JP2021037718A - スクリーンマスク及びスクリーンマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】印刷精度を向上できるスクリーンマスク及びスクリーンマスクの製造方法を提供する。【解決手段】一形態にかかるスクリーンマスクの製造方法は、塗布材を透過可能な孔を有するサポート材に第１の乳剤を塗布して第１の乳剤層を形成する第１層形成工程と、第１の乳剤層に所定の第１露光パターンで露光する第１パターニング工程と、前記第１の乳剤層に第２の乳剤を重ねて塗布して第２の乳剤層を形成する第２層形成工程と、前記第１露光パターンとは異なる第２露光パターンにて露光する第２パターニング工程と、エッチング処理により前記第１の乳剤層及び前記第２の乳剤層に開口を形成するとともに、前記一方側の表面に段差を形成する、エッチング処理と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、スクリーンマスク及びスクリーンマスクの製造方法に関する。

印刷手法の一つであるスクリーン印刷はサポート材であるメッシュ上に樹脂組成物で形成された所定のパターン開口が形成されたスクリーンマスクを用い、被印刷物に任意の印刷体を形成する方法である。このスクリーン印刷法は、例えば配線、電極、蛍光材料の印刷等、種々の印刷に用いられ、電子部品等を含む様々な分野で利用されている。

近年、電子部品の小型化、高品質化により、スクリーンマスクの高精度化が求められている。

例えば、スクリーンマスクは、塗布材を透過可能な孔を有するメッシュと、メッシュに設けられパターン開口を有するマスク膜と、を備える。マスク膜に形成されるパターン開口は、例えば印刷パターンに対応した形状であり、所定の幅を有している。例えばマスク膜を形成する乳剤をメッシュに塗布した後に、フォトマスク重ねた露光処理によってパターン開口を形成している。

特開２０１３−１６９７８３号公報

このようなスクリーンマスクにおいて、印刷精度を向上できるスクリーンマスク及びスクリーンマスクの製造方法が求められている。

一形態にかかるスクリーンマスクの製造方法は、塗布材を透過可能な孔を有するサポート材に第１の乳剤を塗布して第１の乳剤層を形成する第１層形成工程と、第１の乳剤層に所定の第１露光パターンで露光する第１パターニング工程と、前記第１の乳剤層に第２の乳剤を重ねて塗布して第２の乳剤層を形成する第２層形成工程と、前記第１露光パターンとは異なる第２露光パターンにて露光する第２パターニング工程と、エッチング処理により前記第１の乳剤層及び前記第２の乳剤層に開口を形成するとともに、前記一方側の表面に段差を形成する、エッチング処理と、を備えるスクリーンマスクの製造方法を備える。

他の一形態に係るスクリーンマスクは、塗布材を透過可能な孔を有するサポート材と、前記サポート材に形成され、塗布材の吐出方向の一方側である印刷面側の開口エッジよりも前記印刷面とは反対側の供給側の開口エッジが広くなる段差部または傾斜面を有するとともに、前記印刷面側の開口エッジに前記印刷面側に突出する突起部を有する、マスク膜と、を備える。

他の一形態にかかるスクリーンマスクは、塗布材を透過可能な孔を有するサポート材と、前記サポート材に設けられるとともにパターン開口が形成され、前記パターン開口は塗布材の吐出方向の一方側である印刷面側の開口エッジよりも前記印刷面とは反対側の供給側の開口エッジが広く、かつ、前記パターン開口の内側壁面は所定の第１方向における一方側が他方側よりも前記開口エッジの広がりが大きく非対称に構成されたマスク膜と、を備える。

本発明の実施形態によれば、印刷精度を向上できるスクリーンマスク及びスクリーンマスクの製造方法を提供できる。

第１実施形態にかかるスクリーン印刷装置の説明図。 同実施形態にかかるスクリーンマスクの斜視図。 同スクリーンマスクの断面図。 同スクリーンマスクの一部の構成を示す説明図。 同スクリーンマスクの製造方法を示す説明図。 同スクリーンマスクと比較例１のパターン開口の形状と印刷形状を示す説明図。 同スクリーンマスクの形状と印刷形状との関係を示す説明図。 同スクリーンマスクの形状と印刷形状との関係を示す説明図。 第２実施形態にかかるスクリーン印刷装置の説明図。 同スクリーンマスクの一部の構成を示す説明図。 同スクリーンマスクの製造方法を示す説明図。 同実施形態にかかるスクリーン印刷装置を用いた印刷方法を示す説明図。 同スクリーンマスクと比較例２のパターン開口の形状と印刷形状を示す説明図。 同スクリーンマスクの形状と印刷形状との関係を示す説明図。 他の実施形態にかかるスクリーンマスクのマスク膜の形状を示す説明図。 他の実施形態にかかるスクリーンマスクのマスク膜の形状を示す説明図。 他の実施形態にかかるスクリーンマスクのマスク膜の形状を示す説明図。 他の実施形態にかかるスクリーンマスクの構成及び製造方法を示す説明図。

［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態にかかるスクリーン印刷装置１０及びスクリーンマスク２０について図１乃至図８を参照して説明する。図１は本実施形態に係るスクリーン印刷装置１０を示す説明図である。図２はスクリーンマスク２０の斜視図であり、図３はその断面図である。図４はスクリーンマスク２０の一部の構成を示す説明図である。なお、各図では説明のため、適宜構成を拡大、縮小、省略して示している。図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交する３方向をそれぞれ示している。

図１に示すように、スクリーン印刷装置１０は、スクリーンマスク２０と、スクリーンマスク２０の印刷面側である表面（一方の面）２０ａに対向して印刷媒体Ｂａを保持する保持部材１２と、スクリーンマスク２０の印刷面側とは反対の裏面（他方の面）２０ｂに当接した状態で移動可能に構成されたスキージ１３と、スキージ１３を移動させる移動部と、スクリーンマスク２０を印刷媒体Ｂａに対向して支持する支持部と、を備える。

