JP6166175B2 - 金属板接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属板を接合する方法であって、特に、スクリーン印刷用メタルマスクの接合方法に好適な金属板接合方法に関する。

近年の電力事情、ECO推進等に伴い、照明製品のLED化も進み、商品電力の低減、長寿命化などの導入効果が注目され、それらLED照明製品の需要が大きく伸びてきている。それらLED照明製品の中でも、LED蛍光管や電飾用LEDなどの長尺、大判の製品については、特に効率的な生産手段が必要になり、有効になってきている。

長尺製品を生産するための基板実装では、製品基板サイズによって半田ペーストの印刷装置（以後単に印刷装置とも称する）、半田ペースト印刷用メタルマスク（以後単に印刷用メタルマスクとも称する）の設定が決まる。印刷用メタルマスクは、現在、長手方向で最大８００ｍｍまでが加工限界となっている。

このような装置仕様に合わない基板（例えば、長さが８００ｍｍを超えるもの等）の製造方法は、一般的に、長手方向で分割して生産し、部品実装後に基板を連結することで長尺の製品とすることが標準的な製造方法となっている。この際、基板同士の連結のために、電気的な基板連結用のパターン設計も必要となる。

一方、特許文献１に記載されているように、有機EL層を蒸着法によって形成する際に用いられる大型メタルマスクでは、2枚のメタルマスクを抵抗溶接（スポット溶接）によりつなぎ合わせることにより1枚の大型のメタルマスクを形成することが提案されている。

特開２０１１−１８１２０８号公報

しかしながら、基板を分割して製造する方法では、基板同士の接続部分の電気的結合を確保するためのパターン設計およびパターン形成が必要であった。また、基板が分割されているために、基板強度が弱くなること、および、基板を接合するために工数が必要でコスト高になること等の問題があった。そのため、分割した基板を接合する工法を採用しなくても大型の基板製造を可能にすることができる、大型の半田ペースト印刷用マスクの製造方法の確立が望まれている。

一方、半田ペースト印刷用メタルマスクは、スキージにより半田ペーストをその表面に伸ばすことにより、半田ペーストをメタルマスクの穴から基板表面に印刷するためのものなので、表面の平坦性が要求される。そのため、特許文献１に開示されているように、2枚のメタルマスクを抵抗溶接（スポット溶接）で接合したものでは、抵抗溶接部分と、2枚のメタルマスクの接合部分とに凹凸が形成されてしまうので、半田ペースト印刷用メタルマスクとしては使用することができない。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、半田ペースト印刷用マスクにも使用できるように、接合部に凹凸無く2枚の金属板を接合する方法を提供し、大型の半田ペースト印刷用マスクの製造を可能にしようとするものである。

上記本発明の課題は、下記の各発明により解決することができる。即ち、本発明の金属板接合方法は、金属板同士を接合する金属板接合方法であって、第１金属板と第２金属板との端部に同一形状の凸部と凹部とを互い違いに形成する工程と、第１金属板の凸部を第２金属板の凹部に、第２金属板の凸部を第１金属板の凹部に嵌合させる工程と、を備えたことを主要な特徴としている。
これにより、接合部分に凹凸を生じること無く2枚の金属板を接合することができる。

また、本発明の金属板接合方法は、前記第１金属板と、前記第２金属板とが、半田スクリーン印刷用メタルマスクであることを主要な特徴としている。
これにより、現状の設備での製造限界である、８００ｍｍの長さを超える大型の半田スクリーン印刷用メタルマスクを製造することができる。

更に、本発明の金属板接合方法は、前記凸部と前記凹部とを形成する面であって、嵌合した前記凸部と前記凹部とが互いに接触する面のうち、前記第１金属板と前記第２金属板との表面に平行な方向で、かつ、前記第１金属板と前記第２金属板とを引き離す方向に張力をかけたとき、互いに押圧する力がかかる部分が平面で形成され、それ以外が曲面で形成されていることを主要な特徴としている。
これにより、力を平面で受けるので第１金属板と第２金属板とにかかるストレスを低減させることができ、かつ、半田印刷用メタルマスク表面に塗布されたクリーム半田をスキージによりメタルマスク表面に伸ばしたとき、クリーム半田が金属板接合部分に滞留することを防ぐことができる。

