JP4001973B2 - メッシュ一体型のメタルマスクの製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばICやLSI、その他各種電子部品等を実装するプリント配線基板などの被印刷物上に、はんだペースト等の印刷物を塗布形成するためのスクリーン印刷などに好適に使用される、メッシュ一体型のメタルマスクの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のメッシュ一体型のメタルマスクとして、例えば、特開平8−183151号公報に開示されているように電鋳により所望の印刷パターンにパターンニング形成された多数の開口部を有するマスク基板を形成するとともに、このマスク基板と導電性を有するメッシュとをメッキにより一体化するものがある。
【0003】
かかるメッシュ一体型の電鋳製のメタルマスクによれば、メッシュの上に感光性樹脂などからなるマスクを形成したものに比べて耐薬品性、耐摩耗性に優れ、スキージ印圧による寸法変化が極めて小さく、比較的に精度の高いシャープな印刷を期することができる。また、メッシュ上に薄い金属箔を電気メッキにより一体結合し、該金属箔を所望の印刷パターンに片面エッチングしたマスクに比べてみても、マスクのトータル厚の調整が容易に行えるので、厚さの異なる多種のメタルマスクを簡単に得ることができ、しかもアスペクト比(トータル厚/開口幅)も比較的高くとりやすく、マスク断面が垂直に立ち上がる形のものが得られて高解像度の印刷パターンを得ることができて微細線印刷を可能とする、という利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
電鋳法において、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、メタルマスクの全面にわたって開口密度にあまり差がない場合は、マスク厚に差が生ぜず、略均一なパターンマスクが形成できる。しかし、メタルマスクの中で、場所、場所によって開口密度に粗密差がある場合は、マスク厚に差が生じる。例えば、図6(A)に示すごとく、メタルマスクにおいて比較的大きい開口部2の中に多数の微小な電着金属6が各々孤島状に存在したり、あるいは図7(A)に示すごとくそれよりも小さい多数の開口部2が小ピッチで密集するなどして開口密度を高くする領域Aと、開口部2が疎らに並ぶなどして開口密度を低くする領域Bとが併存する場合、電鋳時に電流密度の差が生じ、図6(B)、図7(B)に示すごとくマスク厚が開口密度の高い領域Aで厚く、開口密度の低い領域Bで薄くなる。
【0005】
このため、例えば200μm厚のメタルマスクにおいて、パターンの疎密の程度によって異なるものの、領域Aと領域Bでは約30〜100μm程度の板厚差が生じてしまい、このメタルマスクをこのままメッシュとメッキによって一体化させた場合、図7(A)のように板厚の小さい領域Bでメッシュ5とメタルマスク表面とが充分に密着せず、部分的に浮き部分Sが生じてしまい、印刷に支障を来すことが考えられる。また板厚差が極端な場合はメッシュと一体化できないこともある。
さらに、印刷に際しスキージを使用することで、メタルマスクの厚さ通りのはんだペースト膜厚(印刷厚)が得られるため、マスク厚に差があるメタルマスクでは、印刷厚の均等化を必要とする場合も、印刷厚が厚い部分と薄い部分とが混在して印刷厚に差が生じてしまうという不具合がある。
また、これら不具合を解消するために、メッシュと一体化する前に、メタルマスクの表面を研摩することで板厚の均一化を図ることが考えられるが、部分的に板厚差が大きい場合、全面にわたって略均一厚に研摩することは困難である。
【0006】
本発明の目的はこうした問題を解消するためになされたもので、上記のような、メッシュの片面にマスク基板を一体に電着形成するメッシュ一体型のメタルマスクの製造方法において、開口密度に粗密差がある場合もマスク厚を均等化できて印刷厚の均等化を図れる点にある。また本発明の目的は、かかるメタルマスクを容易に得ることのできる製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は、図3にその製造工程を例示するように、電鋳母型10の表面に、開口密度の高い領域A、開口密度の低い領域B、および前記領域A内に配される捨て電着用開口部12のそれぞれのパターンに対応するパターンレジスト膜11を形成する工程と、電鋳母型10のパターンレジスト膜11で覆われていない表面に、マスク基板3に相当する電着金属6と、マスク厚調整用の捨て電着金属14とを電着形成する工程と、電鋳後、捨て電着金属14をエッチングで除去する工程と、電着金属6およびパターンレジスト膜11の表面上に、導電性を有するメッシュ5を密着重合する工程と、メッキによりメッシュ5と電着金属6を一体接合する工程と、電鋳母型10から電着金属6をメッシュ5ごと剥離する工程とからなることを特徴とする。
