JP3120189B2 - スクリーン印刷用メタルマスク - Google Patents

スクリーン印刷用メタルマスク

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JP3120189B2
JP3120189B2 JP03302377A JP30237791A JP3120189B2 JP 3120189 B2 JP3120189 B2 JP 3120189B2 JP 03302377 A JP03302377 A JP 03302377A JP 30237791 A JP30237791 A JP 30237791A JP 3120189 B2 JP3120189 B2 JP 3120189B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、たとえばICやLSI
用プリント配線、もしくは各種表示用デバイス等に係る
パターン形成などのスクリーン印刷に好適に使用される
スクリーン印刷用メタルマスクに関する。
【0002】
【従来の技術】この種のスクリーン印刷用メタルマスク
はC、Au、AgやCuなどの導電性インキやクリーム
ハンダ用ペースト(以下インキ・ぺーストという)のた
めの通孔を有するが、その通孔の断面形状として、たと
えば実開平1−127869号公報に開示され、図9の
(A)に示すようにマスク基板2にインキ・ぺースト通
孔3を断面台形に開口したものがある。また、特開平1
−259990号公報に開示され、図10に示すように
インキ・ぺースト通孔3をマスク基板2の表裏両面から
エッチングすることにより中くびれの鼓形に形成したも
のがある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、図9の(A)
に示す断面台形のインキ・ぺースト通孔3を有するメタ
ルマスクでは、そのインキ・ぺースト通孔3がマスク基
板2のスキージかけ面2a側から印刷面2b側の厚み方
向全長にわたって漸次拡大する形に形成されている。こ
のため、同図の(B)に示すようにインキ・ぺーストP
をスキージかけ面2aにのせスキージSをかけて印刷面
2b側に吐出して被印刷物Tに転写付着させるとき、ス
キージSの先端がインキ・ぺースト通孔3の鋭角の孔縁
9に引っ掛かって摩耗したり、その引っ掛かりによりス
キージSの先端がおどって被印刷物T上のインキ・ぺー
ストP1 の高さhにばらつきが生じやすい(同図の
(C)参照)。またスキージSによる押し込み圧がイン
キ・ぺースト通孔3内の下部にまで加わりにくくいた
め、インキ・ぺースト通孔3内への充填不足が生じ、吐
出できる量が減少したり、同図の(C)で符号Fに示す
ごとくインキ・ぺーストP1 の被印刷物Tとの密着面側
において欠損が生じ、インキ・ぺーストにじみが生じや
すかった。その点、図10に示す断面鼓形のインキ・ぺ
ースト通孔3を有するメタルマスクによれば、インキ・
ぺースト通孔3のスキージかけ面2aに臨む側が漏斗状
に拡大しているので、インキ・ぺースト通孔3の孔縁9
は鈍角となり、これにスキージSの先端が引っ掛かるよ
うな問題がなく、スキージSをスムーズに動かすことが
できる。しかし、インキ・ぺースト通孔3の中くびれ部
13の傾斜上面側13aがマスク厚の半分近くにまで深
くあるため、印刷時、その傾斜上面側13aの上にイン
キ・ぺーストP1 が残留しやすく、このためブリッジ発
生の原因となり、またマスク洗浄をひんぱんに行う必要
がある。また、その中くびれ部13が鋭い角度で存在す
るため、スキージSによる押し込み圧がインキ・ぺース
ト通孔3内の下部にまで加わりにくく、符号Fに示すご
とくインキ・ぺーストP1 の被印刷物Tとの密着面側に
おいて欠損が生じやすい。
【0004】本発明の目的はこうした問題を解消し、イ
ンキ・ぺースト通孔の断面形状を更に発展改良すること
によりインキ・ぺーストの抜け性の向上、被印刷物上に
付着するインキ・ぺーストの高さ(印刷の厚み)の安定
化を図る点にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明のスクリーン印刷
用メタルマスクは、図1に示すように、マスク基板2
ンキ・ぺースト通孔3を開口したスクリーン印刷用メ
タルマスクにおいて、インキ・ぺースト通孔3が、マス
ク基板2の厚み方向の中間部に形成された筒状孔部4
と、マスク基板2のスキージかけ面2a側に筒状孔部4
と連通するよう形成された漏斗状孔部5と、マスク基板
2の印刷面2b側に筒状孔部4と連通するよう形成され
逆漏斗状孔部6とからなり、筒状孔部4の内周面が、
