JP5331402B2 - 位置合せマークを付したスクリーン印刷用スクリーン - Google Patents

Description

本発明は、印刷配線板製造に使用される、金属あるいはプラスチック等の素材からなり、シートあるいはメッシュ形状であるスクリーン印刷用スクリーンに形成する位置合せマークに関する。

電子・電気装置の多くは印刷配線板（Printed Wiring Board）上に能動素子及び受動素子を半田付け等の手段で固定した印刷回路板（Printed Circuit Board）で構成される。
この印刷配線板の製造方法には大別して絶縁基板に貼り付けられた銅箔の不要部分を除去して導電パターンを形成するサブトラクティブ法（Subtractive process）と、絶縁基板上に導電パターンを付加するアディティブ法（Additive process）がある。

一般的にはサブトラクティブ法が用いられるが、サブトラクティブ法では、銅箔が貼り付けられたガラスエポキシ板等の絶縁基板に孔開け後、必要に応じて開孔にスルーホールメッキを施し、銅箔の不要部分をエッチングにより除去して導電パターンを形成し、非所要箇所へのハンダの付着を防止するソルダレジストを塗布し、文字等を印刷し、表面実装（Surface Mounting Technology）の場合にはランドにクリームハンダが塗布される。

クリームハンダを塗布する場合にその塗布位置がずれないようにする必要があり、実開平２−６５５７９号公報に示されているように導電パターンが形成された絶縁基板上とスクリーン印刷用スクリーンの各々の隅に印刷位置合わせマーク(fiducial mark)を設けている。

図１（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）に、ハンダクリーム塗布用パターン２が形成されたメタルマスク１に印刷位置合わせマーク３，４，５，６が形成されたクリームハンダ塗布用メタルマスクの従来例を示す。印刷位置合わせマーク３，４，５，６は配置位置を識別するために、形状が異なっている。
なお、以下に説明する従来技術及び実施例では金属板シートであるメタルマスクのみを例示するが、金属メッシュ，プラスチック等の素材からなるシート，プラスチック等の素材からなるメッシュの場合も、同様である。

位置合せ作業はマークによってスクリーンの表裏．左右の方向決めをし、さらにスクリ一ン上の印刷位置合せマークを基板上の印刷位置合せマークに重ね合わせて、印刷位置合せを行う。

印刷位置合せマークを用いた位置合わせは、目視によって行うことも可能であるが、工業的には撮影装置とコンピュータによって行っており、印刷装置は一般的には特開平７−８１０３５号公報に記載されているように、スキージが動作する側すなわち印刷スクリーンの表側面に向けて撮影装置が設置されている。

図２に、撮影装置とスキージとの設置関係を示す。
（ａ）に、撮影装置がスキージが動作する側に向けて設置された例を示す。
この図において１１は、導電パターン１２が両面に印刷されたプリント基板であり、そのスキージが動作する側の面の端部に印刷位置合せマーク１３が形成されている。
１４は、ハンダクリーム塗布用パターン１５が形成されたメタルマスクであり、スキージで擦られる側の面のプリント基板１１に形成された印刷位置合せマーク１３と対応する位置に印刷位置合わせマーク１６が形成されている。

撮像装置１７は実線矢印で示したようにプリント基板１１に形成された印刷位置合せマーク１３を観察し、点線矢印で示したメタルマスク１４上の印刷位置合せマーク１６の観測結果を一致させるようにメタルマスク１４あるいはプリント基板１１を移動させて印刷位置合せマーク１３及び印刷位置合せマーク１６の位置を一致させる。

印刷装置の中には特開昭６３−２０７６４６号公報に記載されているように印刷される基板側すなわち印刷スクリーンの裏側面に向けて撮影装置が設置されているものがある。

（ｂ）に、撮影装置がスキージが動作する側の反対側の面に向けて設置された例を示す。
この図において１１は、（ａ）と同じく導電パターン１２が両面に印刷されたプリント基板である。
１８は、ハンダクリーム塗布用パターン１５が形成されたメタルマスクであり、プリント基板１１に形成された印刷位置合せマーク１９と対応する位置のスキージで擦られる側の面に印刷位置合わせマーク２０が形成されている。