更にまた、本発明の金属板接合方法は、前記凸部と前記凹部とを形成する面である、嵌合した前記凸部と前記凹部とが互いに接触する面は、すべて曲面で形成されていることを主要な特徴としている。
これにより、半田印刷用メタルマスク表面に塗布されたクリーム半田をスキージによりメタルマスク表面に伸ばしたとき、金属板表面の接合部分のすべてが曲線となるので、クリーム半田が金属板接合部分に滞留することが更に無く、均等に伸ばされる。

また、本発明の金属板接合方法は、前記第１金属板と、前記第２金属板との接合部をまたいで、前記第１金属板と前記第２金属板の裏面に接着テープを貼付する工程を更に含んだことを主要な特徴としている。
これにより、前記第１金属板と、前記第２金属板との接合をより強固にすることができる。

更に、本発明の金属板接合方法は、前記第１金属板と前記第２金属板の前記接着テープを貼付する場所をあらかじめハーフエッチング処理する工程を更に備え、前記接着テープをハーフエッチング処理された場所に貼付することを主要な特徴としている。
これにより、接着テープが貼付された部分においても、接着テープが金属板の表面から出っ張ることを防止することができる。

更にまた、本発明の金属板接合方法は、前記形成工程において、前記第１金属板又は前記第２金属板の何れかに変えて、若しくは前記第１金属板と前記第２金属板の間、若しくは前記第１金属板の内部又は前記第２金属板の内部に、前記凸部と前記凹部との嵌合によって接合される第３金属板をレーザー加工機によって形成する工程を含み、前記嵌合工程において、半田印刷パターンが形成された前記第１金属板と半田印刷パターンが形成された前記第２金属板の双方又は何れかと、半田印刷パターンが形成された前記第３金属板と、を組み合せて利用する構成を採用したことを主要な特徴としている。
これにより、半田印刷パターンに共通部分がある場合は、半田印刷用メタルマスクを複数枚製造することなく、半田印刷パターンの異なる部分のみを取り替えて半田ペースト印刷用マスクとして使用することができるのでコストを低減することができる。

本発明によれば、基板を分割して製造する方法によらず、大型の基板製造を可能にすることができるため、従来のような、基板同士の接続部分の電気的結合を確保するためのパターン設計やパターン形成を必要とせず、また、基板が分割されていないために、基板強度が弱くなることもない。また、基板を接合するための工数が不要となるため、製造にかかる時間の短縮やコストダウンを図ることができ、大型の半田スクリーン印刷用メタルマスクを容易に製造することができるという優れた効果を奏する。

金属板である２枚のクリーム半田印刷用マスクの接合前後を示す概略図である。 第１金属板と第２金属板の凹凸部の斜視図である。 凹凸部の形状を示す平面図である。 凸部と凹部の接合を説明する説明図である。 嵌合により接続した凹凸部を接着テープで補強した状態を示す斜視図である。 凹凸部に形成した溝に接着テープを貼付した状態を示す斜視図である。 接続パターンと、位置補正に関する説明図である たわませた枠金属板を貼り付けた状態の説明図である。 外枠に固定されたマスクの斜視図である。 一部取り替え可能マスクの斜視図である。 評価を行った接続パターンの種類を示した図である。 金属板接合方法をマスクに適用した場合の他の実施形態について示した断面図である。 金属板接合部にテンションをかけた場合の歪み状態説明図である、

以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について説明する。本発明は以下の好ましい実施の形態により説明されるが、本発明の範囲を逸脱すること無く、多くの手法により変更を行うことができ、本実施の形態以外の他の実施の形態を利用することができる。また、数字の範囲を示すときに“〜”を用いて表す場合は、“〜”の前後の数値も数値範囲に入るものとする。

図１を参照して説明する。図１は、金属板である２枚のクリーム半田印刷用マスクの接合前後を示す概略図である。図１の（Ａ）は、第１金属板１０と、第２金属板１２とが嵌合する前の図であり、（Ｂ）は、嵌合後の図である。

