JP3786313B2

JP3786313B2 - Metal mask manufacturing method

Info

Publication number: JP3786313B2
Application number: JP13587997A
Authority: JP
Inventors: 賢行川上
Original assignee: Kyushu Hitachi Maxell Ltd
Current assignee: Kyushu Hitachi Maxell Ltd
Priority date: 1997-05-08
Filing date: 1997-05-08
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-05-08
Also published as: JPH10305670A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば各種電子部品等を実装する配線パターンプリント基板等の被印刷物上に、半田ペースト等の印刷物を塗布形成するためなどに使用される、印刷用のメタルマスクの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種のメタルマスクは、Ｃ、Ａｕ、ＡｇやＣｕなどの導電性インキや蒸着物あるいは導電性ペースト（以下、インキ・ぺーストという。）を通すための所望パターンの透孔を有するが、その製造法として電鋳によるものがある。
【０００３】
その電鋳工程の一例を図１３に示す。まず、図１３（Ａ）に示すように電鋳母型１０の表面にドライフィルムによるフォトレジスト１１を数層、ラミネートし、次いで図１３（Ｂ）のようにフォトレジスト１１の上に、パターンフィルム１２を密着させて、露光、現像処理して、図１３（Ｃ）に示すごとく所望パターンのパターンレジスト膜１３を形成する。次いで、図１３（Ｄ）に示すように電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に電着金属２４を電着させ、しかるのち、図１３（Ｅ）のように電着金属２４の表面を機械的研磨や電解研磨によって研磨する。最後に、図１３（Ｆ）に示すように電着金属２４を電鋳母型１０から剥離し、パターンレジスト膜１３を除去することにより、所望パターンの透孔２を有するメタルマスク１（２４）の電鋳製品を得る。
【０００４】
このようにして得るメタルマスク１の透孔２の断面形状は、電鋳母型面側１ａの孔径が小さく、電鋳面側１ｂの孔径が大きいテーパー状に形成される。これは、フォトレジスト１１が表面層から下層へ行くほど指数関数的に光線（紫外線）の吸収が行われ、この結果電鋳母型１０に面する側にまで光線が充分に達しにくいことが原因であると考えられる。このような透孔２のテーパー状化の傾向は紫外線透過率の小さいフォトレジストを使用するほど顕著に現れる。
【０００５】
かかるメタルマスク１を用いて印刷するには、一般に、図１４に示すごとくメタルマスク１を上下反転させてその電鋳面側１ｂを被印刷体３の上に密着させ、メタルマスク１の電鋳母型面側１ａをスキージかけ面にしてこの上にインキ・ペーストＰをのせ、スキージＳをかけてインキ・ペーストＰを透孔２内に充填する。メタルマスク１を上下反転させて使用するのは、前述したように透孔２の電鋳面側１ｂの孔径の方が大きくて、被印刷体３へのインキ・ペーストＰの版抜け性が良好になるからである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のようにインキ・ペーストＰの版抜け性のみを主眼としてメタルマスク１を上下反転させて印刷すると、メタルマスク１の電鋳面側１ｂは表面研磨しても電鋳母型面側１ａほどの平滑面を得ることができないため、被印刷体３の表面との密着性が悪く、またメタルマスク１の透孔パターンの粗密の差などにより電鋳時におけるマスク厚の差が生じている場合、印刷時にかすれやにじみが生じるため、きれいに印刷できない。
【０００７】
この後者について更に言及すると、透孔パターンによっては、図１５（ａ）に示すように、一枚のメタルマスク１において、透孔２自体の面積が大きかったり、あるいは多数の透孔２が小ピッチで密集するなどして透孔密度の大きい領域Ａと、透孔２が疎らに並ぶなどして透孔密度の小さい領域Ｂとが併存することがある。こうした場合は、電着法において単位面積当たりに電着される金属量（電着量）はほぼ一定であるため、電鋳時に電流密度の差が生じ、マスク厚が透孔密度の大きい領域Ａで厚く、透孔密度の小さい領域Ｂで薄くなる、というマスク厚の差が生じる。このようなメタルマスク１では、これを前述したように上下反転させて印刷すると、図１５（ｂ）に示すように、透孔密度の小さい領域Ｂの電鋳面側（印刷面側）１ｂが被印刷体３の表面から浮く状態になって、インキ・ペーストＰ′がメタルマスク１の印刷面側１ｂにまわり込み、これが原因してにじみやかすれが生じてきれいに印刷できないことになる。
【０００８】