スクリーン印刷装置１０は、印刷媒体Ｂａの表面に、各種印刷材料を所定のパターンで形成する。例えば、チップ部品（コンデンサー、チップ抵抗、インダクター、サーミスター等）、タッチパネル、液晶基板（Ｌｉｑｕｉｄ ｃｒｙｓｔａｌ ｄｉｓｐｌａｙ， ＬＣＤ）シール、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏ−ｆｉｒｅｄ ｃｅｒａｍｉｃｓ）基板、太陽電池用電極、その他の電子部品等の製造に用いられる。

図１及び図２に示すように、スクリーンマスク２０は、フレーム２１と、フレーム２１に張設されたサポート材であるメッシュ２２と、メッシュ２２に形成されたマスク膜２３と、を備える。スクリーンマスク２０において、印刷を行う際に印刷媒体Ｂａの表面に対向する側を表面２０ａとし、その反対側であって塗布材Ｐｅが供給される側を裏面２０ｂとする。

フレーム２１は、互いに平行な２対の辺を有し、例えば所望のサイズの方形の開口を備える枠状に構成される。フレーム２１はメッシュ２２の外周縁を支持し、開口にメッシュ２２を張設する。本実施形態では一例として、フレーム２１の開口部のＹ方向の寸法は２７５ｍｍ、Ｘ方向の寸法は２７５ｍｍ、とした。

またフレーム２１は、所定量の塗布材Ｐｅをマスク膜２３の裏面側に保持する枠としても機能する。フレーム２１とメッシュ２２は、例えば合成ゴム系やシアノアクリレート系の接着剤により接合部で接合されている。

メッシュ２２は、経糸２２ａと緯糸２２ｂとが編まれて形成された織物であり、塗布材Ｐｅを透過可能に開口した孔部２２ｃを多数有している。経糸２２ａと緯糸２２ｂは、例えばステンレス等の金属のワイヤ、あるいはポリエステル等の樹脂で構成された繊維である。経糸２２ａと緯糸２２ｂは、それぞれ例えばスキージ１３の移動方向（第１方向）に対して、斜めに延びている。

このメッシュ２２に、所定のパターン開口２３ａを有するマスク膜２３が形成される。すなわち、メッシュ２２によって、フレーム２１の開口部分にマスク膜２３が保持される。

マスク膜２３は、光硬化性の樹脂組成物、例えばＰＶＡ、ＰＶＡｃ、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等からなる層である。例えば図５に示すように、マスク膜２３はベース層２３ｂとカバー層２３ｃが積層されて構成される２層構造である。一例として、カバー層２３ｃはベース層２３ｂよりも柔軟な材料で構成されている。

マスク膜２３の厚みは例えば１０μｍ〜１００μｍに構成されている。

マスク膜２３は、メッシュ２２に形成され、フレーム２１の開口部分に配されている。マスク膜２３には、露光によって、印刷用の所定のパターン開口２３ａが形成されている。

なお、パターン開口２３ａの最小開口幅、すなわち、パターン開口２３ａの最も狭い部分における開口の幅寸法は、３０μｍ以下である。ここでは、一例として、マスク膜２３の表面、すなわち印刷媒体Ｂａに対向する表面２０ａにおける寸法を基準とした。

パターン開口２３ａは、ライン状のパターン孔である。パターン開口２３ａは、印刷パターンに対応するパターン状であってマスク膜２３を厚さ方向（深さ方向）に貫通するスリットを構成する。

パターン開口２３ａの印刷面側の開口のエッジ（縁部分）には、印刷面側に突出する突起部２３ｄが形成される。図５に示すように、マスク膜２３のうち、突起部２３ｄと突起部２３ｄに繋がるパターン開口２３ａの内壁面の表層部は、カバー層２３ｃで構成されている。

突起部２３ｄは、図４に示すように、式１，式２，式３をいずれも満たす設定とした。
２μｍ≦ΔＴｂ≦２／３Ｔ （式１）
１０μｍ≦Ｗｃ≦１００μｍ （式２）
Ｔｍ≦ Ｔ−ΔＴｂ （式３）
ここで、Ｔは総厚（メッシュおよび乳剤の厚みを含む厚み）、ΔＴｂは印刷面からの段差厚み、Ｗｃはパターン開口２３ａの片側の段差の幅、Ｔｍはメッシュの厚さである。

マスク膜２３は、パターン開口２３ａにおいて感光性樹脂が存在せず、メッシュ２２の孔部を通過して塗布材Ｐｅが裏面から表面へと透過可能な印刷部を構成する。マスク膜２３のパターン開口２３ａ以外であってメッシュ２２の孔部が感光性樹脂で塞がれた部位は、塗布材Ｐｅとしてのインクを透過しない非印刷部を構成する。

マスク膜２３が形成されたメッシュ２２は、例えばスキージ１３による押圧力によって撓み変形し、押圧力が解除されることで復元するように、弾性変形可能に構成されている。マスク膜２３のパターン開口２３ａに塗布材Ｐｅが保持された状態で、メッシュ２２の弾性変形によりマスク膜２３が印刷媒体Ｂａに接離することで、塗布材Ｐｅがパターン開口２３ａから印刷媒体Ｂａに転写される。

