JP5113401B2 - Emulsion particles and method for producing mask for screen printing using the same - Google Patents
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Description
本発明は、耐溶剤性に優れたエマルジョン粒子およびそれを用いた開口部の内壁に樹脂層を形成してなるスクリーン印刷用マスクの作製方法に関する。 The present invention relates to emulsion particles having excellent solvent resistance and a method for producing a screen printing mask formed by forming a resin layer on the inner wall of an opening using the emulsion particles.
近年の電子機器の小型化、多機能化に伴い、プリント配線基板の高密度化や配線パターンの微細化が進められており、プリント配線基板への電子部品の高密度実装化が広く行われている。このプリント配線基板への電子部品の高密度実装化においては、プリント配線基板面に電子部品を実装するためにクリーム半田を印刷し、半田端子に電子部品を搭載した後にリフロー炉で加熱して半田付けを行う。上記クリーム半田の印刷方法としては、スクリーン印刷による工程が広く用いられている。一般的にスクリーン印刷は、パターン状の開口部が形成されたスクリーン印刷用マスクを印刷すべき被印刷基板の上面にセットし、スクリーン印刷用マスクのスキージ面にクリーム半田等のペースト材料を供給してスキージによって掻き寄せることによって、ペースト材料を開口部を通してパターン上に転写印刷する方法である。 With recent miniaturization and multi-functionalization of electronic devices, the density of printed wiring boards and the miniaturization of wiring patterns have been promoted, and high-density mounting of electronic components on printed wiring boards has been widely performed. Yes. In high density mounting of electronic components on this printed wiring board, cream solder is printed to mount the electronic components on the surface of the printed wiring board, and the electronic components are mounted on the solder terminals, and then heated in a reflow furnace for soldering. To do. As the cream solder printing method, a screen printing process is widely used. In general, screen printing is performed by setting a screen printing mask having a pattern-shaped opening formed on the upper surface of a substrate to be printed and supplying paste material such as cream solder to the squeegee surface of the screen printing mask. In this method, the paste material is transferred and printed onto the pattern through the opening by scraping with a squeegee.
しかしながら、スクリーン印刷用マスクを用いてクリーム半田を印刷する際、パターンが高密度かつ高精細になると、クリーム半田のスクリーン印刷用マスクからの抜け性が悪化する。また、近年、環境面の問題からクリーム半田の素材も無鉛化の動きが高まっており、その対策の一環として、鉛を含まない鉛フリー半田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。鉛フリーのクリーム半田は、従来のクリーム半田に比べ転写性に劣る傾向がある。クリーム半田のスクリーン印刷用マスクからの抜け性の悪化により、半田端子の突起や欠け、ひび割れ、抜け等の欠陥が発生し、歩留まり低下の大きな原因となっていた。 However, when cream solder is printed using a screen printing mask, if the pattern becomes high density and high definition, the ability of the cream solder to be removed from the screen printing mask deteriorates. In recent years, the trend of lead-free cream solder materials has been increasing due to environmental problems, and as part of the countermeasures, lead-free solders that do not contain lead have been used as cream solder materials. . Lead-free cream solder tends to be inferior in transferability compared to conventional cream solder. Deterioration of the cream solder from the screen printing mask deteriorates, causing defects such as protrusions, chips, cracks, and disconnection of the solder terminals, which is a major cause of yield reduction.
このような問題を解決するために、スクリーン印刷用マスクの少なくとも開口部の内壁に樹脂層を形成したスクリーン印刷用マスクが提案されている。これによれば、樹脂を塗布することで開口部の内壁に樹脂層を形成し、内壁の凹凸を平滑とすることで、クリーム半田と内壁の摩擦が減少し、クリーム半田の抜け性を向上させている。また、開口部の内壁にクリーム半田とのはじき性または滑り性の良好な化合物(例えば、ポリシロキサン、フッ素樹脂、シリコン樹脂等)を形成することで、クリーム半田の抜け性を向上させている。しかしながら、樹脂層を内壁に形成する手段としては、ディップ法、スプレー法、刷毛塗り、スピンコート等が採用されており、これらの方法では、開口部の内壁に樹脂層を均一に形成することが困難であり、また、図8に示すような、樹脂層の突起9、隔壁10または埋まり11等の欠陥が発生してしまい、大きな問題となっている。(例えば、特許文献1〜6)。
In order to solve such a problem, a screen printing mask in which a resin layer is formed on at least the inner wall of the opening of the screen printing mask has been proposed. According to this, a resin layer is formed on the inner wall of the opening by applying a resin, and the unevenness of the inner wall is smoothed, thereby reducing the friction between the cream solder and the inner wall and improving the cream solder removability. ing. In addition, by forming a compound (for example, polysiloxane, fluorine resin, silicon resin, etc.) having good repellent or slipperiness with cream solder on the inner wall of the opening, the cream solder can be removed easily. However, as a means for forming the resin layer on the inner wall, dipping, spraying, brushing, spin coating, etc. are adopted, and in these methods, the resin layer can be uniformly formed on the inner wall of the opening. It is difficult, and defects such as
また、スクリーン印刷用マスクを繰り返し使用することにより、スクリーン印刷用マスクの開口部に付着して残存するクリーム半田が発生する。この際、アルコール類やプロピレングリコール類といった溶剤によって洗浄する必要が生じる。そのため、洗浄剤等の溶剤に耐えうる樹脂層の形成が必要であった。
本発明の課題は、耐溶剤性に優れた樹脂層を形成するためのエマルジョン粒子、および樹脂層の突起、隔壁および埋まり等の欠陥のない均一な樹脂層を開口部の内壁に形成するスクリーン印刷用マスクの作製方法を提供することである。 An object of the present invention is to provide emulsion printing for forming a resin layer having excellent solvent resistance, and screen printing for forming a uniform resin layer free from defects such as protrusions, partition walls, and filling of the resin layer on the inner wall of the opening. It is to provide a method for manufacturing a mask for use.
本発明者らは検討した結果、直鎖状もしくは分枝状の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素およびこれらのハロゲン置換体から選ばれる高絶縁性媒体中に分散したエマルジョン粒子であり、該エマルジョン粒子が分散剤と芯重合体とからなるエマルジョン粒子において、該該芯重合体がブロック化されたイソシアネート基および活性水素基を含有することを特徴とするエマルジョン粒子で上記課題が解決されることを見出した。
As a result of the study by the present inventors, it was dispersed in a highly insulating medium selected from linear or branched aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons and their halogen substitution products . An emulsion particle, wherein the emulsion particle comprises a dispersant and a core polymer, wherein the core polymer contains blocked isocyanate groups and active hydrogen groups. I found that the problem was solved.
また、上記活性水素基が水酸基であり、上記芯重合体が3級アミノ基を含有するとより好ましい。 More preferably, the active hydrogen group is a hydroxyl group and the core polymer contains a tertiary amino group.
また、少なくとも開口部の内壁に樹脂層を形成してなるスクリーン印刷用マスクの作製方法において、開口部を有したスクリーン印刷用マスクに本発明のエマルジョン粒子を電着し、次に加熱によってブロック化されたイソシアネート基からイソシアネート基を発生させ、該イソシアネート基と活性水素基とを反応させることによって該樹脂層を形成することを特徴とするスクリーン印刷用マスクの作製方法で上記課題が解決されることを見出した。 In addition, in a method for producing a screen printing mask in which a resin layer is formed on at least the inner wall of the opening, the emulsion particles of the present invention are electrodeposited on the screen printing mask having the opening, and then blocked by heating. The above problem is solved by a method for producing a mask for screen printing, wherein an isocyanate group is generated from the formed isocyanate group and the resin layer is formed by reacting the isocyanate group with an active hydrogen group. I found.
