JP5604648B2 - 印刷用マスク枠結合体及びその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ペースト印刷に用いられる印刷用マスク、印刷用マスク枠結合体及び太陽電池セルに関するものである。

現在、プリント配線基板等の基板回路形成には平板に印刷用の開口部が形成された印刷用マスクが一般的に用いられている。

印刷用マスクを用いて基板上に導電性ペーストを印刷する場合には、金属ないし硬質樹脂等の外枠（以下、「枠」という。）に印刷用マスクを張設した形態（以下「印刷用マスク枠結合体」と言う。）で印刷装置にセットして用いられるのが一般的である。

印刷用マスク枠結合体は、スクリーンメッシュ（紗）を張設した枠（以下、「スクリーン枠」という。）に印刷用マスクを張設したコンビネーション版が主流である。

コンビネーション版では、印刷用の開口部が形成された印刷用マスクを、スクリーン枠に対して引張力を掛けた状態で取り付ける必要がある。そのため、スクリーンメッシュは印刷用マスクに張力を与える目的で用いられる。コンビネーション版は、スクリーンメッシュを張設したスクリーン枠の中央部に、印刷用マスク（周辺部に接着剤を塗布する。この固着面を「コンビネーション部」という。）を固着し、印刷用マスクの固着面の内側部分のスクリーンメッシュを切抜くことにより形成される。印刷用マスクの周辺部固着面の内側部分のスクリーンメッシュを切抜くのは、スクリーンメッシュが印刷用マスク上の開口パターン部分に存在すると、コンビネーション版を使用する際にスクリーンメッシュに妨げられてペーストの抜けが悪くなるためである。そのため、スクリーンメッシュを切り抜いて、印刷用マスクの開口パターンを露出させるのである。

コンビネーション版の製造は、一般的には、以下のような工程にて行なわれる。
１)スクリーンメッシュの４辺をそれぞれクランプする。
２）クランプした４辺を引張り、直行する二方向（Ｘ方向、Ｙ方向）にそれぞれ所定の張力をかける。
３）張力がかけられた状態のスクリーンメッシュを枠に接着固定する。
以上により、張力がかかった状態のスクリーンメッシュが固定されているスクリーン枠を得る。

４） 次に、スクリーン枠内のスクリーンメッシュ上に印刷用マスク（印刷用の開口部が形成されたもの。周辺部には接着剤を塗布する。）を戴置し、固着する。
このとき、印刷用マスク面部分は、印刷用マスクとスクリーンメッシュが重なった状態となっている。
５）印刷用マスクの固着面（周辺部）の内側部分のスクリーンメッシュを切り抜く。
これにより、印刷用マスク面の開口部がスクリーンメッシュに妨げられることなく露出することとなる。

印刷用マスクは周辺部がスクリーンメッシュと固着されているため、スクリーンメッシュの有する張力が与えられている状態となる。すなわち、上記工程により得られた印刷用マスク枠結合体は、スクリーン枠によって張力がかけられた状態の印刷用マスクを有することとなる。

当該印刷用マスク枠結合体を用いた印刷方法としては、オフコンタクト印刷と、オンコンタクト印刷がある。オフコンタクト印刷とは、印刷用マスク枠結合体を基板から離して水平に載置し印刷用マスク上に印刷するペーストを置き、印刷用マスク上でスキージを基板方向に押し付けながら移動させることにより開口部内にペーストを充填し、スキージが通り過ぎた時点で版離れが発生し、基板接触部にペーストが載せられてゆく印刷方法である。オンコンタクト印刷とは、印刷用マスク枠結合体を基板に密着させ、印刷用マスク上に印刷するペーストを置き、印刷用マスク上でスキージを水平方向に移動させることにより開口部内にペーストを充填し、ペースト印刷後に版を基板から剥離して、基板接触部にペーストを転写する印刷方法である。

ところで、近時の太陽電池セルの作製においては、基板上に短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上（望ましくは１：５００以上、更に望ましくは１：１５００以上）の極めて細長い形状の電極の印刷が求められている。このとき、上記のようなコンビネーション版によりこれを印刷しようとすれば、印刷用の開口部は、これに対応し、短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上（望ましくは１：５００以上、さらに望ましくは１：１５００以上）の細長い溝のような形状の細線状の開口部（以下、「細線状開口部」という。）である必要となる。
しかし、印刷用マスクにこのような細線状開口部を設けてコンビネーション版を製造しようとすると、製造時に与えられる張力によって細線状開口部の形状が変形してしまうという問題があった。

この問題の解決としては、細線状開口部内に架橋部を設けることにより、その形状の変形を抑える印刷用マスクが開示されている。
特開２００５−１１６７８６号公報

しかし、細線状開口部内に架橋部を設けると、ペースト印刷時に架橋部がペーストの充填を阻害し、架橋部対応箇所でのペースト転写性が低下する。その結果、完成した基板のペーストの高さが部分的に低くなるという問題があった。すなわち、架橋部に対応する部分のペーストの高さが架橋部に阻まれて低くなってしまうのである。一方、印刷性能の低下を抑制するために、架橋を細くしたり数を減らしたりすることが考えられるが、この場合、架橋が脆弱になるため、印刷中や印刷後のメンテナンス中に容易に破断し、印刷用マスクが直ぐに使用できなくなると言う問題が存在する。

