KR100269101B1 - Metal mask and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
제1(a)도-제1(e)도는 종래 하프 에칭법에 의한 메탈 마스크의 제조방법을 개략적으로 나타낸 제조과정 순서도,1 (a) to 1 (e) is a manufacturing process flow chart schematically showing a method of manufacturing a metal mask by a conventional half etching method,
제2(a)도-제2(c)도는 종래 또 다른 하프 에칭법에 의한 메탈 마스크의 제조방법을 개략적으로 나타낸 제조과정 순서도,2 (a) to 2 (c) is a manufacturing process flow chart schematically showing a conventional method for manufacturing a metal mask by another half etching method,
제3(a)도-제2(g)도는 본 발명에 따른 메탈 마스크 제조방법을 개략적으로 나타낸 제조과정 순서도,3 (a) to 2 (g) is a manufacturing process flow chart schematically showing a metal mask manufacturing method according to the present invention,
제4도는 본 발명의 제조방법에 의해 제작된 메탈 마스크를 이용한 인쇄상태의 모형도.4 is a schematic view of a printing state using a metal mask produced by the manufacturing method of the present invention.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for main parts of the drawings
11 : 금속판 12 : 포토레지스트층11 metal plate 12 photoresist layer
13 : 미세패턴 마스크 11h : 홈부13: fine pattern mask 11h: groove
21a,21b : 금속판 22 : 드라이 필름21a, 21b: metal plate 22: dry film
31 : 금속기판 32 : 드라이 필름31 metal substrate 32 dry film
33 : 패터닝된 필름 32 a: 노광부위33: patterned film 32 a: exposed portion
32b : 비노광부위 35 : 마스킹 부재32b: non-exposed part 35: masking member
36 : 하프포밍 개구부 37 : 비하프포밍 개구부36: half-forming opening 37: non-half forming opening
38 : 인쇄회로기판 40 : 노광램프38: printed circuit board 40: exposure lamp
본 발명은 표면실장 라인에서 사용되는 반죽납(cream solder)의 인쇄용 메탈 마스크(metal mask)의 제조 방법에 관한 것으로서, 특히 인쇄판의 제작방법을 개선하여 정밀피치부분의 납붙음에 의한 불량을 감소시키고, 인쇄시 고밀도부분의 반죽납 빠짐성을 극대화한 메탈 마스크의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method of manufacturing a metal mask for printing a kneading solder used in a surface mounting line, and in particular, to improve the manufacturing method of a printing plate to reduce defects due to the soldering of precision pitch parts. , The method relates to a method of manufacturing a metal mask to maximize the high density solder paste omission when printing.
일반적으로, PCB기판 상에 소정의 회로를 구성하고 각종 회로소자를 조립하는 표면실장기술에 있어서 메탈 마스크는 일종의 인쇄용 지그(jig)로서 반죽납(cream solder)의 인쇄불량여부를 좌우하는 중요한 매개체이다. 즉, 메탈 마스크에 형성된 소정의 패턴에 따른 개구부의 단면상태 또는 마스크의 두께 등에 의해 반죽납의 인쇄상태는 크게 좌우되는 것이다.In general, the metal mask is a kind of printing jig in the surface mounting technology for forming a predetermined circuit and assembling various circuit elements on the PCB, and is an important medium that determines whether or not the printing of the solder solder is poor. . That is, the printing state of the dough lead is greatly influenced by the cross-sectional state of the opening or the thickness of the mask according to the predetermined pattern formed on the metal mask.
첨부도면의 제1(a)도-제1(e)도는 종래 하프 에칭(half etching)법에 의한 메탈 마스크의 제조방법을 개략적으로 나타낸 제조과정 순서도이다.1 (a) to 1 (e) of the accompanying drawings is a manufacturing process flow chart schematically showing a method of manufacturing a metal mask by a conventional half etching method.
먼저, (a)도를 참조하면, 이는 금속판(11)이 마련되고, 금속판(11)의 양면에는 포토레지스트(photo resist : 12)가 도포된 후, 노광을 거쳐 현상이 된 상태이다.First, referring to (a), the metal plate 11 is provided, and photoresist 12 is coated on both surfaces of the metal plate 11, and then developed through exposure.