本発明の金属板接合方法は、第１金属板１０と、第２金属板１２との端部に同一形状の凸部１４と凹部１６とを互い違いに形成する凹凸部形成工程と、第１金属板１０の凸部１４を第２金属板１２の凹部１６に、第２金属板１２の凸部１４を第１金属板の凹部１６に嵌合させる工程と、を主に備えて構成される。

第１金属板１０と第２金属板１２は、鉄、銅、ニッケル、ステンレス等様々な金属で構成することができるが、クリーム半田印刷用マスクとして使用する場合は、ステンレスが好ましい。クリーム半田印刷用マスクである第１金属板１０と第２金属板１２の表面には、クリーム半田を印刷するための穴のパターン１８が形成されている。

また、第１金属板１０と第２金属板１２の端部には、同一形状の凸部１４と、凹部１６とが形成されているが、ここで、同一形状の凸部、凹部とは、凸部の形状と凹部の形状とが同一であり、凸部が凹部に隙間無くぴったり嵌合する凸部と凹部のことを言う。

凹凸部形成工程では、例えばレーザ加工により凸部、凹部を形成することができる。レーザ加工時の加工条件としては、クリーム半田印刷用マスクの加工と同じ設定を用いることができる。レーザ加工時には、レーザの焦点を均一にするため、加工対象の金属板がたるまないようにレーザ加工機にセットし、加工対象金属板の板厚に合ったパラメータを選定することが必要である。

図２に第１金属板１０と第２金属板１２の凹部、凸部（以後、凹部と凸部の両方を合わせて凹凸部と称する場合がある）を示す。図２に示すように、凹部１６は、２つの平面部２４，２４と、２つの平面部２４，２４に挟まれた凹曲面部２２とによって形成される。また、凸部１４は、２つの平面部２４，２４と、２つの平面部２４，２４に挟まれた凸曲面部２０とによって形成される。

図２に示すのは第１金属板の端部の凹凸部であるが、第２金属板１２の端部にも同じ凹凸部が形成される。第１金属板１０の凸部１４は、第２金属板１２の凹部と嵌合し、第１金属板１０の凹部１６は、第２金属板の凸部と嵌合する。凸部１４と凹部１６とは、同じ形状をしており、凸部１４は、凹部１６に隙間無く嵌合しうる形状になっている。

ここで、第１金属板１０の凹凸部と、第２金属板１２の凹凸部とを嵌合させ、第１金属板１０と第２金属板１２とを金属板に平行で、かつ、互いに引き離す方向に力を加えたときの第１金属板１０と第２金属板１２との嵌合部での力のかかり方について説明する。

このような力がかかったとき、凸曲面部２０と凹曲面部２２とには、互いに離れる方向に力が加わる。これに対して、第１金属板１０と第２金属板１２との互いに接触する平面部２４は、金属板同士が離される方向に力が加えられると、互いに押圧することにより、第１金属板１０と第２金属板との引き離しに対抗する。

このように、金属板同士を引き離す力が加わったとき、その力が加わる部分は、平面で構成され、そうで無い部分は曲面で形成されることが好ましい。その理由は、金属板同士を引き離す力が加わったとき、その力が加わる部分が曲面の場合は、力を１点で受けることにもなりうるので、金属板に局所的にストレスがかかり、接続部の疲労破壊や、ひずみ等の原因になり得るからである。

また、金属板同士を引き離す力が加わったとき、その力が加わる部分が平面の場合は、必ず面で力を受けるので、金属板に局所的にストレスがかかりにくく、接続部の疲労破壊や、ひずみ等を起こしにくいことになる。

ここで、力が加わらない部分は、曲面で形成されることが好ましい理由は、以下の通りである。即ち、この金属板がクリーム半田印刷用マスク（単にマスクとも称する）である場合、クリーム半田をスキージでマスク表面に伸ばしてゆく（印刷動作）とき、嵌合部分の曲がりによりスキージの当たりの力を逃がすことができるからである。

これにより、印刷動作時においてそれらの嵌合部(接続部)にスキージから力を受けても、第１金属板１０または第２金属板１２は、変形、外れ等が生じることが無い。更に、クリーム半田（半田ペーストとも称する）が、第１金属板１０と第２金属板１２との接合部において滞留することも無い。

