KR20140085608A - 스크린 인쇄용 메시 부재 - Google Patents

Abstract

고점도의 페이스트를 사용했을 경우에서도, 인쇄 끊김이 없고, 고저차가 적은 인쇄를 할 수 있는 동시에, 높은 인쇄 위치 정밀도를 얻을 수 있는 스크린 인쇄용 메시 부재를 제공한다. 본 발명은, 감광성 유제로 인쇄 패턴을 형성하기 위한 스크린 인쇄용 메시 부재에 있어서, 상기 스크린 인쇄용 메시 부재는 압연 금속박에 의해 구성되어 있고, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에, 인쇄 대상물을 향해 넓어지도록 다수의 구멍을 갖고, 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에 있어서의 인쇄 대상물측의 선부 최대폭(A)과, 상기 구멍과 구멍 간격(B)의 비(A/B)로 규정되는 최대 선폭 계수가 0.40 미만인 스크린 인쇄용 메시 부재에 관한 것이다.

Description

스크린 인쇄용 메시 부재{MESH MEMBER FOR SCREEN PRINTING}

본 발명은 스크린 인쇄에 사용되는 메시 부재에 관한 것으로, 특히 태양 전지의 표면 전극의 인쇄 등에 사용되는 고점도 페이스트를 사용한 인쇄에 있어서, 인쇄 끊김이 없고 고저차가 적고, 인쇄 위치 정밀도가 높은 인쇄를 실현하는 스크린 인쇄용 메시 부재에 관한 것이다.

스크린 인쇄는 적층 칩 콘덴서 등의 전자 부품의 제조를 비롯해, 태양 전지의 표면 전극인 집전용 메인 전극(버스 바)이나 집전용 그리드 전극(핑거 전극)의 형성에도 이용되고 있다. 스크린 인쇄에 사용되는 인쇄판(스크린 판)에는, 금속 또는 수지(폴리에스테르)로 이루어진 세선으로 짠 메시 부재가 사용되고 있다. 또한, 스테인리스강 세선으로 짠 메시 직물(이하, "금속 메시 직물"이라 함)의 주변에 폴리에스테르 세선으로 짠 메시 직물(이하, "폴리에스테르 메시 직물"이라 함)을 접합시킨 인쇄판(콤비네이션 마스크)도 널리 이용되고 있다.

콤비네이션 마스크는 폴리에스테르 세선으로 짠 메시 직물을 알루미늄제의 프레임에 사메기한 후에, 금속 메시 직물을 접착하고, 건조후 금속 메시 직물과 겹친 부분의 폴리에스테르 메시 직물을 절단한다. 그 후 감광성 유제를 도포하고, 금속 메시 직물 상에 목적의 인쇄 패턴을 노광·현상하여, 인쇄판을 제작한다. 세선으로 짠 메시 직물에서 같은 두께인 경우, 개구율(이하의 도 1에 도시하는 개구부의 합계 면적률)이 높을수록 투과하는 페이스트의 양은 많아진다. 태양 전지의 표면 전극의 인쇄 등에는, 개구율 50 내지 60% 정도의 금속 메시 직물이 이용되고 있다.

태양 전지의 표면 전극의 인쇄와 같이, 고점도의 페이스트를 사용해 인쇄 폭이 100㎛ 내지 2㎜ 정도의 인쇄를 행할 경우에는, 스크린 인쇄가 널리 이용되고 있다(예를 들어, 특허문헌 1). 그러나, 금속 메시 직물을 사용해서 고점도의 페이스트로 인쇄할 경우에는, 메시 자국이 남기 쉽고, 인쇄의 고저차에 편차가 생기기 쉽다는 문제가 있다. 태양 전지의 표면 전극과 같은 집전용 전극의 경우에는, 고저차의 편차나 전극 높이기 낮은 부분이 존재하면 저항이 높아지기 때문에, 가능한 한 고저차가 적은 인쇄를 할 수 있는 메시 부재가 요구되고 있다.

또한, 태양 전지의 표면 전극에서는 수광 면적을 크게 하면서, 전극의 저항을 작게 하면 발전 효율이 향상되게 된다. 그로 인해, 표면 전극은 가능한 한 어스팩트비를 높게, 즉 전극의 폭은 좁고, 전극 높이는 높게 하는 노력이 행해지고 있다. 그러나, 인쇄 폭이 50㎛ 정도로 좁은 경우에는, 금속 메시 직물을 사용한 스크린 인쇄에서는 충분히 페이스트가 토출하지 않기 때문에, 인쇄된 전극의 높이가 낮아지는 경우가 있다.

또한, 금속 메시 직물은 인쇄를 반복하면 늘어나, 인쇄 위치가 어긋나는 것이 알려져 있다. 그로 인해, 높은 인쇄 위치 정밀도가 요구되는 인쇄의 경우에는, 인쇄 횟수가 적은 단계에서 인쇄판을 교환할 필요가 있다는 문제도 있다.

도 1은 스크린 인쇄에 보통 사용되고 있는 인쇄판의 일부 확대 설명도이다. 금속이나 폴리에스테르로 이루어지는 세선(1)으로 짠 메시 부재(메시 직물)를 스크린 프레임(도시하지 않음)에 사메기한 후, 전체면에 수지(4)(감광성 유제)를 도포하고 나서 마스크로 덮고, 인쇄하지 않는 부분에만 노광하여, 감광성 유제(4)를 경화시키고, 인쇄하고 싶은 부분의 감광성 유제(4)를 제거하여, 인쇄판(5)을 제작한다[도면 중, 도면부호(2)는 메시 부재의 개구부(메시 개구부)를 나타낸다]. 또한, 수지(4)(감광성 유제)는 메시 부재보다도 10 내지 30㎛ 정도 두껍게 되는 경우가 많다.