【0008】
本発明は、捨て電着金属14をエッチングで除去する点に特徴を有する。すなわち、図3にその製造工程を例示するように、電鋳後、電着金属6、捨て電着金属14およびパターンレジスト膜11の表面上に、捨て電着金属14以外の表面をエッチングレジスト膜17でマスキングしてエッチングすることにより、捨て電着金属14を除去する。ついで、捨て電着金属14の除去部分に、液状レジスト19をパターンレジスト膜11と同じ高さにまで埋めて硬化させる。かくして、電着金属6、パターンレジスト膜11および硬化された液状レジスト19の表面上に、導電性を有するメッシュ5を密着重合する。ついで、メッキによりメッシュ5と電着金属6を一体接合する。最後に、電鋳母型10から電着金属6をメッシュ5ごと剥離する。
【0009】
【作用】
本発明によれば、メタルマスクの捨て電着金属14が配された開口密度の高い領域Aのマスク厚は、かかる捨て電着金属14が配されていない図6(A)、図7(A)に示すごとき在来の開口密度の高い領域Aのそれよりも、捨て電着金属14に電着される分だけ薄くなる。すなわち、電着法においては単位面積当たりの電着量はほぼ一定であるため、開口密度の高い領域Aにおいて捨て電着金属14を形成することにより当該領域Aの単位面積当たりの電着面積を、開口密度の低い領域Bの電着面積に近似するよう設定すれば、開口密度の高い領域Aと開口密度の低い領域Bの両領域のマスク厚を略等しく調節することができる。
【0010】
従って、このメタルマスクを使用して印刷すると、印刷厚を全体にわたって均一にすることができる。
また、全体のマスク厚が等しくて同じ高さの電着金属6の上には、メッシュ5全体を均一に密着重合させることができ、メッシュ5と電着金属6をメッキにより確実に一体接合することができる。
【0011】
本発明によれば、電着金属6の開口部にパターンレジスト膜11を残すとともに、捨て電着金属14の除去部分を液状レジスト19で埋めた状態下で、この上にメッシュ5を密着重合させるので、メッシュ5が電着金属6の開口部や捨て電着金属14の除去部分に局部的に落ち込むことなく電着金属6の表面に密着重合させることができる。またメッキ時に電着金属6の開口部にメッキ皮膜が形成されてその開口幅を狭めるような不具合がない。捨て電着金属14が電鋳母型10上に多数箇所に点在する場合もエッチングによって簡単かつ能率的に除去することができる。
【0012】
【発明の実施の形態】
(第1実施例)
本発明の第1実施例を図1ないし図3に基づき説明する。
本発明により得られるメッシュ一体型のメタルマスク1は、図1に示すように、電鋳により所望の印刷パターンにパターンニング形成された多数の開口部2を有するマスク基板3の片面側に、版枠4に対して緊張状態で張設した導電性を有するメッシュ5を密着重合させてメッキにより一体接合させてなる。導電性を有するメッシュ5としては、例えば、ステンレス細線を編み込んだタイプ、ポリ四フッ化エチレン等の合成繊維を編み込んだ表面にニッケルメッキ等を施して導電性を付与したタイプ、あるいはニッケルや銅等の電鋳により直接メッシュを形成したタイプなどのものを用いる。
図1は開口密度に粗密差があるメタルマスクを示す。すなわち、そのメタルマスクでは、比較的大きい開口部2の中に多数の微小な柱状の電着金属6が各々孤島状に存在して開口密度を高くする領域Aと、それよりも小さい開口部2を疎らに並べた開口密度の低い領域Bとを併有するが、マスク厚は全体にわたって均等化している。
【0013】
従って、例えば、このメッシュ一体型のメタルマスク1を使用してスクリーン印刷する場合はマスク基板3のメッシュ5とは反対側の面を配線基板など印刷対象物に対し密着させ、はんだペーストをメッシュ5の面上にのせスキージをかけて開口部2から吐出して印刷対象物に転移付着させるが、その際印刷対象物上にはんだペースト膜厚(印刷厚)を均一に転移付着させることができる。
【0014】