また、フォトレジスト１１の露光に際し、光線の平行直進性を向上させた平行露光機を使用した場合、図１３（Ｂ）に示すごとく光線が電鋳母型１０に対し全面にわたって垂直に進行するため、パターンフィルム１２の微細部分までを忠実にパターンレジスト膜１３に写し出すよう露光してしまう。従って、パターンフィルム１２に描かれた透孔内周縁に相当する部分はミクロンオーダーで見れば微細なギザギザがあるが、このギザが性能の良い平行露光機によりパターンレジスト膜１３に忠実に写し出される。この結果、このパターンレジスト膜１３を用いてメタルマスク１を電鋳した場合、このメタルマスク１の透孔２の内面に、図１３（Ｆ）中の拡大図で示すごとき微細な条溝２ａが形成される。このため、印刷時にインキ・ペーストＰが透孔２から完全に抜けることなく、その内面に付着残留し、印刷性低下の原因となる。
【０００９】
本発明の目的は、このようなインキ・ペーストの版抜け性、印刷精度に優れるメタルマスクを容易に得ることができ、さらにメタルマスクの透孔断面のテーパーを任意角度に制御することができるメタルマスクの製造方法を提供することにある。
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明のメタルマスクの製造方法は、平板からなるベース２６の表面上にフォトレジスト１１を剥離可能にラミネート又は塗布する工程と、フォトレジスト１１の上にパターンフィルム１２を重ね、ベース２６に対し垂直に直進する光でフォトレジスト１１を露光する工程と、パターンフィルム１２を剥がして、フォトレジスト１１を電鋳母型１０側に転写する工程と、現像、乾燥処理してパターンレジスト膜１３を電鋳母型１０の上に形成する工程と、電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に電着金属２４を形成する工程と、電着金属２４を電鋳母型１０から剥離する工程とからなる。
【００１６】
【作用】
メタルマスク１の断面テーパー形状の透孔２の電鋳母型面側１ａの孔径を、電鋳面側１ｂの孔径よりも大きく形成してあると、電鋳面側１ｂをスキージ面として、平滑で密着性に優れる電鋳母型面側１ａを被印刷体３に高い密着度で密着させて印刷することができ、またインキ・ペーストの版抜け性が良好であるばかりか、マスク厚の差があるような場合もかすれやにじみ等がなく、きれいに印刷することができる。
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
請求項１記載の発明においては、ベース２６の表面上に剥離可能にラミネート又は塗布したフォトレジスト１１を露光し、この露光したフォトレジスト１１を電鋳母型１０側に転写させて電鋳するので、電鋳母型面側１ａの孔径を、電鋳面側１ｂの孔径よりも大きくする断面テーパー形状の透孔２をもつメタルマスク１を容易に得ることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
本発明に係る電鋳製メタルマスクの実施例を図１ないし図３に基づき説明する。図１において、このメタルマスク１はインキ・ぺースト通し用の透孔２を所望の印刷パターンに対応させてパターンニング形成している。その透孔２の断面形状は、電鋳母型面側１ａの孔径が大きく、電鋳面側１ｂの孔径が小さくなるようテーパー状に形成したものである。
【００２２】
このような断面形状の透孔２をもつメタルマスク１は、例えば、図２に示すように、被印刷体３の表面上に電鋳母型面側１ａを下側にして置き、電鋳面側１ｂをスキージかけ面４としてこの上にインキ・ぺーストＰをのせ、スキージＳをかけてインキ・ぺーストＰを透孔２内に充填するのである。
その際、透孔２は電鋳母型面側１ａの孔径が電鋳面側１ｂの孔径よりも大きく形成されているので、インキ・ぺーストＰは被印刷体３への版抜け性が良好である。またメタルマスク１の電鋳母型面側１ａは平滑面に形成されているので、被印刷体３の表面との密着性を良好にする。また、メタルマスク１が図３に示すごとく透孔パターンの粗密差などによりマスク厚の差があるような場合も、その平滑な電鋳母型面側１ａを被印刷体３の表面上に密着させて印刷することができ、かすれやにじみ等がなく、精度の高い印刷ができるに至った。
【００２３】
以下、上記メタルマスクの電鋳による製造方法について参考例ないし実施例を挙げる。
【００２４】
（第１参考例）
図４は本発明の製造方法の第１参考例を示す。まず、図４（Ａ）に示すようにステンレス鋼製の電鋳母型１０の表面にドライフィルムによるフォトレジスト１１を数枚ラミネートして、例えば２００μｍの均一な膜を形成する。フォトレジスト１１はドライフィルムに代えて、液状フォトレジストを塗布することもできる。
【００２５】
次いで、図４（Ｂ）に示すようにフォトレジスト１１の上に、所望のマスクパターンに相当するパターンをもつパターンフィルム（ネガタイプ）１２を密着させ、紫外線ランプを照射して露光、現像、乾燥の各処理を行って、図４の（Ｃ）に示すようにパターンレジスト膜１３を形成する。
【００２６】
その露光に際しては、平行露光機を用いるが、この際、フォトレジスト１１の上にパターンフィルム１２を密着させた電鋳母型１０は、図５に示すように、露光機内の水平面上に任意角度だけ傾斜する状態に設置した回転台１４の上に載置する。回転台１４は傾斜状の載置台板１６の下側に減速機付きのモータ１５を備えており、この載置台板１６の上に前記電鋳母型１０が載置される。平行露光機内には、光源１７を設置するとともに、この光源１７の下方に平面反射板１９を上向き傾斜状に設置し、かつ、回転台１４の真上に曲面反射板２０を平面反射板１９に相対して設置する。曲面反射板２０及び回転台１４と、光源１７との間には、遮光板２１を設置することで、光源１７からの直接光が回転台１４に作用しないようにする。