스크린 인쇄에 있어서는, 도 2의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 스퀴지(6)를 이동시킴으로써 인쇄 패턴부(3)(상기 도 1 참조)의 메시 개구부(2)에 페이스트(7)를 충전하는 동시에, 인쇄 대상물(8)에 페이스트(7)를 부착시킨다. 스퀴지(6)가 통과한 후는, 인쇄판의 장력(텐션)에 의해 인쇄판(5)(상기 도 1 참조)과 인쇄 대상물(8)이 떨어지지만, 페이스트(7)는 인쇄 대상물(8)에 남아, 감광성 유제(4)가 제거된 패턴대로 인쇄된다. 인쇄된 직후의 페이스트(7)는, 메시 개구부(2)에 대응하는 부분에는 두껍게, 세선(1)에 대응하는 부분은 얇게 되어 있지만[도 2의 (b)], 페이스트(7)의 점성과 표면 장력에 의해 평탄화(레벨링)된다[도 2의 (c)]. 이때, 인쇄판(5)의 메시 개구부(2)를 초과해서 페이스트(7)가 퍼지게 된다. 이 페이스트의 확대를 인쇄의 번짐이라고 칭한다[도 2의 (c) 중 도면부호(7a)로 나타낸다].

또한, 인쇄막 두께[인쇄 대상물(8)에 도포된 페이스트(7)의 두께(d1)]는 인쇄판(5)의 두께와, 메시 부재의 개구율[개구부(2)의 합계 면적 비율]에 의해 결정되고, 동일한 인쇄 면적의 경우, 인쇄막 두께(㎛)=인쇄판의 두께(㎛)×개구율(%)의 관계가 성립되는 것이 알려져 있다.

메시 부재를 제조하는 방법으로서는, 전기 주조법에 의해 니켈 등을 메시 형상으로 퇴적시키는 방법이 제안되어 있다(예를 들어, 특허문헌 2, 3). 그러나, 전기 주조법으로 제작한 금속박에는 강도의 편차가 발생하는 것이 알려져 있어, 전기 주조법으로 제작한 메시에도 강도의 편차가 발생할 우려가 있다. 또한, 니켈 등의 전해박에 에칭 등으로 천공 가공한 것을 메시 부재로 하는 것도 생각할 수 있지만, 전기 주조법에 의한 메시 부재와 마찬가지로 강도의 편차가 발생한다.

금속 메시 직물보다도 페이스트의 토출성을 향상시키기 위해서, 메탈 마스크를 이용하는 것도 제안되고 있다. 예를 들어, 특허문헌 4에는, 태양 전지의 표면 전극의 인쇄에 있어서, 보다 페이스트의 토출성을 향상시키기 위해서, 금속판에 개구부를 설치하고, 개구의 사이에 메탈 부분보다도 두께가 작은 지지체부("브릿지"라고 불리는 경우도 있다)를 걸어서 마스크를 유지하면서 페이스트의 토출성을 향상시키는 메탈 마스크가 제안되어 있다. 그러나, 이 기술에서는, 인쇄 패턴부를 연결하는 지지체부가 존재하기 때문에, 인쇄 폭이 더 작은 경우에는, 지지체부에 페이스트가 충분히 돌아들어가지 않아, 지지체부의 인쇄 높이를 충분히 얻을 수 없는 것이 걱정된다. 또한, 개구부 중에 차폐부가 소위 섬형상으로 존재할 경우, 강도를 유지하기 위해서 지지체부의 폭을 크게 하거나, 지지체부의 수를 늘릴 필요가 있기 때문에, 페이스트가 토출되지 않는 지지체부가 원인으로, 인쇄 끊김이 발생하는 것도 우려된다.

이러한 점에서, 태양 전지의 표면 전극의 인쇄에 사용되는 도전성 은페이스트와 같이, 고점도의 페이스트를 사용했을 경우에서도, 인쇄 끊김이 없고, 메시 자국이 남기 어려운(즉, 전극의 고저차가 적다) 인쇄가 가능한 동시에, 인쇄 위치 정밀도가 높은 스크린 인쇄용 메시 부재가 요구되고 있다.

일본 특허 출원 공개 제2005-150540호 공보 일본 특허 제3516882호 공보 일본 특허 제2847746호 공보 일본 특허 출원 공개 제2006-341547호 공보

본 발명은 이러한 상황을 감안해서 이루어진 것이며, 그 목적은 고점도의 페이스트를 사용했을 경우에서도, 인쇄 끊김이 없고, 고저차가 적은 인쇄가 가능한 동시에, 높은 인쇄 위치 정밀도를 얻을 수 있는 스크린 인쇄용 메시 부재를 제공하는 것에 있다.

본 발명은 이하의 형태를 포함한다.

(1) 감광성 유제로 인쇄 패턴을 형성하기 위한 스크린 인쇄용 메시 부재이며, 상기 스크린 인쇄용 메시 부재는 압연 금속박에 의해 구성되고 있고, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에, 인쇄 대상물을 향해 넓어지도록 다수의 구멍을 갖고, 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에 있어서의 인쇄 대상물측의 선부 최대폭(A)과, 상기 구멍과 구멍의 간격(B)의 비(A/B)로 규정되는 최대 선폭 계수가 0.40 미만인 것을 특징으로 하는, 스크린 인쇄용 메시 부재.

(2) 상기 압연 금속박은, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 부분 이외에, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 부분을 갖고, 상기 비인쇄 영역에 상당하는 부분에는 구멍이 개구되어 있지 않은 것인 (1)에 기재된 메시 부재.

(3) 상기 압연 금속박은, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 부분 이외에, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 부분을 갖고, 상기 비인쇄 영역에 상당하는 부분에는 인쇄 영역에 상당하는 부분에 있어서의 구멍의 개구율보다도 작은 개구율로 다수의 구멍이 개구되어 있는 것인 (1)에 기재된 메시 부재.

(4) 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에 있어서의 인쇄 대상물측의 선부 최대폭(A)이 30㎛ 미만인 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 메시 부재.

(5) 두께가 5㎛ 이상, 30㎛ 이하인 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 기재된 메시 부재.

(6) 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분과, 상기 비인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박 부분의 경계의 윤곽은 적어도 일부가 둥그스럼하게 되어 있는 (2) 내지 (5) 중 어느 하나에 기재된 메시 부재.

