JP4328097B2

JP4328097B2 - スクリーン印刷用メタルマスク及びその製造方法及び印刷方法

Info

Publication number: JP4328097B2
Application number: JP2003002645A
Authority: JP
Inventors: 守男岨野; 陽也佐久間; 孔秀須増; 清造根本
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-01-08
Filing date: 2003-01-08
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2023-01-08
Also published as: JP2004209934A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、ＩＣやＬＳＩ用といった電子機器回路基板上にクリーム半田の導電性ペーストを印刷するときに用いられるスクリーン印刷用メタルマスクおよびその製造方法および印刷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来技術では、金属基板に多数の微細孔をパターンとして形成したメタルマスクにおいて、パターンの外側にハーフエッチングによる段差部を形成し、金属基板の一方の表面を平滑面（鏡面）にしてパターンとなる微細孔の開口の口縁部に凹凸が生じないよう尖鋭状に形成し、上記平滑面側を被マスク部材に接触させる面として、印刷等の加工時に被加工基板と上記メタルマスクとが版離れしやすくしたことを特徴とするメタルマスク（例えば、特許文献１参照）が存在している。
しかしながら近年、電子機器回路基板上の配線はより一層の高密度化が要求され、それに伴い、導体幅の微細化が図られていることから、電子機器回路基板のランド部に電子部品を半田接続する際に用いられるクリーム半田供給用スクリーン印刷用メタルマスクについても、開口面積が小さい開口部を有する印刷パターンを形成するといった要求が増えてきている。それに対応するべく、種々様々な表面処理が施された電鋳法や、ＹＡＧレーザー加工法にて製造されたスクリーン印刷用メタルマスクが提案され（文献不詳）、例えば０．４ｍｍピッチＱＦＰといった狭ピッチ電子部品のランドへのクリーム半田の供給に対しても、安定した供給が可能となっている。
一方、従来印刷物として利用されてきたクリーム半田の素材も環境面という立場から変更を余儀なくされてきている。昨今の地球環境の悪化を防止するための世界的な取り組みとして、電子回路から鉛を排除しようという動きが高まっており、それに伴い半田の無鉛化の動きが始まっている。その対策の一環として、従来主として使用されてきた鉛含有半田の代わりに、鉛を含まない半田（以下、鉛フリー半田という）がクリーム半田の素材として用いられるようになってきている。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−３１３１７９号公報（特許請求の範囲の請求項１、請求項２）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来技術において、鉛フリー半田は、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ系といった様々な組成の素材が提案されているものの、従来鉛含有半田であるＳｎ−Ｐｂ共晶合金の半田と同じ特性及びコストを持つ鉛フリー半田は確立されていないのが現状である。鉛フリー半田の特性として問題になっているのが融解温度、濡れ性、酸化のし易さ、等であり、これらの特性を補う一環として専用のフラックスが必要とされている。これらの特性及びフラックスはスクリーン印刷による印刷性にも大きく影響すると考えられており、実際に鉛フリー半田を印刷物として従来のスクリーン印刷用メタルマスクで印刷した結果、特に０．４ｍｍピッチＱＦＰといった狭ピッチ電子部品のランド部分においては、ブリッジや短絡が多発し、従来の鉛含有半田使用時と同等の印刷性、転写率が得られなくなってしまっているのが現状である。
【０００５】
本発明は、このような事情に鑑み、鉛フリー半田を使用しての０．４ｍｍピッチＱＦＰといった狭ピッチ電子部品のランド部分の印刷においても、従来の鉛含有半田を使用したときと同等か、或いはそれ以上の印刷性を示すスクリーン印刷用メタルマスクを提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題の解決を図ったもので、鋭意研究を進めたところ、スクリーン印刷用メタルマスク下面、つまり、スクリーン印刷時に被印刷物と対向する面を、部分的に異なる表面粗さに仕上げること、好適には、例えば０．４ｍｍピッチＱＦＰといった開口面積の小さい開口部の周辺の表面粗さを、さらに好適には表面粗さが粗い部分を凸部とすることで、優れた印刷性を有するスクリーン印刷用メタルマスクを得られることを見出し、次のような技術手段を採用した。
【０００７】
請求項１記載の発明においては、金属基板に開口面積の異なる開口部を多数設けた印刷用マスクであって、当該マスクの下面に被印刷物の上面を対向させ、当該マスクの上面でスキージを摺動させることによって、当該マスクに設けられた開口部に印刷材料を充填した後、当該マスクから被印刷物を離すことによって印刷材料を被印刷物上へ転写させるのに用いられるスクリーン印刷用メタルマスクにおいて、当該マスク下面の開口面積の小さい開口部の周辺部を凸部とするとともに、該凸部の表面粗さを、該凸部以外の部分の表面粗さよりも粗くするという技術手段を採用した。
【０００８】