また、金属製のメッシュを補強用の架橋として用いることも考えられるが、さらに印刷精度は低下することとなる。

この問題を解決するために、出願人らは、スクリーンメッシュのＹ方向の張力が、Ｘ方向より強いスクリーン枠に対し、印刷用マスクを、その細線状開口部の長手方向がＹ方向を向くようにスクリーンメッシュに固着して、開口部の変形を抑えた印刷用マスク枠結合体（以下「異方張力マスク版」と言う）及びその製造方法を発明し、特許出願をした。
以下、スクリーン枠、異方張力マスク版及び印刷用マスク枠結合体において、張力が強い向きをＹ方向、弱い向きをＸ方向と表記する。
特願２０１０−０８５７３４

この異方張力マスク版は、上記問題の解決に顕著な効果を有し、細線状開口部を有しながら架橋構造を持たない印刷用マスクにおいて、初めて従来より高い精度のペースト印刷を可能にした。しかし、この場合においても、Ｘ方向への張力がある程度かかるため、印刷用マスク面内において、細線状開口部が設けられている領域（以下「印刷パターン」と言う。）のうち、Ｘ方向（細線状開口部の短手方向）の両端付近の細線状開口部のみ、他の細線状開口部よりＸ方向への張力の影響を受けやすいため、大きい変形が発生していた。これは、印刷後のペーストの細線の幅にバラつきが生じるという現象を起こしていた。ここで、その変形量は、細線状開口の幅にして、設計値より最大０．０４０ｍｍ程度の拡大を起こしていたが、本来これは０．０１０ｍｍ以下であることが好ましい。

また、これとは別に、印刷時に基板と印刷用マスクを密着させた際、基板端部の段差に追従して印刷用マスクが変形することにより、印刷用マスクと基板との間に僅かな隙間が生じるので、これにより印刷後のペーストの細線の裾部が滲むと言う問題が発生していた。

これらは太陽電池セルの電極としては、集光率を低下させ、発電効率を劣化させることが懸念されており、さらに、今後電極回路の微細化が進むに従い、問題となることが予測され、解決が望まれていた。

本発明は、印刷ペーストの転写性を犠牲にすることなく、細線状開口部を有する場合においても張力による細線状開口部の形状の変形が少ない印刷用マスク及び印刷用マスク枠結合体及びこれらにより作製された太陽電池セルを得るという課題を解決することを目的とするものである。

本発明における請求項１記載の発明は、
スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に印刷用マスクを張設した印刷用マスク枠結合体の製造方法であって、
枠内に、Ｘ方向とＹ方向の張力の比が１：１．５以上１：２．８以下となる状態にてスクリーンメッシュを張設する工程、
短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されており、
基板に接触する面の印刷パターン外の領域に印刷用マスク保持用のスペーサーが設けられている印刷用マスクにつき、当該印刷用マスクの細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて、当該印刷用マスク周辺部を前記スクリーンメッシュに固着する工程、
前記印刷用マスク固着部の内側部分の前記スクリーンメッシュを切除して、前記メタルマスク上のＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下となる状態とする工程、
を有することを特徴とする印刷用マスク枠結合体の製造方法であり、
また、請求項２記載の発明は、
スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に、
短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されており、
基板に接触する面の印刷パターン外の領域に印刷用マスク保持用のスペーサーが設けられている印刷用マスクを、当該印刷用マスクの細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて張設した印刷用マスク枠結合体であって、
当該印刷用マスクにおけるＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下であることを特徴とする印刷用マスク枠結合体であり、
また、請求項３記載の発明は、
スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に印刷用マスクを張設した印刷用マスク枠結合体の製造方法であって、
枠内に、Ｘ方向とＹ方向の張力の比が１：１．５以上１：２．８以下となる状態にてスクリーンメッシュを張設する工程、
短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されている印刷用マスクを、
当該印刷用マスクの細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて、当該印刷用マスク周辺部を前記スクリーンメッシュに固着する工程、
前記印刷用マスク固着部の内側部分の前記スクリーンメッシュを切除して、前記メタルマスク上のＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下となる状態とする工程、
印刷用マスクの基板接触面に印刷用マスク保持用のスペーサーを設ける工程、
を有することを特徴とする印刷用マスク枠結合体の製造方法であり、
また、請求項４記載の発明は、
スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に
短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されている印刷用マスクを、その細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて張設した印刷用マスク枠結合体であって、
当該印刷用マスクにおけるＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下であり、印刷用マスクの基板接触面の、基板接触部分以外の領域に印刷用マスク保持用のスペーサーを設けられていることを特徴とする印刷用マスク枠結合体であり、
また、請求項５記載の発明は、
メタルマスクに設けられた破線状の張力緩衝用のＸ´方向の間隔が、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口同士のＹ´方向の間隔が、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口のＹ´方向の長さが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、
前記張力緩衝用開口部のＸ´方向の長さが、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
前記張力緩衝用開口部と印刷パターンとがＸ´方向に１０ｍｍ以上離れており、
前記張力緩衝用の開口部のＹ´方向の長さが、隣接する印刷パターンの辺の長さの０．５倍以上１．５倍以下であることを特徴とする、請求項１又は３記載の印刷用マスク枠結合体の製造方法であり、
また、請求項６記載の発明は、
メタルマスクに設けられた破線状の張力緩衝用のＸ´方向の間隔が、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口同士のＹ´方向の間隔が、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口のＹ´方向の長さが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、
前記張力緩衝用開口部のＸ´方向の長さが、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
前記張力緩衝用開口部と印刷パターンとがＸ´方向に１０ｍｍ以上離れており、
前記張力緩衝用の開口部のＹ´方向の長さが、隣接する印刷パターンの辺の長さの０．５倍以上１．５倍以下であることを特徴とする、請求項２又は４記載の印刷用マスク枠結合体であり、
また、請求項７記載の発明は、
太陽電池用基板の電極を製造するためのものであることを特徴とする請求項２、４又は６何れか記載の印刷用マスク枠結合体である。