【００２７】
かくして、光源１７からの光はレンズ２２を通って平面反射板１９で反射し、この反射光を曲面反射板２０に投光し、曲面反射板２０で反射した平行光を電鋳母型１０上のパターンフィルム１２を介してフォトレジスト１１に照射する。これと同時に回転台１４を電鋳母型１０の表面と垂直な軸心Ｑまわりに回転させて露光する。図５中の拡大図にフォトレジスト１１への平行光線の透過状態を示すように、平行光線ｍ・ｎは電鋳母型１０の傾斜角度に対応してフォトレジスト１１内にレジスト厚方向に対し斜交する方向に透過する。平行光線ｍは電鋳母型１０の回転方向の或る位置で透過する光線を、平行光線ｎは電鋳母型１０が前記位置から更に１８０°回転した後における光線を示す。このように平行光をパターンフィルム１２を介してフォトレジスト１１に斜めに透過させ、同時に回転させながら露光するため、フォトレジスト１１の電鋳母型１０面側ではパターンフィルム１２面側よりも広くなるよう露光して断面台形状の露光部１１ａを硬化させる。その露光部１１ａにはパターンフィルム１２の透孔内周縁に相当する部分に微細なギザギザがある場合も、電鋳母型１０を回転させながら露光するため、そのギザギザが電鋳母型１０上のパターンレジスト膜１３に写し出されるようなことがない。
【００２８】
平面反射板１９及び曲面反射板２０を用いて平行光線を放つに代えて、図６に示すように放物面反射板２３を用いて平行光線を放つこともできる。
【００２９】
しかるのち、現像により未露光部１１ｂを溶解除去する。これにより図４（Ｃ）に示すごとくパターンレジスト膜１３が形成される。
【００３０】
次いで、常套手段通り、電鋳母型１０をスルファミン酸ニッケル浴などの電鋳槽に移し、ニッケル、あるいはニッケル−コバルト合金で電鋳を行って、図４（Ｄ）に示すように電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に電着金属２４を形成する。電鋳後、図４（Ｅ）に示すごとく電着金属２４の表面を機械的研磨や電解研磨により研磨する。
【００３１】
最後に、パターンレジスト膜１３を除去した後、電着金属２４を電鋳母型１０から剥離することにより、図４（Ｆ）に示すように透孔２の断面形状が電鋳母型面側１ａの孔径を電鋳面側１ｂの孔径よりも大きくするテーパー状に形成し、また透孔２の内周面を図１３（Ｆ）に示すごとき条溝２ａの無い平滑面にするメタルマスク１の電鋳製品を得る。
【００３２】
（第２参考例）
図７及び図８は本発明の製造方法の第２参考例を示す。この第２参考例では、表面にフォトレジスト１１及びパターンフィルム１２をのせた電鋳母型１０を、露光機内に水平に設置した回転台１４の上に載置し、回転台１４を電鋳母型１０の表面と垂直な軸心Ｑまわりに回転させながら、電鋳母型１０の表面上のパターンフィルム１２を介してフォトレジスト１１に対し平行光線を斜め方向から照射させて露光する以外は、第１参考例の場合と同様である。
【００３３】
この方法においても、透孔２の断面形状が電鋳母型面側１ａの孔径を電鋳面側１ｂの孔径よりも大きくするテーパー状に形成し、また透孔２の内周面を平滑面にするメタルマスク１の電鋳製品を得ることができる。
【００３４】
（第３参考例）
図９は本発明の製造方法の第３参考例を示す。この第３参考例では、表面にフォトレジスト１１及びパターンフィルム１２をのせた電鋳母型１０の表面上のパターンフィルム１２の上に、入射光を一方向にのみ屈折させてパターンフィルム１２を通してフォトレジスト１１に対し一定の斜め方向に出射する偏光フィルター２５を平行に配置させて、該偏光フィルター２５を電鋳母型１０の表面と垂直な軸心Ｑまわりに回転させながら露光する以外は、第１参考例の場合と同様である。
【００３５】
この方法においても、透孔２の断面形状が電鋳母型面側１ａの孔径を電鋳面側１ｂの孔径よりも大きくするテーパー状に形成し、また透孔２の内周面を平滑面にするメタルマスク１の電鋳製品を得ることができる。
【００３６】
（実施例）
図１０及び図１１は本発明の製造方法の実施例を示す。この実施例では、まず、図１０（Ａ）に示すように、ガラス板やプラスチック板などの平板からなるベース２６の表面上に、捨てフォトレジスト２７をラミネートする。この捨てフォトレジスト２７は、両面に塩化ビニル樹脂などの保護シート２９が剥離自在に付いているドライフィルムレジスト（２０〜５０μｍ厚）を用いるが、ラミネートに際し、その上面側に保護シート２９を付けたままラミネートする。次いで、保護シート２９の上に、同じくドライフィルムによるフォトレジスト１１を所定厚になるよう数層重ねてラミネートする。しかるのち、図１０（Ｂ）に示すように、フォトレジスト１１の上にパターンフィルム１２を重ね、ベース２６に対し垂直に直進する光でパターンフィルム１２を介してフォトレジスト１１を露光する。次いで、パターンフィルム１２を剥がし、図１０（Ｃ）のようにフォトレジスト１１の上方から電鋳母型１０を熱を加えながら押圧し、フォトレジスト１１を電鋳母型１０側に転写する。その際、フォトレジスト１１は、ベース２６側に捨てフォトレジスト２７と共に残される保護シート２９から容易に剥がされるため、電鋳母型１０側に変形したりすることなく、完全な形でそのまま転写し易い。
【００３７】
次いで、現像、乾燥処理することにより、図１０（Ｄ）に示すごとくパターンレジスト膜１３を電鋳母型１０の上に形成する。次いで、電鋳を行って、図１１（Ｅ）に示すように電鋳母型１０のパターンレジスト膜１３で覆われていない表面に電着金属２４を形成する。