請求項２記載の発明においては、請求項１に加えて、母材の表面に所望のパターンを持つレジスト膜を形成する工程と、母材のレジスト膜で覆われていない表面に無光沢膜である電着層を電着形成する工程と、無光沢膜である電着層の電着形成後、レジスト膜を除去する工程と、電着層の表面に所望のパターンを持つレジスト膜を新たに形成する工程と、レジスト膜形成後、レジスト膜で覆われていない電着層の表面研磨後、レジスト膜を剥離する工程と、電着層を母材から剥離する工程とからなるスクリーン印刷用メタルマスクの製造方法を採用した。
【０００９】
請求項３記載の発明においては、請求項１に記載のメタルマスクを採用してクリーム半田の導電性ペーストを印刷するという技術手段を採用した。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１に本発明のスクリーン印刷用メタルマスクの一実施例を示す。
図１において、１は本発明の一実施形態にかかるスクリーン印刷用メタルマスクであり、下面側、すなわち、スクリーン印刷時に被印刷物と接触する面側の要部を示す正面図である。図２は、その断面図である。２は微小開口部であり、図示するパターンとなっている。粗面部３は図１に示す通り、その微小開口部２周辺部のみ表面粗さがそれ以外の開口部よりも粗くなるように形成されている。また、図２に示すように粗面部３は本発明の製造方法により、厚みがやや厚くなっており、粗面部３はいわゆる凸部形状となっている。
【００１１】
次に、製造方法について図３（Ａ）〜（Ｉ）に示す。
まず、図３（Ａ）に示すように母材１１の表面にドライフィルムレジスト１２を重ね合わせ、そのドライフィルムレジスト１２の上に、図３（Ｂ）で示すように所望のパターンを持つフォトマスク１３を密着して焼付け、現像処理を行い、図３（Ｃ）に示すようにレジスト膜１４を形成する。
【００１２】
次に、図３（Ｄ）に示すように母材１１のレジスト膜１４で覆われていない表面に金属を電着させて表面が梨地状の無光沢膜である電着層１５を形成する。
【００１３】
次に、図３（Ｅ）に示すようにレジスト膜１４を剥離した後、無光沢電着層１５の表面をドライフィルムレジスト１６で被覆し、図３（Ｆ）に示すように所望のパターンをもつフォトマスク１７を密着して焼付け、現像処理を行い、図３（Ｇ）に示すようにレジスト膜１８を形成する。
【００１４】
次に、図３（Ｈ）に示すようにレジスト膜１８で被覆されていない部分の研磨を行う。このときの研磨量によって、凸部の高さを調節することが可能となる。
【００１５】
次に、図３（Ｉ）に示すようにレジスト膜１８を除去し、表面を部分的に研磨された電着層１５を母材１１から剥離する。
【００１６】
上記の製造方法により所望の部分のみ表面を粗面化し、粗面部分１９の厚みがやや厚くなったスクリーン印刷用メタルマスク１０を得ることができる。スクリーン印刷用メタルマスクとして使用するときは母材面側が上面、すなわちスキージ面となり、研磨面側が下面、すなわち被印刷物と対向する面となる。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の一実施例を添付図面で詳細に説明する。
上記製造方法によって作製した本発明の一実施例であるスクリーン印刷用メタルマスクにて鉛フリーのクリーム半田を用いて印刷を行ったところ、図４に示すようにスクリーン印刷の際は、スクリーン印刷用メタルマスクの上面側４に載置された印刷物であるクリーム半田５が、スキージ６の摺動に伴って回転されつつ、周辺部の表面粗さが粗い微小開口部２や、微小開口部２よりも開口面積が大きい開口部７に充填される。その後、図示しない版離れ作用によって、印刷物であるクリーム半田５が被印刷物８上に転写されるが、この際、微小開口部２部分は凸部形状になっており、微小開口部２よりも開口面積が大きい開口部７よりもやや厚みが厚いため、版離れ作用時には常に一番最後に版離れ作用が行われる。また、微小開口部２周辺部は適度に粗面化されているため、クリーム半田の滲みや裏周りするといった現象が極力抑えられることになる。結果として、常に安定して一番最後に最も印刷が困難である微小開口部分が版離れすることになり、短絡やブリッジ等を発生することなしに安定した印刷性をえることができるものである。
【００１８】
【発明の効果】
本発明は、以上の構成を採用した結果、次のような効果を得ることができる。
（１）本発明のスクリーン印刷用メタルマスクを使用すれば、クリーム半田に鉛フリー半田を使用した場合に、従来のメタルマスクでは安定した印刷が困難であったものが安定した印刷が可能になった。また、０．４ｍｍピッチＱＦＰといった開口面積が小さい微小開口部でも、表面が適度に粗面化されているために短絡やブリッジの原因となるクリーム半田の滲みや裏周り現象を極力抑えられることができ、粗面化された部分は他の部分よりもメタルマスクの厚みがやや厚いために常に一番最後に版離れ作用が行われるので、常に安定した歩留まりの良い印刷が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスクリーン印刷用メタルマスクの一実施例を示す平面図である。
【図２】図１におけるａ−ａ断面図である。
【図３】本発明のメタルマスクの製造方法を示す説明図である。
【図４】本発明のスクリーン印刷時におけるスキージの摺動に伴う半田クリームの移動の流れを示す断面図である。
【符号の説明】
１・・・・スクリーン印刷用メタルマスク２・・・・微小開口部
３・・・・粗面部４・・・・メタルマスクの上面側
５・・・・クリーム半田６・・・・スキージ
７・・・・大きい開口部８・・・・基板
１０・・・・スクリーン印刷用メタルマスク１１・・・・母材
１２・・・・ドライフィルムレジスト１３・・・・フォトマスク
１４・・・・レジスト膜１５・・・・無光沢電着層
１６・・・・ドライフィルムレジスト１７・・・・フォトマスク
１８・・・・レジスト膜１９・・・・粗面部分