그런 다음, (b)도와 같이 에칭에 의해 상기 금속판(11)의 일정 부위에 소정의 폭과 깊이를 가지는 홈부(11h)를 형성하게 된다. 그런 후, 패터닝(patterning) 필름(미도시)에 의한 패턴에 따라 상기 홈부가 형성된 금속판(11)의 양면에는 (c)도에 도시된 것처럼 포토레지스트(12')를 재도포하며, 노광 및 현상과정을 거치게 된다.Then, as shown in (b), a groove 11h having a predetermined width and depth is formed in a predetermined portion of the metal plate 11 by etching. Thereafter, the photoresist 12 'is recoated on both surfaces of the metal plate 11 having the grooves formed according to a pattern by a patterning film (not shown), as shown in (c), and the exposure and development You will go through the process.
상기 패턴에 따른 포토레지스트의 재도포과정이 완료되면, 2차 에칭이 진행되며, 그 결과 (d)도와 같이 상기 (c)도에서 포토레지스트가 도포되었던 부분(11')만 남고 나머지 부분은 용해되어 제거된다. 2차 에칭이 완료되면, (e)도와 같이 미세 패턴의 마스크(13)를 제작해 상기 금속판의 홈부(11h)에 전주(電鑄)도금에 의해 접합시킨다. 이렇게 하여 메탈 마스크의 제작은 완성된다.When the re-application process of the photoresist according to the pattern is completed, the secondary etching proceeds, and as a result, only the portion 11 'to which the photoresist was applied in FIG. And removed. When the secondary etching is completed, a fine pattern mask 13 is produced as shown in (e) and bonded to the groove 11h of the metal plate by electroplating. In this way, the production of the metal mask is completed.
한편, 제2(a)도-제2(c)도는 종래의 또 다른 하프 에칭법에 의한 메탈 마스크의 제조방법을 개략적으로 나타낸 제조과정 순서도이다.2 (a) to 2 (c) are flowcharts of manufacturing processes schematically showing a method of manufacturing a metal mask by another half etching method.
이를 참조하면, (a)도에서 볼 수 있는 것처럼 먼저 2개의 금속판(21a,21b)을 각각 별도로 에칭하여 접합시키게 된다. 그런 후, (b)도와 같이, 상기 접합된 금속판 구조체의 양면에 패터닝에 따라 드라이필름(22)을 도시된 것처럼 형성하고, 노광 및 현상을 하게 된다.Referring to this, as shown in (a), two metal plates 21a and 21b are first etched and joined separately. Thereafter, as shown in (b), the dry film 22 is formed on both surfaces of the bonded metal plate structure as shown, and exposed and developed.
상기 드라이 필름의 노광 및 현상이 완료된 후, 에칭을 하게 되며, 그 결과 (c)도에 도시된 것과 같이 상기 (b)도에서 드라이 필름(22)에 도포된 부위만 남고 나머지 부분은 용해되어 제거된다. 이렇게 하여 메탈 마스크(21)의 제작은 완성된다.After the exposure and development of the dry film is completed, etching is performed, and as a result, as shown in (c), only the portion applied to the dry film 22 in FIG. do. In this way, manufacture of the metal mask 21 is completed.
그런데, 이와 같은 상기 2가지의 종래 하프 에칭법에 의한 메탈 마스크의 제조방법은 하프 에칭을 하기 때문에 고밀도실장은 가능하나, 근본적으로 에칭작업에 의존하므로 반죽납이 충진되는 개구부의 단면이 평탄하지 않아 인쇄불량의 소지가 높다는 것이 문제점으로 지적되고 있다. 또한, 그 공정이 복잡하고 다단계공정을 거치게 되므로 제조단가가 높다는 것이 단점으로 지적되고 있다.However, these two conventional methods of manufacturing a metal mask by the half etching method are half-etched, so high-density mounting is possible, but since the cross-section of the opening in which the dough lead is filled is not flat because it basically depends on the etching operation. It is pointed out that the problem of printing is high. In addition, it is pointed out that the manufacturing cost is high because the process is complicated and goes through a multi-step process.