【００３８】
次いで、電着金属２４を電鋳母型１０から剥離することにより、図４（Ｆ）に示すメタルマスク１と同様な透孔２の断面形状が電鋳母型面側１ａの孔径を電鋳面側１ｂの孔径よりも大きくするテーパー状に形成するメタルマスク１の電鋳製品を得る。
【００３９】
上記の実施例において、電鋳後に引続いて、例えば図１１（Ｆ）〜（Ｈ）に示すようなハーフエッチング作業を行うことにより、図１１（Ｈ）に示すごとくメタルマスク１のパターン部の或る一部を、他の箇所よりも薄肉にする形の凹部３１を有するメタルマスク１をも容易に得ることができる。
すなわち、例えば、プリント基板等に半田付けする部品として超小型部品から大型部品の混合されたものを高密度に実装する必要があったり、また実装部品の電極及びパターンの極小化に伴い、前記部品の形状に合わせてクリーム半田の印刷量を調整する必要がある。こうした場合、同一メタルマスク１のパターン部の或る一部を、他の箇所よりも薄肉にする形の凹部３１を形成することが要求される。かかる要求に応えるべく、このメタルマスク１の電鋳後に、図１１（Ｆ）に示すごとくメタルマスク１の表面にエッチングパターンフィルム３０を重ね、図１１（Ｇ）に示すごとくエッチングすることで、図１１（Ｈ）に示すごときメタルマスク１のパターン部の或る一部を、他の箇所よりも薄肉にする形の凹部３１を有するメタルマスク１を得ることができる。
【００４０】
これと同じ断面形状のメタルマスクを製造する方法が特開平６−２１０８１７号公報に提案されているが、この方法ではメタルマスクを一旦電鋳母型から剥がし、上下反転させてその電鋳母型面側にエッチングする方法であるため、工程数が増大し、またメタルマスクを電鋳母型から剥がすときに変形を加えるおそれがあるが、本実施例によればメタルマスク１を電鋳母型１０の上に付けたままエッチングすることができるので、工程数の減少、メタルマスク１を剥がすときの変形などがなくて有利である。
【００４１】
【発明の効果】
本発明の請求項１記載の発明によれば、メタルマスク１の断面テーパー形状の透孔２の電鋳母型面側１ａの孔径を、電鋳面側１ｂの孔径よりも大きく形成してあるので、平滑で密着性に優れる電鋳母型面側１ａを被印刷体３に高い密着度で密着させて印刷することができ、またインキ・ペーストの版抜け性が良好であるばかりか、マスク厚の差があるような場合もかすれやにじみ等がなく、精度の高いスクリーン印刷を可能にする。
【００４２】
電鋳母型面側１ａの孔径を、電鋳面側１ｂの孔径よりも大きくする断面テーパー形状の透孔２をもつメタルマスクを容易に得ることができる。また、透孔２のテーパー角度を任意に調節することができ、従って、例えば、蒸着用メタルマスク等では透孔２の蒸着面側の孔径が極端に大きくなるようにテーパー角度を大きくすることが要求されるが、かかる要求に充分に対応できるものとなる。さらに、透孔２の内面全周を平滑面に形成することができ、印刷時に透孔２の内面にインキ・ペーストが付着残留することなく、この点でも吐出が良好になり、印刷性を向上でき、また印刷後の洗浄効果も高められる。
【００４３】
【図面の簡単な説明】
【図１】メタルマスクの一部拡大断面図である。
【図２】メタルマスクの使用例を示す断面図である。
【図３】他の実施例のメタルマスクの使用例を示す断面図である。
【図４】第１参考例のメタルマスクの製造過程の工程説明図である。
【図５】第１参考例のメタルマスクの製造過程における露光装置の概略図である。
【図６】第１参考例のメタルマスクの製造過程における他の露光装置の概略図である。
【図７】第２参考例のメタルマスクの製造過程の工程説明図である。
【図８】第２参考例のメタルマスクの製造過程における露光装置の概略図である。
【図９】第３参考例のメタルマスクの製造過程の工程説明図である。
【図１０】実施例のメタルマスクの製造過程のパターンレジスト膜形成工程までの工程説明図である。
【図１１】実施例のメタルマスクの製造過程の電鋳工程からエッチング工程までの工程説明図である。
【図１２】メタルマスクを蒸着用マスクに使用して蒸着している状態を示す断面図である。
【図１３】従来例のメタルマスクの製造過程の工程説明図である。
【図１４】従来例のメタルマスクの使用例を示す断面図である。
【図１５】（ａ）は他の従来例のメタルマスクの一部拡大断面図、（ｂ）はそのメタルマスクの使用例を示す断面図である。
【符号の説明】
１メタルマスク
２透孔
３被印刷体
１０電鋳母型
１１フォトレジスト
１２パターンフィルム
１３パターンレジスト膜
１４回転台
２４電着金属
２５偏光フィルター
２６ベース[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is, for example, on the substrate such as a wiring pattern printed board for mounting various electronic parts and the like, such as those used to coat forming a printed material such as solder paste, a method for producing a metal mask for printing.