上記印刷用マスクは、太陽電池用基板の電極を始めとした細線状の電極を製造するための印刷用マスク枠結合体に使用される場合に特に有効である。

上記製造方法は、太陽電池用基板の電極を始めとした細線状の電極を製造するための印刷用マスク枠結合体の製造において特に有効である。

さらに、当該印刷用マスク枠結合体は太陽電池用基板の電極を始めとした、細線状の電極を製造するためのものである場合に特に有効である。

本発明により製造された印刷用マスク枠結合体によれば、開口部内に架橋が存在せず、かつ張設時の開口部の形状の変形が少なく、さらに印刷時の開口部の変形も少ないため、高精度のペースト印刷が可能となる。

本発明の印刷用マスクであり、（ａ）、（ｂ）は張力緩衝用の開口部の例 破線状の張力緩衝用の開口部 スペーサーの有無による印刷時の印刷用マスクの様子と、ペースト細線 スペーサーの形態（ａ）は板を貼付したもの、（ｂ）は板を貼付後メッキで印刷用マスクに固着したもの、（ｃ）はメッキ法で印刷用マスクと一体に形成したもの、（ｄ）は印刷用マスク枠結合体作製後、テープを貼付したもの 本発明に係る印刷用マスク枠結合体の製造工程図 印刷されたペースト細線と寸法測定箇所 比較例６のまとめ

添付の図面を参照しながら、本発明の実施形態について以下に説明する。

従来の異方張力マスク版は、それまでスクリーンメッシュの張力はできるだけ等方的に（±５％以内）なるようにするのが望ましいとされ、当該範囲内となるように留意して製造が行なわれていたのに対し、細線状開口部を有する印刷用マスクにおいて、あえて張力の異方性を設けることにより、架橋を設けることなく問題が解決しうることを見出したものであった。

ここで、スクリーン枠の製造時において張力を調整する手法としては、スクリーンメッシュの４辺をクランプして牽引する方法が一般的であるが、これに限られるものではない。
また、スクリーンメッシュの張力の比は、１：３程度が上限であると考えられる。これを超える高比率を与えようとすると、Ｘ方向の張力を一定にし、Ｙ方向の張力を強く調整した場合にはスクリーンメッシュの破断がおき、Ｙ方向の張力を一定にし、Ｘ方向の張力を弱くした場合には、印刷後に印刷用マスク枠結合体を基板から剥がす際に不具合が起きるので好ましくない。

なお、スクリーンメッシュのＸ方向とＹ方向の張力の比は１：１．５以上で効果が得られるが、１：２以上１：２．８以下であればさらに望ましい。
また、完成後の印刷用マスク枠結合体の印刷用マスク面上における張力比に着目した場合には、１：１．３以上で効果が得られるが、１：１．５以上１：２．３以下であればさらに望ましい。
これ未満であるときは細線状開口部の変形が大きくなり、ペーストの細線の形状不良を起こしやすくなり、これより大きい場合は、前記の通り、印刷後の版離れが悪くなる恐れがあるからである。

しかしながら、このような張力の異方性だけでは、印刷用マスクにかかる張力によるＸ方向の変形を完全には抑えきれず、印刷パターンの両端付近の開口部のＸ方向への変形を生じていたのは前記の通りである。

これに対し、本発明に係る印刷用マスクは、印刷用マスク内部にあえて印刷に供しない開口部を設け、これに張力を緩衝する機能を持たせ、ここにＸ方向の張力を吸収させることで、スクリーンメッシュのテンションによる開口部のＸ方向への変形をほぼ完全に解消することができるものである。また、基板接触面に印刷用マスク保持用スペーサーを設けることで、印刷時の印刷用マスクの基板密着性を向上させた。

この張力緩衝用の開口部の形態には様々なものがある。図１に効果的な開口部の形態を例示する。例えば、一本線の細長いスリット状の開口（ａ）、短い開口が破線状に配列された開口パターン（ｂ）などが挙げられる。その他、円形や多角形などの小開口を配列することにより、全体として一体のパターンを形成する方式が考えられるが、いずれにしても、そのパターンはＹ´方向を向く細長い形状であることが好ましい。
ここで、印刷用マスクに単体おける細線状開口部の長手方向をＹ´方向、短手方向をＸ´方向と称し、スクリーン枠等におけるＸ方向、Ｙ方向と区別する（即ち、印刷用マスク枠結合体においては、ＸとＸ´、ＹとＹ´はそれぞれ略同じ方向を向くことになる。）。以下場合に応じて同様な表記をする。