さらに、少なくとも開口部の内壁に樹脂層を形成してなるスクリーン印刷用マスクの作製方法において、開口部を有したスクリーン印刷用マスクのスキージ面に保護シートを貼り付ける工程、開口部の内壁および被印刷基板接触面に本発明のエマルジョン粒子を電着する工程、エマルジョン粒子を加熱によってフィルム化する工程、保護シートを除去する工程、加熱によってブロック化されたイソシアネート基からイソシアネート基を発生させ該イソシアネート基と活性水素基とを反応させる工程を含むことを特徴とスクリーン印刷用マスクの作製方法で上記課題が解決されることを見出した。 Further, in a method for manufacturing a mask for screen printing in which a resin layer is formed on at least the inner wall of the opening, a step of attaching a protective sheet to the squeegee surface of the screen printing mask having the opening, the inner wall of the opening, and the covering The step of electrodepositing the emulsion particles of the present invention on the printed substrate contact surface, the step of forming the emulsion particles by heating, the step of removing the protective sheet, and generating isocyanate groups from the isocyanate groups blocked by heating It has been found that the above-mentioned problems can be solved by a method for producing a mask for screen printing, which includes a step of reacting a hydrogen atom with an active hydrogen group.
樹脂層をスクリーン印刷用マスクの開口部の内壁に形成するには、本発明のエマルジョン粒子を使用する。エマルジョン粒子は、正または負に帯電している。スクリーン印刷用マスクはステンレス等の金属材料で形成されているため、導電性を有しており、表面が同電位である。図11に示したように、スクリーン印刷用マスク1に対向するように電極12を設置し、スクリーン印刷用マスク1を接地して適正なバイアス電圧を印加すると、電界に従って帯電したエマルジョン粒子13がスクリーン印刷用マスク1方向に電気泳動する。電気泳動によって、スクリーン印刷用マスク方向に近づいてきたエマルジョン粒子は、電位が0に近いところから付着するため、接地したスクリーン印刷用マスクの表面を覆うようにしてエマルジョン粒子が付着する。そのため、電着法によるエマルジョン粒子の付着によっては、樹脂層の突起、隔壁および埋まり等の欠陥が生じない。一方、従来の樹脂層形成方式(例えば、ディップ、スプレー法)では、表面張力によって開口部のエッジ部に塗布液がたまる問題や、開口が鋭角のある形状である鋭角部分に塗布液がたまる問題や、塗布液の垂れや乾燥ムラの問題が発生し、均一な薄膜を形成することが難しい。水系の電着方式で樹脂層を形成する方法は、開口部の内部に空気が混入する問題があるほか、高絶縁性媒体を用いた場合と比較して所定の膜厚を形成するための消費電流が多く、生産性、省エネルギーの点で問題がある。
In order to form the resin layer on the inner wall of the opening of the screen printing mask, the emulsion particles of the present invention are used. The emulsion particles are positively or negatively charged. Since the screen printing mask is formed of a metal material such as stainless steel, it has conductivity and the surface has the same potential. As shown in FIG. 11, when the
本発明のエマルジョン粒子は、スクリーン印刷用マスクに電着する時には粒子形状であり、電着後にフィルム状に形状変化する必要がある。エマルジョン粒子をフィルム状に変形させるためには、加熱等の手段による。このため、エマルジョン粒子は、保存条件下で安定に粒子形状を保持でき、電着後には容易にフィルム化が可能であり、さらには樹脂層が溶剤に溶けない特性が必要である。本発明のエマルジョン粒子は、イソシアネート基がブロック化されていることで樹脂の分子量を低くできガラス転移温度が低い温度範囲に設定できる。よって、低温にて容易にフィルム化することができる。また、フィルム化した後にさらにガラス転移温度よりも高温の条件にて処理することでイソシアネート基が発生し、発生したイソシアネート基と活性水素基とが反応することで、樹脂層の架橋が起こり、耐溶剤性が著しく向上する。 The emulsion particles of the present invention have a particle shape when electrodeposited on a screen printing mask, and need to change into a film after electrodeposition. In order to transform the emulsion particles into a film, it is performed by means such as heating. For this reason, the emulsion particles need to have the characteristics that the particle shape can be stably maintained under storage conditions, can be easily formed into a film after electrodeposition, and the resin layer does not dissolve in the solvent. The emulsion particles of the present invention can be set in a temperature range in which the molecular weight of the resin can be lowered and the glass transition temperature can be lowered by blocking the isocyanate group. Therefore, it can be easily formed into a film at a low temperature. Furthermore, after forming into a film, an isocyanate group is generated by treatment under conditions higher than the glass transition temperature, and the generated isocyanate group reacts with the active hydrogen group to cause crosslinking of the resin layer. Solvent property is remarkably improved.
本発明に係わる高絶縁性媒体としては、直鎖状もしくは分枝状の脂肪族炭化水素、脂環族炭化水素、芳香族炭化水素およびこれらのハロゲン置換体が挙げられる。例として、オクタン、イソオクタン、デカン、イソデカン、デカリン、ノナン、ドデカン、イソドデカン、シクロヘキサン、シクロオクタン、シクロデカン、ベンゼン、トルエン、キシレン、メシチレン等が挙げられる。商品名として、アイソパーE、アイソパーG、アイソパーH、アイソパーL(EXXON)、IP1620(商品名、出光石油化学(株))等がある。これらの高絶縁性媒体は単独もしくは混合して用いることができる。 Examples of the highly insulating medium according to the present invention include linear or branched aliphatic hydrocarbons, alicyclic hydrocarbons, aromatic hydrocarbons, and halogen-substituted products thereof. Examples include octane, isooctane, decane, isodecane, decalin, nonane, dodecane, isododecane, cyclohexane, cyclooctane, cyclodecane, benzene, toluene, xylene, mesitylene and the like. The trade names include Isopar E, Isopar G, Isopar H, Isopar L (EXXON), IP1620 (trade name, Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) and the like. These highly insulating media can be used alone or in combination.
本発明に係わる分散剤は、単量体(M1)を重合して得られる高絶縁性媒体に可溶の重合体である。分散剤の質量平均分子量は、1000以上が好ましく、これ未満の分子量ではエマルジョン粒子の分散安定性が低下し、エマルジョン粒子の凝集、沈降が生じやすくなる。分散剤の分子量の上限は特に定められていないが、分子量が100万を超える場合には重合体溶液の粘度が上昇し、取り扱い難くなる。単量体(M1)としては、一般式化1もしくは化2で示されるような化合物を少なくとも50質量%以上100質量%以下含んでいることが好ましい。これ以外の重合成分としては、下記の単量体(M2)やブロック化されたイソシアネート基を有する単量体や活性水素基有する単量体を、生成する分散剤の高絶縁性媒体に対する溶解度を損なわない範囲で含有させることができる。
The dispersant according to the present invention is a polymer soluble in a highly insulating medium obtained by polymerizing the monomer (M1). The mass average molecular weight of the dispersant is preferably 1000 or more. When the molecular weight is less than this, the dispersion stability of the emulsion particles is lowered, and the emulsion particles are likely to aggregate and settle. The upper limit of the molecular weight of the dispersant is not particularly defined, but when the molecular weight exceeds 1,000,000, the viscosity of the polymer solution increases and it becomes difficult to handle. The monomer (M1) preferably contains at least 50% by mass and 100% by mass of a compound represented by the
(化1中、R1は水素原子又はメチル基を、R2は炭素数8以上30以下のアルキル基を表す。また、連結基Tは−COO−基もしくは−CONH−基を表す)。
(In
(化2中、R3は炭素数8以上30以下のアルキル基を表す。)。
(In
本発明に係わる芯重合体は、高絶縁性媒体に可溶である単量体(M2)の重合体であり、重合により該高絶縁性媒体に不溶となるものである。このような単量体(M2)の例としては、酢酸ビニル、プロピオン酸ビニル、クロロ酢酸ビニル等の炭素数1から炭素数6までの脂肪族カルボン酸のビニルエステル、安息香酸ビニルエステル、或いはアクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸、マレイン酸、イタコン酸等の炭素数1から6までのアルキルエステル類又はアミド類、エチレングリコールジ(メタ)アクリレート、メチレンビスアクリルアミド、スチレンおよびその誘導体、ジビニルベンゼン、或いは、N−ビニル−2−ピロリドン、N−ビニルピリジン、N−ビニルイミダゾール等が挙げられる。これ以外の重合成分としては、ブロック化されたイソシアネート基を有する単量体や活性水素基有する単量体を含有させる。 The core polymer according to the present invention is a polymer of a monomer (M2) that is soluble in a highly insulating medium, and becomes insoluble in the highly insulating medium by polymerization. Examples of such a monomer (M2) include vinyl esters of aliphatic carboxylic acids having 1 to 6 carbon atoms, such as vinyl acetate, vinyl propionate, vinyl chloroacetate, vinyl benzoate, or acrylic. C1-C6 alkyl esters or amides such as acid, methacrylic acid, crotonic acid, maleic acid, itaconic acid, ethylene glycol di (meth) acrylate, methylenebisacrylamide, styrene and its derivatives, divinylbenzene, or N-vinyl-2-pyrrolidone, N-vinylpyridine, N-vinylimidazole and the like. As other polymerization components, a monomer having a blocked isocyanate group or a monomer having an active hydrogen group is contained.