図2(A)は上記メタルマスクの一部の電鋳に対応するよう形成したパターンレジスト膜の横断平面図、図2(B)は同メタルマスクの一部を電鋳直後の状態で示す横断平面図である。図3の(A)ないし(G)はかかるメタルマスクを電鋳で得るまでの工程図を示している。
まず、図2(A)および図3(A)に示すように、ステンレスなど導電性の電鋳母型10の表面に、上記メタルマスク1のリブ状の電着金属6部分に相当する開孔9を備え、メタルマスク1の開口部2に相当するパターンをもつパターンレジスト膜11を形成する。その際、開口密度の高い領域A、例えば、本実施例においては微小な柱状の電着金属6を孤島状に配する開口部2に相当するパターンレジスト膜11に、領域Aの電着金属6への電着量を調節するための複数の孤立した捨て電着用開口部12を形成する。この開孔9および捨て電着用開口部12を備えたパターンレジスト膜11は、周知のように電鋳母型10の表面に、例えば200〜300μm厚のフィルム状のフォトレジストをラミネートし、このフォトレジストの上に所定のパターンを形成した印刷パターンフィルムを密着させて、露光、現像、乾燥の各処理を行うことによって形成する。
【0015】
ついで、このパターンレジスト膜11を付けたまま電鋳母型10を陰極として電着槽に移し、ニッケル、あるいはニッケル−コバルト合金などの電鋳を行って、図2(B)および図3(B)に示すごとく電鋳母型10のパターンレジスト膜11で覆われていない開孔9に対応する表面に、マスク基板3に相当する電着金属6を形成するとともに、捨て電着用開口部12に捨て電着金属14を形成する。
【0016】
電鋳後、表面を研摩して平滑化するか、もしくは研摩せずにそのまま図3(C)に示すように、電着金属6、捨て電着金属14およびパターンレジスト膜11の表面上に、フィルム状のエッチングレジスト15をラミネートするか、液状のエッチングレジスト15を塗布して乾燥し、このエッチングレジスト15の上に、捨て電着金属14のパターンに対応する部分を除いてエッチングレジスト15を硬化させるパターン配置としたエッチングパターンフィルム16を密着させて、露光、現像、乾燥の各処理を行って、図3(D)に示すごとく捨て電着金属14以外の表面をマスキングするエッチングレジスト膜17を形成する。ついで、塩化第2鉄などのエッチング液でエッチングすることにより、捨て電着金属14を全部、または図3(E)に示すごとく電鋳母型10面側に少し残す状態に除去する。
【0017】
ついで、図3(F)に示すように、エッチングレジスト膜17を剥離し、捨て電着金属14の除去された凹み部分に、液状レジスト19をパターンレジスト膜11と同じ高さにまで埋めて硬化させる。かくして、電着金属6、パターンレジスト膜11および硬化された液状レジスト19の表面上に、導電性を有するメッシュ5を圧接して密着重合する。ついで、メッシュ5方向からメッキ、例えばニッケルメッキをかける。このメッキにより、図3(G)中、拡大図に示すごとくメッシュ5にメッキ皮膜20が形成されるとともに電着金属6とメッシュ5とが一体接合される。なおメッキ皮膜20の厚みは任意に調整するが、例えば3〜5μm厚程度にする。そのメッシュ5は、図1に示すごとくステンレス細線を編んでなるメッシュあるいは電鋳製メッシュを版枠4に緊張状態に張設してなる。もっとも、メッキの前にはメッキの密着性を高めるためにメッシュ5を電解酸洗(陰極酸洗)で前処理しておくことが望ましい。
【0018】
最後に、電鋳母型10から電着金属6をメッシュ5ごと剥離するとともに、電着金属6側にパターンレジスト膜11あるいは液状レジスト19がくっついている場合には、これらをアルカリ溶液などで除去することにより、図3(G)および図1に示すごときメッシュ一体型のメタルマスク電鋳製品が得られる。
なお、上記剥離の際、少し残された捨て電着金属14は電鋳母型10面側にそのまま残るので何ら問題はない。
【0019】
(第2実施例)
図4は第2実施例を示しており、(A)はメッシュ一体型のメタルマスクの一部の電鋳に対応するよう形成したパターンレジスト膜の横断平面図、(B)は同メタルマスクの一部を電鋳直後の状態で示す横断平面図である。
この実施例では、図4(B)に示すごとくメタルマスクの連続リブ状の電着金属6に多数の独立した開口部2が小ピッチで密集して開口密度を高くする領域Aと、開口部2が疎らに並んで開口密度を低くする領域Bとを併有するメッシュ一体型のメタルマスクを製造する場合の実施例を示す。