ここで、張力緩衝用開口部が前記スリッド状開口の場合、その効果を有効に発揮するという意味で、その幅は０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましく、０．１０ｍｍ以上１．０ｍｍ以下がさらに好ましい。太すぎると、これにより印刷用マスクの形状が不安定になるため、印刷用マスクをスクリーンに固着する際に不測の変形を起こし易くなるので好ましくない。また、貼付後も、開口部の長手方向の中央近傍が捲れやすくなるため、張力緩衝効果が落ちると言う問題がある。

ここで、張力緩衝用開口部を太くせずに効果を増すためには、張力緩衝用の開口部を一本に限らず、間隔をあけて複数本横に並べると良い。この場合、張力緩衝用開口部同士 のＸ´方向の間隔（図２の２３参照）は、狭いほど張力を吸収し易くなるため、その緩衝効果が高まる傾向にある。具体的には０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であると好ましく、０．０５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下であるとさらに好ましい。ここで、０．０５ｍｍ未満の場合、間隔が狭すぎて、これらを隔離する部分が破断しやすくなるという問題がある。

また、張力緩衝用開口部の位置は、張力によるこれの変形の影響を、細線状開口部に与えないように、印刷パターンから離して設けると効果的である。この場合、１０ｍｍ以上離すと好ましく、２０ｍｍ以上であることがさらに好ましい。ここで、この距離は、印刷パターンの端の細線状開口部と、これに隣接する張力緩衝用開口部の、Ｘ´方向の最短距離であると定める（図５の５１１参照）。

一方、破線状に配列する場合を図２に示す。この破線を複数本設けるならば、隣接する破線の上下端の位置は一致させるよりも、ずらした方が効果的である。これは、上下端の位置を一致させた場合（ａ）、破線を構成する開口（以下「小開口」という）の間の空間部分は開口がなく、印刷用マスクの素材が存在するので、張力を緩衝しないため、全体として張力の緩衝効果が小開口のある部分とない部分と異なり、Ｘ´方向のバランスが悪くなる反面、在る程度ずらした場合（ｂ）、Ｘ´方向に小開口部と空間部が入れ替わるため、バランス良く張力を緩衝するためである。このとき、ずらす量としては小開口一つ分以下の長さで、略周期的な千鳥状にずらすとより効果的である。
（ｂ）は隣接する破線を、上下端の位置をずらして配列した場合を現したものである。なお、図では一例として破線が３本の場合を挙げたが、実施形態としてはこれに限られるものではなく、２本以上であるとき、効果を発揮しうる。

前記小開口のＹ´方向の長さは、短すぎると張力による変形を起こしにくくなり効果が少なくなるため、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であることが好ましく、１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であるとさらに好ましい。また、小開口同士のＹ´方向の間隔は、張力緩衝効果を有効に発揮するためには、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。一方、Ｘ´方向の幅は、前記の通り、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましく、０．１ｍｍ以上１．０ｍｍ以下である場合さらに好ましい。また、破線同士のＸ´方向の間隔は前記の通り、狭いほうが張力緩衝効果を発揮しやすい。

ここで、前記いずれの張力緩衝開口部の形態をとったとしても、その全長は、有効に張力緩衝効果を示すと言う意味で、これと平行する印刷パターンの辺の長さの０．５倍以上１．５倍以下であるのが好ましい。０．５倍以下のときは、張力を受けたときの張力緩衝用開口部が変形し難くなるため、効果は少なくなる。また、印刷パターンの辺の長さと略同じ長さ、具体的には０．９乃至１．１倍であることが特に好ましい。

また、印刷用マスクの印刷面のうち、基板に接しない部分に印刷用マスク保持用のスペーサーを設けることで、印刷時に印刷用マスクが基板の段差に追従して変形することによる細線状開口部の変形を解消することができる。

図３に、印刷用マスク保持用スペーサーがない場合（ａ）と、設けられている場合（ｂ）の印刷時の印刷用マスクの変形の様子を示した。（ａ）では、スキージの圧力により、印刷用マスクが基板端部により変形することで、印刷パターンの端が基板から浮いている。このまま印刷をすれば、印刷パターンの端付近の細線状開口部で印刷されたペースト細線は、その裾野が滲んだ形状になってしまうが（３６）、（ｂ）ではスペーサーが支柱となり、印刷用マスクの変形を発生させていない。これにより印刷されたペースト細線は、印刷パターンの端であっても、その内部と同様に、裾野のにじみの無い綺麗な矩形を保つ（３７）。