撮像装置１７は実線矢印で示したようにプリント基板１１に形成された印刷位置合せマーク１９を観察し、点線矢印で示したメタルマスク１８上の印刷位置合せマーク２０の観測結果を一致させるようにメタルマスク１８あるいはプリント基板１１を移動させて印刷位置合せマーク１９及び印刷位置合せマーク２０の位置を一致させる。

図３に、従来の印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの断面図を示す。この図において、（ａ）では印刷位置合わせマークは片側の面からのみ観察され、（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）では両側の面から観察される。

また、（ａ）及び（ｂ）ではメタルマスク２１及びメタルマスク２３は貫通孔を有していないが、（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）のメタルマスク２６は貫通孔を有している。

さらに、（ｄ）及び（ｅ）ではメタルマスクは保護層２８及び２９を有している。

（ａ）に示したメタルマスク２１は凹部にカーボンブラック等を用いて着色されたエポキシ樹脂等の樹脂２２が充填され、（ｂ）に示したメタルマスク２３は（ａ）に示したメタルマスク２１の裏面にさらに凹部を形成し、カーボンブラック等を用いて着色されたエポキシ樹脂等の樹脂２５が充填されている。

（ａ）及び（ｂ）に示した凹部に充填した印刷位置合わせマークの形成方法として、機械加工、放電加工、化学的蝕刻加工があり、これらの方法により形成される印刷位置合わせマークはスキージによる擦りに対して耐性があるが、これらの加工方法はレーザビーム加工とは別工程となるため、加工時間、加工費用を浪費する。

（ｃ），（ｄ）及び（ｅ）に示したメタルマスク２６に形成された貫通孔に着色された樹脂２７が充填されて印刷位置合わせマークとされている。これらの樹脂２７はメタルマスク２６の両面から見ることが出来る。

メタルマスク２１，２３及び２６は板厚０.０２〜０.３mm程度であるのに対し、印刷位置合わせマークの径すなわち貫通孔の径は１〜２mm程度の大きさである。

（ｃ）に示した印刷位置合わせマークは画像孔を形成するレーザビーム加工時に画像孔と共にレーザビーム加工法によって形成された貫通孔に着色材料を埋めることにより形成されるが、エポキシ樹脂等の樹脂材料のメタルマスクへの付着強度が高くないため、印刷中に強い圧力がかけられたスキージにより擦られた時に脱落してしまうことがある。

この問題に対処するため、（ｄ）及び（ｅ）に示したように粘着テープ等から成る補強層２８あるいは２９を形成することが行われている。
しかしながら、（ｄ）に示す補強層２８はスキージによって擦られるため容易に剥がれてしまうばかりでなく、補強層２８あるいは２９は印刷後にメタルマスクを洗浄する際に剥がれてしまうことがあり、最終的に印刷位置合わせマーク２７も脱落してしまうことがある。

また、位置合わせ用の撮影装置の設置位置が異なる印刷装置を使用せざるを得ないことがあり、そのような場合は補強層２８あるいは２９を経由して撮影することになるため、鮮明な画像を得ることができない。

実開平２−６５５７９号公報 特開平７−８１０３５号公報 特開昭６３−２０７６４６号公報

本出願においては、これらの問題を解決することが出来る、貫通する印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスク、すなわち、貫通孔に形成されていても容易には脱落しない印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクを提供することを課題とする。

課題を解決するために、本出願では着色材料が埋められるメタルマスクの印刷位置合わせマークの周囲の形状を、接触面積が大きくなるように複雑な形状にした。

さらに、貫通孔を有する印刷位置合わせマークの両面に印刷位置合わせマークの形状の段差凹部あるいは傾斜凹部を形成し、この凹部あるいは貫通孔に着色材料を含有する樹脂を充填する。