(7) 선부를 구성하는 적어도 편면이 평탄한 (1) 내지 (6) 중 어느 하나에 기재된 메시 부재.

(8) 상기 압연 금속박은 스테인리스강, 티탄, 티탄 합금, 니켈, 니켈 합금, 구리, 동합금, 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종으로 이루어지는 (1) 내지 (7) 중 어느 하나에 기재된 메시 부재.

본 발명의 스크린 인쇄용 메시 부재에 따르면, 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에 있어서의 인쇄 대상물측의 선부 최대폭(A)과, 구멍과 구멍의 간격(B)의 비(A/B)로 규정되는 최대 선폭 계수를 적정하게 규정하도록 했으므로, 고점도의 페이스트를 사용했을 경우에서도, 인쇄 끊김이 없고, 고저차가 적은 인쇄가 가능한 동시에, 높은 인쇄 위치 정밀도를 얻을 수 있는 스크린 인쇄용 메시 부재를 실현할 수 있고, 이러한 스크린 인쇄용 메시 부재는 전자 부품의 제조를 비롯해, 태양 전지의 표면 전극인 집전용 메인 전극(버스 바)이나 집전용 그리드 전극(핑거 전극)의 형성에 지극히 유용하다.

도 1은 스크린 인쇄에 통상 사용되고 있는 인쇄판의 부분 확대 설명도이다.
도 2의 (a) 내지 (c)는 종래 기술에서의 스크린 인쇄에 있어서의 페이스트의 충전 상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 구멍의 개구 형상을 설명하기 위한 확대도이다.
도 4는 구멍의 다른 개구 형상을 설명하기 위한 확대도이다.
도 5는 단위 폭당의 최소 단면적(㎟/㎝)과, 단위 폭당의 인장 강도(N/㎝)의 관계를 도시하는 그래프이다.
도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 메시 부재 형태의 일 예를 나타내는 설명도이다.
도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 메시 부재 형태의 또다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 8은 본 발명의 메시 부재 형태의 또 다른 예를 나타내는 설명도이다.
도 9의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 메시 부재를 사용했을 때의 스크린 인쇄에 있어서의 페이스트의 충전 상태를 설명하기 위한 도면이다.

본 발명자들은 종래 기술인 금속 메시 직물로, 인쇄 패턴이 가는 경우에 양호한 후막 인쇄가 가능하지 않은 원인을 조사했다. 스테인리스강 세선의 메시 직물[두께 35㎛, 메시수 : 325(개/인치)]과 폴리에스테르 메시를 조합한 콤비네이션 마스크를 제작하고, 인쇄 선폭 : 80㎛에 의한 스크린 인쇄 과정을 고속 동영상을 촬영할 수 있는 마이크로스코프(주식회사 키엔스 제품 : 형식 VW-6000)로 관찰했다. 이 때, 페이스트는 도전성 은페이스트(동양 잉크 제조 주식회사 제품 : "RAFS")를 사용했다.

관찰 결과, 특히 금속 메시 직물의 교차부에 있어서, 페이스트의 유입이 나빠지는 동시에, 인쇄후의 금속 메시 직물의 구멍(개구부)에 페이스트가 잔존하는 경향이 있는 것이 판명되었다. 이러한 현상이 발생하기 때문에, 메시 직물이 존재한 부분의 인쇄 높이가 낮아져, 인쇄 높이의 편차(고저차)가 발생하거나, 인쇄 대상물에 인쇄되는 페이스트의 양이 적어져, 인쇄 높이가 낮아지거나 한다고 생각되었다. 또한, 구멍에 페이스트가 잔존하는 원인은, 스테인리스강 세선의 교차부에 부착된 페이스트가 표면 장력의 영향을 받아서 판 분리시에 주변의 페이스트와 함께 메시에 부착된 채로 되기 때문이라고 생각되었다. 관찰 결과로부터, 금속 메시 직물의 과제를 해결하기 위해서, 스크린 인쇄시의 판 분리시에 페이스트가 메시에 잔존하지 않는 구성에 대해서 검토했다.

금속 메시 직물과 같은 교차부가 없는 메시 부재를 얻기 위해서, 압연 금속박에 에칭, 레이저 가공, 숏 블라스트에 의해 천공 가공을 시도했다. 그 결과, 개구 정밀도와 개구 속도의 점에서 에칭에 의한 것이 최적인 것이 판명되었다. 또한, 에칭에 의해 천공 가공할 때, 양면으로부터의 에칭에 의해 천공한 경우에는, 구멍의 일부에 볼록부가 형성되기 때문에, 스크린 인쇄시에 페이스트가 체류할 우려가 있다. 따라서, 한쪽면부터 에칭에 의해 천공 가공하는 것이 좋다. 그 결과, 구멍의 형상(외관 형상)은 일측으로부터 타측을 향해서 넓어지는 형상으로 되지만, 인쇄 대상물을 향해서 넓어지도록 구멍을 형성함으로써, 페이스트가 체류하는 사태도 회피할 수 있다.

구멍의 외관 형상은 인쇄 대상물을 향해 넓어지는 경우와, 수직으로 되는 경우에서 페이스트의 토출성이 다른가를 검토하기 위해서, 해석을 행했다. 해석 방법은 기액 2상 비압축성 유동 해석의 레벨 세트법을 사용하고, 해석 소프트는 COMSOL사(스웨덴)제품 "COMSOL Multiphysics"를 사용했다. 구멍의 외관 형상이 인쇄 대상물을 향해 퍼지는 경우의 개구율은 스퀴지면측은 38%이고, 인쇄면측(즉, 인쇄 대상물측)에서 77%(양면의 평균 개구율은 58%)로 하고, 수직으로 될 경우의 개구율은 스퀴지면측과 인쇄면측을 함께 58%로 가정했다. 또한, 메시 부재의 두께는 15㎛이고, 페이스트의 점도는 고점도인 200Pa·s로 가정했다.