本発明のエマルジョン粒子は、ブロック化されたイソシアネート基を含有する。ブロック化されたイソシアネート基とは、イソシアネート基をブロック剤と反応させて得られ、加熱をすることでブロック剤が開裂しイソシアネート基が発生する官能基である。ブロック化されたイソシアネート基を芯重合体に含有させる方法は、ブロック化されたイソシアネート基を有する単量体(M3)を芯重合体の単量体の一成分として使用するか、重合体の側鎖にイソシアネート基を形成した後にブロック剤と反応させる方法がある。ブロック剤としては、フェノール、クレゾール、p―エチルフェノール、p―tert―ブチルフェノール等のフェノール系、エタノール、ブタノール、エチレングリコール、メチルセルソルブ、ベンジルアルコール等のアルコール系、マロン酸ジエチル、アセト酢酸エチル等の活性メチレン系、アセトアニリド、アセトアミド等の酸アミド系、その他イミド系、アミン系、イミダゾール系、ピラゾール系、尿素系、カルバミン酸系、イミン系、ホロドアルドキシム、アセトアルドキシム、シクロヘキサノンオキシム等のオキシム系、メルカプタン系、重亜硫酸ソーダ系、重亜硫酸カリウム等の亜硫酸塩系、ラクタム系等がある。 The emulsion particles of the present invention contain blocked isocyanate groups. The blocked isocyanate group is a functional group obtained by reacting an isocyanate group with a blocking agent and cleaving the blocking agent by heating to generate an isocyanate group. In order to contain a blocked isocyanate group in the core polymer, the monomer (M3) having a blocked isocyanate group is used as one component of the monomer of the core polymer, or the polymer side There is a method of reacting with a blocking agent after forming an isocyanate group in the chain. Blocking agents include phenols such as phenol, cresol, p-ethylphenol, p-tert-butylphenol, alcohols such as ethanol, butanol, ethylene glycol, methyl cellosolve, benzyl alcohol, diethyl malonate, ethyl acetoacetate, etc. Active methylenes, acid amides such as acetanilide, acetamide, other imides, amines, imidazoles, pyrazoles, ureas, carbamic acids, imines, holadaldoxime, acetoaldoxime, cyclohexanone oxime, etc. There are oxime, mercaptan, sodium bisulfite, sulfites such as potassium bisulfite, and lactams.
ブロック化されたイソシアネート基を有する単量体(M3)としては、例えば、(メタ)アクリル酸2−(O−[1′−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(O−[1′−エチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸2−(O−[1′−ブチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸O−[1′−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノメチル、(メタ)アクリル酸3−(O−[1′−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)プロピル、(メタ)アクリル酸O−(1′−メチリデンアミノ)カルボキシアミノメチル、(メタ)アクリル酸2−(O−[1′−メチリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸3−(O−[1′−メチリデンアミノ]カルボキシアミノ)プロピル、(メタ)アクリル酸O−(1′−エチリデンアミノ]カルボキシアミノメチル、(メタ)アクリル酸2−(O−[1′−エチリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸3−(O−[1′−エチリデンアミノ]カルボキシアミノ)プロピル、(メタ)アクリル酸O−(1′−プロピリデンアミノ)カルボキシアミノメチル、(メタ)アクリル酸2−(O−[1′−プロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、(メタ)アクリル酸3−(O−[1′−プロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)プロピル、(メタ)アクリル酸2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチル等がある。 Examples of the monomer (M3) having a blocked isocyanate group include (meth) acrylic acid 2- (O- [1′-methylpropylideneamino] carboxyamino) ethyl, (meth) acrylic acid 2- (O- [1'-ethylpropylideneamino] carboxyamino) ethyl, 2- (O- [1'-butylpropylideneamino] carboxyamino) ethyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid O- [1 '-Methylpropylideneamino] carboxyaminomethyl, (meth) acrylic acid 3- (O- [1'-methylpropylideneamino] carboxyamino) propyl, (meth) acrylic acid O- (1'-methylideneamino) carboxyamino Methyl, (meth) acrylic acid 2- (O- [1'-methylideneamino] carboxyamino) ethyl, (meth) 3- (O- [1'-methylideneamino] carboxyamino) propyl crylate, O- (1'-ethylideneamino] carboxyaminomethyl (meth) acrylic acid, 2- (O- [1 '-(meth) acrylic acid) Ethylideneamino] carboxyamino) ethyl, 3- (O- [1′-ethylideneamino] carboxyamino) propyl (meth) acrylate, O- (1′-propylideneamino) carboxyaminomethyl (meth) acrylate, ( 2- (O- [1′-propylideneamino] carboxyamino) ethyl (meth) acrylate, 3- (O- [1′-propylideneamino] carboxyamino) propyl (meth) acrylate, (meth) acrylic acid 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl) carbonylamino] ethyl and the like.
芯重合体を合成する際の単量体(M3)の配合比率は、粒子の凝集等が発現しない範囲内で含有させることができ、芯重合体の全単量体100質量部に対して0.1〜50質量部の範囲内で使用することが好ましく、1〜30質量部の範囲内で使用することがより好ましい。1質量部より少ないと樹脂層の耐溶剤性が不足することがあり、30質量部より多いとエマルジョン粒子の凝集が発生しやすくなる。また、単量体(M3)を、分散剤の単量体として配合することも可能である。この場合、分散剤の高絶縁性媒体に対する溶解度を損なわない範囲内で配合することができ、芯重合体の全単量体100質量部に対して0.01〜20質量部の範囲内で使用することが好ましい。 The compounding ratio of the monomer (M3) when synthesizing the core polymer can be contained within a range in which particle aggregation or the like does not occur, and is 0 with respect to 100 parts by mass of all monomers of the core polymer. It is preferable to use within the range of 1-50 mass parts, and it is more preferable to use within the range of 1-30 mass parts. When the amount is less than 1 part by mass, the solvent resistance of the resin layer may be insufficient. When the amount is more than 30 parts by mass, aggregation of emulsion particles tends to occur. Moreover, it is also possible to mix | blend a monomer (M3) as a monomer of a dispersing agent. In this case, it can be blended within a range that does not impair the solubility of the dispersant in the highly insulating medium, and is used within a range of 0.01 to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the total monomer of the core polymer. It is preferable to do.
本発明のエマルジョン粒子は、活性水素基を含有する。活性水素基としては、イソシアネートと反応可能であれば特に限定されないが、例えば、水酸基、1級アミノ基、2級アミノ基、カルボキシル基、メルカプト基、シラノール基等が挙げられる。活性水素基を分散剤または/および芯重合体に含有させるためには、活性水素基を有する単量体(M4)を分散剤または/および芯重合体の単量体の成分として使用する。活性水素を含有する単量体(M4)としては、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシエチル、(メタ)アクリル酸−3−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸−2−ヒドロキシプロピル、(メタ)アクリル酸−4−ヒドロキシブチル、(メタ)アクリル酸−シクロヘキサンジメタノール、(メタ)アクリル酸−トリメチロールプロパン、(メタ)アクリル酸―グリセリン、(メタ)アクリル酸−ペンタエリスリトール、(メタ)アクリル酸、イタコン酸、フマール酸、マレイン酸、(メタ)アクリルアミド、ダイアセトン(メタ)アクリルアミド、N−メチロール(メタ)アクリルアミド、N−ブトキシメチル(メタ)アクリルアミド等が挙げられる。単量体(M4)の分散剤または/および芯重合体への配合比率は、粒子の凝集等が発生しない範囲内で含有させることができ、ブロック化されたイソシアネート基を有する単量体(M3)の配合量1モルに対して、0.1〜10モルの範囲内で使用することが好ましい。 The emulsion particles of the present invention contain active hydrogen groups. The active hydrogen group is not particularly limited as long as it can react with isocyanate, and examples thereof include a hydroxyl group, a primary amino group, a secondary amino group, a carboxyl group, a mercapto group, and a silanol group. In order to contain the active hydrogen group in the dispersant or / and the core polymer, the monomer (M4) having an active hydrogen group is used as a component of the dispersant or / and the core polymer monomer. As the monomer (M4) containing active hydrogen, (meth) acrylic acid-2-hydroxyethyl, (meth) acrylic acid-3-hydroxypropyl, (meth) acrylic acid-2-hydroxypropyl, (meth) 4-hydroxybutyl acrylate, (meth) acrylic acid-cyclohexanedimethanol, (meth) acrylic acid-trimethylolpropane, (meth) acrylic acid-glycerin, (meth) acrylic acid-pentaerythritol, (meth) acrylic acid , Itaconic acid, fumaric acid, maleic acid, (meth) acrylamide, diacetone (meth) acrylamide, N-methylol (meth) acrylamide, N-butoxymethyl (meth) acrylamide and the like. The blending ratio of the monomer (M4) to the dispersant or / and the core polymer can be included within a range in which particle aggregation does not occur, and the monomer having a blocked isocyanate group (M3 ) Is preferably used within a range of 0.1 to 10 mol per mol of the compounding amount.