また、印刷位置合わせマークの内部に印刷位置合わせマークの径方向に伸びた連結部を形成する。

さらに、印刷位置合わせマークの内部に形成される連結部がメタルマスクの表・裏面よりも低い位置になるように形成する。

このような構成を採ることにより、印刷位置合わせマークのメタルマスクへの固着が強固になり、スキージによる擦りに対する印刷位置合わせマークの耐性が高くなる。

以下、本発明の好ましい実施形態を説明する。
［実施例１］
図４に、最も基本的な実施例１を示す。この図において、（ａ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの斜視図であり、（ｂ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの断面図である。

（ａ）に示したように、３０は０.０２〜０.３mm程度の厚さを有するメタルマスクであり、３１は１〜２mm程度の直径を有する貫通孔である。
貫通孔３１の外周壁は単純な円筒ではなく、円筒内周壁に複数の凸部３２が形成されている。
貫通孔３１の形状は、円筒形に限定されるものではなく、任意の多角形が採用可能である。

（ｂ）に示したように、この貫通孔３１にカーボンブラック等の着色剤を用いて着色されたエポキシ樹脂等の樹脂３３が充填されている。

貫通孔３１に充填された樹脂３３は、複数の凸部が形成された貫通孔内周壁に接しているから、メタルマスク３１に強固に固着されており、スキージによる擦りに対する印刷位置合わせマークの耐性が高い。

［実施例２］
図５に、図４に示した実施例の改良された構成の実施例２を示す。この図において、（ａ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの斜視図であり、（ｂ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの断面図である。

（ａ）に示したように、３５は０.０２〜０.３mm程度の厚さを有するメタルマスクであり、３６は１〜２mm程度の直径を有する貫通孔である。
貫通孔３６の内周壁は単純な円筒ではなく、メタルマスク３５の表面から凹んだ位置の円筒内周壁に複数の凸部３７が形成されている。
貫通孔３６の形状は、円筒形に限定されるものではなく、任意の多角形が採用可能である。

（ｂ）に示したように、この貫通孔３６にカーボンブラック等の着色剤を用いて着色されたエポキシ樹脂等の樹脂３８が充填されている。

貫通孔３６に充填された樹脂３８は、複数の凸部が形成された貫通孔内周壁に接しているだけではなく、複数の凸部３７を抱え込んだ状態で充填されているから、メタルマスク３５への固着はより強固になり、スキージによる擦りに対する印刷位置合わせマークの耐性がより高くなる。

メタルマスク３５の表面からの凹みは、複数の凸部が形成された貫通孔をレーザビーム加工法により加工する前、あるいは後にプレス加工等あるいはレーザビームによる研削加工により形成する。より簡易には、樹脂３８を充填する際の前加工として、ポンチ等により手作業で加工する。

［実施例３］
図６に、図４に示した実施例を改良した実施例３の構成を示す。この図において、（ａ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの斜視図であり、（ｂ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの断面図である。

（ａ）に示したように、４０は０.０２〜０.３mm程度の厚さを有するメタルマスクであり、４１は１〜２mm程度の直径を有する貫通孔である。
貫通孔４１の内周壁は単純な円筒ではなく、メタルマスク４０の表面から傾斜して凹んだ位置の円筒内周壁に複数の凸部４４が形成されている。
貫通孔４１の形状は、円筒形に限定されるものではなく、任意の多角形が採用可能である。
凹みの傾斜面は直線状も曲線状も可能である。

（ｂ）に示したように、この貫通孔４１にカーボンブラック等の着色剤を用いて着色されたエポキシ樹脂等の樹脂４３が充填されている。

貫通孔４１に充填された樹脂４３は、複数の凸部が形成された貫通孔内周壁に接しているだけではなく、複数の凸部４２を抱え込んだ状態で充填されているから、メタルマスクへ４０の固着はより強固になり、スキージによる擦りに対する印刷位置合わせマークの耐性がより高くなる。

メタルマスク４０の表面からの凹みは、複数の凸部が形成された貫通孔をレーザビーム加工法により加工する前、あるいは後にプレス加工等により形成する。より簡易には、樹脂４３を充填する際の前加工として、先端が截頭円錐状あるいは截頭球状のポンチ等を用いて手作業により加工する。貫通孔を利用することにより、ポンチ作業の位置合わせは容易である。