해석의 결과, 구멍의 외관 형상이 인쇄 대상물을 향해서 넓어지는 경우에는, 스퀴지가 통과후 20msec에서 페이스트가 메시 부재로부터 완전하게 토출하는 것에 반해, 수직이 되는 경우는 스퀴지가 통과후 20msec에서도 페이스트의 일부가 메시 부재의 인쇄면측에 부착되어 있었다. 또한, 페이스트의 점도를 1000Pa·s로 가정했을 때는, 구멍의 외관 형상이 인쇄 대상물을 향해서 넓어지는 경우에는, 스퀴지 통과후 20msec에서 페이스트가 메시 부재로부터 완전하게 토출하는 것에 반해, 수직으로 되는 경우에는 스퀴지가 통과후 25msec에서도 페이스트의 일부가 메시 부재의 인쇄면측에 부착되고, 토출성의 차가 더욱 현저했다. 이 해석 결과로부터, 고점도 페이스트를 사용해서 스크린 인쇄를 행하기 위해서는, 구멍의 외관 형상이 인쇄 대상물을 향해 넓어지도록 구멍을 가공하는 쪽이 수직으로 가공하는 것보다도 페이스트의 토출성이 양호하다고 생각된다. 또한, 인쇄면측의 개구율과 스퀴지면측의 개구율의 차는 5 내지 80% 정도로 할 수 있다. 페이스트의 토출성 등을 고려하면, 20 내지 50% 정도인 것이 바람직하다.

본 발명자들은, 두께 16㎛의 압연 스테인리스강박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격 SUS304-H)에, 편측으로부터만 에칭액을 스프레이해서 천공 가공하고, 메시 부재를 제작했다. 구멍과 구멍의 간격(피치)은 80㎛[메시수 : 320(개/인치)]로 했다. 또한, 한쪽 면의 개구율은 64%, 다른 면의 개구율은 32%(양면의 개구율의 평균 48%)이었다. 금속 메시 직물에 의해 구성되는 메시 부재와의 페이스트의 토출성을 비교하기 위해서, 금속 메시 직물의 페이스트 인쇄 과정의 관찰과 마찬가지로 마이크로스코프를 사용해서 관찰을 행했다. 그 결과, 압연 금속박에 의해 구성되는 메시 부재(압연 금속박 메시 부재)에서는, 페이스트의 토출이 금속 메시 직물에 의해 구성되는 메시 부재에 비해 균일한 것이 판명되었다. 또한, 압연 금속박 메시 부재에서는, 세선 메시 직물로 관찰된 것과 같은 구멍(개구부)에 페이스트는 잔존하지 않고 있었다. 또한, 인쇄면측을 향해 구멍이 넓어지도록 했을 경우, 및 인쇄면측으로 구멍이 좁아지도록 했을 경우 모두 페이스트의 잔존은 인정되지 않았다.

이들의 결과로부터, 압연 금속박에 천공 가공함으로써 구성되는 메시 부재에서는, 페이스트의 토출이 균일해져, 스크린 인쇄후에 개구부에 페이스트가 잔존하지 않는 것으로 되는 것이 판명된 것이다.

상기와 같은 압연 금속박 메시 부재(두께 : 16㎛, 피치 : 80㎛)의 인쇄 위치 정밀도를 측정하기 위해서, 반복 인쇄 시험을 실시했다. 압연 금속박 메시 부재를 폴리에스테르 메시 직물과 접합한 콤비네이션 마스크를 제작하고, 감광성 유제를 도포 후, 테스트용 인쇄 패턴을 노광·현상하고, 인쇄판을 제작했다. 이 인쇄판을 사용하여, 5000회 반복 인쇄후의 인쇄 위치를 측정한 결과, 인쇄 위치 정밀도는 15㎛ 이내였다. 금속 메시 직물의 경우에는, 30㎛ 정도의 인쇄 위치 정밀도인 것이 알려져 있어, 압연 금속박 메시 부재는 금속 메시 직물보다도 인쇄 위치 정밀도가 높은 것을 알았다.

다음에, 압연 금속박 메시 부재의 구멍의 확대 방향에 대해서 검토했다. 두께 21㎛의 인쇄물측에 스테인리스강 압연박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격 SUS304-H)에 편측에서 에칭으로 천공 가공하여, 압연 금속박 메시 부재를 제작하고, 인쇄면측을 향해서 구멍이 넓어지도록 인쇄판을 제작한 것과, 인쇄면측으로 구멍이 좁아지도록 인쇄판을 제작한 것으로 인쇄 시험을 행했다. 또한, 메시 부재의 한쪽 면의 개구율은 73%, 다른 면의 개구율은 37%(양면의 개구율의 평균 55%)이었다. 그 결과, 인쇄면측을 향해서 구멍이 넓어지는 메시 부재에서는 양호한 인쇄를 할 수 있었지만, 인쇄면측으로 구멍이 좁아지는 메시 부재는 인쇄가 끊겨, 양호한 인쇄를 할 수 없다는 것을 알았다. 이들 결과로부터, 본 발명의 메시 부재에서는, 구멍의 외관 형상은 인쇄 대상물을 향해서 넓어지도록 형성된 것으로 했다.

본 발명자들은 압연 금속박 메시 부재의 인쇄성을 평가하기 위해서, 인쇄 시험도 실시했다. 두께 16㎛와 21㎛의 스테인리스강 압연박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격 SUS304-H)에 편측으로부터 에칭으로 천공 가공하고(구멍의 형상은 후기하는 도 3 참조), 개구부의 피치와 개구율이 다른 메시 부재를 제작했다. 또한, 편측으로부터 에칭한 결과, 에칭액을 스프레이한 측의 개구율은 높고, 반대면 개구율은 낮게되어 있다.