よって、平面部２４の上端の辺である上端辺２９が、スキージに平行にならないようにすることが好ましく、上端辺２９がなるべくスキージに対して直角に近い角度になるように形成されることがより好ましい。これにより、上端辺２９がスキージに引っかかることにより、第１金属板１０または第２金属板１２に変形、外れ等が生じることを防止することができ、更に、クリーム半田が上端辺２９上に対流することを防ぐことができる。

次に、凹部１６と、凸部１４の形状について図３を参照して説明する。図３は、凹凸部の形状を示す平面図である。図３の（Ａ）は、図２において説明したものと同じ形状である。（Ａ）の凸部１４は、２つの平面部２４，２４とそれらに挟まれた凸曲面部２０から構成され、凹部１６は、２つの平面部２４，２４とそれらに挟まれた凹曲面部２２とから構成されている。

これに対して、（Ｂ）の凸部１４は、２つのサイド曲面部３０，３０と、それらに挟まれた凸曲面部２０とから構成され、凹部１６は、２つのサイド曲面部３０，３０と、それらに挟まれた凹曲面部２２とから構成されている。

図２で説明したように、（Ａ）の凹凸部は、上述の特徴を有するが、（Ｂ）の凹凸部は、以下のような特徴を有する。即ち、全てが曲面で形成されているので、金属板の表面に平行に第１金属板１０と第２金属板１２とを引き離す力が加わったとき、その力が、サイド曲面部３０の一点に集中しないように凹凸部を形成するには、高精度な曲面を形成する必要があるが、全てが曲面で形成されているので、即ち、平面視において第１金属板１０と第２金属板１２との接続部（以後、単に接続部とも称する）が全て曲線なので、スキージが接続部をどの方向から摺動しても、スキージによる当たりの力を逃がすことができる。また、クリーム半田が接続部に滞留することも防ぐことができる。

次に、凸部１４と凹部１６との接合について図４を参照して説明する。図４は、凸部と凹部の接合を説明する説明図であり、第１金属板１０と第２金属板１２の凹凸部の一部を示している。図４（Ａ）は、第１金属板１０の凸部１４を第２金属板の凹部１６上に近づけているところを示している。

ジグソーパズルを合わせるように、第１金属板１０の凸部１４を第２金属板１２の凹部１６に上から合わせ、押し込むことにより、第１金属板１０の凸部１４が第２金属板の凹部１６に嵌合し、第２金属板１２の凸部１４が第１金属板１０の凹部１６に嵌合する。

このようにして、第１金属板１０と第２金属板１２の凸部１４、凹部１６がそれぞれ嵌合した状態を示すのが図４（Ｂ）である。このとき、凹凸部は、摩擦により保持されて、簡単には外れない状態となっている。

嵌合により接続された凹凸部は、摩擦により簡単には外れない状態ではあるが、接着テープにより更に補強することもできる。図５Ａは、嵌合により接続した凹凸部を接着テープ５０で補強した状態を示す斜視図である。

この図に示すように、第１金属板１０と第２金属板１２とを接続している凹凸部を接着テープ５０で補強することにより、接続が更に強固になり、第１金属板１０と第２金属板１２とが外れることを防止することができる。

ここで、第１金属板１０と第２金属板１２とを印刷用メタルマスクとして使用する場合、接着テープ５０で補強すると以下のような問題が生じる。即ち、接着テープ５０でマスクの表面を補強した場合、スキージが移動したとき接着テープ５０に接触してしまい、接着テープ５０でマスクの裏面を補強した場合、基板と接着テープ５０が接触して、基板とマスクとが密着しないという問題が生じる。

その場合、図５Ｂに示す方法で解決することができる。図５Ｂは、凹凸部に形成した溝６０に接着テープ５０を貼付した状態を示す斜視図である。図５Ｂに示すように、第１金属板１０と第２金属板１２とを接続している凹凸部に、例えばハーフエッチングによって、接着テープの厚みと同等以上の深さ（０．０１mm〜０．０２mm）の溝６０を形成し、この溝の中に接着テープ５０を貼付することができる。この場合、第１金属板１０と第２金属板１２との接合強度を考慮して、第１金属板１０と第２金属板１２の厚みは０．１mm以上が好ましい。