マスク基板2の厚み方向と平行か、または45°以下の
テーパ角θ 3 で印刷面2b側に向かって先拡がりのテー
パ面に形成されており、漏斗状孔部5は、これの内周面
が筒状孔部4の内周面のスキージかけ面2a側の一端に
連続状につながって、スキージかけ面2a側に向かって
先拡がりのテーパ面に形成されており、逆漏斗状孔部6
は、これの内周面が筒状孔部4の内周面の印刷面2b側
の他端に連続状につながって、印刷面2b側に向かって
先拡がりのテーパ面に形成されたものである。
【0006】
【作用】インキ・ぺースト通孔3の漏斗状孔部5は、マ
スク基板2のスキージかけ面2a側に向かって漏斗状に
拡大するので、インキ・ぺーストをそのスキージかけ面
2aにのせてスキージをかけることによりインキ・ぺー
スト通孔3内へのインキ・ぺーストの誘い込みを容易に
し、またスキージの先端の引っ掛かりを防止してスムー
ズな摺動を可能とし、またその摺動抵抗を減少する。
【0007】筒状孔部4は、マスク厚方向にほぼ垂直に
形成されているので、スキージによる押し込み圧をその
ままインキ・ぺースト通孔3内の下部にまで加えること
ができ、インキ・ぺーストをインキ・ぺースト通孔3内
に残すようなことなく印刷面2b側に一様な流れでスム
ーズに通すことなる。
【0008】そのように筒状孔部4の存在によりスキー
ジによる押し込み圧をインキ・ぺースト通孔3内の下部
にまで加えられることと、印刷面2a側に臨む逆漏斗状
孔部6は、筒状孔部4の端からマスク基板2の印刷面2
b側に向かって漏斗状に拡大していることとが相まっ
て、インキ・ぺーストの被印刷物との密着面側の形状を
安定した台形とし、その欠損、形崩れを減少する。
【0009】
【発明の効果】本発明によれば、インキ・ぺーストをイ
ンキ・ぺースト通孔3内に誘い込み易くするとともに残
すようなこともなく、また欠損が少ないため、抜け性に
優れ、インキ・ぺーストの高さ(印刷の厚み)や形状が
変化することなく、安定した印刷が可能になり、またブ
リッジ発生を防止できるとともに、洗浄回数を減らすこ
ともできて量産印刷を可能にするに至った。
【0010】
【実施例】本発明に係るメタルマスクの実施例を図1な
いし図8に基づき説明する。図1において、メタルマス
ク1はマスク基板2にインキ・ぺースト通孔3を所望の
印刷パターンにパターンニング形成している。そのイン
キ・ぺースト通孔3は、マスク基板2の厚み方向の中間
部に形成された筒状孔部4と、マスク基板2のスキージ
かけ面2a側に筒状孔部4と連通するよう形成された漏
斗状孔部5と、マスク基板2の印刷面2b側に筒状孔部
4と連通するよう形成された逆漏斗状孔部6とからな
る。 筒状孔部4の内周面は、マスク基板2の厚み方向と
平行か、または45°以下のテーパ角θ 3 で印刷面2b
側に向かって先拡がりのテーパ面に形成されている。
斗状孔部5は、これの内周面が筒状孔部4の内周面のス
キージかけ面2a側の一端に連続状につながって、スキ
ージかけ面2a側に向かって先拡がりのテーパ面に形成
されている。 逆漏斗状孔部6は、これの内周面が筒状孔
部4の内周面の印刷面2b側の他端に連続状につながっ
て、印刷面2b側に向かって先拡がりのテーパ面に形成
されている。
【0011】ここで、漏斗状孔部5および逆漏斗状孔部
6の内周面のテーパ角θ1 、θ2 はそれぞれマスク厚方
向に対し10〜45°、好ましくは30°に設定し、筒
状孔部4の内周面はマスク厚方向と平行にするか、また
はテーパをつけるとしてもその角度θ3 は最大45°、
好ましくは5°に設定する。漏斗状孔部5の内周面のテ
ーパ角θ1 が45°より大きいと、一旦押し込まれたイ
ンキ・ペーストをスキージの先端で掻き出しやすく、ま
たこの通孔3内に誘い込みにくくする。この角度は、使
用するインキ・ペースト中の成分、特にハンダ粉末の形
状とスキージの形状により設定されるのが好ましい。ハ
ンダ粉末の形状には球形粉、不定形粉およびこれらの混
合粉がある。一方、スキージは弾性のあるゴム製で、一
般的にはポリウレタンゴムが広く使われており、そのゴ
ム硬度はショア60〜80°の範囲のものが選ばれる。
そしてスキージかけ面2aとスキージとのなす角度(ス
キージ角度)は先端平形、剣形スキージでは60°に設
定され、角スキージでは45°に設定される。このた
め、孔縁9付近のハンダ粉末、殊に球形粉末を含むもの
では、スキージ角の45°以上の角度で押され、上記テ
ーパ角θ1 が45°を越えると、逆漏斗形状に沿って外
に押し出されることになるからである。この傾向は不定
形粉でもほぼ同様である。また、上記テーパ角θ1 が1