本発明に係わる芯重合体は、3級アミノ基を含有することが好ましい。3級アミノ基を含有することで、エマルジョン粒子の分散状態が良好になり、また加熱時に開裂したイソシアネート基と活性水素基との反応がスムーズに進むという優れた効果が得られる。トリエチルアミン等の3級アミノ基を有する低分子化合物を芯重合体内に添加してもよいし、3級アミノ基を有する単量体(M5)を芯重合体の単量体の成分として使用してもよい。単量体(M5)としては一般式化3で示されるような化合物が挙げられる。単量体(M5)を芯重合体に配合する場合は、芯重合体の全単量体100質量部に対して0.01〜50質量部の範囲内で使用することが好ましい。
The core polymer according to the present invention preferably contains a tertiary amino group. By containing a tertiary amino group, the dispersion state of the emulsion particles becomes good, and an excellent effect is obtained that the reaction between the isocyanate group cleaved during heating and the active hydrogen group proceeds smoothly. A low molecular compound having a tertiary amino group such as triethylamine may be added to the core polymer, or a monomer having a tertiary amino group (M5) is used as a component of the monomer of the core polymer. Also good. Examples of the monomer (M5) include compounds represented by
[化3中、R4は水素原子またはメチル基を、Aは−O−または−NH−基を、R5は炭素数1〜6のアルキレン基、R6、R7は、各々独立して、炭素数1〜6のアルキル基を表す。]
[In
本発明のエマルジョン粒子は、分散剤と芯重合体からなり、分散剤と芯重合体がウレタン結合によって結合していることが好ましい。分散剤と芯重合体をウレタン結合で結合する方法は、分散剤に水酸基を含有させたのち、イソシアネート基と重合性2重結合基を有する単量体のイソシアネート基と分散剤の水酸基を化学結合させてウレタン結合を形成し、分散剤に未反応の重合性2重結合基を含有させ、次に芯重合体の単量体成分と重合させる方法、また、分散剤にイソシアネート基を含有させたのち、水酸基と重合性2重結合基を有する単量体の水酸基と分散剤のイソシアネート基を化学結合させてウレタン結合を形成し、分散剤に未反応の重合性2重結合基を含有させ、次に芯重合体の単量体成分と重合させる方法等が挙げられる。分散剤と芯重合体がウレタン結合で結合されていることで、エマルジョン粒子の経時安定性を向上させることが可能となる。 The emulsion particles of the present invention are preferably composed of a dispersant and a core polymer, and the dispersant and the core polymer are preferably bonded by a urethane bond. The method of bonding the dispersant and the core polymer with a urethane bond involves adding a hydroxyl group to the dispersant and then chemically bonding the isocyanate group of the monomer having an isocyanate group and a polymerizable double bond group to the hydroxyl group of the dispersant. A urethane bond is formed, and the dispersant contains an unreacted polymerizable double bond group, and then polymerizes with the monomer component of the core polymer, and the dispersant contains an isocyanate group. Then, the hydroxyl group of the monomer having a hydroxyl group and a polymerizable double bond group is chemically bonded to the isocyanate group of the dispersant to form a urethane bond, and the dispersant contains an unreacted polymerizable double bond group, Next, a method of polymerizing with the monomer component of the core polymer is exemplified. When the dispersant and the core polymer are bonded with a urethane bond, the stability over time of the emulsion particles can be improved.
本発明のエマルジョン粒子の分散剤と芯重合体の配合比は、分散状態の維持の観点から、分散剤100質量部に対して、芯重合体が50〜5000質量部の範囲内であることが好ましく、さらには100〜2000質量部の範囲で使用することが好ましい。また、エマルジョン粒子のコールターカウンター法で測定した平均粒径は、樹脂層としての厚みの確保、分散状態の維持の観点から、0.05から1.0μmの範囲であることが好ましく、さらには0.1から0.6μmの範囲にあることが好ましい。 The blending ratio of the dispersant for the emulsion particles and the core polymer of the present invention is such that the core polymer is in the range of 50 to 5000 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the dispersant from the viewpoint of maintaining the dispersed state. It is preferable to use in the range of 100 to 2000 parts by mass. The average particle diameter of the emulsion particles measured by the Coulter counter method is preferably in the range of 0.05 to 1.0 μm from the viewpoint of securing the thickness as the resin layer and maintaining the dispersed state, and more preferably 0. It is preferably in the range of 1 to 0.6 μm.
本発明のエマルジョン粒子は、従来公知の重合方法によって作製することができる。例えば、アニオン重合あるいはカチオン重合等のイオン重合法、また、重合開始剤及び/又は連鎖移動剤を用いるラジカル重合法して得られるラジカル重合法、また、重付加あるいは重縮合反応による方法が挙げられる。 The emulsion particles of the present invention can be produced by a conventionally known polymerization method. For example, an ion polymerization method such as anionic polymerization or cationic polymerization, a radical polymerization method obtained by radical polymerization using a polymerization initiator and / or a chain transfer agent, and a method by polyaddition or polycondensation reaction may be mentioned. .
本発明に係わるエマルジョン粒子は、電着することにより樹脂層を形成できる。この場合、粒子をプラスもしくはマイナスの荷電粒子とせしめ、適正な電界を印加しながらエマルジョン粒子を電着する。そのため、エマルジョン粒子の液に適当な電荷制御剤を添加することにより、該エマルジョン粒子に電荷を付与することとなる。電荷制御剤としては、例えば、特開平6−51567号公報等に示される化合物、またはホモゲノールL18(商品名、花王社製)等のポリカルボン酸型高分子界面活性剤を用いることが可能である。また、電着特性に悪影響を及ぼさない範囲で着色剤等の添加剤を含有させることもできる。 The emulsion particles according to the present invention can form a resin layer by electrodeposition. In this case, the particles are made positive or negative charged particles, and the emulsion particles are electrodeposited while applying an appropriate electric field. Therefore, an electric charge is imparted to the emulsion particles by adding an appropriate charge control agent to the emulsion particle liquid. As the charge control agent, for example, a compound shown in JP-A-6-51567 or a polycarboxylic acid type polymer surfactant such as homogenol L18 (trade name, manufactured by Kao Corporation) can be used. . Further, an additive such as a colorant may be contained within a range that does not adversely affect the electrodeposition characteristics.