このスペーサーは、様々な方法で形成できる。例えば、基板相当の厚さの板を、基板接触部分外に貼付することが考えられる。この際、当該板は張力緩衝用開口部の機能が損なわれないように、これを塞がないようなサイズや配置にする必要がある。貼付の方法は、工程の簡略化を図るのであれば、接着剤による貼付、堅牢さを重視するのであれば、メッキ法を用いると効果的である。これは接着剤で板を貼付した印刷用マスクに対し、メッキによりメッキ皮膜を形成して板をコーティングする。これは後述する、印刷用マスクをメッキ法で作製する場合に特に有効である。すなわち、印刷パターン部の板厚が所望の厚さに形成される直前でメッキを一旦停止し、所望の箇所に前記の板を貼付し、これに対してさらにメッキを行なうことで、印刷用マスク上に堅牢にスペーサーを形成できる。この場合、板は金属片を用いる必要があり、さらに電気メッキの場合には、導電性の接着剤を使用するなどの手段により、当該金属片と印刷用マスク表面が電気的な導通が得られるように接着する必要がある。
また、メッキ被膜そのものをスペーサーとするとさらに堅牢にすることができる。これは、印刷用マスク作製後、フォトリソグラフィにより、印刷用マスク表面において、スペーサーを設置したい部分だけがメッキされるように加工して、メッキによりメッキ被膜を当該部分に形成する方法である。これも特に、メッキ法で印刷用マスクを作製する場合に効果的な方法である。
一方、工程を簡略化したい場合は、印刷用マスクをスクリーン版に固着して、固着した内部のメッシュを切除した後に、基板接触面の、基板接触部以外の部分にスペーサーを設ける方法がある。このとき、スペーサーの素材として、厚手のテープを貼付しても、十分な効果が得られる。この場合、既に印刷用マスクはスクリーン版に張設されている状態なので、張力緩衝用の開口部を塞いでしまっても問題はない。ここで、スペーサーの厚さは基板と同じ程度であることが好ましい。例えば、基板が太陽電池の電極を印刷するウエファーである場合には、一般に１００以上１５０μｍ以下であることが好ましい。
図４にスペーサーの形態を例示列挙した。（ａ）は板を貼付したもの、（ｂ）は板を貼付後メッキで印刷用マスクに固着したもの、（ｃ）はメッキ法で印刷用マスクと一体に形成したもの、（ｄ）は印刷用マスク枠結合体作製後、テープを貼付したものである。

なお、印刷用マスクの製造方法は、例えばエッチング法、メッキ法、レーザー加工法、ドリル加工等の機械加工法等が挙げられる。また、その素材は、ニッケル、ステンレス、アルミニウムなどの金属、ポリイミドなどの樹脂、または前記金属類と樹脂類の複合構造などが挙げられるが、選択する加工法により適した素材を選ぶべきである。

このようにして得られた印刷用マスクを異方張力マスク版の印刷用マスク部材として使用することで、従前の異方張力マスク版を上回る印刷性能を有する印刷用マスク枠結合体を製造することができる。

これにより、短手方向と長手方向の長さの比（以下、場合により「縦横比」という。）が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクを有するコンビネーション版を得ることが可能となった。縦横比が１：５００、さらには１：１５００を超える細線状開口部を有する印刷用マスクを用いる場合には、さらに顕著に効果が現れる。

なお、以上に言う「短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部」とは、架橋がなされていない縦横比１：１０以上の開口部はもちろん、架橋部間、または架橋部と辺の間の開口部、換言すれば架橋部の無い部分の開口部の縦横比が１：１０以上である場合を含む。

このとき、印刷用マスク上の開口部が全てこの範囲の細線状開口部である必要はない。また、全ての細線状開口部のＹ´方向がＹ方向を向いていることも必須ではない。すなわち、細線状開口部を有し、かつ主要な細線状開口部のＹ´方向がＹ方向ないしＹ方向に近い方向を向いていればよい。上記において「略Ｙ方向」と記載されているのはその趣旨である。

なお、以上の様に印刷用マスク枠結合体作製し、そのまま印刷をすると、ペーストが張力緩衝用開口部に入り、印刷面に回りこむおそれがある。これは、張力緩衝用開口部をテープで塞ぐことで簡単に防ぐことができ、また製品としても見栄えが良くなる。このとき、当該テープは、前記の印刷用マスク保持用スペーサーを兼ねてもよい。

〔実施例１〕
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
本発明の印刷用マスク、印刷用マスク枠結合体およびその製造方法の一例を図５に示す。
印刷用マスク枠結合体５１６の作製には、スクリーンメッシュ５３の張力比を、Ｘ：
Ｙ＝１：２に設定してスクリーンメッシュ５３を枠５２に張設したスクリーン枠５１を使用し、印刷用マスク５５の開口部５６、５７、５８のＹ´方向をスクリーン枠のＹ方向と略同一方向に向くように固着した（ｃ）。スクリーン枠５１のサイズはＸ方向が３５０ｍｍ、Ｙ方向が３５０ｍｍである。

このときスクリーン枠測定用のテンションゲージ（ＳＴＧ−７５、プロテック社製。以下、「テンションゲージ１」という）の測定値は、枠のＸ方向が２．０ｍｍ、Ｙ方向が１．０ｍｍであり、張力比はＸ：Ｙが１：２であった。なお、今回用いたテンションゲージを含む一般のテンションゲージは、スクリーンメッシュ上に錘を戴置し、当該錘の沈み込み量を計測するものであるため、計測値の単位系は「ｍｍ」であり、テンション（張力）が大きいほど０に近くなる。ここで、本発明における「張力の比」ないし「張力比」とは、当該計測値の逆数の比である。また、本発明において、テンションゲージ１はスクリーン枠の面の中央近傍に載置して張力を測定した。