スキージ１３は例えばウレタンゴム・シリコンゴム・合成ゴム・金属・プラスチック等の材料から、例えば薄い板状に構成される。例えば、スキージ１３は先端の厚みが低減するように面取りされている。スキージ１３はフレーム２１に対して移動可能に構成されている。例えばスキージ１３は移動方向と直交する方向においてマスク膜２３の領域の全長にわたる長さを有して構成される。スキージ１３の先端部分１３ａがスクリーンマスク２０の裏面２０ｂに当接し、表側に押しつけられた状態で、図１中矢印Ａに沿う移動方向に移動することで、マスク膜２３の全面を押圧し、塗布材Ｐｅが予め充填されたパターン開口２３ａから塗布材Ｐｅを表側に押し出す。

支持部は、印刷媒体Ｂａに対して所定の間隔を開けて平行に、フレーム２１を支持する。移動部は、スキージ１３を所定の速度で所定方向に沿って移動させる。

次に、本実施形態にかかるスクリーンマスク２０の製造方法について図５を参照して説明する。図５は、スクリーンマスク２０の製造方法を示す説明図である。スクリーンマスク２０の製造方法は、第１層形成工程と、第１パターニング工程と、第２層形成工程と、シーズニング工程と、第２パターニング工程と、エッチング工程と、を備える。

第１の乳剤は例えば、光硬化性の樹脂であり、たとえばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を包含する液体である。

第１層形成工程において、塗布材を透過可能な孔を有するサポート材に第１の乳剤Ｐｍ１を塗布して第１の乳剤層を形成する。具体的には、まず、フレーム２１の枠内にメッシュ２２を略平面となるように取り付けた状態で、ＳＴ１に示すように、第１の乳剤Ｐｍ１をメッシュ２２上に塗布する塗布処理を行うことで、メッシュ２２上に、ベース層２３ｂが平板状に形成される。このとき、塗布する回数に応じて厚さが変わるため、必要に応じて複数回塗布を繰り返す。また、乾燥後に膜厚を測定し場合によっては追加で塗布することもある。本実施形態では乾燥後に第１の乳剤層の乳厚５〜２０μｍ程度となるように乳剤Ｐｍ１の厚さを設定する。

次に、第１の乳剤層に所定の第１露光パターンで露光する第１パターニング工程を行う。例えばＳＴ２に示すように、フォトマスクを用いないマスクレス露光機にて、第１のマスクレス露光処理を行う。具体的には、所定の露光パターン領域に、ベース層２３ｂの表面側を紫外線ランプや紫外線ＬＥＤ等の照明に向けて配置し、照明により光を照射させ、乳剤の表面を照らす露光処理を行う。ベース層２３ｂのうち第１の露光処理によって露光される部位である第１露光部位は紫外線によって硬化する第１乳剤硬化部（第１光架橋部）Ｐａ１となる。一方、ベース層２３ｂのうち第１露光部位を除く部位である第１非露光部位は、乳剤が硬化しない未硬化部Ｐｂ１となる。第１未硬化部Ｐｂ１（第１非露光部位）は、後の工程で除去されることでベース開口を形成する第１除去対象部を構成する。

ここで、第１の露光パターンは、後の工程で積層される第２のパターンとの位置ずれを考慮して、第２の露光パターンにおけるパターン幅よりも広いベース開口を形成するパターンとする。以上によりベース層２３ｂがパターニングされ、後にエッチング工程により除去されてベース開口を構成する第１除去対象部が形成される。

次に、ＳＴ３に示すように、第２の乳剤Ｐｍ２をベース層２３ｂ上に塗布する塗布処理を行うことで、ベース層２３ｂの印刷面側に第２の乳剤Ｐｍ２によりカバー層２３ｃが形成される。このとき、塗布する回数に応じて厚さが変わるため、必要に応じて複数回塗布を繰り返す。また、乾燥後に膜厚を測定し場合によっては追加で塗布することもある。本実施形態では乾燥後にカバー層２３ｃの乳厚が２〜５０μｍ程度となるように乳剤Ｐｍ２の厚さを設定する。そして、マスクレス露光処理を行う条件下に３時間程度静置をすることにより、枠の温度を１回目のマスクレス露光処理時と同程度とするシーズニング工程を行う。

次に、第１露光パターンとは異なる第２露光パターンにて露光する第２パターニング工程を行う。すなわち、ＳＴ４に示すように、フォトマスクを用いないマスクレス露光機にて、第２のマスクレス露光処理を行う。具体的には、所定の第２の露光パターン領域に、乳剤Ｐｍ２の表面側を紫外線ランプや紫外線ＬＥＤ等の照明に向けて配置し、照明により光を照射させ、乳剤Ｐｍ２の表面を照らす露光処理を行う。第２の露光処理によって、露光パターン領域の部位に対応して、乳剤Ｐｍ２の紫外線が照射された部分が紫外線によって硬化する。すなわち、カバー層２３ｃのうち第２の露光処理によって露光される部位である第２露光部位は紫外線によって硬化する第２乳剤硬化部（第２光架橋部）Ｐａ２を形成する。第２乳剤硬化部Ｐａ２の一部は突起部２３ｄを構成し、他の一部はパターン開口２３ａの内壁を構成する。一方、カバー層２３ｃのうち第２露光部位を除く部位である第２非露光部位は、乳剤が硬化しない第２未硬化部Ｐｂ２となる。第２未硬化部Ｐｂ２は、後の工程で除去されることでベース開口を含むパターン開口２３ａを形成する第２除去対象部を含む。

第１の露光処理及び第２の露光処理は、いずれも印刷面側から光を照射する露光処理であり、第２の露光処理は、第１の露光処理と同方向から、第１の露光処理よりも、幅狭の領域を対象とするパターンで露光することにより、所定範囲を硬化させる。第２パターニング工程において、第１露光パターンとは異なる第２露光パターンにて露光することにより、第１の乳剤層の少なくとも一部と第２の乳剤層の少なくとも一部を含む領域を露光する。すなわち、第１の乳剤層において、第１の露光処理では硬化されなかった第１非露光部位のうち、パターン開口２３ａの内壁を構成する部位や、第１の露光処理で硬化された第１露光部位の一方側であってパターン開口２３ａのエッジの突起部２３ｄとなる第２の乳剤層の一部が、第２の露光処理によって硬化する。

