JPH07256855A - メタルマスクの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高密度電子部品の実装用の半田ペースト塗布
に対して十分適応できるところの、電鋳法によって製造
されるメタルマスクにおいて、メタルマスクの開口部と
位置合わせマ−クの相対位置精度を極めて高く形成する
方法を提供すること。 【構成】 プリント配線板との位置合わせマークと半田
ペースト等のインクを通過させ塗布するための開口部と
を有するメタルマスクを製造するにあたり、導電基材表
面にその位置合わせマークおよび開口部に相当する部分
にレジスト材料を形成し、次いで電解めっきを施してメ
タルマスクを製造する方法において、この位置合わせマ
ーク（２２０）を形成するためのレジスト材料（10a-2,
10b-2)と前記開口部（２１０）を形成するためのレジス
ト材料（10a-1,10b-1)とを１つの露光フィルムによる露
光処理および現像処理によって同時に形成し、該メタル
マスクの開口部を形成するレジスト材料（10a-1,10b-1)
に対して該位置合わせマークを形成するレジスト材料
（10a-2)の厚みを1/2 〜 1/5に制限した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スクリーン印刷に用い
られるメタルマスクのプリント配線板との位置合わせマ
−クの形成方法に関し、特には電鋳法により作成される
メタルマスクのプリント配線板との位置合わせマ−クを
高精度に形成する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子機器の小型・高密度化にはめ
ざましいものがある。これらは、電子部品やプリント配
線基板自体の小型・高密度化によるところもおおきが、
電子部品とプリント配線基板の接続技術の発展によると
ころも大きい。

【０００３】一般に、電子部品とプリント配線基板の接
続方法としては、プリント配線板の最外層上に形成され
た接続パッド上にクリーム状の半田ペーストをスクリー
ン印刷法によって塗布した後、この接続パッドと搭載さ
れる電子部品の接続リードとを位置合わせした状態で電
子部品をプリント配線板上の所定の位置に配置し、次い
で、赤外線加熱リフローやレーザー加熱リフローにより
クリーム半田を溶融させて、電子部品とプリント配線基
板とを電気的に接続する方法が広く行われている。

【０００４】その他の方法として、プリント配線板上の
接続パッド表面に無電解めっきや電解めっき法によっ
て、予め半田を金属被膜として形成しておく方法もあ
る。この方法は、ＴＡＢ等の極めて接続リードピッチが
狭く、半田ペースト塗布・加熱リフローによる方法では
隣接リード間でのショートの恐れが有る場合など、半田
厚みを必要としない特殊な物に対して使われている。

【０００５】前者の半田ペースト印刷法に用いられるメ
タルマスクは、図２６に示すように金属板の両面に選択
的にエッチングレジスト被膜を形成し、次いでこのエッ
チングレジスト被膜が形成された金属板のエッチングレ
ジスト非形成部分を両面からエッチング除去して開口部
とすることによって製造していた。このようにエッチン
グによりメタルマスクを作成する場合において、メタル
マスクに形成された開口部とプリント配線板上の接続パ
ッドとを位置合わせするために使用されるマ−クは、ハ
ーフエッチングにより容易に形成することができる。し
かし、エッチングにより作成されたメタルマスクは、開
口部にサイドエッチングが生じ半田ペースの通過性が不
十分であり、また、開口部の寸法精度も悪いことから、
高密度電子部品を実装する用途には使用できない。

【０００６】この問題点を解決するために、電鋳法によ
って製造されるメタルマスクが提案されている。このメ
タルマスクは、フォトリソグラフィー技術とめっき技術
とにより作成されるものであって、開口部の寸法精度が
良いばかりではなく、エッチングによって製造されるメ
タルマスクの欠点とされていたサイドエッチは全く発生
しないのである。この種のメタルマスクに対する位置合
わせマ−クの形成は、図２０〜図２５に示すように、半
田ペースト塗布用の開口部の形成とは別工程において、
エッチング法で作成されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように形成され
た位置合わせマ−クを有する従来の電鋳メタルマスクに
おいては、以下の問題点がある。すなわち、半田ペース
とを印刷塗布する開口部を形成するためのレジスト材料
形成工程と、位置合わせマ−クを形成するレジスト材料
形成工程が別々になっており、開口部と位置合わせマ−
クの相対精度が高くならないのである。このように、開
口部と位置合わせマ−クの相対位置精度が悪いと半田ペ
ースト印刷時にメタルマスク開口部とプリント配線板側
の実装用パッドとの位置がずれてしまい、本来、半田ペ
ーストを印刷したい場所とは別の場所に印刷されてしま
うのである。そして、最悪の場合には、隣接する接続パ
ッドとの間で半田ブリッジが発生するのである。