ここで、印刷用マスク５５のサイズは２６０ｍｍ×２６０ｍｍ、厚みは０．０５ｍｍで、ニッケルの電気メッキにより作製した（ａ）。印刷用マスク５５の開口部の形状は、Ｘ´方向が０．０４ｍｍ、Ｙ´方向が３８ｍｍの長さの細線状開口部５６（縦横比１：４７５）と、７４ｍｍの長さの細線状開口部５７（縦横比１：９２５）と、３８ｍｍの長さの細線状開口部５８（縦横比１：４７５）を、Ｘ´方向に２．３ｍｍ間隔で６７本配列した。また、細線状開口部５６、５７、５８の間のＹ´方向の間隔は２ｍｍである。また、Ｙ´方向を軸とした印刷用マスク左右両端と印刷パターンの間の領域に張力緩衝用の開口部を設けてある。張力緩衝用の開口部は、破線状であり、小開口一つの長さは１５ｍｍ、幅は０．１０ｍｍ、そのＹ´方向の間隔は７ｍｍであり、破線はＸ´方向に１ｍｍ間隔で３本、その上下端をずらして千鳥状に配列した（５１０）。
印刷用パターンの左又は右端の開口部と、これと隣接する張力緩衝用開口部の距離（以下これを単に「印刷パターンと張力緩衝用開口部の距離」と言う（５１１））は、１０ｍｍであった。

また、印刷用マスク枠結合体５１６には、基板接触部以外の部分に印刷用マスク保持用スペーサー（５１５）が設けられている。当該スペーサーは、印刷用マスクをスクリーン版に固着後、樹脂製の補強テープを貼付したものであり、このスペーサーの厚さは約１００μｍである。

スクリーン枠５１に印刷用マスク５５を固着し、固着内部のスクリーンメッシュを切除した（ｃ）。印刷用マスク周辺のスクリーンメッシュ部に補強テープ５１３を貼り、当該テープを貼り付けた裏面に接着剤を塗布して補強し、印刷用マスク枠結合体５１６を得る（ｄ）。完成後の印刷用マスク枠結合体の印刷用マスク面上における張力を印刷用マスク版測定用のテンションゲージ（プロテック社製 ＭＴＧ−０８Ａ。以下「テンションゲージ２」という）で測定したところ、Ｘ方向が１．０５ｍｍ、Ｙ方向が０．７ｍｍであり、張力比はＸ：Ｙが１：１．５であった。ここで、本発明においてテンションゲージ２は印刷用マスク枠結合体の印刷用マスク面の中央近傍に載置して張力を測定した。この印刷用マスク枠結合体の細線状開口部寸法を測定したところ、張設による細線状開口部寸法の変化量は最大で０．００７ｍｍであることが確認された。

この様にして作製した印刷用マスク枠結合体を用いて、印刷試験を行った。当該試験は、手刷り印刷機の金属スキージを用いて、１６０ｍｍ×１６０ｍｍのサイズのシリコンウエファー上に銀ペーストを印刷した。ここで、印刷方向は細線状開口部の長手方向に対して平行になるように実施した。結果としては、充填不足による銀ペーストの印刷細線の割れ、欠けなどなく、断面形状が矩形をした良好な印刷結果が得られた。拡大観察では、表面に凹凸がなく、平坦であることが確認された。
印刷パターン内に印刷されたペースト細線の幅を測定したところ、その幅の差は最大０．０１０ｍｍであることが確認された。また、ペースト細線の断面はその殆どが矩形をしており、裾野の滲みは見られなかった。ここで、ペースト細線の測定及び観察は、図６の様にその中心近傍について行なった。

〔実施例２〕
実施例１で用いたものと同じ仕様のスクリーン枠に対し、実施例１と同じ製造方法で破線状の張力緩衝用の開口部を形成した印刷用マスクを固着して印刷用マスク枠結合体を作製した。ここで、本実施例における印刷用マスクは、破線のＸ´方向の間隔が０．５ｍｍである以外は実施例１のものと同様である。
この印刷用マスク枠結合体の細線状開口部寸法を測定したところ、張設による細線状開口部寸法の変化量の最大値は０．００７ｍｍであった。

〔実施例３〕
さらに、破線のＸ´方向の間隔が０．２ｍｍである以外は実施例１のものと同仕様の印刷用マスクを使い、前記と同様の印刷用マスク枠結合体を作製したところ、張設による細線状開口部寸法の変化量の最大値は０．００３ｍｍであった。これから、破線の間隔を狭めることで張力緩衝効果が増すことが分かる。

〔実施例４〕
次に、印刷パターンと張力緩衝用開口部の距離を２０ｍｍにした以外は、実施例１と同様である印刷用マスク枠結合体を作製したところ、張設による細線状開口部寸法の最大値は０．００３ｍｍであった。