これにより、この第１金属板１０と第２金属板１２とをマスクとして使用しても、接着テープ５０が貼付された面を裏面として使用した場合において、金属板の裏面から接着テープが飛び出さないので、第１金属板１０と第２金属板１２は、基板と密着することが可能になる。

また、第１金属板１０と第２金属板１２との接合部には、シアノアクリル系接着剤またはシリコーンゴム系接着剤を浸透させて硬化させることにより、接合部の強度を補完することもできる。この場合、これに使用する接着剤は、半田ペースト等の印刷時に、剥がれ等で半田などに混入し、半田の溶融、半田付け後の強度不足など、品質に影響が出る成分であってはならない。

マスクとして使用する場合、第１金属板１０と第２金属板１２とを接続するパターンは、製版後のテンションの掛かり具合とスキージの引っかかりを考慮し設計する。直線距離を可能な限り短くし、左右均等にテンション強度が得られるように配置する。

次に図６（図６は、接続パターンと、位置補正に関する説明図である）を参照する。データ分割後、外形データに関しては、加工機のレーザ径とステンシルデータ（加工機用データ）のオフセット値を考慮する必要がある。図６（Ａ）の接続パターン寸法では、ガーバーデータ上で９μｍオフセットが最適値である。この他、開口パターン及び接続部パターンにより５μｍ〜１３μｍを補正値とする。

また、開口部データは、中央のデータに向けて左右各々に位置補正をすることで製版後のピッチ調整の最適値となる。図６（Ｂ）、図６（Ｃ）のデータ使用では、中央のデータに向けて左右各々５０μｍの位置補正が最適値とする。この他、開口パターン及び接続パターンにより３０μｍ〜７０μｍを補正値とする。

レーザの焦点距離を均一に保つため、母材からマスク外形を切り出す際は、接続パターンから加工を行うことで、接続部の加工精度を確保することができる。接続部は、数ミクロンの精度で組み合わせているため、熱歪みによるごくごく微量な寸法変化であっても組み合わなくなることから、通常工程のバフ研磨工程を排除し、スポンジやすりで処理する。

レーザ加工の場合、その加工特性からスキージ面側の方が、開口形状が狭くなる（２〜３μｍ）ため、その差分を考慮し、設計及び加工条件を設定する。

＜半田スクリーン印刷用メタルマスクの製造方法＞
次に、半田スクリーン印刷用メタルマスクの製造方法について説明する。半田ペーストの印刷を行う基板サイズによって、印刷装置、印刷用メタルマスクの設定が決まる。印刷用メタルマスクを製造するための金属板の加工限界は、現在のところ、長さ方向で最大８００ｍｍまでである。

これを超える長さの基板は、従来は、対応する半田スクリーン印刷用メタルマスクが無いために、基板そのものを分割して、半田印刷・部品実装し、その後基板を連結していた。本発明の金属板接合方法を用いることにより、長さ方向で８００ｍｍ以上のマスクを製造することが可能なため、基板を分割後連結する必要は無く、最初から８００ｍｍを超えるサイズの基板に半田を印刷し、部品実装を行うことができる。これにより、基板への電気部品実装コストを大幅に低減することができる。

まず、レーザ標準加工装置で加工できるサイズの薄板金属板に開口パターンを加工する工程で、開口パターンだけで無く金属板接続用の凹凸パターンを形成する。次に、複数枚のレーザ加工された金属板を接続することによって長尺、大判のマスクを製造することができる。

半田スクリーン印刷用メタルマスク（半田ペースト印刷マスク、マスク、とも称する）は、製品や使用により厚さが決まるが、一般的な家電製品の生産に用いられるものは、０．１mm〜０．２mmとされている。この金属板の厚みの範囲内で連結部（接続部）の段差、折れ、曲がり、脱落を防ぐように考慮して連結パターン（凹凸部）及び連結位置を設計し、加工する。

半田ペースト印刷用マスクの重要品質のひとつに、テンション（プロテック社製３点測定方式により測定可能）があり、一般的な規格は、０．９mm〜１．５mmである。よって、連結部がこの規格内のテンションに耐え得るように連結パターン及び連結位置を設計して加工する必要がある。

