JP3160084B2

JP3160084B2 - スクリーン印刷用メタルマスクの製造方法

Info

Publication number: JP3160084B2
Application number: JP19856092A
Authority: JP
Inventors: 上義光村; 屋益男土
Original assignee: Murakami Co Ltd
Current assignee: Murakami Co Ltd
Priority date: 1992-07-24
Filing date: 1992-07-24
Publication date: 2001-04-23
Anticipated expiration: 2016-04-23
Also published as: JPH0639988A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スキージの滑りを防止
して、細孔からのインキの出を均一に円滑にして、均一
で正確なパターン画像の印刷を行なうことができるスク
リーン印刷用メタルマスクの製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、スクリーン印刷用のスクリーンに
は、天然繊維や合成繊維を用いた布製の紗５、或いは、
ステンレス紗を用いたメタルスクリーンやステンレス板
を用いたメタルマスク１が知られている。前者の布製ス
クリーン紗５の場合には、看板、ポスター、標識、化粧
品容器、Ｔシャツ、陶磁器等の印刷に用いられている
が、後者のメタルスクリーンやメタルマスク１の場合に
は、プリント回路、厚膜ＩＣ等のように精密さが要求さ
れる印刷等において用いられている。

【０００３】このようなスクリーン印刷用のメタルマス
ク１を製造するには、一般に、ステンレス等の金属板の
両面にエッチングフォトレジスト１５を塗布・乾燥した
後、その上にポジフィルムを両面の位置合わせを行なっ
た状態で貼着し、焼き付けた後に現像して、エッチング
すべき部分の前記エッチングフォトレジスト１５を洗い
流す。次いで、これをエッチング液に浸漬してエッチン
グを行なうことによって細孔３を穿設する。そして、こ
のエッチングされて細孔３が穿設されたステンレス等の
金属板を、前記エッチング液より取り出し、付着するエ
ッチング液を水で洗い流した後に、前記エッチングフォ
トレジスト１５を剥離して、エッチングにより穿設され
た細孔３によるパターン画像が形成されたスクリーン印
刷用メタルマスク１が得られる。

【０００４】この様にして得られたスクリーン印刷用メ
タルマスク１は、直接スクリーン型枠４に貼着される
か、或いは、紗張りしたスクリーン紗５上に接着剤など
により貼着して使用される。このようなスクリーン印刷
用のメタルマスク１に用いられるステンレス等の金属板
は、エッチングレジスト１５との密着性などから表面が
平滑な金属光沢を持った板が使用される。従って、該ス
クリーン印刷用のメタルマスク１より表面光沢を無くす
ためには、上記パターン画像が形成された直後に、再度
金属板をエッチング液に浸漬して、金属板の表面を部分
的に浸蝕させて梨地模様２を形成させなければならなか
った。

【０００５】一方、近年、ＣＡＤ，ＣＡＭの普及とレー
ザー装置機能の向上により、金型製造や精密部品の加工
にＣＡＤよるレーザー加工が急増している。従って、こ
のレーザー加工を利用したスクリーン印刷用のメタルマ
スク１の製造も、ＣＡＤによる精密パターンの設計を行
なって、オンライン又はテープにより精度の高いメタル
マスクを直ぐに製造することができたり、サイドエッチ
ングによるパターンの誤差（エッチングファクター）Ｌ
やショルダーの問題や、両面エッチングのパターンのず
れ等のおそれが解消し、優れたメタルマスクの製造が可
能であること等の利点があることから、レーザー加工に
よるスクリーン印刷用のメタルマスク１の製造が望まれ
ていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記エッチン
グにより開けられた金属板の細孔３は、エッチングフォ
トレジストに被覆されていない金属板１の露出されてい
る部分が時間の経過と共に均一に浸蝕されるので、最終
的に得られる細孔３の断面は、図５の(1) に示すよう
に、細孔３中の中間部３ａが突出して、特別に狭くなっ
ている、不均一な径の大きさとなっていることから、ス
クリーン印刷の際には、図５の(2) に示すように、スク
リーン印刷用インキ６が細孔３を通過するのを阻害し
て、印刷用インキ６の出を悪くさせて、精密な印刷を行
ない難くさせている。