本発明に係わる開口部を有したスクリーン印刷用マスクとは、スキージ面にペースト材をのせ、スキージで掻き寄せる事でクリーム半田等のペースト材を被印刷基板上に転写する事ができるものであれば、いずれの方式で作製したスクリーン印刷用マスクも使用する事ができる。例えば、ソリッドマスク、サスペンドマスク、または、メタルマスク(エッチング法、レーザー法、アディティブ法、機械加工法)等、いずれのものも使用可能である。材質は、電着可能であるために、導電性材料であることが好ましく、具体的には、ステンレス、ニッケル等の一般的なものを適用できる。また、スクリーン印刷用マスクの開口パターンについても特に制限はなく、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、菱形、台形等の四角形、六角形および八角形等の多角形、その他、ひょうたん形、ダンベル形等の不定形等が挙げられる。 The mask for screen printing having an opening according to the present invention can transfer a paste material such as cream solder onto a substrate to be printed by placing the paste material on the squeegee surface and scraping it with the squeegee. For example, a screen printing mask produced by any method can be used. For example, any of a solid mask, a suspend mask, a metal mask (etching method, laser method, additive method, machining method) or the like can be used. The material is preferably a conductive material because it can be electrodeposited. Specifically, general materials such as stainless steel and nickel can be applied. Also, there is no particular limitation on the opening pattern of the mask for screen printing, for example, a circle, an ellipse, a square, a rectangle, a diamond, a square such as a trapezoid, a polygon such as a hexagon and an octagon, a gourd, a dumbbell, etc. Examples include irregular shapes such as shapes.
本発明に係わる、少なくとも開口部の内壁に樹脂層を形成してなるスクリーン印刷用マスクの例を図1〜7に示した。図1〜3は、スクリーン印刷用マスクとしてメタルマスクを適用した例である。図1は、開口部5の内壁のみに樹脂層2を形成したものである。図2は、開口部5の内壁および被印刷基板接触面4に形成したものである。図3は、全表面に樹脂層2を形成したものである。図1および2のようにスキージ面3に樹脂層2が形成されていない場合、スキージが高い押し込み圧力で何回も接触すると、樹脂層2の耐久性が不足していると樹脂剥がれが発生することがある。剥がれた樹脂層2がペースト材と混入してしまうため、スキージ面3には樹脂層2が無い方が好ましい。図4〜7は、ソリッドマスクおよびサスペンドマスクのようなスキージ面3にメッシュ6を形成してなるスクリーン印刷板用マスクの例である。図4は開口部5の内壁および開口部のメッシュ6周囲に樹脂層2を形成したものである。図5はメッシュ6のスキージ面3以外の全表面に樹脂層2を形成したものである。図6および7は全表面に樹脂層2を形成したものである。樹脂層2を形成する前後における開口部5の開口面積の差を小さくするために、樹脂層2の厚みは、0.1μmから5μmであることが好ましい。樹脂層の厚みが、0.1μmよりも薄くなると、スクリーン印刷用マスク1と樹脂層2との密着性が低下する場合がある。また、5μmよりも厚くなると均一な膜形成が困難となる場合がある。
Examples of a mask for screen printing in which a resin layer is formed on at least the inner wall of the opening according to the present invention are shown in FIGS. 1-3 are examples in which a metal mask is applied as a mask for screen printing. In FIG. 1, the
本発明のスクリーン印刷用マスクの作製方法を、樹脂層2を開口部5の内壁および被印刷基板接触面4に形成したメタルマスクを例にとって、工程順に図9〜12にて詳説する。まず、開口部5を有したスクリーン印刷用マスク(図9)に保護シート7を貼り付ける(図10)。次に、樹脂層2に用いられるエマルジョン粒子13を高絶縁性媒体中に分散させた液中にて、被印刷基板接触面4に対向するように電極12を設置する(図11)した。次に、スクリーン印刷用マスク1および電極12の間に適正な電位差を生じさせ、エマルジョン粒子13をスクリーン印刷用マスク1の方向へ電気泳動させ、開口部5の内壁および被印刷基板接触面4へエマルジョン粒子13を付着させる。次に、スクリーン印刷用マスク1を液中から取り出し、高絶縁媒体を蒸発させる。次いで、電着法によって付着したエマルジョン粒子13を、加熱、圧力、光、水、溶剤等によってフィルム化させて定着させる(図12)。続いて、保護シート7を剥離する。次に、加熱によって、ブロック化されたイソシアネート基からイソシアネート基を発生させ、該イソシアネート基と活性水素基とを反応させることにより、樹脂層2を開口部の内壁および被印刷基板接触面4に形成したメタルマスクが作製できる(図2)。
The method for producing a mask for screen printing according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 9 to 12 in the order of steps, taking as an example a metal mask in which the
次に、アルカリ水溶液に溶解する性質を有する保護シートを使用した場合のスクリーン印刷用マスクの作製方法を説明する。まず、開口部を有したスクリーン印刷用マスクにアルカリ可溶性の保護シートを貼り付ける。次に、樹脂層に用いられるエマルジョン粒子を高絶縁性媒体中に分散させた液中にて、被印刷基板接触面に対向するように電極を設置する。次いで、スクリーン印刷用マスクおよび電極の間に適正な電位差を生じさせ、エマルジョン粒子をスクリーン印刷用マスクの方向へ電気泳動させ、開口部の内壁および被印刷基板接触面へエマルジョン粒子を付着させる。続いて、スクリーン印刷用マスクを液中から取り出し、高絶縁媒体を蒸発させる。電着法によって付着したエマルジョン粒子を、加熱、圧力、光、水、溶剤等によってフィルム化させて定着させた後、アルカリ水溶液によってアルカリ可溶性保護シートを溶解除去する。次に、加熱によって、ブロック化されたイソシアネート基からイソシアネート基を発生させ、該イソシアネート基と活性水素基とを反応させることにより、樹脂層2を開口部の内壁および被印刷基板接触面4に形成したメタルマスクが作製できる(図2)。
Next, a method for producing a mask for screen printing when a protective sheet having the property of dissolving in an alkaline aqueous solution is used will be described. First, an alkali-soluble protective sheet is attached to a screen printing mask having an opening. Next, an electrode is placed so as to face the printed substrate contact surface in a liquid in which emulsion particles used for the resin layer are dispersed in a highly insulating medium. Next, an appropriate potential difference is generated between the screen printing mask and the electrode, and the emulsion particles are electrophoresed in the direction of the screen printing mask to adhere the emulsion particles to the inner wall of the opening and the printed substrate contact surface. Subsequently, the screen printing mask is taken out of the liquid, and the highly insulating medium is evaporated. The emulsion particles adhered by the electrodeposition method are fixed by forming a film by heating, pressure, light, water, solvent, etc., and then the alkali-soluble protective sheet is dissolved and removed with an aqueous alkali solution. Next, an isocyanate group is generated from the blocked isocyanate group by heating, and the isocyanate group and the active hydrogen group are reacted to form the
本発明のエマルジョン粒子は、活性水素基が水酸基であることが好ましい。つまり、本発明のスクリーン印刷用マスクの作製方法において、アルカリ水溶液に溶解する性質を有する保護シートを使用した場合のスクリーン印刷用マスクの作製方法に適用した場合、フィルム化したエマルジョン粒子がアルカリ水溶液に溶けない性質を有することが必要である。この際、活性水素基として水酸基を使用することで、フィルム化したエマルジョン粒子のアルカリ水溶液への溶解性が、他の活性水素基(例えば、カルボキシル基等)と比較して非常に低くできる。 In the emulsion particles of the present invention, the active hydrogen group is preferably a hydroxyl group. That is, in the method for producing a screen printing mask of the present invention, when applied to a method for producing a screen printing mask using a protective sheet having a property of being dissolved in an alkaline aqueous solution, the filmed emulsion particles are converted into an alkaline aqueous solution. It must be insoluble. At this time, by using a hydroxyl group as an active hydrogen group, the solubility of the film-formed emulsion particles in an aqueous alkaline solution can be made very low as compared with other active hydrogen groups (for example, a carboxyl group).