본 발명은 상기와 같은 문제점들을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 제조공정을 단순화시키고, 고밀도실장에 더욱 적합한 메탈 마스크의 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다.The present invention has been made to improve the above problems, and has as its object to simplify the manufacturing process and to provide a method of manufacturing a metal mask more suitable for high-density packaging.
또한, 메탈 마스크의 개구부 단면 형상을 매끄럽게 함으로써 반죽납의 빠짐성을 향상시키고, 이에 따라 인쇄불량을 최소화할 수 있는 메탈 마스크의 제조방법을 제공함에 또 다른 목적이 있다.In addition, it is another object to provide a method of manufacturing a metal mask that can improve the omission of the dough lead by smoothing the cross-sectional shape of the opening of the metal mask, thereby minimizing printing defects.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 메탈 마스크 제조방법은,Metal mask manufacturing method according to the present invention to achieve the above object,
(1) 기판에 드라이 필름을 형성하는 단계;(1) forming a dry film on the substrate;
(2) 상기 드라이 필름상에 패터닝된 필름을 부착하고 노광하는 단계;(2) attaching and exposing the patterned film on the dry film;
(3) 상기 노광 후, 현상액에 의해 현상하는 단계;(3) after the exposure, developing with a developing solution;
(4) 상기 현상 후, 1차도금을 하는 단계;(4) after the development, primary plating;
(5) 상기 1차도금 후, 소정 부위에 마스킹(masking) 처리를 하는 단계;(5) after the first plating, masking a predetermined portion;
(6) 상기 마스킹 처리 후, 2차도금을 하는 단계; 및(6) after the masking process, performing secondary plating; And
(7) 상기 2차도금 후, 기판으로부터 도금층을 분리하고, 드라이 필름을 용해액에 의해 제거하는 단계를 포함한다.(7) after the second plating, separating the plating layer from the substrate and removing the dry film by the dissolving liquid.
상기와 같은 본 발명의 메탈 마스크의 제조방법에 따르면, 소정의 두께와 형태를 가지며 그 몸체에는 반죽납의 주입을 위한 개구부가 형성되어 있고, 상기 몸체에는 다수개의 개구부가 형성되어 있고, 상기 개구부들중 소정의 개구부들은 나머지 개구부들보다 그 깊이 및 폭이 상대적으로 작게 형성되어 있는 메탈 마스크를 얻을 수 있게 된다.According to the manufacturing method of the metal mask of the present invention as described above, the body has a predetermined thickness and shape, the body is formed with an opening for injecting the dough lead, the body is formed with a plurality of openings, of the openings It is possible to obtain a metal mask in which predetermined openings are formed with a relatively smaller depth and width than the remaining openings.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
제3(a)도-제3(f)도는 본 발명에 따른 메탈 마스크 제조방법을 개략적으로 나타낸 제조과정 순서도이다.3 (a) to 3 (f) is a manufacturing process flow chart schematically showing a metal mask manufacturing method according to the present invention.
먼저 (a)도를 참조하면, 스테인레스 스틸이나 기타 금속재로된 0.5-1.0mm 두께의 기판(31)을 마련하고 버프(buff)연마, 산(acid) 세척 및 수세척등의 전처리를 행한 후, 그 위에 드라이 필름(32)을 도포한다. 여기서, 이와 같은 전처리는 금속기판(31)과 드라이 필름(32)의 밀착성을 높이기 위한 것이며, 특히, 도포 방법은 래미네이터(laminater)에 의해 실시한다. 이때, 도포막의 두께는 물론 거의 최종 단계에서 형성되는 도금층의 두께에 따라 틀리지만, 보통 200μm정도로 형성한다.Referring first to (a), after preparing a substrate 31 of 0.5-1.0 mm thickness made of stainless steel or other metal material, and performing pretreatment such as buff polishing, acid cleaning and washing with water, The dry film 32 is apply | coated on it. Here, such pretreatment is for enhancing the adhesion between the metal substrate 31 and the dry film 32, and in particular, the coating method is performed by a laminator. At this time, the thickness of the coating film is, of course, almost different depending on the thickness of the plating layer formed in the final step, but is usually formed in about 200μm.