【０００７】更に、前記レーザー光線９により金属板を
加工する場合には、レーザー光線９の熱によって金属を
溶解させて切断を行なったり、細孔３を穿設させている
ために、その切断面や細孔３を穿設した部分には、図２
の(1) に示すように、該レーザー光線９照射側の反対の
裏面側１ｂのレーザー光線９が照射されていない部分に
「ドロス」１４と称する金属溶融物が溶着していて、金
属板の裏面側（プリント面側）１ｂに突起（バリ）とし
て突き出している。従って、このようなドロス１４の溶
着している金属板１のままでは、スクリーン印刷の際
に、このドロス１４が邪魔をして金属板１の裏面１ｂ側
を被印刷体８のプリント面８ａに接触させることができ
ないので、前記スクリーン印刷用のメタルマスク１とし
て用いることはできない。それ故、このドロス１４を切
削や欠き落としを行なって、ドロス１４を除去してから
でないと、スクリーン印刷用のメタルマスク１として使
用することはできなかった。

【０００８】しかし、前記レーザー光線９を照射して金
属板１に細孔３を穿設する際に生じた、このようなドロ
ス１４を上記切削により細孔３部分より除去すること
は、該細孔３が極めて微細な孔部であることから、実際
上困難なことである。また、このドロス１４を硬い素材
によって強い力で無理に欠き落として除去しようとして
も、該ドロス１４が微細に開けられた細孔３の端部に強
固に溶着していることから、無理やり欠き落とした時に
は、細孔３の縁の部分の金属まで欠いてしまって、この
ような細孔３の径の変更によるパターン画像の変更が電
気回路等では極めて重大な結果として現れてしまうこと
から、精密な印刷を行なうメタルスクリーンにおいては
不可能なことであった。従って、このようなレーザー光
線９を照射して、裏面１ｂ側が平滑な金属板とする精密
なスクリーン印刷用メタルマスク１を得ることは実際上
困難なことであった。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

［発明の概要］本発明者らは、上記問題点に鑑みて鋭意
研究を重ねた結果、金属板にレーザー光線を照射して金
属を溶解させて細孔を穿設した後、サンドブラストを行
なうことにより、該金属板に細孔を穿設する際に生じた
「ドロス」を研削して除去すると共に、該金属板の表面
に梨地模様を形成させることによって、スキージの滑り
を防止し、細孔からの印刷インキの出を均一に円滑にさ
せて、均一で正確なスクリーン印刷を行なうことができ
る、との知見に基づき本発明を完成するに至ったもので
ある。すなわち、本発明のスクリーン印刷用メタルマス
クの製造方法は、金属板にレーザー光線を照射すること
によって金属板の一部を溶融・穿孔して、該金属板に細
孔によるパターン画像を形成させた後、該金属板の表面
をサンドブラストにより研削することを特徴とするもの
である。

【００１０】［発明の具体的説明］ [I] スクリーン印刷用メタルマスクの製造 (1) 原材料 (a) 金属板本発明のスクリーン印刷用メタルマスク１を製造するた
めの素材として用いられる金属板としては、ステンレス
鋼３０４，３１６、ニッケル、真鍮、燐青銅、銅、アル
ミニウム等を挙げることができる。これらの中でもステ
ンレス鋼３０４，３１６、ニッケルを使用することが好
ましい。該金属板の形状は、スクリーン型枠４に張るこ
とができる程度の大きさで、通常は縦１５〜９０ｃｍ×
横１０〜７０ｃｍ程度の大きさである。また、該金属板
の肉厚は通常３０〜５００μｍ、好ましくは５０〜３０
０μｍ、特に好ましくは８０〜２００μｍの箔状又は板
状のものが用いられる。

【００１１】(2) レーザー光線の照射（パターン画像
形成装置） (a) レーザー光線上記金属板に細孔３を穿設してパターン画像を形成する
ために照射されるレーザー光線９としては、金属板の金
属を溶融させることができるものであれば種々のレーザ
ー光線を使用することができるが、好ましくは、ＹＡＧ
レーザー照射装置、炭酸ガスレーザー照射装置、エキシ
マレーザー照射装置を挙げることができる、これらレー
ザー照射装置の中でも特にＹＡＧレーザー照射装置を用
いることが好ましい。このようなＹＡＧレーザー照射装
置の具体例として市販されているものとしては、日立建
機製ＹＡＧレーザー照射装置「ＬＵ−３００」を挙げる
ことができる。

