μｍであった。これに対し、従来品としての比較例１のメタルマスクは、最小値が１７１μｍ、最大値が２４０μｍ、平均値が１９０．１７μｍであった。また、比較例２のメタルマスクは、最小値が９６μｍ、最大値が１３８μｍ、平均値が１０９．８３μｍであった。この測定結果から明らかなように、この発明の実施例１におけるメタルマスクの伸びが最も少なく、従来品よりも大幅に改善されていることが判る。

図３はこの発明の実施例１におけるメタルマスクの配向性を測定した結果を示す表である。この表はメタルマスクの配向性を３回測定した結果であり、（１１１）面と（２００）面と（２２０）面を測定した相対数値を示している。
この発明の実施例１におけるメタルマスクの配向性の３回の測定結果は、（１１１）面がそれぞれ０．８２１、０．８１４、０．７９、（２００）面がそれぞれ０．１７９、０．１８６、０．２１、（２２０）面がそれぞれ０、０、０であった。

実施例２．
上記実施例１では、メタルマスク及びその製造方法について説明したが、この実施例２においては、硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなり、断面形状が矩形状、逆キノコ型形状、逆蒲鉾型形状のいずれかであるメタルメッシュを得るものである。

Claims (9)

1. 硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とするメタルマスク。
2. 硬度６５０〜７５０Ｈｖで、少なくとも炭素０．０４〜０．０８％、硫黄０．０３５〜０．０７５％をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする請求項１記載のメタルマスク。
3. スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、クエン酸塩に光沢剤を添加した基礎となるメッキ浴組成に、スルファミン酸コバルト及び芳香族炭化水素系光沢剤を適量添加した新規なメッキ浴組成を用いて作製したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のメタルマスクの製造方法。
4. 硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなり、断面形状が矩形状、逆キノコ型形状、逆蒲鉾型形状のいずれかであることを特徴とするメタルメッシュ。
5. 硬度６００〜７５０Ｈｖで、少なくとも炭素０．０４〜０．０８％、硫黄０．０３５〜０．０７５％をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなり、断面形状が矩形状、逆キノコ型形状、逆蒲鉾型形状のいずれかであることを特徴とする請求項４記載のメタルメッシュ。
6. スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、クエン酸塩に光沢剤を添加した基礎となるメッキ浴組成に、スルファミン酸コバルト及び芳香族炭化水素系光沢剤を適量添加した新規なメッキ浴組成を用いて作製したことを特徴とする請求項４又は請求項５記載のメタルメッシュの製造方法。
7. メッキにより形成され、振り込まれた導電性ボールが挿通する複数の開口部が形成されたボール配列用メタルマスクであって、
   硬度６５０Ｈｖ以上で、少なくとも炭素０．０４％以上、硫黄０．０３５％以上をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とするボール配列用メタルマスク。
8. 硬度６５０〜７５０Ｈｖで、炭素０．０４〜０．０８％、硫黄０．０３５〜０．０７５％をそれぞれ含有するニッケル又はニッケル合金からなることを特徴とする請求項７記載のボール配列用メタルマスク。
9. スルファミン酸ニッケル、塩化ニッケル、クエン酸塩に光沢剤を添加した基礎となるメッキ浴組成に、スルファミン酸コバルト及び芳香族炭化水素系光沢剤を適量添加した新規なメッキ浴組成を用いて作製したことを特徴とする請求項７又は請求項８記載のボール配列用メタルマスクの製造方法。

Images