이들 메시 부재를, 알루미늄 프레임에 사메기한 폴리에스테르 세선 메시와, 개구율이 높은 면이 인쇄 대상물측으로 되도록 접합하여, 콤비네이션 마스크를 제작했다. 감광성 유제 도포 후, 인쇄 패턴 폭 : 80㎛의 인쇄판을 제작했다. 이들 인쇄판과 도전성 은페이스트(동양 잉크 제조 주식회사 제품 : "RAFS")를 사용해서 인쇄 시험을 행하고, 인쇄 라인에 끊김(단선)이 없는지를 평가했다. 광학 현미경에 의한 관찰에서, 인쇄 라인에 인쇄 끊김(단선)이 없는 경우를 양호(○), 인쇄 끊김이 있는 경우를 불량(×)이라고 판정했다. 그 결과를, 하기 표1(시험 No.1 내지 8)에 도시한다. 또한, 하기 표 1에 도시한 개구율(인쇄면측의 개구율)은, 인쇄면측의 개구 폭(구멍의 개구 폭 : ㎛)²/ 피치(㎛)²×100%로 계산한 것이다. 또한, 본 발명의 메시 부재와 같이, 구멍의 형상이 인쇄면측(인쇄 대상물측)을 향해서 넓어져 있는 것에서는, 개구율은 인쇄면측과 스퀴지측에서는 다른 것으로 된다. 특별히 연급하지 않는 한, 이러한 메시 부재의 개구율은 인쇄면측의 개구율과 스퀴지측의 개구율의 평균값이다.

인쇄 시험의 결과로부터, 인쇄 끊김에 영향을 미치는 인자를 해석한 결과, 인쇄면측의 구멍과 구멍 사이를 이루는 부분인 선부(1a)의 거리가 최대가 되는 선부 최대폭(A)을, 구멍과 구멍 간격(피치)(B)으로 나눈 최대 선폭 계수[최대 선폭 계수=선부 최대폭(A)÷피치(B)]가 인쇄 끊김의 유무에 크게 영향을 미치고 있고, 인쇄면측의 최대 선폭 계수가 0.40 미만이면, 인쇄 끊김이 없는, 양호한 인쇄가 가능한 것이 판명되었다.

인쇄면측의 개구율도 인쇄성에 영향을 미치는 경향이 있었지만, 인쇄면측의 개구율이 50% 이상으로 높을 경우라도 인쇄면측의 최대 선폭 계수가 0.40 이상에서는 인쇄 끊김이 발생하는 것을 알았다. 즉, 압연 금속박에 천공 가공하여, 페이스트가 투과하는 인쇄 패턴 영역의 최대 선폭 계수[최대 선폭 계수=선부 최대폭(A)÷피치(B)]를 0.40 미만으로 함으로써, 인쇄 끊김이 없는 전극을 인쇄할 수 있다.

본 발명의 메시 부재에 있어서의 구멍(개구부)의 개구 형상을 도 3(확대도)에 도시한다. 본 발명의 메시 부재에 있어서, 다수 형성되는 구멍의 형상(개구부 형상)은, 도 3에 도시하는 것 같은 대략 사각형상(메시 부재의 인쇄 상당 영역의 형상이 격자 형상)이 개구율을 확보하면서, 강도를 유지하는데 바람직하다. 또한, 도 3에서는, 구멍(2)의 네 코너가 둥그스럼한 형상의 것을 도시했지만, 이러한 형상의 경우에는, 선부(1a)의 폭이 가장 넓어지는 부분이 선부 최대폭(A)이 되고, 이 선부 최대폭(A)이 메시 부재의 특성에 영향을 주게 된다. 또한, 구멍과 구멍의 간격(피치)(B)은, 도 3에 도시한 바와 같이 어떤 구멍(2)의 1변으로부터 인접하는 다른 구멍(2)의 1변까지의 거리를 의미한다.

상기 도 3에서는, 선부(1a)가 서로 교차하는 부분이 십자형으로 되는 개구 형상을 상정한 것이지만, 예를 들어 도 4에 도시한 바와 같이, 선부(1a)가 서로 교차하는 부분이 대략 T자형이 되는 개구 형상이여도 좋다.

선부(1a)가 서로 교차하는 부분이 대략 T자형인 경우에는, 선부 최대폭은 방향에 따라 다른 것으로 된다(도 4에 도시한 A와 C). 이러한 경우에는, 선부 최대폭이 최대가 되는 A를 채용하여, 상기 최대 선폭 계수[최대 선폭 계수=선부 최대폭(A)÷피치(B)]를 계산한다. 또한, 인쇄면측의 선부 최대폭(A)과, 인쇄면측의 구멍과 구멍 간격(피치)을 측정하는 경우에는, 인접하는 2개의 구멍을 사용하게 된다.

인쇄막 두께를 일정하게 하기 위해서, 인쇄 영역에 있어서는, 구멍의 형상은 기본적으로 같은 형상의 것으로 해서 구멍을 등간격으로 형성하게 된다. 단, 인쇄 개소에 따라 인쇄막 두께를 바꾸는 경우 등 인쇄 목적에 따라서는, 구멍의 크기를 바꾸거나, 구멍과 구멍의 간격을 바꾸는 경우가 있다. 이러한 경우에도, 인접하는 구멍과 구멍에 대해서, 최대가 되는 선폭을 선부 최대폭(A)으로 하고, 이 선부 최대폭(A)과, 구멍과 구멍의 간격(피치)(B)으로부터 최대 선폭 계수[최대 선폭 계수=선부 최대폭(A)÷피치(B)]를 계산하게 된다.

인쇄면측의 개구율을 높게할 수록, 구멍과 구멍의 간격(피치)은 작아져, 최소 0(제로)으로 된다. 단, 이 경우에는, 스퀴지면측의 선폭을 확보하여, 필요한 강도를 유지하게 된다. 예를 들어, 스테인리스강이고 두께 20㎛인 메시 부재에 있어서, 메시수가 250(개/인치)이고 선부 최대폭(A)이 0으로 될 경우에는, 스퀴지면측의 선폭을 15㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 인쇄면측의 선폭과 스퀴지측의 선폭의 차이는 통상 5 내지 30㎛ 정도로 하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 10 내지 20㎛ 정도이다. 또한, 선부 최대폭(A)이 0으로 될 경우에는, 최대 선폭 계수[최대 선폭 계수=선부 최대폭(A)÷피치(B)]도 0으로 되지만, 상기와 같이 스퀴지면측에서 선폭을 확보하여, 필요한 강도를 유지하는 것은 가능하기 때문에, 최대 선폭 계수[최대 선폭 계수=선부 최대폭(A)÷피치(B)]의 하한은 0으로 된다.