【０００８】本発明は、上記の問題点を鑑みてなされた
ものであって、その目的とするところは、高密度電子部
品の実装用の半田ペースト塗布に対して十分適応できる
ところの、電鋳法によって製造されるメタルマスクにお
いて、メタルマスクの開口部と位置合わせマ−クの相対
位置精度を極めて高く形成する方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来技術の問題点を
克服するために、本発明が採用した製造方法は、電鋳法
でメタルマスクを形成するにあたり、まず、ステンレス
板等からなる導電基材に対して、メタルマスクの開口部
を形成するレジスト材料と位置合わせマークを形成する
レジスト材料とを同時に形成（すなわち、一枚の露光フ
ィルム上に、開口部を形成するレジスト材料パターンと
位置合わせマークを形成するレジスト材料パターンとを
設け、この露光フィルムによって露光・現像）し、なお
且つ、位置合わせマークを形成するレジスト材料の高さ
を、開口部を形成するレジスト材料の高さ、あるいは、
最終的なメタルマスクの仕上り厚みの1/2 〜 1/5に制限
した状態に形成するのである。次いで、このようにして
レジスト材料が形成された導電基材に対してめっきを施
すことによってメタルマスクを製造するのである。

【００１０】そして、前記メタルマスクの開口部を形成
するレジスト材料に対して位置合わせマークを形成する
レジスト材料の厚みを1/2 〜 1/5に制限する具体的方法
としては、まず、導電基材に対して、位置合わせマーク
を形成するレジスト材料の厚みのレジスト材料を形成
し、ついで、このレジスト材料の位置合わせマークとな
る部分に離型被膜層を形成し、ついで、開口部を形成す
るレジスト材料の高さ、あるいは、最終的なメタルマス
ク仕上がり厚みに到達するようレジスト材料を積層形成
し、ついで、一枚のフィルム上に、開口部を形成するレ
ジスト材料パターンと位置合わせマークを形成するレジ
スト材料パターンとを設けた露光フィルムによって露光
・現像し、ついで、前記離型被膜層を剥がすのである。

【００１１】更には、以上のようにメタルマスクの開口
部を形成するレジスト材料に対して位置合わせマークを
形成するレジスト材料の厚みを1/2 〜 1/5に制限して形
成した導電基材に対して、電解めっきを施して所望の厚
みのメタルマスクを製造するのであるが、上記電解めっ
き工程において、開口部を形成するレジスト材料に対し
て、その厚みを1/2 〜 1/5に制限して形成した位置合わ
せマークを形成するレジスト材料上部においてめっき被
膜が完全に覆うことなく穴が形成されることがある。こ
の穴を塞ぐ方法として、レジスト材料を剥がす以前にお
いて、エポキシ樹脂などの充填材料を印刷法によって前
記穴に充填し、位置合わせマークを形成するのである。

【００１２】

【作用】本発明によって製造されたメタルマスクにおい
ては、その製造過程において、導電基材に対して、半田
ペースト塗布用の開口部を形成するレジスト材料と位置
合わせマークを形成するレジスト材料とを同時に形成す
ることにより、それぞれのレジスト材料の相対位置精度
は設計値どおりの極めて高い位置精度であり、さらに、
位置合わせマークを形成するレジストの高さを、開口部
を形成するレジスト材料の高さあるいは、最終的なメタ
ルマスクの仕上り厚みの1/2 〜 1/5に制限することによ
り、位置合わせマークの部分は非貫通形状となり、この
部分からの半田ペーストが、プリント配線板側の被印刷
面への染み出しが確実に防止される。

【００１３】請求項２の発明においては、位置合わせマ
ークを形成するレジストの高さを、各部分において均一
に、しかも安価に形成することができるのである。そし
て、この離型被膜層を構成する材料としては、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル、ポリスチレン等
のワニス及びフィルムが使用可能である。また、位置合
わせマークを形成するレジスト材料の高さを、開口部を
形成するレジスト材料の高さあるいは、最終的なメタル
マスクの仕上り厚みの1/2 〜 1/5に制限する別の方法と
しては、両者を同じ高さで形成した後、1/2 〜 4/5の部
分をナイフで切り取り除去しても良い。