テンションの規格を確保するために、薄板の金属板をテトロンまたはナイロンの紗（１２５＃、１５０＃、１８０＃）を用いて外形枠に貼り付ける。この際、長尺枠たるみ、反りを吸収するために強度のあるＳＰ−ＣＫ材を使用し、更に、図７（たわませた枠金属板を貼り付けた状態の説明図）に示すように、長手方向を外側に膨らませた（例１：テトロン１５０＃、テンション１．０mm設置時のとき、たわみ量を各７mm膨らませる）枠を使用することで、金属板にかかるテンションの均一化及び安定を保持し、枠外形のたわみを矯正することができる。例１の補正数値は、使用枠のサイズ、使用紗の線形・線数、材質及びテンション数値により、使用枠材の規格たわみ量をもとに適正な補正値を設定する。

図７を参照して更に説明する、図７（Ａ）が外枠７０の平面図である。（Ｂ）に示すように、外枠７０に紗７２を貼り付け、紗７２の上に第1金属板１０と第２金属板１２とで構成されたマスクを貼り付ける。その後、紗７２のうち、外枠７０に接着された部分からマスクの外側に接着された部分以外、即ち、マスクの外周端部より内側の部分を切り離す。

これにより、外枠７０の外側に膨らんでいた部分が、紗７２の張力によって引っ張られ、外枠７０は、長方形の形状になる。このように、あらかじめ外枠７０の長辺を外側に膨らませた形状にしておくことにより、マスクを貼り付けた後、外枠を長方形の形状に補正することができる。

このようにして作製されたのが図８で示すマスクである。図８は、外枠に固定されたマスクの斜視図である。図８に示すように、第１金属板１０と第２金属板１２とは、接続部８０で接続されて１枚のマスクとなっており、外枠７０に紗７２で固定されている。

＜一部取り替え可能マスク＞
次に本発明の金属板接合方法を利用した、一部取り替え可能マスクについて説明する。図９は、一部取り替え可能マスクの斜視図である。図９に示すように、第１金属板１０は、外枠７０に紗７２によって固定されている。

第１金属板１０には、金属板が一部取り除かれた穴部９１が形成されており、穴部９１の回りは、他の金属板と接続するための凹凸部９２が形成されている。この穴部９１には、第２金属板１２をはめ込むことができる。第２金属板１２の周囲には、凹凸部９２と嵌合可能な凹凸部９４が周囲に形成されている。これにより、半田印刷用パターンが形成された第２金属板１２を穴部９１に嵌め込み、全体として半田ペースト印刷用マスクとして使用することができる。

また、第２金属板１２とは異なる半田印刷用パターンが形成された第３金属板９０を、第２金属板１２を取り外した穴部９１に嵌め込み半田ペースト印刷用マスクとして使用することもできる。第３金属板９０も第２金属板１２と同様に、その周囲には、第１金属板１０の凹凸部９２と嵌合可能な凹凸部９４が形成されている。

このように、第１金属板１０に、１以上の穴部９１を形成し、穴部９１に嵌合可能な金属板マスクを用意することにより、パターンの異なるマスク全体を複数用意すること無く、パターンの異なる小さなはめ込み用マスクを用意するだけで、複数の製品に対応することができる。これは、基板の一部のみ別パターンとなる複数の製品に対応させるのに、コスト的に大変有利となる。

＜実施例＞
次に、実際に金属板を本発明方法により接続したマスクを作製し、マスクの性能について評価を行った結果について説明する。マスクの基材としてＳＵＳ３０４材を使用し、ペースト材料としてクリーム半田を用いて評価を行った。

以下に示すような評価用マスクを用いて、半田ペースト（千住金属製）をガラエポ基板に連続印刷し、マスクの接続部の耐久性、形状変化、印刷性能を評価した。ここで、印刷性能とは、接続部の半田ボリューム、形状、ダレ、ブリッジを指す。また、印刷後のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を用いたマスククリーニングの不具合検証も行った。

評価条件
・メタルマスク
枠サイズ ６５０mm×６５０mm
メタル厚さ ０．１２mm
接続部 ２箇所（メタルマスクを３分割して連結したもの）
・半田ペースト印刷機
アイパルス社製
・マシンセッティング（印刷条件）
印圧 ０．１５ｋｇ
印刷速度 ４０mm／sec
版離れ量 ２．０mm
スキージ材質 メタル
スキージ硬度 ＳＵＳ３０４ Ｈ−ＴＡ相当