상기 표 1에 나타낸 것 중 인쇄 끊김이 없었던 시험 No.4~8의 것을 사용하여, 인쇄 패턴 폭이 50㎛인 인쇄판을 제작하고, 동일한 도전성 은페이스트를 사용해서 인쇄 시험을 실시하고, 인쇄 끊김의 유무와 인쇄 폭의 편차를 평가했다. 이때의 인쇄 폭의 편차는 레이저 현미경(주식회사 키엔스 제품 : 형식VK-9700)으로 최대 인쇄 폭과 최소 인쇄 폭을 측정하고, 그 차이를 계측함으로써 판정했다.

그 결과를, 하기 표 2에 나타낸다.

이 결과로부터 다음과 같이 고찰할 수 있다. 모든 메시 부재에서 인쇄 끊김은 없었지만, 인쇄 폭의 편차에 차이가 인정되었다. 인쇄면측의 선부 최대폭(A)이 30㎛ 이상인 경우에는, 인쇄 폭의 편차가 20㎛ 이상이었지만, 인쇄면측의 선부 최대폭(A)이 30㎛ 미만인 경우에는, 인쇄 폭의 편차가 20㎛ 미만으로 비교적 작게 할 수 있다. 즉, 압연 금속박에 천공 가공하고, 인쇄면측의 최대 선폭 계수를 0.40 미만으로 하는 동시에, 인쇄면측의 선부 최대폭(A)을 30㎛ 미만으로 하면, 인쇄 폭을 가늘게 했을 경우에도, 인쇄 폭의 편차가 적은 인쇄를 할 수 있게 되므로, 바람직하다.

그런데, 메시 부재의 개구율은 높은 쪽이 동일 면적당 페이스트의 투과량은 많아진다. 여기서, 개구율은 편면의 개구율과 다른면의 개구율의 평균 개구율을 의미한다(이후, 편면의 개구율과 다른면의 개구율이 다른 경우, 그 평균 개구율을 단순히 개구율이라고 칭하는 경우가 있다). 그 때문에, 압연 금속박 메시와 고점도 페이스트를 사용한 스크린 인쇄에서는, 페이스트가 투과하기 위한 영역의 개구율은 높게 하는 것이 바람직하다. 도전성 은페이스트 중 비교적 점도가 높은 페이스트를 사용해서 인쇄할 경우에는, 개구율은 50% 이상, 이상적으로는 70% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 단, 개구율을 너무 높게 하는 것은 메시 부재의 강도 저하로 연결되기 때문에, 두께가 15㎛인 경우에는 80% 정도까지, 두께가 20㎛인 경우에는 85% 정도까지로 하는 것이 바람직하다.

페이스트의 토출성을 향상시키기 위해서는, 개구율을 높게 하는 것이 바람직하지만, 상술한 바와 같이 개구율을 너무 높게 하면, 나머지의 선부의 단면적이 작아지기 때문에, 메시 부재의 강도가 저하한다. 따라서, 개구율을 높게 하면서 강도를 향상시키는 방법을 검토했다.

본 발명의 메시 부재는, (1) 압연 금속박은, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 부분 이외에, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 부분을 갖고, 비인쇄 영역에 상당하는 부분에는 구멍이 개구되어 있지 않은 형태나, (2) 압연 금속박은, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 부분 이외에, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 부분을 갖고, 비인쇄 영역에 상당하는 부분에는, 인쇄 영역에 상당하는 부분에 있어서의 구멍의 개구율보다도 작은 개구율로 다수의 구멍이 개구된 형태 등도 포함하는 것이지만, 이들의 형태는 개구율을 높게 하면서 강도를 향상시킨다고 하는 관점으로부터 구성된 것이다.

본 발명자들은, 두께 16㎛의 압연 스테인리스강박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격 SUS304-H)에, 에칭으로 전체면에 천공 가공한 개구율 55%의 압연 금속박 메시와, 인쇄 패턴을 노광하기 위한 영역(150㎜×150㎜)만 개구율 55%로 하고, 그 주변의 개구율을 5%로 한 압연 금속박 메시를 제작했다. 2종류의 압연 금속박 메시를 텐션 게이지(동경 프로세스 서비스사 제품 : 형식 STG75B)의 눈금으로, 0.65㎜로 매우 높은 텐션으로 알루미늄 프레임에 사메기한 폴리에스테르 세선 메시에 접착했다. 접착후, 압연 금속박 메시 부분의 폴리에스테르 세선 메시를 분리시키고, 압연 금속박 메시가 파단했는지를 관찰했다. 관찰의 결과, 인쇄 패턴 영역만 개구율을 높게 한 압연 금속박 메시는 파단하지 않았지만, 전체면 개구율이 같은 압연 금속박 메시는 파단했다.

이 결과로부터, 압연 금속박에 천공 가공한 메시 부재로, 인쇄 패턴을 위한 영역(즉, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분)의 개구율을 높게 하고, 그 밖의 영역(즉, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분)의 개구율을 낮게 함으로써, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 부분(이하, "인쇄 영역 상당 부분"이라고 하는 경우가 있다)의 개구율이 높기 때문에 페이스트의 토출량이 많아져, 어스팩트비가 보다 높은 인쇄를 실현할 수 있는 동시에, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 부분(이하, "비인쇄 영역 상당 부분"이라고 하는 경우가 있다)의 개구율은 낮기 때문에 콤비네이션 마스크 제작시의 텐션에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 것이 판명된 것이다.

또한, 비인쇄 영역 상당 부분의 개구율을 낮게 해서 메시 부재의 강도를 높임으로써, 인쇄시에 응력이 집중하는 폴리에스테르 세선 메시와의 접합부의 강도를 높게 할 수 있기 때문에, 메시의 수명이 향상되는 것을 기대할 수 있다.