【００１４】請求項３の発明においては、例え電解めっ
き法によって出来上がったメタルマスクに前述穴のよう
な欠陥が発生したとしても、印刷法によって充填物を充
填するという極めて簡単な方法によってその欠陥を補修
することができると共に、補修した箇所はその充填物が
脱落し難い形状となっているので、印刷時において信頼
性が損なわれることもないのである。

【００１５】

【実施例】

（実施例１）本発明を、製造工程に従って説明する。 １ ステンレス板（ＳＵＳ３０４）（１００）の表面
を、バフ研磨機で研磨する。（図１）この研磨の目的は
後に形成するレジスト材料とステンレス板との密着性を
向上させるためである。 ２ 研磨の済んだステンレス板にレジスト材料（１０）
をラミネートあるいは塗布する。（図２）レジスト材料
（１０）としてはドライフルムタイプ、液状タイプいず
れも使用可能であるが、本実施例においては、作業性を
考慮してドライフィルムタイプ（三菱レイヨン製ドライ
フィルム：FRA-517)を用いた。このドライフィルムは厚
さ50μｍであるので、本実施例においては、４回ラミネ
−ト作業を繰り返し、所望の厚さとした。

【００１６】３ ドライフィルムをラミネートしてレジ
スト材料（１０）が形成されたステンレス板（１００）
に所望のネガパターンの露光フィルムを真空密着させ、
紫外線ランプで焼きつけ露光した後（図３）、現像、水
洗・乾燥の処理をおこない、所望の開口部用レジスト材
料（１０-1）と位置合わせマ−ク用レジスト材料（１０
-2）を一括して形成した。（図４） ４ 位置合わせマ−ク用レジスト材料（１０-2）につい
ては、上面より3/4 の部分をナイフにより切り取り除去
する。この操作により開口部用レジスト材料に比べ高さ
が1/4 の位置合わせマーク用レジストが形成される。
（図５） ５ 次いで、スルファミン酸ニッケル・スルファミン酸
コバルト合金メッキ浴を用い、電鋳を行なった。スルフ
ァミン酸ニッケル・スルファミン酸コバルト合金メッキ
浴の組成とメッキ条件を以下に示す。

【００１７】 スルファミン酸ニッケル ４５０±５０ｇ／ｌ スルファミン酸コバルト １５±３ ｇ／ｌ ほう酸 ３０±５ ｇ／ｌ 塩化ニッケル ５±１ ｇ／ｌ 添加剤 適宜 以上の浴にて電流密度２〜８Ａ／ｄm²で電鋳を行うこと
により、レジスト材料で覆われていないステンレス板上
にメタルマスクとなる電着層（２００）が形成される。
このとき位置合わせマ−クの部分は、レジスト材料上部
で周囲よりめっき層がレジスト材料（１０-2）上部にま
で成長し、レジスト材料（１０-2）を完全に覆った。
（図６）

【００１８】６ 次いで、電着層（２００）をステンレ
ス板より剥離し（図７）、レジスト材料（１０-1、１０
-2）部分を溶解除去して、メタルマスクを得た。（図
８） このようにして作成されたメタルマスクは、位置合わせ
マ−ク（２２０）が貫通穴でなく完全に封止されている
ため、プリント配線板に対して半田が印刷塗布される恐
れはない。また、この位置合わせマ−ク（２２０）は、
開口部（２１０）と一括して形成されているので、開口
部（２１０）と位置合わせマ−ク（２２０）の相対位置
精度は、±４μｍと非常に良好であった。

【００１９】（実施例２） １ 実施例１と同様にステンレス板（１００）を研磨し
た。（図９） ２ 次いでサンノプコ製ドライフィルム(F-1050)を２回
ラミネートし第１のレジスト材料（１０ａ）とした。
（図１０）２回目のラミネート後に、位置合わせマ−ク
が形成される部分に離型被膜層（２０）としてポリエチ
レン製の透明フィルムをおき（図１１）、更に２回ラミ
ネートと第２のレジスト材料（１０ｂ）とし２層目と３
層目のドライフィルムではさみ込んだ構造とした。（図
１２） ３ 次いで実施例１と同様に露光（図１３）、および・
現像・水洗・乾燥の処理を行い、レジスト材料（１０ａ
-1、１０ａ-2、１０ｂ-1、１０ｂ-2）を形成した。（図
１４）このとき、ステンレス板（１００）に接する面が
半田ペースト印刷時のスキージ面となるように、露光・
現像条件を設定し、レジスト材料（１０ａ-1、１０ａ-
2、１０ｂ-1、１０ｂ-2）は、逆台形となった。（図示
しない）