この場合は、図4(A)に示すごとくパターンレジスト膜11の領域Aに対応する箇所に、多数の独立した捨て電着用開口部12を備えておいて、図4(B)に示すごとく電鋳時に連続リブ状の電着金属6を形成すると同時に、その電着金属6の多数の独立した開口部2内に孤立した捨て電着部14を形成する。これにより、開口密度の高い領域Aのマスク厚と、開口密度の低い領域Bのマスク厚とを等しく調節することができる。それ以外は第1実施例の場合と同様に実施する。
【0020】
(参考例)
捨て電着金属14が、図5(A)に示すごとく連続して形成できる場合は、エッチングで除去する上記実施例に代えて、図5(B)に示すごとく手作業で剥ぎ取ることもできる。この場合、捨て電着金属14を剥がし取った後にできる開口部は上記実施例の場合と同様に液状レジスト19で埋め、しかる後メッキにより電着金属6とメッシュ5を一体化する。
【0021】
【発明の効果】
本発明によれば、開口密度の高い領域Aと開口密度の低い領域Bとを併有するメタルマスクも、これ全体のマスク厚を、レジストパターンを工夫することで、均等に調節することができる。従って、このメタルマスクを使用して印刷する場合は、全体の印刷厚を均一にすることができる。また、全体のマスク厚が概ね均一で同じ高さの電着金属6の上にはメッシュ5を均一に密着重合させることができ、メッシュ5と電着金属6は、部分的な浮きや密着不良を生じることなく、メッキにより確実に一体接合することができる。
【0022】
本発明によれば、捨て電着金属14が電鋳母型10上に多数箇所に点在する場合もエッチングによって簡単かつ効率的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例のメッシュ一体型のメタルマスクの斜視図である。
【図2】(A)は図1に示すメタルマスクの一部の電鋳に対応するよう形成したパターンレジスト膜の横断平面図、(B)は同メタルマスクの一部を電鋳直後の状態で示す横断平面図である。
【図3】第1実施例のメッシュ一体型のメタルマスクの製造工程図である。
【図4】第2実施例を示しており、(A)はメッシュ一体型のメタルマスクの一部の電鋳に対応するよう形成したパターンレジスト膜の横断平面図、(B)は同メタルマスクの一部を電鋳直後の状態で示す横断平面図である。
【図5】 参考例を示しており、(A)はメッシュ一体型のメタルマスクの一部を電鋳直後の状態で示す横断平面図、(B)は捨て電着金属を手作業で剥ぎ取る状態を示す、図5(A)におけるX−X線断面図である。
【図6】従来例を示しており、(A)はメッシュ一体型のメタルマスクの一部をメッシュを外して示す横断平面図、(B)はメッシュを一体化した状態で示す、図6(A)におけるY−Y線の断面図である。
【図7】他の従来例を示しており、(A)はメッシュ一体型のメタルマスクの一部をメッシュを外して示す横断平面図、(B)はメッシュを一体型した状態で示すメタルマスクの一部の断面図である。
【符号の説明】
1 メタルマスク
3 マスク基板
4 版枠
5 メッシュ
10 電鋳母型
11 パターンレジスト膜
12 捨て電着用開口部
14 捨て電着金属
17 エッチングレジスト膜
19 液状レジスト
Claims (1)
- 電鋳母型(10)の表面に、開口密度の高い領域(A)、開口密度の低い領域(B)、および前記領域(A)内に配される捨て電着用開口部(12)のそれぞれのパターンに対応するパターンレジスト膜(11)を形成する工程と、
電鋳母型(10)のパターンレジスト膜(11)で覆われていない表面に、マスク基板(3)に相当する電着金属(6)と、マスク厚調整用の捨て電着金属(14)とを電着形成する工程と、
電着金属(6)、捨て電着金属(14)およびパターンレジスト膜(11)の表面上に、捨て電着金属(14)以外の表面をマスキングするエッチングレジスト膜(17)を密着させてエッチングすることで、捨て電着金属(14)を除去する工程と、
捨て電着金属(14)の除去部分に、液状レジスト(19)をパターンレジスト膜(11)と同じ高さにまで埋めて硬化させる工程と、
電着金属(6)、パターンレジスト膜(11)および硬化された液状レジスト(19)の表面上に、導電性を有するメッシュ(5)を密着重合する工程と、
メッキによりメッシュ(5)と電着金属(6)を一体接合する工程と、
電鋳母型(10)から電着金属(6)をメッシュ(5)ごと剥離する工程とからなることを特徴とするメッシュ一体型のメタルマスクの製造方法。
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