[0002]
[Prior art]
This type of metal mask has through holes having a desired pattern for passing conductive ink, vapor-deposited material or conductive paste (hereinafter referred to as ink / paste) such as C, Au, Ag and Cu. One manufacturing method is electroforming.
[0003]
An example of the electroforming process is shown in FIG. First, as shown in FIG. 13 (A), several layers of a photoresist 11 made of dry film are laminated on the surface of the electroforming mold 10, and then a pattern film is formed on the photoresist 11 as shown in FIG. 13 (B). Then, a pattern resist film 13 having a desired pattern is formed as shown in FIG. 13C. Next, as shown in FIG. 13 (D), an electrodeposited metal 24 is electrodeposited on the surface of the electroformed mother die 10 that is not covered with the pattern resist film 13, and then electrodeposited as shown in FIG. 13 (E). The surface of the metal 24 is polished by mechanical polishing or electrolytic polishing. Finally, as shown in FIG. 13 (F), the electrodeposited metal 24 is peeled off from the electroforming mother mold 10 and the pattern resist film 13 is removed, whereby the metal mask 1 (24) having the through holes 2 of a desired pattern. Get an electroformed product.
[0004]
The cross-sectional shape of the through-hole 2 of the metal mask 1 obtained in this way is formed in a taper shape in which the hole diameter on the electroforming mother die surface side 1a is small and the hole diameter on the electroforming surface side 1b is large. This is because light rays (ultraviolet rays) are absorbed exponentially as the photoresist 11 moves from the surface layer to the lower layer, and as a result, it is difficult for the light rays to reach the side facing the electroforming mold 10 sufficiently. It is thought that. Such a tendency to taper the through holes 2 becomes more prominent as a photoresist having a lower ultraviolet transmittance is used.
[0005]
In order to perform printing using such a metal mask 1, generally, as shown in FIG. 14, the metal mask 1 is turned upside down and its electroformed surface side 1 b is brought into close contact with the substrate 3 to be electroformed. The base surface 1a is used as a squeegee application surface, and the ink paste P is placed thereon. The squeegee S is applied to fill the ink paste P into the through holes 2. The metal mask 1 is used by turning it upside down because the hole diameter on the electroformed surface side 1b of the through hole 2 is larger as described above, and the printing performance of the ink / paste P on the substrate 3 is good. Because it becomes.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, as described above, when printing is performed with the metal mask 1 turned upside down mainly with respect to the platenability of the ink / paste P, the electroformed surface side 1b of the metal mask 1 is electroformed mother surface side even if the surface is polished. Since a smooth surface as large as 1a cannot be obtained, the adhesion with the surface of the substrate 3 is poor, and a difference in the mask thickness during electroforming occurs due to the difference in the density of the through-hole pattern of the metal mask 1. If this is the case, blurring and blurring may occur during printing, and printing cannot be performed cleanly.
[0007]
Further referring to this latter, depending on the through hole pattern, as shown in FIG. 15 (a), in one metal mask 1, the area of the through holes 2 itself is large, or a large number of through holes 2 have a small pitch. A region A having a large pore density, such as densely packed, and a region B having a small pore density, such as sparsely arranged through holes 2, may coexist. In such a case, the amount of metal electrodeposited per unit area in the electrodeposition method (electrodeposition amount) is substantially constant, so that a difference in current density occurs during electroforming, and the region A in which the mask thickness is large in the through hole density. Thus, a difference in mask thickness occurs in that it is thicker and thinner in the region B having a small hole density. In such a metal mask 1, when this is printed upside down as described above, as shown in FIG. 15B, the electroformed surface side (printing surface side) 1b of the region B having a small hole density is formed. As a result, the ink paste P 'wraps around the printing surface 1b of the metal mask 1 due to floating from the surface of the substrate 3 and this causes blurring and blurring, which makes it impossible to print cleanly.
[0008]
Further, when a parallel exposure machine with improved parallelism of the light beam is used for the exposure of the photoresist 11, the light beam travels vertically over the entire surface of the electroforming mother die 10 as shown in FIG. Then, exposure is performed so that even a fine portion of the pattern film 12 is faithfully copied onto the pattern resist film 13. Accordingly, the portion corresponding to the inner peripheral edge of the through-hole drawn on the pattern film 12 has fine jaggedness when viewed on the micron order, but this jagged image is faithfully displayed on the pattern resist film 13 by a parallel exposure machine having good performance. As a result, when the metal mask 1 is electroformed using the pattern resist film 13, the fine groove 2a as shown in the enlarged view of FIG. 13 (F) is formed on the inner surface of the through hole 2 of the metal mask 1. It is formed. For this reason, the ink / paste P does not completely escape from the through-holes 2 during printing, but remains on the inner surface of the ink-holes P, causing a decrease in printability.
[0009]
An object of the present invention, the plate omission of the ink paste, such as this, a metal mask which is excellent in printing accuracy can be easily obtained, it can be further controlled taper hole section of the metal mask any angle The object is to provide a method of manufacturing a metal mask.