【００２０】４ 残存するポリエチレン製の透明フィル
ムからなる離型被膜層（２０）を引き剥がしたところ、
２層目と３層目のドライフィルムの間で分離し、開口部
用のレジスト材料（１０ａ-1、１０ｂ-1）に比べ高さが
1/2 の位置合わせマーク用のレジスト材料（１０-2）が
形成された。（図１５） ５ 次いで実施例１と同様に電鋳操作を行って電着（２
００）を形成した。この時、位置合わせマ−クの部分
は、図１６に示す様にレジスト材料（１０ａ-2）上部で
くびれた形状となり、実施例１のようにレジスト材料上
部を完全に被覆することはできず、位置合わせマ−クの
部分のメタルマスクは、その中心部分において貫通して
いた。

【００２１】６ 次いで、電着層（２００）をステンレ
ス板（１００）より剥離し（図１７）、位置合わせマ−
ク部分に形成された穴に対して、この穴の開口側より印
刷法によってエポキシ樹脂を塗布して封止し硬化した。
（図１８）この時点において、半田ペースト印刷時に半
田ペーストが通過する開口部は、レジスト材料（１０ａ
-1、１０ｂ-1）で完全に充填されているので、前記エポ
キシ樹脂が進入することが無い。 ７ 次いで、レジスト部分を溶解除去して、メタルマス
クを得た。（図１９） このようにして作成されたメタルマスクは、位置合わせ
マ−ク（２２０）部分にめっき未析出による穴が存在し
ていたが、エポキシ樹脂で封止してあり、また、この穴
形状は印刷面側（印刷時においてプリント配線板側とな
る側）に向かって狭くなっているので、封止した樹脂が
抜け落ちる恐れはない。3000回の印刷後も封止した樹脂
は抜け落ちず、半田ペーストが通過するのを阻止してい
る。また、位置合わせマ−ク（２２０）と開口部（２１
０）とは一括して形成されているので、開口部（２１
０）と位置合わせマ−ク（２２０）の相対位置精度は、
±５μｍと非常に良好であった。

【００２２】（比較例１） １ 実施例１と同様に電鋳法によってメタルマスク（２
００´）を作成した。（図２０）ただし、位置合わせマ
−クのためのパターンのない露光フィルムを用いて行
い、また、第４工程を行わなかった。 ２ 次いで、位置合わせマ−クの部分のみ電着層（２０
０´）が露出するように、メタルマスクにエッチングレ
ジスト被膜（３０）を形成した後（図２１〜図２３）、
塩酸／塩化鉄／過酸化水素からなるエッチング液に浸漬
し、位置合わせマ−ク（２２０´）をハーフエッチング
により形成した。（図２４） ３ エッチングレジスト被膜（３０）を除去し（図２
５）、開口部（２１０´）と位置合わせマ−ク（２２０
´）の相対位置精度を測定したところ、±２０μｍと非
常に悪かった。

【００２３】（比較例２） １ 実施例１と同様にメタルマスクを作成した。第４工
程のみを行わなかった。このようにして位置合わせマ−
クが開口部と同様に完全な貫通穴になっているメタルマ
スクを作成した。 ２ 次いで、完全な貫通穴になっている位置合わせマ−
クの部分をエポキシ樹脂で封止した。 ３ このメタルマスクを用いて印刷したところ、５０回
目に封止したエポキシ樹脂が抜け落ち、プリント配線板
に対して位置合わせマ−クの部分も半田ペーストが印刷
されてしまった。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、半田ペースと印刷用開
口部を形成するレジスト材料とこのレジスト材料に対し
て、位置合わせマ−クを形成するレジスト材料の高さを
１／５〜１／２にし、更に両者を一括して形成すること
が出来るようになり、相対位置精度を大幅に向上するこ
とが出来る。さらに、位置合わせマ−クは貫通形状でな
く、閉塞もしくは狭窄形状となり、位置合わせマ−ク部
分にめっき未着によって形成された穴をを封止した場合
でも、半田ペースト印刷作業をくり返し実施しても、封
止樹脂が抜け落ちること無く安定して作業が出来るよう
になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施例の第１工程を示す断面
図である。