その後、エッチング処理として、水や溶剤により、マスク膜の少なくとも片側を洗い流す。この処理によって、乳剤Ｐｍ１及びＰｍ２の未硬化部Ｐｂ１，Ｐｂ２が洗い流される厚み方向において表面側から裏面側まで貫通するパターン開口２３ａが形成されるとともに、パターン開口２３ａのエッジ部に段差となる突起部２３ｄが形成される。

次に、本実施形態にかかるスクリーン印刷装置１０を用いたスクリーン印刷方法により印刷物を製造する方法について、図１を参照して説明する。まず、スクリーンマスク２０の表面側を保持部材１２で保持された印刷媒体Ｂａの表面に対向させて配置する。

そして、図１に二点鎖線で示すように、高粘度のペースト状の塗布材Ｐｅをスクリーンマスク２０の裏面側、すなわち、印刷媒体Ｂａとは反対側の面から供給し、塗布材Ｐｅをパターン開口２３ａ内に充填させる。

次に、スクリーンマスク２０の裏面２０ｂ、すなわち印刷面側とは反対側の面に、スキージ１３を配置する。このとき、例えばスキージ１３を、印刷媒体Ｂａの表側の面に対して所定の角度で配置する。そして、スキージ１３をメッシュ２２及びマスク膜２３の裏面において、所定の印圧で印刷媒体Ｂａ側に向けて押しつけながら、所定の速度で移動させる。マスク膜２３の裏面全面にわたる領域で、スキージ１３がマスク膜２３を押圧する。スキージ１３の押圧により、マスク膜２３は押圧される部分が表側に変位するように変形し、印刷媒体Ｂａに当接する。スキージ１３が通過した塗布材Ｐｅがパターン開口２３ａから印刷媒体Ｂａ側に押し出される。

スキージ１３が通過した後、マスク膜２３及びメッシュ２２が復元するように変形して印刷媒体Ｂａから離れるとともに、一部の塗布材Ｐｅが印刷媒体Ｂａ上に転写されて残ることで、印刷媒体Ｂａ上にパターン印刷がなされ、印刷物が完成する。このとき、塗布材Ｐｅは裏側の一部がマスク膜２３側に残る。なお塗布材Ｐｅは、例えば金属材や樹脂材などを含む各種材料であり、印刷対象の種類、例えば、電子部品、ディスプレイ、等によって、多様な材料が用いられる。

以上のように構成されたスクリーンマスク２０、スクリーン印刷装置１０、及びスクリーン印刷方法によれば、高精度での印刷が可能となる。

図６はスクリーンマスク２０および比較例にかかるスクリーンマスク２０Ａについて、パターン開口の形状と印刷形状を示す説明図である。比較例として突起部２３ｄがなく、印刷面（Ｐ面）側の表面が平面状のスクリーンマスク２０Ａを示す。

図６に示されるように、印刷面側の開口のエッジに突起部２３ｄを設けたスクリーンマスク２０は、比較例１の構成に比べて、印刷形状の滲みを低減でき、高精度に印刷が可能となる。

また、上記実施形態によればスクリーンマスク２０は２μｍ≦ΔＴｂ≦２／３Ｔ（式１）、を満たす構成としたことにより、簡単な製造方法で、エッジにおいて所望の印圧を確保できる。

すなわち、例えば図７に示すように、２μｍ＞ΔＴｂとした場合には、突起部２３ｄの高さが不十分で所望の印圧を得られずに、にじみの低減効果が得られない。一方で、ΔＴｂ＞２／３Ｔとした場合には強度不足となり、印刷時の耐久性が低下する。

さらに、スクリーンマスク２０は１０μｍ≦Ｗｃ≦１００μｍ（式２）の関係式を満たす構成としたことで、マスク膜が損傷しにくく、かつ、エッジにおいて所望の印圧を確保できる。すなわち、図８に示す様に、１０μｍ＞Ｗｃとした場合には、印刷面側の突起部２３ｄが損傷しやすく、Ｗｃ＞１００μｍでは突起部２３ｄにかかる圧力が相対的に小さくなり必要な印圧が得られない。

また、本実施形態によれば、第１の露光処理及び第２の露光処理は、いずれも印刷面側から光を照射する露光処理であり、露光量、露光時間などの条件を異ならせることで突起部２３ｄを有するパターン開口を容易に形成することが可能である。

［第２実施形態］
以下、本発明の第２実施形態にかかるスクリーン印刷装置１０及びスクリーンマスク１２０について図１、図９乃至図１１を参照して説明する。図９は本実施形態にかかるスクリーン印刷装置の説明図であり、図１０はスクリーンマスク１２０の一部の構成を示す説明図である。図１１はスクリーンマスク１２０の製造方法を示す説明図である。なお、本実施形態にかかるスクリーンマスク１２０は、突起部２３ｄがなく、パターン開口２３ａの内壁に段差部を有する構成である。この他の構成は、上記第１実施形態にかかるスクリーンマスク２０の構成を同様であるため、共通する説明を省略する。

図９に示すように、スクリーン印刷装置１０は、スクリーンマスク１２０と、スクリーンマスク１２０の印刷面側である表面（一方の面）２０ａに対向して印刷媒体Ｂａを保持する保持部材１２と、スクリーンマスク１２０の印刷面側とは反対の裏面（他方の面）２０ｂに当接した状態で移動可能に構成されたスキージ１３と、スキージ１３を移動させる移動部と、スクリーンマスク１２０を印刷媒体Ｂａに対向して支持する支持部と、を備える。