【００１２】(b) 照射上記レーザー照射装置１０より発せられたレーザー光線
９を、図２の(1) に示すように、金属板の一方の面の側
から照射して、該レーザー光線９が有しているエネルギ
ーによって、金属板表面１ａの金属を溶融させて飛び散
らせ、所定の時間照射することにより金属板の裏側１ｂ
にまで達するまでの細孔３を穿設させることができる。金属板の固定該レーザー光線９を金属板に照射する際には、該金属板
が治具などにより固定されていなければならない。具体
的には、先ず、図１の(1) 及び(2) に示すように、スク
リーン型枠４に張られたスクリーン紗５の上面に金属板
を載置し、両者を接着剤により固着させた後、金属板に
接着したスクリーン紗５の該金属板と積層される部分が
１．５ｃｍ程度の幅にて切り取り、該金属板をスクリー
ン型枠４に張られたスクリーン紗５により張った状態に
保持して、このスクリーン型枠４をレーザー照射装置１
０内に設置された治具１１によって水平に設置して固定
させる。このような金属板を固定するための治具１１
は、図３に示すように、自動ＸＹテーブル移動装置１２
などのテーブル１３に固定されていて、それにより自動
的にテーブル１３を移動することにより、自動的に金属
板に穿孔することができる。

【００１３】レーザー照射装置そして、金属板に前記ＹＡＧレーザー照射装置（発振形
式：パルス励起Ｎｄ：ＹＡＧ）１０によって発せられ
たレーザー光線９が照射される。該ＹＡＧレーザー照射
装置１０の処理条件としては、出力：通常１０〜３０ワ
ット、好ましくは１２〜１６ワット、スポット径：通常
５０〜１２０μｍ、好ましくは４０〜７０μｍ、アシス
トガス：酸素又は空気（通常２〜１５ｋｇ／ｃｍ²、好
ましくは４〜８ｋｇ／ｃｍ²）の条件下で照射される。
上記条件により図３に示すようにレーザー光線９を照射
することにより、金属板の表面の金属は蒸発して飛び散
ることにより細孔３が穿設される。そして、更にこの金
属板を固定した治具１１を自動ＸＹテーブル移動装置１
２などにより自動的に移動させることにより正確な位置
決めされた部分の細孔３を多数個穿設してパターン画像
を形成することができる。その時の自動ＸＹテーブル１
３の送り速度は一般に１０〜１，０００ｍｍ／分、好ま
しくは８０〜７００ｍｍ／分の条件下で移動させる。

【００１４】ドロスの生成前記レーザー光線９により金属板を加工する場合、レー
ザー光線９の熱によって金属を溶解させて切断を行なっ
たり、細孔３を穿設させているために、その切断面や細
孔３を穿設した部分には、図２の(1) に示すように、該
レーザー光線９照射側と反対の裏面側１ｂのレーザー光
線９が照射されていない部分に「ドロス」１４と称する
金属溶融物が溶着して、金属板の裏面側（プリント面
側）１ｂに突起（バリ）として突き出している。従っ
て、このようなドロス１４の溶着している金属板のまま
では、スクリーン印刷の際に、このドロス１４が邪魔を
して金属板の裏面側１ｂを被印刷体８のプリント面８ａ
に接触させることができないので、前記スクリーン印刷
用のメタルマスク１として用いることはできない。従っ
て、本発明においては、このようなドロス１４の溶着し
た金属板の表面を後記サンドブラストにより研削して図
２の(2) 及び(3) に示すようにプリント面側或いは両面
に梨地模様２を形成するものである。このようにして得
られた細孔３は製版しようとする画像によっても異なる
が、通常は６０μｍ^φ以上の孔、好ましくは１００μｍ
^φ以上の孔の大きさのものである。

【００１５】(3) サンドブラストによる研削 (a) 研磨材サンドブラストに用いられる研磨材としては、プラスチ
ック、ガラス、アルミナ、カーボン、シリカ等を挙げる
ことができるが、これら研磨材の中でもアルミナを用い
ることが好ましい。該研磨材の粒径としては、一般に
１，０００〜１００メッシュ、好ましくは６００〜１２
０メッシュのものである。