評価結果

接続部の評価結果と半田ペースト印刷の評価結果を以下の表に示す。

また、１５００ショット印刷後のメンテナンスにおいて、使用溶剤としてＩＰＡを布ウエスに浸透させ、手拭き作業にて付着半田を拭き取り、エアーガンにて、開口内の目詰まりを除去する作業を３回繰り返した。この作業によっても、マスクの接続部の異常、破損は発生しなかった。

このように、１５００ショットの印刷においても、マスクの接続部の形状変化も、半田ペースト印刷での不具合も全く発生せず、その後のメンテナンスにおいても異常、破損は発生しなかった。これらの結果より、本発明の金属板接合方法は、半田ペースト印刷用マスクに十分適用可能であることが判明した。

＜接続部パターン＞
上記評価とは別に、接続部のパターンについて、何通りかの評価を行った。図１０は、評価を行った接続パターンの種類を示した図であり、図１２は、金接続部にテンションをかけた場合の歪み状態説明図であり、前記の評価を行った多種のパターンの中から代表的な形状を用いて例示すべく、多種の形状から選択したものである。なお、図３（Ａ）、図６（Ａ）、図１０（Ｄ）、及び１２(ａ)が同一形状（以下、扇型という）であり、図３（Ｂ）と図１２（ｂ）とが同一形状（以下、８の字型という）であり、図１０（Ｃ）と図１２（ｃ）がそれぞれ同一形状（以下、鍵型Ａという）である。また、図１０（Ｂ）を以下鍵型Ｂといい、図１０（Ａ）は以下、台形型という。なお、図１２は、現実の歪み状態を図面で図示することが難いため、実際に実験で行った時の状態を写した写真を用いて、より明確に示そうとするものである。

これらのパターンでマスクの接続を行い、クリーム半田印刷評価を行った。その結果、まず鍵型Ａ及び鍵型Ｂで示すパターンでは、スキージと平行で辺接触するような部分や角部が存在するため、これにスキージがぶつかることにより良好な印刷ができなかった。また、やや似た形体であるが、台形型よりも扇型の方が良好であったが、これは、台形型ではスキージと辺接触部分があるためである。係る問題は、角部や、切り欠き辺部と平行にスキージが当たらないように、傾斜辺等で点接触させることで、大幅に改善することができる。即ち、扇型や８の字型のように点で接触する形状とすることが望ましい。

８の字型も良い結果が得られたが、これ以上に扇型が良好であり、ベストモードといえる。その理由としては、平面部２４が張力方向に対して向かい合うように力が作用する直線であること、及び該平面部２４以外の凸曲面部２０及び凹曲面部２２がスキージとの接触において辺接触とならない傾斜辺や円形の形状であること、更に詳しくは平面部２４、凸曲面部２０、及び凹曲面部２２を結ぶ部分に角部を有さずに穏やかな曲線で繋いだいわゆる略扇型形状としたことによって、縦方向と横方向に分散される応力が、平面部２４に均等的に等分布化されるため、歪みなどが生じ難いといえ、これに対して８の字型では、凸曲面部２０と凹曲面部２２とサイド曲面部３０とがそれぞれ曲線の辺で繋がるため、縦方向と横方向に分散される縦横比率が連続して変化していることから、荷重分布が集中するポイントで撓みやゆがみといったストレスになることの差が考えられる。

また、テンションをかけた場合には、二枚の薄板の接する面積が最小になる部分で、力が集中して薄板が反ったり接点がつぶれることがある。これは、上方から力が作用した場合も同様であり、テンションによる張力が一点に集中してしまうと薄板自体が歪んでしまう。また、この状態で、上からスキージの圧力が加わると二枚の薄板が外れてしまう。また、二枚の板を点で支えているので、印刷回数が増えれば増えるほど二枚の薄板の位置関係がずれ（伸びる・接点部分のすり減り等）、開口位置が合わなくなり、半田印刷の品質に問題が生じるおそれもある。従って、凸部１４と凹部１６寸法決定においては、形状から集中荷重がかかる付近の寸法に十分注意をして設計する