드라이 필름(32)의 도포가 완료되면, (b)도와 같이 상기 드라이 필름(32) 상에 소정의 패터닝(patterning)된 필름(33)을 밀착시키고 노광을 실시한다. 이때, 노광기(미도시)의 램프(40)는 고압수은등을 사용하며, 상기 패터닝된 필름(33)에 의해 드라이 필름은 노광부위(32a)와 비노광부위(32b)로 구분된다. 여기서, 좀더 설명을 부가하면, 상기 노광부위(32a)는 광에 의해 드라이 필름의 화학적 혹은 물리적 성질이 변화하여 후술되는 현상단계에서 현상액에 의해 용해되지 않고 남아 있게 된다.When the application of the dry film 32 is completed, a predetermined patterned film 33 is brought into close contact with the dry film 32 as shown in (b) and exposure is performed. In this case, the lamp 40 of the exposure machine (not shown) uses a high-pressure mercury lamp, and the dry film is divided into an exposure part 32a and a non-exposure part 32b by the patterned film 33. Here, if further explanation, the exposure portion (32a) is changed by the chemical or physical properties of the dry film by light is left without being dissolved by the developer in the development step described later.
상기 노광이 완료되면, 현상액에 의한 현상(developing) 단계가 이어지는데, (c)도와 같이 상기 노광부위(32)는 그대로 남고, 비노광부위(32b)는 현상액에 의해 용해되어 제거된다. 여기서, 현상액은 탄산나트륨(Na2CO3) 수용액을 사용한다.When the exposure is completed, a developing step by a developer is followed. As shown in (c), the exposure part 32 remains as it is, and the non-exposure part 32b is dissolved and removed by the developer. Here, the developing solution uses an aqueous solution of sodium carbonate (Na 2 CO 3 ).
현상단계가 완료되면 건조기에서 건조를 시킨 후, 도금을 실시하여 (d)도와 같이 니켈도금층(34)을 형성한다. 이때의 도금은 전주(電鑄)도금법에 의하며, 전주도금법은 설파민산(sulfamic acid : H2NSO3H)-니켈용액을 사용한다. 여기서, 특히 도금층 형성은 소망하는 두께의 60-70% 선에 도달되었을 때 도금조에서 기판을 꺼내어 1차도금을 끝낸다.When the developing step is completed, after drying in a dryer, plating is performed to form a nickel plated layer 34 as shown in (d). At this time, plating is performed by electroplating method, and electroplating method uses sulfamic acid (H 2 NSO 3 H) -nickel solution. Here, in particular, the plating layer formation takes the substrate out of the plating bath when the 60-70% line of the desired thickness is reached to finish the primary plating.
그런 후, (e)도에 도시된 것처럼 소정 부위를 별도의 부재(35)로 마스킹(masking) 처리를 행하게 된다. 이는 미세 피치(pitch) 부분이나 고밀도실장이 필요한 부분에 행하게 되는데, 하프 에칭(half etching)의 효과를 내기 위한 것이다. 이에 대한 것은 후수되는 (g)도 및 제4도를 참조하면서 설명하기로 한다. 여기서, 마스킹 부재(35)는 페인트(paint)류나 테이프를 사용할 수 있으며, 기타 비전도성의 물질이면 마스킹 부재로서 적합하다. 또한, 상기 1차도금이 완료되어 기판(31)를 도금조에서 꺼내면 산화물이 형성되므로 마스킹한 상태로 산화물제거처리를 실시해준다.Thereafter, as shown in (e), the masking process is performed on the predetermined part with a separate member 35. This is performed in a fine pitch portion or a portion where high density mounting is required, in order to produce an effect of half etching. This will be described with reference to FIGS. 4 (g) and 4. Here, the masking member 35 may use paints or tapes, and any other non-conductive material is suitable as the masking member. In addition, since the oxide is formed when the first plating is completed and the substrate 31 is removed from the plating bath, the oxide removal process is performed in a masked state.