【００１６】(b) 研削処理条件上記研磨材は空気又は水を媒体として、好ましくは空気
を媒体として、金属表面に衝突させられる。該研磨材の
衝突速度としては、空気圧力で０．５〜７ｋｇ／ｃ
ｍ²、好ましくは１〜５ｋｇ／ｃｍ²にて行なわれる。
該処理は通常常温にて行なわれるが、加熱下に行なうこ
ともできる。該サンドブラスト処理の時間としては、通
常５〜３００秒程度、好ましくは２０〜１５０秒程度行
なわれる。該処理は図２の(2) に示すようにドロス１４
の溶着している金属板の裏面１ｂ側の片面のみを行なう
こともできるが、図２の(3)に示すように金属板の表面
１ａ側であるスキージ摺動面１ａ側にも行なうことが好
ましい。この金属板の表面１ａ側であるスキージ摺動面
１ａ側に行なうことにより、スクリーン印刷用メタルマ
スクのスキージ摺動面１ａ側の表面１ａ上に形成された
梨地模様２は、図４に示すように、スクリーン印刷の際
にスキージ摺動面１ａ側に載置された印刷インキ６が、
スキージ７の摺動に伴って、スクリーン印刷用メタルマ
スク１の表面上の梨地模様２によって滑らずに回転し
て、印刷インキ６は常に攪拌されながら移動するので、
スクリーン印刷用メタルマスク１に穿設された細孔３に
十分に印刷インキ６が充填されて、適正なインキ６の量
でプリントすることができるので、正確な印刷を行なう
ことができる。従って、片面のみ、或いは、両面一緒
に、或いは、片面づつにて処理を行なうこともできる。

【００１７】(c) 処理装置該サンドブラスト処理は、通常のサンドブラスト装置を
使用することができる。具体的には、不二製作所製サン
ドブラスト装置「ニューマ・ブラスター」ＳＧＦ型を挙
げることができる。

【００１８】(d) 梨地模様金属板面に形成された梨地模様２は、表面粗さ計で測定
した平均粗さ（高さ）が一般に２〜１５μｍ、好ましく
は５〜１２μｍの凹凸状のものである。上記平均表面粗
さが５μｍ未満のものでは、ドロスが除去され難いので
好ましくない。また、上記平均表面粗さが１５μｍを超
えるものでは、メタルスクリーンに残留応力が溜まり過
ぎて反りが大きくなり、実用性に欠けるものとなり易い
ので好ましくない。

【００１９】

【実施例】

実施例１スクリーン印刷用メタルマスクの製造スクリーン枠に紗張りされたスクリーン紗上に、縦２４
ｃｍ×横２４ｃｍの大きさと厚み２００μｍを持ったス
テンレス板を、エポキシ系接着剤を用いて接着させた。
そして、これを約１０時間程放置した後、該貼着したス
テンレス板の大きさよりも１．５ｃｍ内側のスクリーン
紗の一部分を切り取り、該ステンレス板に十分な張力を
与えた後、このスクリーン枠に張ったステンレス板を日
立建機製ＹＡＧレーザー照射装置「ＬＵ−３００」内
に、治具により水平に設置して、固定させた。そして、
このＹＡＧレーザー照射装置（発振形式：パルス励起
Ｎｄ：ＹＡＧ）により、出力：１４Ｗ、スポット径：６
０μｍ、アシストガス：酸素（５ｋｇ／ｃｍ²）、テー
ブル送り速度：５００ｍｍ／分の条件下で照射すること
により自動的にパターン画像を形成させた。形成するパ
ターン画像の細孔部の投光して形成した貫通部分に隣接
する陰影部に溶融した金属よりなるドロスが付着してい
るので、このドロス除去のためにサンドブラスト処理を
行なった。該サンドブラスト処理は不二製作所製サンド
ブラスト装置「ニューマ・ブラスター」ＳＧＦ型を用い
て、２２０メッシュの大きさのアルミナ粒子を空気圧力
４ｋｇ／ｃｍ²、ノズル・金属板距離１００ｍｍ、室
温、６０秒間／片面づつ、両面に行なって、（株）東京
精密製表面粗さ計「サーコム５５Ａ」によって測定し
た平均表面粗さ（高さ）が９．８μｍの梨地模様を形成
させた。

【００２０】評価上記のようにして製造したスクリーン印刷用メタルマス
クを用いて、プリント配線板上に半田ペーストの印刷を
行なった。その結果、上記スクリーン印刷用メタルマス
クは、裏面側にドロスが無く、被印刷体のプリント面に
接触可能で、被印刷体との離れ性が大であった。また、
スキージの滑りを防止して、細孔からのインキの出を均
一に円滑にすることができたので、均一で正確なパター
ン画像の印刷を行なうことができた。

【００２１】実施例２実施例１と同様にして細孔を穿設しパターン画像を形成
した後、ドロスの除去を行なうために下記の表１に示す
条件下でサンドブラストを行なって表面平均粗さ１．５
〜１１．１の梨地模様を形成させてスクリーン印刷用メ
タルマスクを得た。このスクリーン印刷用メタルマスク
を用いて実施例１と同様に印刷を行なって、その評価を
行なった。その結果を表１に示す。

