JP4113906B2 - メッシュ一体型のメタルマスクの製造方法 - Google Patents

Description

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。

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。
特開平８−１８３１５１号公報

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。

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。

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。

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。

本発明のうち請求項１記載の発明は、図５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と開口密度の低い領域Ｂとを併有するメタルマスクの電着金属６部分に相当する開孔９および前記領域Ａへの電着量を調節するための捨て電着用開口部１２を備えた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とを電着形成し、捨て電着金属１４は連続して形成する工程と、連続して形成された捨て電着金属１４を剥離除去する工程と、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。

本発明の請求項２に係る発明は、電鋳母型１０の表面に、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の電着金属６部分に相当する開孔９および前記領域Ａへの電着量を調節するための捨て電着用開口部１２を備えた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とを電着形成し、捨て電着金属１４は連続して形成する工程と、連続して形成された捨て電着金属１４を剥離除去する工程と、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。

請求項１に記載の発明によれば、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。

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。

請求項２に係る発明によれば、開口密度の高い領域Ａと開口密度の低い領域Ｂの両領域のマスク厚を等しくすることができること、電着金属６の上にメッシュ５を均一に密着重合させることができることは、請求項１記載の発明と同様である。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。

請求項１に係る発明によれば、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。

請求項２に係る発明によれば、開口密度の高い領域Ａと開口密度の低い領域Ｂの両領域のマスク厚を均等に調節することができ、また電着金属６の上にメッシュ５を均一に密着重合させることができるという効果は、請求項１記載の発明の場合と同様に得られる。

（参考例１）本発明の第１参考例を図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。

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。

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、本参考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。

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。

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。

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。

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。

（参考例２）図４は第２参考例を示しており、（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。この参考例では、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参考例を示す。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１参考例の場合と同様に実施する。

（実施例）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参考例に代えて、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参考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。

メッシュ一体型のメタルマスクの斜視図である。 （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。 第１参考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。 第２参考例を示しており、（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。 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。 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。 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 (2)

1. 電鋳母型（１０）の表面に、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の電着金属（６）部分に相当する開孔（９）および前記領域（Ａ）への電着量を調節するための捨て電着用開口部（１２）を備えた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）とを電着形成し、捨て電着金属（１４）は連続して形成する工程と、
   連続して形成された捨て電着金属（１４）を剥離除去する工程と、
   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メッシュ一体型のメタルマスクの製造方法。
2. 電鋳母型（１０）の表面に、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の電着金属（６）部分に相当する開孔（９）および前記領域（Ａ）への電着量を調節するための捨て電着用開口部（１２）を備えた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）とを電着形成し、捨て電着金属（１４）は連続して形成する工程と、
   連続して形成された捨て電着金属（１４）を剥離除去する工程と、
   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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