［実施例４］
図７に、図４，図５及び図６に示した印刷位置合わせマークとは異なる形状の印刷位置合わせマークの実施例４の構成を示す。この図において、（ａ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの斜視図であり、（ｂ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの断面図である。

（ａ）に示したように、４５は０.０２〜０.３mm程度の厚さを有するメタルマスクであり、４６は１〜２mm程度の直径を有する貫通孔である。
貫通孔４６の形状は、円筒形に限定されるものではなく、任意の多角形が採用可能である。
貫通孔４６には、貫通孔内周壁を連結する板状の連結部４７が形成されている。

（ｂ）に示したように、この貫通孔４６にカーボンブラック等の着色剤を用いて着色されたエポキシ樹脂等の樹脂４８が充填されている。

なお、板状の連結部４７に加えて図４，図５及び図６に示した印刷位置合わせマークの貫通孔の内周壁に形成された凸部を形成することも可能である。

貫通孔４６に充填された樹脂４８は、貫通孔内周壁に接しているだけではなく、貫通孔内周壁を連結する板状の連結部４７にも接しているから、メタルマスク４５への固着はより強固になり、スキージによる擦りに対する印刷位置合わせマークの耐性がより高くなる。

［実施例５］
図８に、図７に示した実施例の改良された構成の実施例５を示す。この図において、（ａ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの斜視図であり、（ｂ）は印刷位置合わせマークが形成されたメタルマスクの断面図である。

（ａ）に示したように、５０は０.０２〜０.３mm程度の厚さを有するメタルマスクであり、５１は１〜２mm程度の直径を有する貫通孔である。
貫通孔５１の形状は、円筒形に限定されるものではなく、任意の多角形が採用可能である。
貫通孔５１には、図７の実施例と同様に貫通孔内周壁を連結する板状の連結部が形成されているが、この実施例の板状の連結部５２はメタルマスク５０の面と垂直に形成されたものが、適宜な傾きを持つように変形されている。傾きは実施例の場合には９０°となっているが、９０°には限定されない。

（ｂ）に示したように、この貫通孔５１にカーボンブラック等の着色剤を用いて着色されたエポキシ樹脂等の樹脂５３が充填されている。

貫通孔５１に充填された樹脂５３は、貫通孔内周壁に接しているだけではなく、貫通孔内周壁を連結し、適宜な傾きを持つように変形された板状の連結部５２を抱え込んだ状態で充填されているから、メタルマスク５０への固着はより強固になり、スキージによる擦りに対する印刷位置合わせマークの耐性がより高くなる。

連結部５２の変形は、レーザビーム加工法により連結部５２を有する貫通孔５１を加工した後にプレス加工等により形成する。より簡易には、樹脂５３を充填する際の前加工として、ポンチ等を用いて手作業により加工する。貫通孔を利用することにより、ポンチ作業の位置合わせは容易である。

［印刷位置合わせマークの形状例］
図９〜図１２に、印刷位置合わせマークの形状例を示す。
図４〜図６に示した印刷位置合わせマークは貫通孔円筒内周壁に複数の凸部が形成されている。この凸部に代えて、図９（ａ）に示したように凹部を円筒内周壁に形成する。

また、凸部あるいは凹部の数は４個に限定されなく（ｂ）に示すように８個あるいはこれ以上とし、さらにその位置も適宜にする。

凸部あるいは凹部の形状は、図４〜図６に示した部分円筒形の他に、図９に示した部分円形あるいは図１０（ａ），（ｂ）に示したような他の適宜な形状とすることができる。

図１１に、図７及び図８に示した連結部の他の形状例を示す。
この図では、連結部の形状を明瞭に示すために、樹脂を示していない。

（ａ）に示された連結部は、１枚の連結部を２枚としたものである。

（ｂ）に示された連結部は１本の連結部を平面ではなく曲面で構成したものである。このようにすることにより、メタルマスクの両面から押し込まれた時の加工マージンが確保される。