本発明のスクリーン印刷用マスクの作製方法において、開口部5の内壁にのみ樹脂層2が形成してなるスクリーン印刷用マスク(図1)の作製方法では、図13のように、開口部5と同じ位置が開口している保護シート(以下、非開口保護層8)をスクリーン印刷用マスク1の被印刷基板接触面4に形成して、その後、上記と同様にして、電着法によってエマルジョン粒子を付着させて作製できる。このような非開口保護層8の形成方法は、レーザーによって開口部を形成する方法、非開口保護層に感光性をもたせスクリーン印刷用マスクと同じパターンのフォトマスを利用して開口部のパターンを露光し現像処理等を行う方法、スクリーン印刷用マスクの開口部からアルカリ現像液を通して開口する方法等が適用できるが、スクリーン印刷板用マスクの開口部と同位置が開口している非開口保護層であればどのようなものでも適用できる(例えば、特許文献、特開2004−311867号公報、特開平3−57697号公報、特開2006―173597号公報)。
In the method for producing a screen printing mask of the present invention, in the method for producing a screen printing mask (FIG. 1) in which the
また、本発明のスクリーン印刷用マスクの作製方法において、全表面に樹脂層2が形成してなるスクリーン印刷用マスク(図3、図6、図7)の作製方法は、保護シートを貼り付けないで電着処理を行うことで達成する。電着する際に、スクリーン印刷用マスクに対向する電極は、被印刷基板接触面側のみに設置してもよいし、被印刷基板接触面側およびスキージ面側の両方に設置しても良い。
Further, in the method for producing a screen printing mask of the present invention, the method for producing the screen printing mask (FIGS. 3, 6, and 7) in which the
エマルジョン粒子を電着する方法は、図11のようにスクリーン印刷用マスクと電極の間に適正なバイアス電圧を印加する。例えば、スクリーン印刷用マスクと対向するように並列に並べた電極の間に挿入し、電極の上下からスクリーン印刷用マスクの両面に液を供給して電着する横水平搬送の装置(例えば、特開平6−224541号公報、特開2004−163605号公報等)や、スクリーン印刷用マスクを略鉛直に保持し液の入った槽内に浸した後、該スクリーン印刷用マスクの両側に略鉛直に対向して配置された電極で、略鉛直に該スクリーン印刷用マスクを固定して電着処理を施す装置(例えば、特開2002−132049号公報)等が、電着装置として適用可能である。 In the method of electrodepositing emulsion particles, an appropriate bias voltage is applied between the screen printing mask and the electrode as shown in FIG. For example, a horizontal / horizontal transfer device (for example, a special technique) that is inserted between electrodes arranged in parallel so as to face the screen printing mask and supplies the liquid onto both sides of the screen printing mask from the upper and lower sides of the electrode for electrodeposition. (Kaihei 6-224541, JP-A 2004-163605, etc.) and a screen printing mask held substantially vertically and immersed in a bath containing liquid, and then substantially vertically on both sides of the screen printing mask. An apparatus (for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-132049) or the like that performs electrodeposition processing by fixing the screen printing mask substantially vertically with electrodes arranged opposite to each other is applicable as the electrodeposition apparatus.
本発明に係わる保護シートとは、スクリーン印刷用マスクに貼り付けることが可能であり、エマルジョン粒子を分散する高絶縁性媒体に触れることがあっても溶解せず、電着処理およびエマルジョン粒子の定着処理による加熱、加圧、光、水等の処理にさらされた後においても、容易にスクリーン印刷用マスクから剥離でき、剥離した後でも粘着物がスクリーン印刷用マスクに残存しないものであれば、いずれのものでも良い。例えば、エレップマスキングN−380(商品名、日東電工株式会社)、ペイントエース720A(商品名、日東電工株式会社)、SPV−K100(商品名、日東電工株式会社)、スコッチメッキ用マスキングテープ851A(商品名、住友3M株式会社)、スコッチ耐熱マスキングテープ214−3MNE(商品名、住友3M株式会社)、マスキングテープNo2311(商品名、ニチバン株式会社)等が挙げられるがこれに限定されるものではない。また、保護シートはアルカリ水溶液に溶解する性質を持っていてもよい。そのようなアルカリ可溶性の保護シートの成分としては、カルボン酸基、カルボン酸アミド基、フェノール性水酸基、スルホン酸基、スルホンアミド基、スルホンイミド基、ホスホン酸基を有する単量体を重合してなる共重合体、及びフェノール樹脂、キシレン樹脂等が挙げられる。カルボン酸基を有する単量体の共重合体としては、スチレンとマレイン酸モノエステルとの共重合体、アクリル酸あるいはメタクリル酸とそれらのアルキルエステル、アリールエステルまたはアラルキルエステルとの二元以上の共重合体が挙げられる。また、酢酸ビニルまたは安息香酸ビニルとクロトン酸との共重合体が挙げられる。フェノール樹脂中特に好ましいものは、フェノール、o−クレゾール、m−クレゾール、あるいはp−クレゾールとホルムアルデヒドまたはアセトアルデヒドとを酸性条件下で縮合させたノボラック樹脂を挙げる事ができる。また、これらに、可塑剤、着色剤等を含有していてもよい。これらの成分を、キャリアフィルムの上に積層し、シート状にすることによって、ラミネーター等によって貼り付けが容易となる。キャリアフィルムとしては例えば、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリビニルアルコール等が挙げられる。また、回路基板製造用のネガ型ドライフィルムフォトレジストも適用できる。具体的には、例えばデュポンMRCドライフィルム株式会社のリストン、日立化成工業株式会社のフォテック、旭化成エレクトロニクス株式会社のサンフォート等を使用することができる。 The protective sheet according to the present invention can be attached to a screen printing mask and does not dissolve even if it touches a highly insulating medium in which emulsion particles are dispersed. Electrodeposition treatment and fixing of emulsion particles Even if it can be easily peeled off from the screen printing mask even after being exposed to heat treatment, pressure, light, water, etc. by the treatment, and the adhesive does not remain in the screen printing mask even after peeling, Any one is acceptable. For example, ELEP Masking N-380 (trade name, Nitto Denko Corporation), Paint Ace 720A (trade name, Nitto Denko Corporation), SPV-K100 (trade name, Nitto Denko Corporation), Scotch plating masking tape 851A (Product name, Sumitomo 3M Co., Ltd.), Scotch heat resistant masking tape 214-3MNE (Product name, Sumitomo 3M Co., Ltd.), Masking tape No 2311 (Product name, Nichiban Co., Ltd.), etc. Absent. Further, the protective sheet may have a property of being dissolved in an alkaline aqueous solution. As a component of such an alkali-soluble protective sheet, a monomer having a carboxylic acid group, a carboxylic acid amide group, a phenolic hydroxyl group, a sulfonic acid group, a sulfonamide group, a sulfonimide group, or a phosphonic acid group is polymerized. And a copolymer, a phenol resin, a xylene resin, and the like. Copolymers of monomers having carboxylic acid groups include copolymers of styrene and maleic acid monoesters, and copolymers of two or more of acrylic acid or methacrylic acid and their alkyl esters, aryl esters or aralkyl esters. A polymer is mentioned. In addition, a copolymer of vinyl acetate or vinyl benzoate and crotonic acid can be used. Particularly preferred among the phenolic resins are phenol, o-cresol, m-cresol, or novolak resin obtained by condensing p-cresol and formaldehyde or acetaldehyde under acidic conditions. In addition, these may contain a plasticizer, a colorant and the like. By laminating these components on a carrier film to form a sheet, it becomes easy to attach using a laminator or the like. Examples of the carrier film include polypropylene, polyethylene, polyester, and polyvinyl alcohol. Also, a negative dry film photoresist for manufacturing a circuit board can be applied. Specifically, for example, Liston from DuPont MRC Dry Film Co., Ltd., Fotec from Hitachi Chemical Co., Ltd., Sunfort from Asahi Kasei Electronics Co., Ltd. can be used.
アルカリ可溶性の保護シートを使用した場合、樹脂シートをアルカリ水溶液によって除去する方法は、スプレーまたはディップ等の方法が適用できる。アルカリ水溶液としては、例えば、ケイ酸アルカリ金属塩、アルカリ金属水酸化物、リン酸および炭酸アルカリ金属塩、リン酸および炭酸アンモニウム塩等の無機塩基性化合物の水溶液、エタノールアミン類、エチレンジアミン、プロパンジアミン類、トリエチレンテトラミン、モルホリン等の有機塩基性化合物等を水に希釈したものが挙げられる。 When an alkali-soluble protective sheet is used, a method such as spraying or dipping can be applied as a method for removing the resin sheet with an alkaline aqueous solution. Examples of the alkaline aqueous solution include aqueous solutions of inorganic basic compounds such as alkali metal silicates, alkali metal hydroxides, phosphoric acid and alkali metal carbonates, phosphoric acid and ammonium carbonates, ethanolamines, ethylenediamine, and propanediamine. And organic basic compounds such as triethylenetetramine and morpholine diluted in water.