〔実施例５〕
また、印刷パターンと張力緩衝用開口部の距離を３０ｍｍにした以外は、実施例１と同様である印刷用マスク枠結合体を作製したところ、張設による細線状開口部寸法の最大値は０．００２ｍｍであった。

〔実施例６〕
実施例１の印刷用マスクにおいて、印刷パターンと張力緩衝用開口部の距離を３０ｍｍにし、破線の本数を３本から５本に増やし、さらに破線間のＸ´方向の間隔を０．５ｍｍにした印刷用マスクを用いて実施例１同様の印刷用マスク枠結合体を作製したこところ細線状開口部の変化量の最大値は０．００６ｍｍであった。

〔実施例７〕
実施例１の印刷用マスクにおいて、印刷パターンと張力緩衝用開口部の距離を３０ｍｍにし、破線間のＸ´方向の間隔を０．５ｍｍにし、さらに破線の小開口のＹ´方向の長さを２０ｍｍにした印刷用マスクを用いて実施例１同様の印刷用マスク枠結合体を作製したこところ、細線状開口部の変化量の最大値は０．００３ｍｍであった。

〔実施例８〕
実施例１の印刷用マスクにおいて、張力緩衝用開口部を図１（ａ）の様なスリッド状にした。ここで、開口の幅は１ｍｍ、長さは１５５ｍｍ、印刷パターンからのＸ´方向の距離は１０ｍｍとした。この印刷用マスクを用いて、実施例１同様の印刷用マスク枠結合体を作製したこところ、細線状開口部の変化量の最大値は０．０１０ｍｍであった。

〔実施例９〕
開口の幅は１０ｍｍとした以外は、実施例８と同様の印刷用マスクにおいて、この印刷用マスクを用いて、実施例８と同様の印刷用マスク枠結合体を作製したこところ、細線状開口部の変化量の最大値は０．０１０ｍｍであった。

〔比較例１〕
張力緩衝用開口部である破線の配列が、上下端の位置が揃っていること以外は実施例１と同様の印刷用マスク枠結合体を作製した。このとき、張設による細線状開口部寸法の変化量の最大値は０．０２０ｍｍであった。

［比較例２］
印刷パターンと張力緩衝用開口部の距離を１ｍｍにして、実施例１と同様の印刷用マスク枠結合体を作製した。このとき、張設による細線状開口部寸法の変化量の最大値は０．０３５ｍｍであった。

［比較例３］
開口の幅は１５ｍｍとした以外は、実施例８と同様の印刷用マスクにおいて、この印刷用マスクを用いて、実施例８と同様の印刷用マスク枠結合体を作製したこところ、細線状開口部の変化量の最大値は０．０３０ｍｍであった。また、このとき印刷用マスクの形状は不安定であり、印刷用マスクをスクリーンに固着する際に、歪みが発生した。

［比較例４］
実施例１と同様のスクリーンメッシュ枠を用いて、印刷用マスク枠結合体を作製した。当該印刷用マスク枠結合体は、張力緩衝用の開口部と印刷用マスク保持用スペーサーを設けられていない以外は、実施例１の印刷用マスクと同仕様、すなわち、異方張力マスク版である。
張設による細線状開口部寸法の変化量の最大値は、張力緩衝用の開口部がないことにより、実施例１より大きく、０．０４０ｍｍあることが確認された。

この印刷用マスク枠結合体を用いて、実施例１と同様の印刷試験を行った。結果としては、銀ペーストの充填や印刷細線の断面形状に関しては実施例１と同様の良好な結果が得られたが、印刷パターン内に印刷されたペースト細線の幅を測定では、印刷パターンの端の細線の幅と内側の細線の幅の差は最大０．０４０ｍｍであった。
なお、印刷方向は細線状開口部の長手方向に対して平行になるように実施した。また、印刷パターンの端のペースト細線には、印刷用マスクとウエファーに生じた隙間により、裾野ににじみが見られた。

［比較例５］
実施例１と同様のスクリーンメッシュ枠を用いて、これに印刷用マスク枠結合体を作製した。当該印刷用マスク枠結合体は、印刷用マスク保持用スペーサーを有しない点以外は、実施例１のものと同様である。この印刷用マスク枠結合体を用いて、実施例１と同様の印刷試験を行った結果、印刷パターンの端のペースト細線には、印刷用マスクとウエファーに生じた隙間により、裾野に滲みが見られた。

［比較例６］
張力異方性がＸ：Ｙ＝１：１．１となるような印刷用マスク枠結合体を、実施例１と同様な仕様で作製した。このとき、この印刷用マスク枠結合体は細線状開口部寸法の変化が著しく、最大で０．０５０ｍｍであり、電極の形状不良が確認された。また、同様に１：１．２の場合、１：１．３、１：１．５、１：２．３、１：２．５の場合の結果を図７の表に示す。