図９に示すように、スクリーンマスク１２０は、フレーム２１と、フレーム２１に張設されたサポート材であるメッシュ２２と、メッシュ２２に形成されたマスク膜１２３と、を備える。スクリーンマスク１２０において、印刷を行う際に印刷媒体Ｂａの表面に対向する側を表面１２０ａとし、その反対側であって塗布材Ｐｅが供給される側を裏面１２０ｂとする。

マスク膜１２３は、光硬化性の樹脂組成物、例えばＰＶＡ、ＰＶＡｃ、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等からなる層である。

マスク膜１２３の厚みは例えば１０μｍ〜１００μｍに構成されている。

マスク膜１２３は、メッシュ２２に形成され、フレーム２１の開口部分に配されている。マスク膜１２３には、露光によって、印刷用の所定のパターン開口１２３ａが形成されている。

なお、パターン開口１２３ａの最小開口幅、すなわち、パターン開口１２３ａの最も狭い部分における開口の幅寸法は、３０μｍ以下である。ここでは、一例として、マスク膜１２３の表面、すなわち印刷媒体Ｂａに対向する表面２０ａにおける寸法を基準とした。

パターン開口１２３ａは、ライン状のパターン孔である。パターン開口１２３ａは、印刷パターンに対応するパターン状であってマスク膜１２３を深さ方向に貫通するスリットを構成する。

パターン開口１２３ａは塗布材の吐出方向の一方側である印刷面側の開口エッジよりも印刷面とは反対側の供給側の開口エッジが広く構成されている。また、パターン開口１２３ａの内側壁面はスキージの移動方向となる第１方向の一方側が他方側よりも開口エッジの広がりが大きく、非対称に構成される。パターン開口１２３ａの印刷面側は平面状に構成されている。言い換えると、突起部２３ｄが形成されていない。

パターン開口１２３ａの内側壁は、一例として、スキージ移動方向における後側に、深さ方向の中途部に開口内に向かって突出する突起状のガイド部１２３ｅを有し、このガイド部１２３ｅによって、パターン開口１２３ａの側壁に段差１２３ｆが形成される。パターン開口１２３ａは、スキージ側の大幅部と印刷面側の小幅部とを、段差１２３ｆによる変曲部を介して連続して有している。大幅部と小幅部は連続しており、印刷パターンに対応するパターン状であってマスク膜２３を深さ方向に貫通するスリットを構成する。

パターン開口１２３ａの形状は、図１０に示すように、
ΔＷ≦ΔＴ≦２／３Ｔ （式４）
ΔＷ＝（Ｗｂ−Ｗａ）≦４０μｍ （式５）を満たす構成とする。
ここで、Ｔは総厚（メッシュおよび乳剤の厚みを含む厚み）、ΔＴは印刷面からの段差厚み、ΔＷはパターン開口１２３ａの片側の段差幅である。Ｗｂは大幅部の幅寸法，Ｗａは小幅部の幅寸法である。その他の構成は上記第１実施形態と同様である。

次に、本実施形態にかかるスクリーンマスク１２０の製造方法について図１１を参照して説明する。図１１は、スクリーンマスク１２０の製造方法を示す説明図である。スクリーンマスク１２０の製造方法は層形成工程と、第１パターニング工程と、第２パターニング工程と、エッチング工程と、を備える。

層形成工程において、塗布材を透過可能な孔を有するサポート材に乳剤を塗布して乳剤層を形成する。乳剤は例えば、光硬化性の樹脂であり、たとえばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡｃ）、シリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等を包含する液体である。

まず、フレーム２１の枠内にメッシュ２２を略平面となるように取り付けた状態で、ＳＴ１に示すように、乳剤Ｐｍ１をメッシュ２２上に塗布する塗布処理を行う。

次に、乳剤層に所定の第１露光パターンで露光する第１パターニング工程を行う。例えばＳＴ１２に示すように、フォトマスクを用いないマスクレス露光機にて、第１のマスクレス露光処理を行う。具体的には、所定の露光パターン領域に、乳剤層の表面側を紫外線ランプや紫外線ＬＥＤ等の照明に向けて配置し、照明により光を照射させ、乳剤の表面を照らす露光処理を行う。第１の露光処理によって、露光パターン領域の部位に対応して、乳剤の紫外線が照射された部分が紫外線によって硬化する。第１の露光処理によって露光される部位である第１露光部位は紫外線によって硬化する第１乳剤硬化部（第１光架橋部）Ｐａ１を形成する。第１露光部位を除く部位である第１非露光部位は、乳剤が硬化しない第１未硬化部Ｐｂ１となる。第１未硬化部Ｐｂ１は、後の工程で除去されることでパターン開口１２３ａのうち裏面側の一部を形成する第１除去対象部を構成する。

次に、ＳＴ１３に示すように、フォトマスクを用いないマスクレス露光機にて、第２のマスクレス露光処理を行う。具体的には、所定の第２の露光パターン領域に、乳剤Ｐｍ１の表面側を紫外線ランプや紫外線ＬＥＤ等の照明に向けて配置し、照明により光を照射させ、乳剤Ｐｍ１の表面を照らす露光処理を行う。第２の露光処理によって、露光パターン領域の部位に対応して、乳剤Ｐｍ１の紫外線が照射された部分が紫外線によって硬化する。
第２の露光処理によって露光される部位である第２露光部位は紫外線によって硬化する第２乳剤硬化部（第２光架橋部）Ｐａ２を形成する。第２露光部位を除く部位である第２非露光部位は、乳剤が硬化しない第２未硬化部Ｐｂ２となる。第２未硬化部Ｐｂ２は、後の工程で除去されることでパターン開口１２３ａのうち印刷面側の一部を形成する第２除去対象部を構成する。