스크린 인쇄에 있어서는, 인쇄 대상물의 일부 등이 인쇄 대상물 상에 혼입하여, 인쇄시에 스퀴지와 접촉할 때에 메시 부재를 깨트리고, 메시 부재가 파단하는 경우가 있다. 따라서, 세선(금속) 메시 직물과 압연 스테인리스강박의 혼입 이물질에 대한 내구성을 비교하는 시험을 실시했다. 금속 메시 직물은 선 직경 : 18㎛, 두께 : 20㎛, 개구율 : 50%로 하고, 압연 스테인리스강박은 두께 : 21㎛로 했다. 각각을, 높이 3㎜의 실리콘편 상에 설치하고, 스퀴지를 통과시킨 후, 마이크로스코프(주식회사 키엔스 제품 : 형식 VHX-2000)로 관찰했다. 그 결과, 금속 메시 직물은 스테인리스강 세선이 파단한 것에 반해, 압연 스테인리스강박은 파단하지 않았다. 즉, 스테인리스강박은 실리콘편 등의 혼입 이물질에 대한 내구성이 금속 메시 직물보다도 높은 것을 알았다. 이것으로부터, 압연 금속박 메시의 비인쇄 영역 상당 부분의 개구율을 낮게 함으로써, 비인쇄 영역 상당 부분은 혼입 이물질에 대한 내구성이 향상되어, 인쇄중에 이물질이 혼입했을 경우에도 메시 부재가 파단하기 어려운 것을 기대할 수 있다.

메시 부재의 강도를 향상시키기 위해서는, 페이스트가 투과하는 인쇄 패턴 영역 주변의 영역(비인쇄 영역 상당 부분)은 개구율을 0%로 하는 것(즉, 구멍을 형성하고 있지 않은 압연 금속박 그 자체)도 가능하다. 즉, 압연 금속박의 비인쇄 영역 상당 부분에 구멍을 형성하지 않는 것으로 함으로써, 강도의 점에서는 충분한 것으로 된다. 단, 감광성 유제의 종류에 따라서는 압연 금속박과의 접착성이 낮아지기 때문에, 반복 인쇄하는 도중에 박리하는 경우가 있는 것이 우려된다. 그로 인해, 비인쇄 영역 상당 부분의 개구율은 감광성 유제의 접착성(및 접착성에 영향을 미치는 압연 금속박의 종류 등)을 고려해서 설정하는 것이 좋다.

또한, 비인쇄 영역 상당 부분의 개구율이 동일하더라도, 비인쇄 영역 상당 부분에 설치된 구멍의 적어도 일부의 개구 폭을 인쇄 영역 상당 부분에 설치된 구멍의 개구 폭보다도 크게 하면, 감광성 유제와의 밀착성이 향상한다. 그로 인해, 비인쇄 영역 상당 부분에 설치된 구멍의 적어도 일부의 개구 폭은 인쇄 영역 상당 부분에 설치된 구멍의 개구 폭보다도 큰 것이 바람직하다.

메시 부재의 두께가 두꺼울수록, 즉 인쇄판의 두께가 두꺼운 경우에는, 두꺼운 인쇄를 할 수 있지만, 인쇄에 사용하는 페이스트에 따라서는 메시 부재의 두께가 지나치게 두꺼우면 인쇄 높이의 고저차가 발생하기 쉬워진다. 이러한 사태가 예상될 경우에는, 메시 부재의 두께(즉, 압연 금속박의 두께)를 30㎛ 이하로 함으로써, 고저차가 적은 인쇄를 하는데 있어서 바람직하다. 메시 부재의 두께는 얇을수록 고저차가 적은 인쇄를 쉽게 할 수 있지만, 두께가 5㎛ 미만의 압연 금속박은 입수가 곤란하고, 강도를 확보하는 것도 어렵기 때문에, 메시 부재의 두께는 5㎛ 이상으로 하는 것이 바람직하다. 이 두께는 보다 강도를 확보한다고 하는 관점으로부터 보다 바람직하게는 10㎛ 이상이다.

한편, 인쇄판의 두께가 동일할 경우, 인쇄 영역 상당 부분의 개구율이 높을 수록 두꺼운 인쇄를 할 수 있지만, 개구율을 높게 하는 것은 메시 부재의 강도를 저하시킨다. 따라서, 개구율을 바꾸고, 강도를 바꾼 메시 부재를 사용하여, 스크린 인쇄용 알루미늄 프레임을 모의한 금속제 클램프로 메시 부재를 잡아당겨, 부하시험을 실시했다. 이 부하시험에서는, 메시 부재를 잡아당긴 상태에서, 압축 시험기(인스트론사 제품)를 사용해서 척에 끼운 스크린 인쇄용 우레탄 고무제의 스퀴지를 스크린 인쇄시와 마찬가지로 메시 부재에 압박해서, 메시 부재에 가해지는 장력과 스퀴지의 인쇄압에 견딜 수 있는지를 관찰했다.

그 결과, 단위 폭당의 인장 강도(단위 : N/㎝, 인장 시험을 행했을 때의 파단 하중(N)을 인장 시험편의 폭 1㎝당으로 환산)가 20N/㎝ 이상인 경우에는, 메시 부재의 파단이 발생하지 않는 것이 판명되었다. 이로써, 메시 부재의 인장 강도는 20N/㎝ 이상인 것이 바람직하다. 또한, 상기의 인장 시험에 있어서는, 메시 부재로부터, 폭 : 15㎜, 표점 거리 : 100㎜의 시험편을 잘라내고, 인장 시험기(주식회사 오리엔테크 제품)를 사용해서 인장 속도 : 10㎜/분으로 인장 시험을 실시했다.

상기의 결과[메시의 두께(㎛), 메시수(개/인치), 단위 폭당의 최소 단면적, 개구율(%), 인쇄면측의 최대 선폭 계수, 단위 폭당의 인장 강도(N/㎝), 인쇄 끊김의 유무, 부하 시험 결과]를 하기 표 3에 나타낸다. 표 3에 있어서, 부하 시험의 평가는, 메시 부재의 선부가 깨질 때는, 메시 부재 전체가 파손하기 때문에, 관찰은 육안에 의해 행하고, 메시 부재의 선부에 깨짐이 없었을 경우를 "○", 메시 부재의 선부가 1개소라도 깨졌을 경우를 "×"이라고 판정했다.