[0010]
[0011]
[0012]
[0013]
[0014]
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The method of manufacturing a metal mask according to the first aspect of the present invention includes a step of laminating or coating the photoresist 11 on the surface of a base 26 made of a flat plate so that the photoresist 11 can be peeled off, and a pattern film 12 superimposed on the photoresist 11 A step of exposing the photoresist 11 with light that travels perpendicularly to the substrate 26; a step of peeling the pattern film 12 to transfer the photoresist 11 to the electroformed mother die 10; and a development and drying treatment to form a pattern resist film. 13 is formed on the electroformed mother die 10, the step of forming the electrodeposited metal 24 on the surface of the electroformed mother die 10 that is not covered with the pattern resist film 13, and the electrodeposited metal 24 is formed on the electroformed mother. And a step of peeling from the mold 10.
[0016]
[Action]
The pore size of the electroforming mother die surface 1a through hole 2 of the cross-sectional tapered shape of main Tarumasuku 1, when there are formed larger than the hole diameter of the electroformed surface side 1b, an electroformed surface 1b as a squeegee surface, smooth In addition, it is possible to perform printing by making the electroformed mother die side 1a having excellent adhesion close to the substrate 3 with a high degree of adhesion, and the ink / paste is excellent in plate slippage, as well as the difference in mask thickness. Even if there is, there is no blur or blurring, and it can be printed neatly.
[0017]
[0018]
[0019]
[0020]
In the first aspect of the present invention, the photoresist 11 laminated or coated on the surface of the base 26 is exposed, and the exposed photoresist 11 is transferred to the electroforming mold 10 side for electroforming. , a pore size of electroforming mother die surface 1a, a metal mask 1 having a cross-sectional tapered hole 2 of the larger than the diameter of the electroformed surface 1b can be easily obtained.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of an electroformed metal mask according to the present invention will be described with reference to FIGS. In FIG. 1, the metal mask 1 is formed by patterning through holes 2 for ink and paste passage in correspondence with a desired printing pattern. The cross-sectional shape of the through-hole 2 is formed in a taper shape so that the hole diameter on the electroforming mold surface side 1a is large and the hole diameter on the electroforming surface side 1b is small.
[0022]
For example, as shown in FIG. 2, the metal mask 1 having such a cross-sectional shape of the through-hole 2 is placed on the surface of the substrate 3 with the electroforming mother die surface 1 a facing down, The side 1b is used as the squeegee application surface 4, and the ink paste P is placed thereon, and the squeegee S is applied to fill the ink paste P into the through hole 2.
At that time, since the through hole 2 is formed such that the hole diameter on the electroforming surface side 1a is larger than the hole diameter on the electroforming surface side 1b, the ink / paste P is excellent in the ability to slip through the printing medium 3. It is. Moreover, since the electroforming mother die surface side 1a of the metal mask 1 is formed on a smooth surface, the adhesion with the surface of the substrate 3 is improved. Further, even when the metal mask 1 has a difference in mask thickness due to the difference in density of the through-hole pattern as shown in FIG. 3, the smooth electroformed mother die surface side 1 a is adhered to the surface of the substrate 3 to be printed. Printing with high accuracy and no blurring or blurring.
[0023]
Hereinafter, to no reference example for the manufacturing method according to electroforming the metal mask include real施例.
[0024]
(First Reference Example)
FIG. 4 shows a first reference example of the production method of the present invention. First, as shown in FIG. 4A, several photoresists 11 made of a dry film are laminated on the surface of a stainless steel electroformed mother die 10 to form a uniform film of, for example, 200 μm. The photoresist 11 may be a liquid photoresist instead of a dry film.
[0025]
Next, as shown in FIG. 4B, a pattern film (negative type) 12 having a pattern corresponding to a desired mask pattern is brought into close contact with the photoresist 11 and irradiated with an ultraviolet lamp to be exposed, developed and dried. By performing each treatment, a pattern resist film 13 is formed as shown in FIG.
[0026]
In the exposure, a parallel exposure machine is used. At this time, the electroformed mother die 10 in which the pattern film 12 is adhered to the photoresist 11 is arranged at an arbitrary angle on the horizontal plane in the exposure machine as shown in FIG. It mounts on the turntable 14 installed in the state which only inclined. The turntable 14 includes a motor 15 with a speed reducer on the lower side of the inclined mounting base plate 16, and the electroformed mother die 10 is placed on the mounting base plate 16. In the parallel exposure apparatus, a light source 17 is installed, and a planar reflector 19 is installed in an upwardly inclined manner below the light source 17, and a curved reflector 20 is placed on the planar reflector 19 directly above the turntable 14. Install relative to each other. A light shielding plate 21 is installed between the curved reflector 20 and the turntable 14 and the light source 17 so that direct light from the light source 17 does not act on the turntable 14.
[0027]
Thus, the light from the light source 17 is reflected by the planar reflecting plate 19 through the lens 22, and the reflected light is projected onto the curved reflecting plate 20, and the parallel light reflected by the curved reflecting plate 20 is reflected on the electroformed mother die 10. The photoresist 11 is irradiated through the pattern film 12. At the same time, exposure is performed by rotating the turntable 14 about an axis Q perpendicular to the surface of the electroforming mold 10. As shown in the enlarged view in FIG. 5, the transmission state of the parallel light beam to the photoresist 11, the parallel light beam m · n corresponds to the inclination angle of the electroforming mold 10 in the photoresist 11 with respect to the resist thickness direction. It penetrates in the oblique direction. A parallel light beam m indicates a light beam transmitted at a certain position in the rotation direction of the electroforming mother mold 10, and a parallel light beam n indicates a light beam after the electroforming mother mold 10 is further rotated by 180 ° from the position. In this way, the parallel light is obliquely transmitted through the pattern film 12 to the photoresist 11 and exposed while rotating at the same time. Therefore, the electroformed mother mold 10 side of the photoresist 11 is wider than the pattern film 12 side. The exposure part 11a having a trapezoidal cross section is cured by exposure. Even when the exposed portion 11a has a fine jagged portion corresponding to the inner peripheral edge of the through hole of the pattern film 12, since the exposure is performed while rotating the electroformed mother die 10, the jagged portion is formed on the electroformed mother die 10. It is not projected on the pattern resist film 13.