１１ ５９ 印刷パターン
１２ １３ １４ ５６ ５７ ５８ 細線状開口部
１５ 印刷パターン端部
１６ 印刷パターン内部
１７ ５１０ 張力緩衝用開口部
２１ 小開口のＹ´方向の長さ
２２ 小開口同士のＹ´方向の間隔
２３ 張力緩衝用開口部同士のＸ´方向の間隔
３１ スキージ
３２ 印刷用マスク
３３ 基板
３４ 印刷台
３５ 印刷用マスク保持用スペーサー
３６ 裾野に滲みを伴うペースト細線
３７ 滲みのないペースト細線
４１ 印刷用マスク
４２ 接着剤
４３ 板（スペーサー）
４４ メッキ皮膜
４５ メッキ皮膜（スペーサー）
４６ テープ（スペーサー）
５１ スクリーン枠
５２ 枠
５３ スクリーンメッシュ
５４ ５１４ 張力（計測値）
５５ 印刷用マスク
５１１ 印刷パターンと張力緩衝用開口部の距離
５１２ コンビネーション部
５１３ 補強テープ
５１５ テープ（スペーサー）
５１６ 印刷用マスク枠結合体
６１ ペースト細線の幅の測定部分

Claims (7)

1. スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に印刷用マスクを張設した印刷用マスク枠結合体の製造方法であって、
   枠内に、Ｘ方向とＹ方向の張力の比が１：１．５以上１：２．８以下となる状態にてスクリーンメッシュを張設する工程、
   短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
   前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されており、
   基板に接触する面の印刷パターン外の領域に印刷用マスク保持用のスペーサーが設けられている印刷用マスクにつき、当該印刷用マスクの細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて、当該印刷用マスク周辺部を前記スクリーンメッシュに固着する工程、
   前記印刷用マスク固着部の内側部分の前記スクリーンメッシュを切除して、前記メタルマスク上のＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下となる状態とする工程、
   を有することを特徴とする印刷用マスク枠結合体の製造方法。
2. スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に、
   短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
   前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されており、
   基板に接触する面の印刷パターン外の領域に印刷用マスク保持用のスペーサーが設けられている印刷用マスクを、当該印刷用マスクの細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて張設した印刷用マスク枠結合体であって、
   当該印刷用マスクにおけるＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下であることを特徴とする印刷用マスク枠結合体。
3. スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に印刷用マスクを張設した印刷用マスク枠結合体の製造方法であって、
   枠内に、Ｘ方向とＹ方向の張力の比が１：１．５以上１：２．８以下となる状態にてスクリーンメッシュを張設する工程、
   短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
   前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されている印刷用マスクを、
   当該印刷用マスクの細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて、当該印刷用マスク周辺部を前記スクリーンメッシュに固着する工程、
   前記印刷用マスク固着部の内側部分の前記スクリーンメッシュを切除して、前記メタルマスク上のＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下となる状態とする工程、
   印刷用マスクの基板接触面に印刷用マスク保持用のスペーサーを設ける工程、
   を有することを特徴とする印刷用マスク枠結合体の製造方法。
4. スクリーンメッシュを介してスクリーン枠に
   短手方向と長手方向の長さの比が１：１０以上の細線状開口部を有する印刷用マスクであって、印刷パターンの領域外に、張力緩衝用の開口部が設けられており、
   前記張力緩衝用の開口部が、細線状開口部の長手方向に破線状に２本以上配列されており、当該破線状開口の上下端が千鳥状にずれて配列されている印刷用マスクを、その細線状開口部の長手方向が略Ｙ方向となる状態にて張設した印刷用マスク枠結合体であって、
   当該印刷用マスクにおけるＸ方向とＹ方向の張力の比が１：１．３以上１：２．３以下であり、印刷用マスクの基板接触面の、基板接触部分以外の領域に印刷用マスク保持用のスペーサーを設けられていることを特徴とする印刷用マスク枠結合体。
5. 印刷用マスクに設けられた破線状の張力緩衝用のＸ´方向の間隔が、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
   前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口同士のＹ´方向の間隔が、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
   前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口のＹ´方向の長さが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、
   前記張力緩衝用開口部のＸ´方向の長さが、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
   前記張力緩衝用開口部と印刷パターンとがＸ´方向に１０ｍｍ以上離れており、
   前記張力緩衝用の開口部のＹ´方向の長さが、隣接する印刷パターンの辺の長さの０．５倍以上１．５倍以下であることを特徴とする、請求項１又は３記載の印刷用マスク枠結合体の製造方法。
6. 印刷用マスクに設けられた破線状の張力緩衝用のＸ´方向の間隔が、０．０５ｍｍ以上５．０ｍｍ以下であり、
   前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口同士のＹ´方向の間隔が、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
   前記破線状の張力緩衝用開口部を構成する小開口のＹ´方向の長さが、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下であり、
   前記張力緩衝用開口部のＸ´方向の長さが、０．０５ｍｍ以上１０ｍｍ以下であり、
   前記張力緩衝用開口部と印刷パターンとがＸ´方向に１０ｍｍ以上離れており、
   前記張力緩衝用の開口部のＹ´方向の長さが、隣接する印刷パターンの辺の長さの０．５倍以上１．５倍以下であることを特徴とする、請求項２又は４記載の印刷用マスク枠結合体。
7. 太陽電池用基板の電極を製造するためのものであることを特徴とする請求項２、４又は６何れか記載の印刷用マスク枠結合体。