산화물제거가 끝나면, 다시 도금조에 넣어 (f)도에 도시된 것처럼 소망하는 두께가 될때까지 제2차 도금을 실시한다. 여기서, 전주도금의 방식은 디핑(dipping) 방식에 의할 수도 있지만, 도금층의 두께를 균일하게 하기 위해서 음극에 도금물체를 달아 회전시키는 회전방식을 사용하는 것이 바람직하다.After the removal of the oxide, it is placed in the plating bath again and secondary plating is carried out until the desired thickness as shown in (f) is shown. Here, the electroplating method may be a dipping method, but in order to make the thickness of the plating layer uniform, it is preferable to use a rotation method in which a plating object is attached to the cathode and rotated.
2차 도금이 완료되면, (g)도와 같이 상기 금속기판(31)으로부터 도금층(34')을 분리시키고, 비노광부위(32b)로서 남아 있던 드라이 필름을 알칼리용액에서 용해하여 제거한다. 이렇게 하여 메탈 마스크의 제작은 완성된다. 여기서, 상기 완성된 메탈 마스크를 살펴보면, 상기 마스킹 처리(35)를 했던 부분은 2차도금이 진행되지 않아 하프 에칭한 것과 같이 나머지 다른 부위보다 상대적으로 도금층이 얇게 형성되어 미세 피치부분이나 고밀도실장에 적합한 형태를 가지게 된다. 여기서, 미설명된 부호 36은 하프 포밍(half forming : 본 발명에서는 이렇게 칭하기로 함)이 되지 않은 부위의 개구부이고, 37은 하프 포밍부의 개구부이다.When the secondary plating is completed, as shown in (g), the plating layer 34 'is separated from the metal substrate 31, and the dry film remaining as the non-exposed portion 32b is dissolved and removed in the alkaline solution. In this way, the production of the metal mask is completed. Here, when looking at the finished metal mask, the masking process 35 is a portion of the masking process 35, such as half-etched because the secondary plating does not proceed, the plating layer is formed relatively thinner than the other parts, so that the fine pitch portion or high-density mounting It will have a suitable shape. Here, reference numeral 36, which is not described, denotes an opening of a portion that is not half forming, and 37 denotes an opening of the half forming portion.
한편, 제4도는 본 발명의 제조방법에 의해 제작된 메탈 마스크를 이용한 인쇄상태의 모형도이다. 이를 참조하면, PCB(38)상에 인쇄된 반죽납의 형태에 있어서 메탈 마스크(34')의 하프 포밍부의 개구부(37)를 통한 반죽납(37')은 하프 포밍되지 않은 부위의 개구부(36)를 통한 반죽납(36')보다 상대적으로 그 폭도 좁고 높이도 낮게 되어 있다. 따라서, 정밀 피치부위나 고밀도실장이 필요한 부위의 인쇄가 가능해지는 것이다.On the other hand, Figure 4 is a schematic diagram of the printing state using a metal mask produced by the manufacturing method of the present invention. Referring to this, in the form of dough lead printed on the PCB 38, the dough lead 37 ′ through the opening 37 of the half forming portion of the metal mask 34 ′ is the opening 36 of the non-half forming portion. It is relatively narrower in width and lower in height than kneading lead 36 '. Therefore, printing of the precision pitch part and the part which requires high density mounting becomes possible.
이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 메탈 마스크의 제조방법은 개구부형성을 에칭이 아닌 전주도금에 의해 형성하므로 그 개구부 단면이 매끄러워 인쇄상태가 양호해질 수 있고, 또한 하프 에칭의 효과를 얻기 위해 마스킹처리를 통한 하프 포밍을 하게 되므로 정밀 피치부위나 고밀도실장이 필요한 부분의 인쇄가 가능하므로, 향후 본 발명이 표면실장기술의 메탈 마스크 분야에 적용될 경우 우수한 메탈 마스크 제작으로 인쇄의 질을 더 한층 높이게 될 것이다.As described above, in the method of manufacturing the metal mask according to the present invention, the opening is formed by electroplating rather than etching, so that the cross section of the opening is smooth, so that the printing state can be improved, and the masking is required to obtain the effect of half etching. Since half-forming through processing is possible, the printing of parts requiring high-precision pitch or high-density mounting is possible. In the future, when the present invention is applied to the metal mask field of surface mounting technology, the quality of printing will be further improved by manufacturing an excellent metal mask. will be.
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