第１の露光処理及び第２の露光処理は、いずれも印刷面側から光を照射する露光処理であり、第２の露光処理は、第１の露光処理と同方向から、第１の露光処理よりも、幅広の領域を対象とするパターンで、露光深さの深い出力で、露光することにより、所定範囲を硬化させる。

その後、エッチング工程として、水や溶剤により、乳剤Ｐｍ１の未硬化部Ｐｂ１，Ｐｂ２を洗い流す。この処理によって、乳剤Ｐｍ１には厚み方向において表面側から裏面側まで貫通するとともにガイド部１２３ｅを有するパターン開口１２３ａが形成される。

次に、本実施形態にかかるスクリーン印刷装置１０を用いたスクリーン印刷方法により印刷物を製造する方法について、図１２を参照して説明する。まず、スクリーンマスク２０の表面側を保持部材１２で保持された印刷媒体Ｂａの表面に対向させて配置する。

そして、図１２に示すように、高粘度のペースト状の塗布材Ｐｅをスクリーンマスク２０の裏面側、すなわち、印刷媒体Ｂａとは反対側の面から供給し、塗布材Ｐｅをパターン開口２３ａ内に充填させる。

次に、スクリーンマスク２０の裏面２０ｂ、すなわち印刷面側とは反対側の面に、スキージ１３を配置する。このとき、例えばスキージ１３を、印刷媒体Ｂａの表側の面に対して所定の角度で配置する。そして、スキージ１３をメッシュ２２及びマスク膜２３の裏面において、所定の印圧で印刷媒体Ｂａ側に向けて押しつけながら、所定の速度で移動させる。マスク膜２３の裏面全面にわたる領域で、スキージ１３がマスク膜２３を押圧する。スキージ１３の押圧により、マスク膜２３は押圧される部分が表側に変位するように変形し、印刷媒体Ｂａに当接する。スキージ１３が通過した塗布材Ｐｅがパターン開口２３ａから印刷媒体Ｂａ側に押し出される。

スキージ１３が通過した後、マスク膜２３及びメッシュ２２が復元するように変形して印刷媒体Ｂａから離れるとともに、一部の塗布材Ｐｅが印刷媒体Ｂａ上に転写されて残ることで、印刷媒体Ｂａ上にパターン印刷がなされ、印刷物が完成する。このとき、塗布材Ｐｅは裏側の一部がマスク膜２３側に残る。なお塗布材Ｐｅは、例えば金属材や樹脂材などを含む各種材料であり、印刷対象の種類、例えば、電子部品、ディスプレイ、等によって、多様な材料が用いられる。

以上のように構成されたスクリーンマスク１２０、スクリーン印刷装置１０、及びスクリーン印刷方法によれば、パターン開口１２３ａが、スキージの移動方向における先方よりも後方が供給側に拡大する構成としたことで、図１２に示すように、スキージ１３を移動させて塗布材を供給する際に、供給側から印刷面側に向かって塗布材が案内されることから、吐出圧力を確保でき、高精度での印刷が可能となる。例えば、図１３は、本実施形態にかかるスクリーンマスク１２０と、比較例２にかかるスクリーンマスク１２０Ａの形状と吐出圧力の作用を示す説明図である。比較例２として、スキージの移動方向における前後両側にガイド部がある対称形状のスクリーンマスク１２０Ａを示す。

図１３に示されるように、本実施形態に係るスクリーンマスク１２０は、比較例２として開口のスキージの移動方向前後両側の側壁に、吐出側よりも供給側が拡大するガイド部が形成されたスクリーンマスク１２０Ａの構成に比べて、スキージの移動方向に圧力が分散して逃げることを防止でき、吐出方向の吐出圧力を確保することが可能である。このため、吐出量及び吐出圧力を確保でき、高精度の印刷が可能となる。

また、上記実施形態にかかるスクリーンマスク１２０は
ΔＷ≦ΔＴ≦２／３Ｔ （式４）
を満たす構成としたことにより、エッジにおける変形を防止し、かつ、所望の印圧を確保できる。

すなわち、例えば図１４に示すように、ΔＷ＞ΔＴとした場合には、マスク膜２３が変形しやすく印刷形状が崩れやすい。一方で、ΔＴ＞２／３Ｔとした場合には吐出圧力を高める効果が十分に得られない。

また、本実施形態によれば、第１の露光処理及び第２の露光処理は、いずれも印刷面側から光を照射する露光処理であり、露光量，露光時間などの条件を異ならせることで突起状のガイド部１２３ｅを有するパターン開口１２３ａを容易に形成することが可能である。

なお、本発明は上記各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。

例えば上記第１実施形態において、パターン開口２３ａは開口幅が一定である例を示したが、これに限られるものではない。例えば他の実施形態として図１５に示すスクリーンマスク２２０のように、印刷面側が小幅となるようにテーパ状に構成してもよい。

また、他の実施形態として図１６に示すスクリーンマスク３２０のように、印刷面側が小幅となるように段差を有する構成としてもよい。

さらに他の実施形態として図１６にスクリーンマスク４２０のように、印刷面側が小幅となる段差を、スキージの移動方向の後ろ側に有する非対称の段差形状としてもよい。
また、段差ではなく傾斜面を有する構成としてもよい。例えばスキージの移動方向の後ろ側のみが印刷面が小幅となる傾斜面を有していても良いし、両側が傾斜面である場合に、スキージの移動方向の後ろ側が移動方向の前側よりも傾斜角が大きい傾斜面としてもよい。