保護シートをスクリーン印刷用マスクに貼り付ける方法は、貼り付け面にむらや波打ちを生じさせることなく、空気やゴミを混入することなくできれば、何れの方法であっても良い。例えば、プリント基板用の熱ゴムロールを圧力で押し当てて熱圧着する装置を用いる。 As a method for attaching the protective sheet to the screen printing mask, any method may be used as long as it does not cause unevenness and undulations on the attachment surface and does not include air or dust. For example, an apparatus is used in which a hot rubber roll for a printed circuit board is pressed with pressure to perform thermocompression bonding.
ブロック化されたイソシアネート基からイソシアネート基を発生させ、該イソシアネート基と活性水素基とを反応させるための加熱温度は、使用するブロック化されたイソシアネート基が90モル%以上開裂する温度以上であり、スクリーン印刷用マスクが耐えうる温度以下とすることが好ましい。使用する成分にもよるが、80〜400℃の範囲内であることが好ましい。80℃以下であると、エマルジョン粒子の保存安定性が悪化する場合がある。 The heating temperature for generating an isocyanate group from the blocked isocyanate group and causing the isocyanate group to react with the active hydrogen group is equal to or higher than the temperature at which the blocked isocyanate group to be used is cleaved by 90 mol% or more. It is preferable that the temperature be lower than that which can be tolerated by the screen printing mask. Although it depends on the components used, it is preferably in the range of 80 to 400 ° C. When it is 80 ° C. or lower, the storage stability of the emulsion particles may be deteriorated.
以下実施例によって本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこの実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.
エマルジョン粒子の合成
攪拌機、温度計、還流冷却管を備えた4ツ口フラスコ内に、表1に示す(1)を入れ窒素置換した後、80℃に加熱し、2,2′−アゾビス(2−メチルブチロニトリル)4.8質量部を添加した。温度を80℃のままで保ち、7時間反応させた。次に、65℃に温度を下げ、表1に示す(2)を添加し、温度を65℃のままで保ち、3時間反応させ、濃度33.5質量%の分散剤1〜3の溶液を得た。
(1) shown in Table 1 was placed in a four-necked flask equipped with an emulsion particle synthesis stirrer, thermometer, and reflux condenser, purged with nitrogen, heated to 80 ° C., and 2,2′-azobis (2 -Methylbutyronitrile) 4.8 parts by mass was added. The temperature was kept at 80 ° C. and reacted for 7 hours. Next, the temperature is lowered to 65 ° C., (2) shown in Table 1 is added, the temperature is kept at 65 ° C., and the reaction is performed for 3 hours. Obtained.
次に、攪拌機、温度計、還流冷却管を備えた4ツ口フラスコ内に、表2に示す量の分散剤、単量体、溶剤を入れ窒素置換した後、70℃に加熱し、2,2′−アゾビス(4−メトキシ−2,4―ジメチルバレロニトリル)を0.4質量部添加した。温度を70℃のままで保ち、8時間反応させて、実施例1〜7および比較例1〜3のエマルジョン粒子を合成した。 Next, in a four-necked flask equipped with a stirrer, a thermometer, and a reflux condenser, the amount of the dispersant, monomer, and solvent shown in Table 2 was added and purged with nitrogen, and then heated to 70 ° C., 0.4 parts by mass of 2'-azobis (4-methoxy-2,4-dimethylvaleronitrile) was added. The emulsion particles of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were synthesized by keeping the temperature at 70 ° C. and reacting for 8 hours.
・ 1 IP1620;IPソルベント1620(商品名、出光石油化学(株)製)
・ 2 カレンズMOI;(商品名、昭和電工(株)製)、メタクリロイルオキシエチルイソシアネート
・ 3 DBU;1,8−ジアザビシクロ[5.4.0]ウンデセ−7−エン
・ 4 カレンズMOI−BM;(商品名、昭和電工(株)製)、メタアクリル酸2−(O−[1′−メチルプロピリデンアミノ]カルボキシアミノ)エチル、
・ 5 カレンズMOI−BP;(商品名、昭和電工(株)製)、メタアクリル酸2−[(3,5−ジメチルピラゾリル)カルボニルアミノ]エチル
1 IP1620; IP solvent 1620 (trade name, manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.)
・ 2 Karenz MOI; (trade name, manufactured by Showa Denko KK),
5 Karenz MOI-BP; (trade name, manufactured by Showa Denko KK), 2-[(3,5-dimethylpyrazolyl) carbonylamino] ethyl methacrylate
実施例1〜5および比較例1、2のエマルジョン粒子は良好に合成ができた。比較例3に示した、ブロック化されていないイソシアネート基を有する単量体(カレンズMOI、商品名、昭和電工(株)製)を芯重合体の単量体に使用した場合は、多量の沈殿物が発生し、良好なエマルジョン粒子が合成できなかった。得られた実施例1〜5および比較例1、2のエマルジョン粒子において、固形分1質量部に対して0.02質量部の電荷制御剤(オクタデシルビニルエーテル/無水マレイン酸共重合体;質量組成比 3/1、無水マレイン酸加水分解率 45%、質量平均分子量 1.3万)を添加した後、固形分濃度が1質量%になるようにIP1620(商品名、出光石油化学社製)で希釈し、粒子に正電荷を付与した。実施例1〜5および比較例1、2のエマルジョン粒子は、電荷制御剤を加えたのち、30日間放置したが、沈降は発生せず良好な分散状態であった。
The emulsion particles of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were successfully synthesized. When the monomer having an unblocked isocyanate group shown in Comparative Example 3 (Karenz MOI, trade name, manufactured by Showa Denko KK) is used as the monomer for the core polymer, a large amount of precipitation is caused. As a result, a good emulsion particle could not be synthesized. In the obtained emulsion particles of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2, the charge control agent (octadecyl vinyl ether / maleic anhydride copolymer; mass composition ratio) with respect to 1 part by mass of the
スクリーン印刷用マスクへの樹脂層の形成
厚さ80μmのステンレス板(SUS304)にYAGレーザーで多数の開口部を形成し、スクリーン印刷用マスクを作製した。次に、図11に示す構造を有する電着装置を用いて、スクリーン印刷用マスクの全表面に、上記で作製した実施例1〜5、および比較例1、2のエマルジョン粒子をそれぞれ用いて、印加電圧120V、20秒間の条件により、電着した。次いで、IP1620(商品名、出光石油化学(株)製)を冷風で乾燥させた。次に、80℃3分の条件でエマルジョン粒子をフィルム状として定着させた。次に、実施例1〜5で作製したものを180℃2時間の条件下にさらし、ブロック化されたイソシアネート基からイソシアネート基を発生させ、イソシアネート基と活性水素基とを反応させた。一方、比較例1,2で作製したものも180℃2時間の条件下にさらした。開口部を顕微鏡にて観察したところ、樹脂層の突起、隔壁および埋まりがない、全表面に樹脂層を形成してなるスクリーン印刷用マスクを作製することができた。
Formation of Resin Layer on Screen Printing Mask A number of openings were formed with a YAG laser on a stainless steel plate (SUS304) having a thickness of 80 μm to produce a screen printing mask. Next, using the electrodeposition apparatus having the structure shown in FIG. 11, using the emulsion particles of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 prepared above on the entire surface of the screen printing mask, Electrodeposition was performed under the conditions of an applied voltage of 120 V and 20 seconds. Next, IP1620 (trade name, manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) was dried with cold air. Next, the emulsion particles were fixed as a film under conditions of 80 ° C. for 3 minutes. Next, what was produced in Examples 1-5 was exposed to the conditions of 180 degreeC for 2 hours, the isocyanate group was generated from the blocked isocyanate group, and the isocyanate group and the active hydrogen group were made to react. On the other hand, those prepared in Comparative Examples 1 and 2 were also exposed to the conditions of 180 ° C. for 2 hours. When the opening was observed with a microscope, it was possible to produce a screen printing mask in which the resin layer was formed on the entire surface without protrusions, partition walls, and filling of the resin layer.