【図２】 本発明の第１実施例の第２工程を示す断面
図である。

【図３】 本発明の第１実施例の第３工程を示す断面
図である。

【図４】 本発明の第１実施例の第３工程を示す断面
図である。

【図５】 本発明の第１実施例の第４工程を示す断面
図である。

【図６】 本発明の第１実施例の第５工程を示す断面
図である。

【図７】 本発明の第１実施例の第６工程を示す断面
図である。

【図８】 本発明の第１実施例の第６工程を示す断面
図である。

【図９】 本発明の第２実施例の第１工程を示す断面
図である。

【図１０】 本発明の第２実施例の第２工程を示す断面
図である。

【図１１】 本発明の第２実施例の第２工程を示す断面
図である。

【図１２】 本発明の第２実施例の第２工程を示す断面
図である。

【図１３】 本発明の第２実施例の第３工程を示す断面
図である。

【図１４】 本発明の第２実施例の第３工程を示す断面
図である。

【図１５】 本発明の第２実施例の第４工程を示す断面
図である。

【図１６】 本発明の第２実施例の第５工程を示す断面
図である。

【図１７】 本発明の第２実施例の第５工程を示す断面
図である。

【図１８】 本発明の第２実施例の第６工程を示す断面
図である。

【図１９】 本発明の第２実施例の第７工程を示す断面
図である。

【図２０】 第１比較例の第１工程を示す断面図であ
る。

【図２１】 第１比較例の第２工程を示す断面図であ
る。

【図２２】 第１比較例の第２工程を示す断面図であ
る。

【図２３】 第１比較例の第２工程を示す断面図であ
る。

【図２４】 第１比較例の第２工程を示す断面図であ
る。

【図２５】 第１比較例の第３工程を示す断面図であ
る。

【図２６】 従来のメタルマスクを示す断面図である。

【符号の説明】

10,10-1,10-2,10a,10b,10a-1,10b-1,10a-2,10b-2・・・
レジスト材料 20・・・離形被膜層 100 ・・・導電基材 200 ・・・電着層 210 ・・・開口部 220 ・・・位置合わせマーク

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】プリント配線板との位置合わせマークと半
   田ペースト等のインクを通過させ塗布するための開口部
   とを有するメタルマスクを製造するにあたり、導電基材
   表面にその位置合わせマークおよび開口部に相当する部
   分にレジスト材料を形成し、次いで電解めっきを施して
   メタルマスクを製造する方法において、 前記位置合わせマークを形成するためのレジスト材料と
   前記開口部を形成するためのレジスト材料とを１つの露
   光フィルムによる露光処理および現像処理によって同時
   に形成し、該メタルマスクの開口部を形成するレジスト
   材料に対して該位置合わせマークを形成するレジスト材
   料の厚みを1/2 〜 1/5に制限したことを特徴とする電鋳
   法によるメタルマスクの製造方法。
2. 【請求項２】プリント配線板との位置合わせマークと半
   田ペースト等のインクを通過させ塗布するための開口部
   とを有するメタルマスクを製造するにあたり、以下の工
   程を経て製造することを特徴とする電鋳法によるメタル
   マスクの製造方法。 (1)導電基材に対して、レジスト材料を形成し第１のレ
   ジスト材料とする工程、(2)この第１のレジスト材料の
   前記位置合わせマークとなる部分に離型被膜層を形成す
   る工程、(3)この第１のレジスト材料および離型被膜層
   上に、第２のレジスト材料を積層形成する工程、(4)第
   １および第２のレジスト材料に対して、一枚のフィルム
   上に開口部を形成するレジスト被膜パターンと位置合わ
   せマークを形成するレジスト被膜パターンとを設けた露
   光フィルムを用いて露光・現像する工程、(5)前記離型
   被膜層をその上に位置する第２のレジスト材料と共に除
   去する工程、(6)前記導電基材に対して、電解めっきを
   施し電着層を形成する工程、(7)前記第１および第２の
   レジスト材料を除去する工程。
3. 【請求項３】前記導電基材に対して、電解めっきを施す
   工程の後であって、且つ、前記第１および第２のレジス
   ト材料を除去する工程以前において、 前記位置合わせマーク部に形成された前記電着層の穴に
   対して、充填物を充填し封止することを特徴とする請求
   項２に記載の電鋳法によるメタルマスクの製造方法。