また、上記第２実施形態においては１段の段差１２３ｆを有する構成を例示したが、段の数は１段に限られるものではない。例えば他の実施形態として図１７に示すように２段、あるいはそれ以上の段数を有する構成としてもよい。この場合には、式６、式７、式８、式９、および式１０を満たすことが好ましい。
ΔＷ≦ΔＴ≦２／３Ｔ （式６）
ΔＷ＝（Ｗｂ−Ｗａ）≦４０μｍ （式７）
ΔＷ_ｎ＜ΔＷ （式８）
ΔＷ_ｎ≦ΔＴ_ｎ≦２／３Ｔ （式９）
ΔＷ_ｎ＜ΔＷ （式１０）
ここで、Ｔは総厚（メッシュおよび乳剤の厚みを含む厚み）、ΔＴは印刷面からの段差厚み、ΔＷはパターン開口５２３ａの片側の段差幅である。また、ｎは複数であってもよい。

また、上記実施形態においては、一部にのみ突起を有する構成を例示したが、これに限られるものではない。例えば他の実施形態として図１８に示すスクリーンマスク６２０の製造方法は、第１層形成工程と、第１パターニング工程と、第２層形成工程と、シーズニング工程と、第２パターニング工程と、エッチング工程と、を備える。

第１層形成工程において、塗布材を透過可能な孔を有するサポート材に第１の乳剤Ｐｍ１を塗布して第１の乳剤層を形成する（ＳＴ２１）。

次に、第１の乳剤層に所定の第１露光パターンで露光する第１パターニング工程を行う。例えばＳＴ２２に示すように、フォトマスクを用いないマスクレス露光機にて、第１のマスクレス露光処理を行う。具体的には、所定の露光パターン領域に、ベース層６２３ｂの表面側を紫外線ランプや紫外線ＬＥＤ等の照明に向けて配置し、照明により光を照射させ、乳剤の表面を照らす露光処理を行う。ベース層６２３ｂのうち第１の露光処理によって露光される部位である第１露光部位は紫外線によって硬化する第１乳剤硬化部（第１光架橋部）Ｐａ１となる。一方、ベース層６２３ｂのうち第１露光部位を除く部位である第１非露光部位は、乳剤が硬化しない未硬化部Ｐｂ１となる。第１未硬化部Ｐｂ１（第１非露光部位）は、後の工程で除去されることでベース開口を形成する第１除去対象部を構成する。

ここで、第１の露光パターンと第２の露光パターンとは異なり、本実施形態においては第２露光部位が第１露光部位うちの一部と重なる。

次に、ＳＴ２３に示すように、第２の乳剤Ｐｍ２をベース層６２３ｂ上に塗布する塗布処理を行うことで、ベース層６２３ｂの印刷面側に第２の乳剤Ｐｍ２によりカバー層６２３ｃが形成される。そして、マスクレス露光処理を行う条件下に３時間程度静置をすることにより、枠の温度を１回目のマスクレス露光処理時と同程度とするシーズニング工程を行う。

次に、第１露光パターンとは異なる第２露光パターンにて露光する第２パターニング工程を行う。すなわち、ＳＴ２４に示すように、フォトマスクを用いないマスクレス露光機にて、第２のマスクレス露光処理を行う。具体的には、所定の第２の露光パターン領域に、乳剤Ｐｍ２の表面側を紫外線ランプや紫外線ＬＥＤ等の照明に向けて配置し、照明により光を照射させ、乳剤Ｐｍ２の表面を照らす露光処理を行う。第２の露光処理によって、露光パターン領域の部位に対応して、乳剤Ｐｍ２の紫外線が照射された部分が紫外線によって硬化する。すなわち、カバー層２３ｃのうち第２の露光処理によって露光される部位である第２露光部位は紫外線によって硬化する第２乳剤硬化部（第２光架橋部）Ｐａ２を形成する。第２乳剤硬化部Ｐａ２の一部は突起部６２３ｄを構成し、他の一部はパターン開口２３ａの内壁を構成する。一方、カバー層２３ｃのうち第２露光部位を除く部位である第２非露光部位は、乳剤が硬化しない第２未硬化部Ｐｂ２となる。第２未硬化部Ｐｂ２は、後の工程で除去されることでベース開口を含むパターン開口２３ａを形成する第２除去対象部を含む。

第１の露光処理及び第２の露光処理は、いずれも印刷面側から光を照射する露光処理であり、第２の露光処理は、第１の露光処理と同方向から露光することにより、所定範囲を硬化させる。第２パターニング工程において、第１露光パターンとは異なる第２露光パターンにて露光することにより、第１の乳剤層の少なくとも一部と第２の乳剤層の少なくとも一部を含む領域を露光する。すなわち、第１の乳剤層において、第１の露光処理では硬化されなかった第１非露光部位のうち、パターン開口６２３ａの内壁を構成する部位や、第１の露光処理で硬化された第１露光部位の一方側であってパターン開口６２３ａのエッジの突起部６２３ｄとなる第２の乳剤層の一部が、第２の露光処理によって硬化する。なお、本実施形態において、第１の露光部位の一部は第２の露光部位とは重ならず、ベース層６２３ｂの表面側にカバー層６２３ｃが形成されない部位が存在する。

その後、エッチング処理として、ＳＴ２５に示すように、水や溶剤により、マスク膜の少なくとも片側を洗い流す。この処理によって、乳剤Ｐｍ１及びＰｍ２の未硬化部Ｐｂ１，Ｐｂ２が洗い流される厚み方向において表面側から裏面側まで貫通するパターン開口６２３ａが形成されるとともに、第１の露光部位と第２の露光部位が重なる部分が突起部６２３ｄとなり、表面に段差が形成される。