[0028]
Instead of emitting parallel rays using the flat reflector 19 and the curved reflector 20, it is also possible to emit parallel rays using a parabolic reflector 23 as shown in FIG.
[0029]
Thereafter, the unexposed portion 11b is dissolved and removed by development. As a result, a pattern resist film 13 is formed as shown in FIG.
[0030]
Next, as usual, the electroforming mother mold 10 is transferred to an electroforming tank such as a nickel sulfamate bath, and electroforming is performed with nickel or a nickel-cobalt alloy. As shown in FIG. An electrodeposited metal 24 is formed on the surface of the mold 10 that is not covered with the pattern resist film 13. After electroforming, as shown in FIG. 4E, the surface of the electrodeposited metal 24 is polished by mechanical polishing or electrolytic polishing.
[0031]
Finally, after removing the pattern resist film 13, the electrodeposited metal 24 is peeled from the electroformed mother die 10, so that the cross-sectional shape of the through hole 2 becomes the electroformed mother die surface side as shown in FIG. The metal mask 1 is formed in a taper shape in which the hole diameter of 1a is larger than the hole diameter of the electroformed surface side 1b, and the inner peripheral surface of the through hole 2 is a smooth surface without the groove 2a as shown in FIG. Get an electroformed product.
[0032]
(Second reference example)
7 and 8 show a second reference example of the production method of the present invention. In this second reference example, an electroformed mother die 10 with a photoresist 11 and a pattern film 12 placed on its surface is placed on a turntable 14 installed horizontally in an exposure machine, and the turntable 14 is placed on an electroformed mother. While rotating around an axis Q perpendicular to the surface of the mold 10 and exposing the photoresist 11 by irradiating parallel rays from an oblique direction through the pattern film 12 on the surface of the electroforming mother mold 10, The same as in the case of the first reference example.
[0033]
Also in this method, the cross-sectional shape of the through hole 2 is formed in a taper shape in which the hole diameter on the electroforming mold side 1a is larger than the hole diameter on the electroforming surface 1b, and the inner peripheral surface of the through hole 2 is a smooth surface. An electroformed product of the metal mask 1 can be obtained.
[0034]
(Third reference example)
FIG. 9 shows a third reference example of the production method of the present invention. In the third reference example, incident light is refracted only in one direction on the pattern film 12 on the surface of the electroforming mold 10 on which the photoresist 11 and the pattern film 12 are placed, and the photo is transmitted through the pattern film 12. A polarizing filter 25 that emits light in a certain oblique direction with respect to the resist 11 is disposed in parallel, and the polarizing filter 25 is exposed while being rotated about an axis Q perpendicular to the surface of the electroforming mother die 10. This is the same as the case of 1 Reference Example.
[0035]
Also in this method, the cross-sectional shape of the through hole 2 is formed in a taper shape in which the hole diameter on the electroforming mold side 1a is larger than the hole diameter on the electroforming surface 1b, and the inner peripheral surface of the through hole 2 is a smooth surface. An electroformed product of the metal mask 1 can be obtained.
[0036]
(Real施例)
10 and 11 show the actual施例of the manufacturing method of the present invention. In the real施例this, first, as shown in FIG. 10 (A), on the surface of the base 26 made of a flat plate such as a glass plate or a plastic plate, laminating a photoresist 27 discarded. As the discarded photoresist 27, a dry film resist (20 to 50 μm thick) having a protective sheet 29 such as a vinyl chloride resin removably attached on both sides is used, but the protective sheet 29 is attached on the upper surface side when laminating. Laminate as it is. Next, several layers of photoresist 11 made of a dry film are laminated on the protective sheet 29 so as to have a predetermined thickness. Thereafter, as shown in FIG. 10B, the pattern film 12 is overlaid on the photoresist 11, and the photoresist 11 is exposed through the pattern film 12 with light that goes straight to the base 26. Next, the pattern film 12 is peeled off, and the electroformed mother die 10 is pressed from above the photoresist 11 while applying heat, as shown in FIG. 10C, and the photoresist 11 is transferred to the electroformed mother die 10 side. At this time, since the photoresist 11 is easily peeled off from the protective sheet 29 that is discarded on the base 26 side and left together with the photoresist 27, the photoresist 11 is transferred as it is without being deformed to the electroformed mother die 10 side. easy.
[0037]
Next, by performing development and drying, a pattern resist film 13 is formed on the electroformed mother die 10 as shown in FIG. Next, electroforming is performed, and an electrodeposited metal 24 is formed on the surface of the electroforming mother die 10 that is not covered with the pattern resist film 13 as shown in FIG.