0°より小さいと、スキージの先端が孔縁9に引っ掛か
りやすくなるとともに、孔縁9付近のハンダ粉末をスキ
ージ印圧以上に押し込むことになり、通孔3内のペース
ト圧が上昇し、版離れ時にペーストの版裏へ回り込みが
生じ易く、にじみ、ブリッジの発生原因となる。
【0012】逆漏斗状孔部6の内周面のテーパ角θ2
10°より小さいと、インキ・ぺーストの被印刷物への
密着が不安定になりやすく、またにじみが発生する。こ
れは、ペースト粘度にもよるが、版離れ時にペースト自
体は凝集力で縮もうとし、しかもマスクと被印刷物間に
負圧が発生するのに対し、通孔3内のペーストは大気圧
により被印刷物面へずり落ち、このときテーパ角θ2
10°より小さいと通孔3内のペーストがずり落ちやす
くて版の裏へ回り込み、にじみが発生する。またテーパ
角θ2 が45°を越えると、スキージ圧が充分加えられ
なくなり、先端すき間までペーストが回れず欠損が生じ
る。
【0013】筒状孔部4、漏斗状孔部5および逆漏斗状
孔部6のそれぞれの高さh1 、h2 、h3 は、h1 >h
3 ≧h2 とする。好ましくは、メタルマスク1の全厚を
tとした場合筒状孔部4の高さh1 は62.5/100
t、逆漏斗状孔部6の高さh3 は25/100t、漏斗
状孔部5の高さh2 は12.5/100tとする。具体的
には、メタルマスク1の全厚tが200μである場合、
漏斗状孔部5の高さh2 は50〜10μ、筒状孔部4の
高さh1 は80〜140μ、逆漏斗状孔部6の高さh3
は60〜50μの範囲から選定される。リードピッチ0.
5mm以上のメタルマスクの板厚tは200μであるが、
この場合は最適にはh2 は25μ、h1 は150μ、h
3 は50μとする。特に漏斗状孔部5の高さh2 はハン
ダ粉末のサイズにより設定されるのが好ましく、更に狭
いピッチ0.3mmのようなファインパターンでは板厚tは
100〜130μ程度であり、粉末サイズは最大粉径が
25〜40μ程度であり、これを越えない前記サイズ比
とすることにより、この漏斗状孔部5に充填されたハン
ダ粉末がスキージで掻き出されたとき大きな欠損箇所が
生じるようなことがない。
【0014】スキージかけ面2aに臨む漏斗状孔部5
は、図2に示すようにその角Cを直角にするよりも、図
3に示すようにアールRをつけることがインキ・ぺース
トの誘い込みを更に良くし、スキージの引っ掛かりをよ
り確実に防止するうえで好ましい。また、図4に示すよ
うにその漏斗状孔部5の勾配面7は電解研磨などにより
凸曲面に形成しておくことの方がスキージに対し一層優
しくなるとともに孔縁ハンダ残りも少なくてすむ。勿
論、逆漏斗状孔部6側も研磨することができる。この研
磨としては、電解研磨や砥粉による研磨など一般的研磨
を用いる。特に逆漏斗状孔部6周縁の被印刷物との当接
面を粒度400〜800番で平面研磨することにより、
微細な凹凸を形成して空気の移動を滑らかにし、版離れ
時の負圧発生を抑制し、ペーストの版裏への回り込みに
よる形くずれやにじみを防止できる。このため、ペース
トの裏回りの発生を抑え、版裏清掃回数を少なくし、連
続印刷回数を多くすることができるとともに版離れ速度
を速めて印刷効率を高めることができる。
【0015】さらに、図5の(A)にその漏斗状孔部5
の平面形状を示すように、漏斗状孔部5のスキージかけ
方向Aと直交する孔縁9はその長さ方向中央部9aがそ
の長さ方向両端9b・9cよりも内方に向かって突出す
る中凸状に形成することができる。そのように孔縁9を
中凸状に形成することにより、図6に示すように漏斗状
孔部5の勾配面7がその両端9b・9cの図7に示す勾
配面7よりも急勾配にすることができるため、インキ・
ぺーストをその長さ方向中央部9aから長さ方向両端9
b・9cの隅部の方向m・n(図5の(A)参照)に流
し易くなってその隅部への充填が良好になるからであ
る。中凸状の孔縁9は、図5の(A)に示すごとくその
長さ方向全長にわたってアール状にするに代えて、図8
に示すようにその長さ方向中央部9aのみをアール状に
し、この中央部9aから長さ方向両端9b・9cにわた
って直線状にすることにより中凸状に形成することもで
きる。また、図5の(B)に示すように中凸状の孔縁9
をスキージかけ方向Aと並行方向に形成すれば、インキ
・ペーストの誘込み間口aを広げ充填効率の高いものに
することができ、スキージの通孔3への落ち込み量を少
なくすることができ、更に、排出間口bが広くなり、排
出側付近のスキージ印圧を所定値以上高めてしまうこと
もない。この中凸状の孔縁9はQFPパターンのように
通孔3がスキージかけ方向Aと直交並びに並行方向の両