Claims

金属基板に開口面積の異なる開口部を多数設けた印刷用マスクであって、当該マスクの下面に被印刷物の上面を対向させ、当該マスクの上面でスキージを摺動させることによって、当該マスクに設けられた開口部に印刷材料を充填した後、当該マスクから被印刷物を離すことによって印刷材料を被印刷物上へ転写させるのに用いられるスクリーン印刷用メタルマスクにおいて、当該マスク下面の開口面積の小さい開口部の周辺部を凸部とするとともに、該凸部の表面粗さを、該凸部以外の部分の表面粗さよりも粗くしたことを特徴とするスクリーン印刷用メタルマスク。
母材の表面に所望のパターンを持つレジスト膜を形成する工程と、母材のレジスト膜で覆われていない表面に無光沢膜である電着層を電着形成する工程と、無光沢膜である電着層の電着形成後、レジスト膜を除去する工程と、電着層の表面に所望のパターンを持つレジスト膜を新たに形成する工程と、レジスト膜形成後、レジスト膜で覆われていない電着層の表面研磨後、レジスト膜を剥離する工程と、電着層を母材から剥離する工程とからなる、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。
請求項１に記載のメタルマスクを採用してクリーム半田の導電性ペーストを印刷することを特徴とするスクリーン印刷用メタルマスクによる印刷方法。