[0038]
Next, the electrodeposited metal 24 is peeled off from the electroforming mold 10, so that the cross-sectional shape of the through hole 2 similar to that of the metal mask 1 shown in FIG. An electroformed product of the metal mask 1 formed in a tapered shape that is larger than the hole diameter of the surface side 1b is obtained.
[0039]
In the embodiment example above, and subsequently after electroforming, for example, by performing half-etching operation, as shown in FIG. 11 (F) ~ (H) , the pattern of the metal mask 1 as shown in FIG. 11 (H) It is also possible to easily obtain the metal mask 1 having the concave portion 31 in which a part of the portion is made thinner than other portions.
That is, for example, as a part to be soldered to a printed circuit board or the like, it is necessary to mount a mixture of ultra-small parts to large parts at a high density, and with the miniaturization of electrodes and patterns of the mounted parts, the parts It is necessary to adjust the printing amount of the cream solder in accordance with the shape. In such a case, it is required to form a recess 31 having a shape in which a part of the pattern part of the same metal mask 1 is thinner than the other part. In order to meet this requirement, after electroforming the metal mask 1, an etching pattern film 30 is superimposed on the surface of the metal mask 1 as shown in FIG. 11 (F), and etching is performed as shown in FIG. 11 (G). As shown in FIG. 11 (H), the metal mask 1 having the concave portion 31 in which a part of the pattern portion of the metal mask 1 is made thinner than other portions can be obtained.
[0040]
A method of manufacturing a metal mask having the same cross-sectional shape is proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 6-210817. In this method, the metal mask is once peeled off from the electroforming mother mold and turned upside down so that the electroforming mother mold is obtained. Since it is a method of etching to the surface side, the number of processes increases, and there is a risk of deformation when the metal mask is peeled off from the electroforming mother mold. According to this embodiment, the metal mask 1 is formed from the electroforming mother mold. Since the etching can be performed with the metal mask 1 being attached, it is advantageous that the number of processes is reduced and there is no deformation when the metal mask 1 is peeled off.
[0041]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the hole diameter on the electroforming mother die surface side 1a of the through hole 2 having a tapered cross section of the metal mask 1 is formed larger than the hole diameter on the electroforming surface side 1b. Therefore, it is possible to perform printing by making the electroformed mother die surface 1a which is smooth and excellent in adhesiveness adhere to the substrate 3 with a high degree of adhesion, and has good ink-paste detachment, mask Even when there is a difference in thickness, there is no blurring or blurring, and high-accuracy screen printing is possible.
[0042]
The pore size of the electroforming mother die surface 1a, it is possible to easily obtain a metal mask having a cross-sectional tapered hole 2 of the larger than the diameter of the electroformed surface 1b. Further, the taper angle of the through hole 2 can be arbitrarily adjusted. Therefore, for example, in a metal mask for vapor deposition, the taper angle can be increased so that the hole diameter on the vapor deposition surface side of the through hole 2 becomes extremely large. Although it is required, it will be able to respond sufficiently to such a request. Furthermore, the entire inner surface of the through-hole 2 can be formed on a smooth surface, and no ink or paste remains on the inner surface of the through-hole 2 during printing. This also increases the cleaning effect after printing.
[0043]
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partially enlarged cross-sectional view of a metal mask.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of using a metal mask.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a usage example of a metal mask according to another embodiment.
FIG. 4 is a process explanatory diagram of a manufacturing process of a metal mask according to a first reference example;
FIG. 5 is a schematic view of an exposure apparatus in the process of manufacturing the metal mask of the first reference example.
FIG. 6 is a schematic view of another exposure apparatus in the process of manufacturing the metal mask of the first reference example.
7 is a process explanatory diagram of a manufacturing process of a metal mask of a second reference example; FIG.
FIG. 8 is a schematic view of an exposure apparatus in the process of manufacturing a metal mask of a second reference example.
FIG. 9 is a process explanatory diagram of a manufacturing process of a metal mask of a third reference example.
10 is a process explanatory view to pattern the resist film forming step of the manufacturing process of the metal mask of the actual施例.
11 is a process explanatory view of the electroforming step of the manufacturing process of the metal mask of the actual施例to the etching process.
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a state in which a metal mask is used as a vapor deposition mask for vapor deposition.
FIG. 13 is a process explanatory diagram of a manufacturing process of a conventional metal mask.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an example of use of a conventional metal mask.
15A is a partially enlarged cross-sectional view of another conventional metal mask, and FIG. 15B is a cross-sectional view showing an example of using the metal mask.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Metal mask 2 Through-hole 3 Printed body 10 Electroforming mother mold 11 Photoresist 12 Pattern film 13 Pattern resist film 14 Turntable 24 Electrodeposition metal 25 Polarizing filter 26 Base

Claims

Laminating or coating the photoresist (11) on the surface of the base (26) made of a flat plate in a peelable manner;
A step of superposing a pattern film (12) on the photoresist (11), and exposing the photoresist (11) with light traveling straight perpendicular to the base (26);
Peeling the pattern film (12) and transferring the photoresist (11) to the electroforming mother mold (10) side;
A step of developing and drying to form a pattern resist film (13) on the electroforming mold (10);
Forming an electrodeposited metal (24) on the surface not covered with the pattern resist film (13) of the electroforming mother mold (10);
A method for producing a metal mask, comprising a step of peeling the electrodeposited metal (24) from the electroforming mold (10).