実施例1〜5のエマルジョン粒子を用いて作製したスクリーン印刷用マスクを利用して、スキージによりペースト材としてクリーム半田を100回繰り返しスクリーン印刷したところ、クリーム半田の抜け不良が発生せず、良好な形状の半田端子パターンの形成ができた。また、プロピレングリコールモノメチルエーテルと2−プロパノールの1/1混合溶剤で、半田ペーストを超音波洗浄したところ、樹脂層の膨潤は発生しなかった。一方、比較例1、2のエマルジョン粒子を用いて作製したスクリーン印刷用マスクを利用して、スキージによりペースト材としてクリーム半田を繰り返しスクリーン印刷したところ、20回の繰り返しであればクリーム半田の抜け不良が発生せず、良好な形状の半田端子パターンの形成ができたが、30回目では、樹脂の膨潤による剥がれが発生した。また、プロピレングリコールと2−プロパノールの1/1混合溶剤で、半田ペーストを超音波洗浄したところ、2分で樹脂層の膨潤が発生し、良好な印刷が行えなくなった。 Using the screen printing mask produced using the emulsion particles of Examples 1 to 5, when screen printing was repeated 100 times as cream paste as a paste material with a squeegee, no omission of cream solder occurred, and good Shaped solder terminal pattern was formed. Moreover, when the solder paste was ultrasonically cleaned with a 1/1 mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether and 2-propanol, the resin layer did not swell. On the other hand, when the screen solder was repeatedly screen-printed as a paste material with a squeegee using the screen printing mask prepared using the emulsion particles of Comparative Examples 1 and 2, the cream solder could not be removed if it was repeated 20 times. The solder terminal pattern having a good shape could be formed, but in the 30th time, peeling due to swelling of the resin occurred. Further, when the solder paste was ultrasonically cleaned with a 1/1 mixed solvent of propylene glycol and 2-propanol, the resin layer swelled in 2 minutes, and good printing could not be performed.
保護シートを用いたスクリーン印刷用マスクへの樹脂層の形成
厚さ80μmのステンレス板(SUS304)にYAGレーザーで多数の開口部を形成し、スクリーン印刷用マスクを作製した。次に、ラミネーターを用いて、市販のドライフィルムフォトレジスト(サンフォートAQ2575、旭化成エレクトロニクス株式会社製)を80℃、0.1MPaの圧力で貼り付けた。次いで、図11に示す構造を有する電着装置を用いて、スクリーン印刷用マスクの開口部の内壁および被印刷基板接触面に、上記で作製した実施例1〜5、および比較例1,2をそれぞれ用いて、印加電圧120V、20秒間の条件により電着した。次いで、IP1620(商品名、出光石油化学(株)製)を冷風で乾燥させた後、80℃3分の条件で粒子をフィルム状として定着させた。次に、ドライフィルムフォトレジストのポリエチレンテレフタレート層を手で剥がしたのち、1質量部の炭酸ナトリウム水溶液(30℃)にてスプレー圧0.1MPaの条件下、ドライフィルムフォトレジストを溶出除去した。この際、実施例4,5および比較例2のエマルジョン粒子で作製したものは、樹脂層にカルボキシル基を含有しているため、被印刷基板接触面の樹脂層が一部剥がれたが、内壁の樹脂層は残存していることを確認した。次に、水洗浄後、水分を冷風で除去した。次に、実施例1〜5で作製したものを180℃2時間の条件下にさらし、ブロック化されたイソシアネート基からイソシアネート基を発生させ、イソシアネート基と活性水素基とを反応させた。一方、比較例1,2で作製したものも180℃2時間の条件下にさらした。開口部を顕微鏡にて観察したところ、樹脂層の突起、隔壁および埋まりがない、開口部の内壁および被印刷基板接触面に樹脂層を形成してなるスクリーン印刷用マスクを作製することができた。
Formation of Resin Layer on Screen Printing Mask Using Protective Sheet A large number of openings were formed with a YAG laser on a stainless steel plate (SUS304) having a thickness of 80 μm to produce a screen printing mask. Next, using a laminator, a commercially available dry film photoresist (Sunfort AQ2575, manufactured by Asahi Kasei Electronics Co., Ltd.) was attached at 80 ° C. and a pressure of 0.1 MPa. Next, using the electrodeposition apparatus having the structure shown in FIG. 11, Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 prepared above were formed on the inner wall of the opening of the screen printing mask and the printed substrate contact surface. Each was used for electrodeposition under conditions of an applied voltage of 120 V and 20 seconds. Next, after IP1620 (trade name, manufactured by Idemitsu Petrochemical Co., Ltd.) was dried with cold air, the particles were fixed as a film under conditions of 80 ° C. for 3 minutes. Next, after the polyethylene terephthalate layer of the dry film photoresist was peeled off by hand, the dry film photoresist was eluted and removed with 1 mass part of sodium carbonate aqueous solution (30 ° C.) under a spray pressure of 0.1 MPa. At this time, those prepared with the emulsion particles of Examples 4 and 5 and Comparative Example 2 contained a carboxyl group in the resin layer, and thus the resin layer on the printed substrate contact surface was partially peeled off. It was confirmed that the resin layer remained. Next, after washing with water, moisture was removed with cold air. Next, what was produced in Examples 1-5 was exposed to the conditions of 180 degreeC for 2 hours, the isocyanate group was generated from the blocked isocyanate group, and the isocyanate group and the active hydrogen group were made to react. On the other hand, those prepared in Comparative Examples 1 and 2 were also exposed to the conditions of 180 ° C. for 2 hours. When the opening was observed with a microscope, it was possible to produce a mask for screen printing in which the resin layer was formed on the inner wall of the opening and the contact surface of the substrate to be printed, without the protrusions, partition walls, and filling of the resin layer. .
実施例1〜5のエマルジョン粒子を用いて作製したスクリーン印刷用マスクを利用して、スキージによりペースト材としてクリーム半田を100回繰り返しスクリーン印刷したところ、クリーム半田の抜け不良が発生せず、良好な形状の半田端子パターンの形成ができた。また、プロピレングリコールモノメチルエーテルと2−プロパノールの1/1混合溶剤で、半田ペーストを超音波洗浄したところ、樹脂層の膨潤は発生しなかった。一方、比較例1、2のエマルジョン粒子を用いて作製したスクリーン印刷用マスクを利用して、スキージによりペースト材としてクリーム半田を繰り返しスクリーン印刷したところ、20回の繰り返しであればクリーム半田の抜け不良が発生せず、良好な形状の半田端子パターンの形成ができたが、30回目では、樹脂の剥がれが発生した。また、プロピレングリコールと2−プロパノールの1/1混合溶剤で、半田ペーストを超音波洗浄したところ、2分で樹脂層の膨潤が発生し、良好な印刷が行えなくなった。 Using the screen printing mask produced using the emulsion particles of Examples 1 to 5, when screen printing was repeated 100 times as cream paste as a paste material with a squeegee, no omission of cream solder occurred, and good Shaped solder terminal pattern was formed. Moreover, when the solder paste was ultrasonically cleaned with a 1/1 mixed solvent of propylene glycol monomethyl ether and 2-propanol, the resin layer did not swell. On the other hand, when the screen solder was repeatedly screen-printed as a paste material with a squeegee using the screen printing mask prepared using the emulsion particles of Comparative Examples 1 and 2, the cream solder could not be removed if it was repeated 20 times. The solder terminal pattern having a good shape could be formed, but the resin peeled off at the 30th time. Further, when the solder paste was ultrasonically cleaned with a 1/1 mixed solvent of propylene glycol and 2-propanol, the resin layer swelled in 2 minutes, and good printing could not be performed.
本発明のエマルジョン粒子およびスクリーン印刷用マスクの作製方法は、広くスクリーン印刷の用途に適用可能であり、例えば、ペースト材としては、導電性材料、絶縁性材料、色材、封止材料、接着材料、レジスト材料、処理薬剤等を、スクリーン印刷によって任意の基材上にパターン形成を行う用途に適用できる。 The method for producing the emulsion particles and the mask for screen printing of the present invention can be widely applied to screen printing applications. For example, as a paste material, a conductive material, an insulating material, a color material, a sealing material, an adhesive material , Resist materials, processing chemicals, and the like can be applied to applications in which a pattern is formed on an arbitrary substrate by screen printing.
1 スクリーン印刷用マスク
2 樹脂層
3 スキージ面
4 被印刷基板接触面
5 開口部
6 メッシュ
7 マスキングシート
8 非開口保護層
9 樹脂層の突起
10 隔壁
11 埋まり
12 電極
13 エマルジョン粒子
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