（ｃ）に示された連結部は１本の連結部を十字型に連結された２枚の連結部としたものである。

（ｄ）に示された連結部は（ｃ）に示された十字型の連結部を平面ではなく２枚の曲面の十字型連結部により構成したものである。

図１２に示したのは、連結部を有する印刷位置合わせマークの他の例である。

本発明に係る印刷位置合わせマークを有するメタルマスクはスキージに擦られても着色樹脂が剥離しにくい、スクリーン印刷において有用である。

従来の印刷位置合わせマークの形成例。 従来の印刷位置合わせ方法。 従来例の印刷位置合わせマーク。 本発明実施例１の貫通孔内周面に凹凸を有する印刷位置合わせマーク。 本発明実施例２の貫通孔内周面に凹凸を有する印刷位置合わせマーク。 本発明実施例３の貫通孔内周面に凹凸を有する印刷位置合わせマーク。 本発明実施例４の貫通孔内に連結板を有する印刷位置合わせマーク。 本発明実施例５の貫通孔内に連結板を有する印刷位置合わせマーク。 本発明実施例の印刷位置合わせマークの凹凸形状例。 本発明実施例の印刷位置合わせマークの他の凹凸形状例。 本発明実施例の印刷位置合わせマークの連結板の形状例。 本発明実施例の印刷位置合わせマークの連結板の他の形状例。

符号の説明

１，１４，１８，２１，２３，２６，３０，３５，４０，４５，５０ メタルマスク
２，１５ ハンダクリーム塗布用パターン
３，４，５，６，１３，１６，１９，２０ 印刷位置合わせマーク
１１ プリント基板
１２ 導電パターン
１７ 撮像装置
２２，２５，２７，３３，３８，４３，４８，５３ 着色樹脂
２８，２９ 保護層
３１，３６，４１，４６，５１ 貫通孔
３２，３７，４２ 凸部
４７，５２ 連結板

Claims (11)

1. 印刷位置合わせマークを有するスクリーン印刷用スクリーンであって：
   前記印刷位置合わせマークは前記スクリーン印刷用スクリーンを貫通して形成された貫通孔に着色材料を含有する樹脂が充填されて形成され；
   前記貫通孔の内周壁に円周方向の全周に亘って複数個の凹凸が形成されていることを特徴とする；スクリーン印刷用スクリーン。
2. 前記凹凸が前記スクリーン印刷用スクリーンの表面には形成されていないことを特徴とする；請求項１のスクリーン印刷用スクリーン。
3. 前記凹凸が前記スクリーン印刷用スクリーンの表面に形成された凹部に形成されていることを特徴とする；請求項２のスクリーン印刷用スクリーン。
4. 前記凹部が平面であることを特徴とする；請求項３のスクリーン印刷用スクリーン。
5. 前記凹部が截頭円錐面であることを特徴とする；請求項３のスクリーン印刷用スクリーン。
6. 前記凹部が截頭球面であることを特徴とする；請求項３のスクリーン印刷用スクリーン。
7. 印刷位置合わせマークを有するスクリーン印刷用スクリーンであって：
   前記印刷位置合わせマークは前記スクリーン印刷用スクリーンを貫通して形成された貫通孔に着色材料を含有する樹脂が充填されて形成され；
   前記貫通孔内に前記貫通孔の内周壁を連結する捻られた連結板が形成されている；スクリーン印刷用スクリーン。
8. 前記連結板が複数形成されていることを特徴とする；請求項７のスクリーン印刷用スクリーン。
9. 前記連結板が平面である；請求項７又は請求項８のスクリーン印刷用スクリーン。
10. 前記連結部が曲面である；請求項７又は請求項８のスクリーン印刷用スクリーン。
11. 前記連結板が前記スクリーン印刷用スクリーンの表面には形成されていないことを特徴とする；請求項７，請求項８，請求項９又は請求項１０のスクリーン印刷用スクリーン。

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