方向に配置されているとき特に有効である。
【0016】なお筒状孔部4の内壁面は図2に上下方向
に示すように、ひだ状の凹凸を設けている。この凹凸の
ピッチは1〜10μ程度とし、ハンダ粉末の球径20±
10μより小さく設定しておけば、版離れ時の筒状孔部
4の壁面からのずり落ちが滑らかになり、ハンダ小やハ
ンダ欠けなどの形くずれを抑制できる。更に漏斗状孔部
5の内壁面には、電子線硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂
のような放射線硬化性樹脂、あるいはフッ素系樹脂など
で最大10μ程度のコート層を設けることができる。こ
の場合は、インキ・ペーストとコート層とのなじみが良
く粘着性が低いため、スキージによる余剰ペーストの回
収性が高くなる。したがって、スキージ印圧を低く設定
でき、スキージ速度を速くし印刷効率を向上させ、更に
スキージ先端が通孔3で弾性変形する量を少なくでき、
通孔3上での弾性復元による瞬間加圧に起因する粘度低
下およびこれによるダレを防止し、またえぐれを抑制で
きる。このようなコート層は、メタルマスク製造後別工
程で形成することの他、メタルマスクを電鋳法で製造す
るものではフォトレジストをメタルマスクにそのまま付
着させて残すようにすれば簡単な工程で得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】スクリーン印刷用メタルマスクのインキ・ぺー
スト通孔の断面図である。
【図2】スクリーン印刷用メタルマスクのインキ・ぺー
スト通孔の斜視図である。
【図3】他の実施例を示すインキ・ぺースト通孔の斜視
図である。
【図4】更に他の実施例を示すインキ・ぺースト通孔の
断面図である。
【図5】更に又、他の実施例を示すインキ・ぺースト通
孔の平面図である。
【図6】図5の(A)におけるX−X線断面図である。
【図7】図5の(A)におけるY−Y線断面図である。
【図8】他の実施例を示すインキ・ぺースト通孔の平面
図である。
【図9】従来例のスクリーン印刷用メタルマスクのイン
キ・ぺースト通孔の断面図である。
【図10】他の従来例のスクリーン印刷用メタルマスク
のインキ・ぺースト通孔の断面図である。
【符号の説明】
1 メタルマスク 2 マスク基板 2a スキージかけ面 2b 印刷面 3 インキ・ぺースト通孔 4 筒状孔部 5 漏斗状孔部 6 逆漏斗状孔部
フロントページの続き (72)発明者 小林 良弘 福岡県田川郡方城町大字伊方4680番地 九州日立マクセル株式会社内 (56)参考文献 特開 昭56−140352(JP,A) 特開 平4−142992(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B41N 1/24 B41C 1/14

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マスク基板2にインキ・ぺースト通孔3
    を開口したスクリーン印刷用メタルマスクにおいて、 インキ・ぺースト通孔3が、マスク基板2の厚み方向の
    中間部に形成された筒状孔部4と、マスク基板2のスキ
    ージかけ面2a側に筒状孔部4と連通するよう形成され
    漏斗状孔部5と、マスク基板2の印刷面2b側に筒状
    孔部4と連通するよう形成された逆漏斗状孔部6とから
    り、 筒状孔部4の内周面が、マスク基板2の厚み方向と平行
    か、または45°以下のテーパ角θ 3 で印刷面2b側に
    向かって先拡がりのテーパ面に形成されており、 漏斗状孔部5は、これの内周面が筒状孔部4の内周面の
    スキージかけ面2a側の一端に連続状につながって、ス
    キージかけ面2a側に向かって先拡がりのテーパ面に形
    成されており、 逆漏斗状孔部6は、これの内周面が筒状孔部4の内周面
    の印刷面2b側の他端に連続状につながって、印刷面2
    b側に向かって先拡がりのテーパ面 に形成されているこ
    とを特徴とするスクリーン印刷用メタルマスク。
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JP5141631B2 (ja) * 2009-04-17 2013-02-13 株式会社デンソー 印刷基板の製造方法
JP5584530B2 (ja) * 2010-06-29 2014-09-03 株式会社コベルコ科研 スクリーン印刷用メッシュ部材

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