【００２２】表１研磨材空気圧力ノズル加工ドロス梨地印刷性・金属時間除去平均粗さ板距離（高さ）精密印刷（メッシュ） (kg/cm²) （mm）（秒）（μｍ）８２０４１００３０ × １．５不可６００３１００４０ △ １．８やや不可６００２１００４０ △ １．７やや不可６００３１５０４０ △ ２．６やや不可３２０１．５１００３０ △ ２．５やや不可３２０２１００３０ △ ２．７やや不可３２０３１００３０ △ ２．８やや不可２２０３１５０４０ ○ ７．０可２２０４１５０６０ ◎ １０．２可１５０２．５１５０１００ ◎ １０．８可１５０３１５０６０ ◎ １１．１可

【００２３】×：ドロスは殆ど除去できなかった。 △：指触によりドロスの存在を確認することができた。 ○：指触によりドロスの存在を僅かに確認することがで
きた。 ◎：顕微鏡によりドロスの除去を確認することができ
た。

【００２４】

【発明の効果】このようにして得られた本発明のスクリ
ーン印刷用メタルマスクは、レーザーにより穿孔された
際に生じたドロスが、研削されて裏面側を被印刷体のプ
リント面に接触させることができるので、スクリーン印
刷用メタルマスクとして使用することができる。また、
裏面側のプリント面側に梨地模様が形成されているの
で、被印刷体との離れ性を大きくすることができる。更
に、スクリーン印刷用メタルマスクは、表面に梨地模様
が形成されているので、スキージの滑りを防止して、細
孔からのインキの出を均一に円滑にして、均一で正確な
パターン画像の印刷を行なうことができる。ＣＡＤによ
る精密パターンの設計を行なって、オンライン又はテー
プにより精度の高いメタルマスクを直ぐに製造すること
ができたり、サイドエッチングによるパターンの誤差
（エッチングファクター）やショルダーの問題や、両面
エッチングのパターンのずれ等のおそれが解消し、優れ
たメタルマスクの製造が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１の(1) は、スクリーン枠に張られたスクリ
ーン紗に接着剤により固着された状態の本発明実施例に
より製造されたスクリーン印刷用メタルマスクの平面図
を表わし、図１の(2) はそのＡ−Ａ断面図である。

【図２】図２の(1) は、レーザー光線を照射してパター
ン孔を穿設した、ドロスの溶着している金属板の断面図
を表わし、図２の(2) は、その金属板の裏面側をサンド
ブラスト処理して溶着していたドロスを研削すると共に
梨地模様を形成した、片面梨地模様のスクリーン印刷用
メタルマスクの断面図を表わし、図２の(3) は、表面に
梨地模様を形成した両面梨地模様のスクリーン印刷用メ
タルマスクの断面図を表わす。

【図３】図３は、レーザー照射装置及び金属板固定治具
を備えた自動ＸＹテーブル移動装置よりなるパターン画
像形成装置の斜視図を表わす。

【図４】図４は、スクリーン印刷時におけるスキージの
摺動に伴う印刷インキの移動流れの断面を表わす説明図
である。

【図５】図５の(1) は、細孔中の中間部が突出して狭く
なっているエッチングにより開けられた金属板の細孔の
断面図を表わし、図５の(2) はその細孔に印刷用インキ
が通過する状態を表わす説明図である。

【符号の説明】

１スクリーン印刷用メタルマスク１ａスキージ摺動面側の表面１ｂプリント面側の裏面２梨地模様３細孔３ａ中間３ｎプリント面側の内径３ｍスキージ摺動面側の内径４スクリーン型枠５スクリーン紗６印刷インキ７スキージ８被印刷体８ａプリント面９レーザー光線１０レーザー照射装置１１治具１２自動ＸＹテーブル移動装置１３テーブル１４ドロス１５エッチングフォトレジストＬエッチングファクター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41C 1/14 B41N 1/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】金属板にレーザー光線を照射することによ
って金属板の一部を溶融・穿孔して、該金属板に細孔に
よるパターン画像を形成させた後、該金属板の表面をサ
ンドブラストにより研削することを特徴とするスクリー
ン印刷用メタルマスクの製造方法。
【請求項２】サンドブラストを粒径が１，０００〜１０
０メッシュのアルミナを用いて行う請求項１に記載のス
クリーン印刷用メタルマスクの製造方法。