＜マスク適用における他の実施形態＞
本発明の金属板接合方法をマスクに適用した場合の他の実施形態について図面を参照して説明する。図１１は、金属板接合方法をマスクに適用した場合の他の実施形態について示した断面図である。

図１１（Ａ）は、金属板１０と金属板１０よりも厚みの薄い金属板１２とを接続部１１０で接続し、半田を印刷するための基板１１２に接触させたときの断面図である。この図に示すように、厚みの薄い金属板１２の上面が金属板１０の上面と同一平面上に存在するように接続することで、基板１１２表面に何らかの突起１１４や、スルーホール１１６等による突出部があっても、逃げることができるので、このような基板に対しても良好に半田ペースト印刷を行うことができる。

また、図１１（Ｂ）は、金属板１０と金属板１０よりも厚みの薄い金属板１２をそれぞれの裏面が同一平面上に存在するように接合した断面図を示している。このように接続することにより、厚みの違いにより、金属板１０の半田印刷用パターン１１７と第２金属板１２の半田印刷用パターン１１８の深さが異なるので、それぞれに充填される半田１１９，１２０の厚みが異なることになる。これにより、基板に印刷する半田の量を半田の厚みにより変えることが可能になる。

このように、本発明を応用することにより、今までに無い機能を有する半田ペースト印刷用マスクを作成することが可能になる。

１０ 第１金属板
１２ 第２金属板
１４ 凸部
１６ 凹部
１８ パターン
２０ 凸曲面部
２２ 凹曲面部
２４ 平面部
２９ 上端辺
３０ サイド曲面部
５０ 接着テープ
６０ 溝
７０ 外枠
７２ 紗
８０ 接続部
９０ 第３金属板
９１ 穴部
９２ 凹凸部
９４ 凹凸部
１１０ 接続部
１１２ 基板
１１４ 突起
１１６ スルーホール
１１７ 半田印刷用パターン
１１８ 半田印刷用パターン
１１９ 半田
１２０ 半田

Claims (4)

1. 半田スクリーン印刷用メタルマスクの金属板接合方法であって、
   第１金属板と第２金属板との端部に、頂点に向かう等辺の一端を円弧で結んだ略扇形状の凸部と、隣接される前記略扇形状と同一の凹部とがそれぞれの等辺を共通して連続配置される形状をレーザー加工機を用いてそれぞれを別個に形成する形成工程と、
   前記第１金属板の前記凸部を前記第２金属板の前記凹部に、前記第２金属板の前記凸部を前記第１金属板の前記凹部に嵌合させる嵌合工程とから成り、
   前記凸部と前記凹部が前記嵌合工程で嵌合された状態において、前記第１金属板と前記第２金属板とを引き離す方向に張力をかけたとき、前記等辺が接触するそれぞれの平面には押圧する方向へ前記張力を作用させ、
   前記円弧が接触するそれぞれの曲面には離れる方向へ前記張力を作用させる関係の形状としたことを特徴とする金属板接合方法。
2. 前記第１金属板と、前記第２金属板との接合部をまたいで、前記第１金属板と前記第２金属板の裏面に接着テープを貼付する工程を更に含んだことを特徴とする請求項１に記載の金属板接合方法。
3. 前記第１金属板と前記第２金属板の前記接着テープを貼付する場所をあらかじめハーフエッチング処理する工程を更に備え、前記接着テープをハーフエッチング処理された場所に貼付することを特徴とする請求項２に記載の金属板接合方法。
4. 前記形成工程において、
   前記第１金属板又は前記第２金属板の何れかに変えて、
   若しくは前記第１金属板と前記第２金属板の間、
   若しくは前記第１金属板の内部又は前記第２金属板の内部に、
   前記凸部と前記凹部との嵌合によって接合される第３金属板をレーザー加工機によって形成する工程を含み、
   前記嵌合工程において、
   半田印刷パターンが形成された前記第１金属板と半田印刷パターンが形成された前記第２金属板の双方又は何れかと、
   半田印刷パターンが形成された前記第３金属板と、
   を組み合せて利用する構成を採用したことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の金属板接合方法。