一例として図１８に示すスクリーンマスク６２０には、パターン開口２３ａが形成されているとともに、一方側の表面に段差が形成されている。すなわち、一方側の表面は第２露光工程の第２の露光部位に一方側に突出する突起部６２３ｄとなる凸部が形成され、第２の非露光部位に対応するカバー層６２３ｃが形成されない部位には凹部６２３ｇが形成される。凹部６２３ｇは、吐出方向と反対側に退避する逃げ部となり、例えば、印刷時に印刷媒体等のスクリーンマスク６２０と対向する部材側にアライメントマークなどの異物や突起、段差がある場合に、当該異物や突起との干渉を回避することが可能となる。

このようなスクリーンマスク及びスクリーンマスクの製造方法によれば、任意の部位に凸部や凹部を有する段差を高精度に形成することができる。例えばスクリーンマスクの対向面にアライメントマークなどの異物や突起、段差がある場合に、当該部分に、吐出方向と反対側に退避する逃げ部となる凹みを高精度に形成でき、あるいは開口のエッジに凸部を高精度に形成することで必要な部位に必要な印圧を確保することができる。したがって、印刷精度の高いスクリーンマスク６２０を提供できる。

なお、上記各実施形態において、第１の乳剤と第２の乳剤を用いる場合において、第１の乳剤と第２の乳剤は異なる材料であってもよいし、同じ材料であってもよい。
また、上記実施形態では、フレーム２１にメッシュ２２を接着剤２４で貼り付け、フレーム２１の開口部全域わたってマスク膜２３を形成した例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、メッシュは、いわゆるコンビネーション型を用いてもよく、また、メッシュ２２の中央部分の一部にのみマスク膜２３が形成されていてもよい。

この他、上記実施形態に例示された各構成要素を削除してもよく、各構成要素の形状、構造、材質等を変更してもよい。上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。素材の寸法比を調整することで、縦横伸び量の差を低減できるため印刷精度が向上できる。

１０…スクリーン印刷装置、１２…保持部材、１３…スキージ、１３ａ…先端部分、２０、２０Ａ、１２０、２２０、３２０、４２０…スクリーンマスク、２０ａ…表面、２０ｂ…裏面、２１…フレーム、２２…メッシュ、２２ａ…経糸、２２ｂ…緯糸、２２ｃ…孔部、２３…マスク膜、２３ａ…パターン開口、２３ｂ…ベース層、２３ｃ…カバー層、２３ｄ…突起部、２４…接着剤、１２０ｂ…裏面、１２３…マスク膜、１２３ａ…パターン開口、１２３ｅ…ガイド部、１２３ｆ…段差、Ｐａ１…第１乳剤硬化部、Ｐａ２…第２乳剤硬化部、Ｐｂ１…第１未硬化部、Ｐｂ２…第２未硬化部、Ｐｍ１…第１乳剤、Ｐｍ２…第２乳剤。

Claims (10)

1. 塗布材を透過可能な孔を有するサポート材に第１の乳剤を塗布して第１の乳剤層を形成する第１層形成工程と、
   第１の乳剤層に所定の第１露光パターンで露光する第１パターニング工程と、
   前記第１の乳剤層に第２の乳剤を重ねて塗布して第２の乳剤層を形成する第２層形成工程と、
   前記第１露光パターンとは異なる第２露光パターンにて露光する第２パターニング工程と、
   エッチング処理により前記第１の乳剤層及び前記第２の乳剤層に開口を形成するとともに、一方側の表面に段差を形成する、エッチング処理と、を備えるスクリーンマスクの製造方法。
2. 前記第２パターニング工程は、前記第２の乳剤層の一方側から、前記第１の乳剤層の少なくとも一部と前記第２の乳剤層の少なくとも一部を含む領域を露光するとともに、
   第２露光パターンの露光部位は、前記第１パターニング工程における非露光部位の少なくとも一部、及び前記第１パターニング工程における露光部位の少なくとも一部の前記一方側の領域を含む、請求項１に記載のスクリーンマスクの製造方法。
3. 前記エッチング処理により前記第１の乳剤層及び前記第２の乳剤層に開口を形成するとともに、前記開口の縁部分の前記一方側の表面に段差を形成する、請求項１に記載のスクリーンマスクの製造方法。
4. 前記露光はマスクレス露光である請求項１乃至３のいずれかに記載のスクリーンマスクの製造方法。
5. 前記第２の乳剤層は前記第１の乳剤層よりも柔らかい請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のスクリーンマスクの製造方法。
6. 塗布材を透過可能な孔を有するサポート材と、
   前記サポート材に形成され、塗布材の吐出方向の一方側である印刷面側の開口エッジよりも前記印刷面とは反対側の供給側の開口エッジが広くなる段差部または傾斜面を有するとともに、前記印刷面側の開口エッジに前記印刷面側に突出する突起部を有する、マスク膜と、を備えるスクリーンマスク。
7. 塗布材を透過可能な孔を有するサポート材と、
   前記サポート材に設けられるとともにパターン開口が形成され、前記パターン開口は塗布材の吐出方向の一方側である印刷面側の開口エッジよりも前記印刷面とは反対側の供給側の開口エッジが広く、かつ、前記パターン開口の内側壁面は所定の第１方向における一方側が他方側よりも前記開口エッジの広がりが大きく非対称に構成されたマスク膜と、を備えるスクリーンマスク。
8. 前記マスク膜は、スキージの移動方向の後方が先方よりも、前記供給側に拡大する、請求項７に記載のスクリーンマスク。
9. 前記マスク膜の前記パターン開口の内側壁は傾斜面を有する、請求項７または請求項８に記載のスクリーンマスク。
10. 前記マスク膜の前記パターン開口の内側壁は中途部に段差を有する、請求項７または請求項８に記載のスクリーンマスク。