인쇄 영역 상당 부분의 개구율이 25% 미만인 경우에는, 인쇄 끊김이 발생하기 쉽기 때문에, 이 개구율은 25% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 메시 부재의 단위 폭당의 인장 강도는 20N/㎝ 이상인 것이 바람직하므로, 두께가 다른 경우라도, 적어도 단위 폭당의 인장 강도가 20N/㎝로 되는 개구율(계산상의 최대 개구율) 이하의 개구율로 할 필요가 있다. 시험의 결과, 압연 금속박에 천공 가공해서 제작한 메시 부재의 단위 폭당의 인장 강도는 단위 폭당의 최소 단면적(㎟/㎝ : 선부의 단면적에 상당)에 비례하는 것을 알았다. 단위 폭당의 최소 단면적(㎟/㎝)과, 단위 폭당의 인장 강도(N/㎝)의 관계를 도 5에 도시한다(상기 표 3). 이것에 의해, 메시 부재의 계산상의 최대 개구율은 하기 식 1로 산출 가능하게 된다.

즉, 메시 부재의 개구율(인쇄 영역 상당 부분의 개구율)은 스크린 인쇄에 필요한 개구율인 25% 이상을 확보하는 동시에, 단위 폭당의 인장 강도 20N/㎝ 이상을 확보하기 위해서, 상기 식 1로 산출되는 계산상의 최대 개구율 이하로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 메시 부재는, 인쇄 영역 상당 부분의 최대 선폭 계수를 규정한 것이며, 또한 강도를 확보하기 위한 비인쇄 영역 상당 부분을 갖는 것도 포함하는 것이지만, 그 형태에 대해서는 여러가지를 들 수 있다. 예를 들어, 도 6의 (a) 및 (b)는 본 발명의 메시 부재의 형태의 일 예를 나타내는 설명도이며, 도 6의 (a)는 평면도(비인쇄 영역 상당 부분의 구멍은 도시하지 않고 있다), 도 6의 (b)는 그 일부 확대도이다. 이 형태에서는, 메시 부재(10)는 인쇄 영역 상당 부분(11)(개구율이 높아지는 부분)의 주위에 비인쇄 영역 상당 부분(12)(개구율이 낮아지는 부분)을 갖는 것이다.

도 7의 (a) 내지 (c)는 본 발명의 메시 부재의 형태의 다른 예를 나타내는 설명도이다. 본 발명의 메시 부재(10)는 중앙부에 1개소의 인쇄 영역 상당 부분(11)(개구율이 높아지는 부분)을 갖고, 그 주위에 비인쇄 영역 상당 부분(12)(개구율이 낮아지는 부분)을 갖는 것[도 7의 (a)], 중앙부에 복수개의 인쇄 영역 상당 부분(11)(개구율이 높아지는 부분)을 갖고, 그 주위에 비인쇄 영역 상당 부분(12)(개구율이 낮아지는 부분)을 갖는 것[도 7의 (b)], 중앙부에 비인쇄 영역 상당 부분(12)(개구율이 낮아지는 부분)을 갖고, 그 주위에 인쇄 영역 상당 부분(11)(개구율이 높아지는 부분)을 갖고, 또한 그 주위에 비인쇄 영역 상당 부분(12)(개구율이 낮아지는 부분)을 갖는 것[도 7의 (c)] 등 여러가지 형태를 들 수 있다.

중앙부에 인쇄 영역 상당 부분을 갖고, 그 주위에 비인쇄 영역 상당 부분을 갖는 메시 부재(압연 금속부 박 메시 부재)에 대해서[예를 들어, 상기 도 7의 (a)], 인장시의 응력 집중을 유한 요소법(FEM)으로 해석했다. 해석의 결과, 평균응력을 100MPa로 했을 경우에는, 메시 부재의 중앙부는 86.8MPa, 개구율이 높은 영역(인쇄 영역 상당 부분)과 개구율이 낮은 부분(비인쇄 영역 상당 부분)의 경계인 코너부(각도 90도)는 128.3MPa로 되어, 코너부에 응력이 집중하는 것을 알았다. 즉, 인장시에 메시 부재가 파단하는 경우에는, 개구율이 높은 영역과 개구율이 낮은 영역의 경계중 코너부에서 파단할 가능성이 높다. 이에 대해, 코너부의 각도를 90도보다도 크게 했을(둥그스럼한 형상으로 했다) 경우에는, 코너부의 응력은 104.5MPa로 되어, 코너부가 90도의 경우에 비해 응력 집중하지 않는 것을 알았다.

즉, 도 8에 도시한 바와 같이, 개구율이 다른 영역(11, 12)의 경계[가상선(D)으로 나타냄]의 윤곽은, 각을 없애 적어도 일부가 둥그스럼하게 된 것으로, 인장시의 응력 집중을 저감할 수 있고, 파단하기 어려운 메시 부재를 얻을 수 있다. 특히, 메시 부재의 두께가 얇고(30㎛ 정도 이하), 개구율이 높은 영역의 개구율을 높게 해서, 더욱 높은 텐션으로 사메기한 경우에도 파단을 방지할 수 있는 것을 기대할 수 있다.

인쇄 영역 상당 부분과 비인쇄 영역 상당 부분의 경계(D)는, 도 8에 도시한 바와 같이, 인쇄 영역 상당 부분의 개구부의 단부를 기준으로 설정되는 것이며, 이 경계(D)가 인쇄 영역 상당 부분과 상기 비인쇄 영역 상당 부분의 각각의 개구율을 계산할 때의 기준으로 된다.

인접하는 부분(인쇄 영역 상당 부분과 비인쇄 영역 상당 부분)의 개구율의 차이가 클 경우에는, 인장시에 경계(D)에 응력이 집중하여, 개구율이 높은(강도가 낮음) 부분의 선부로부터 파단할 우려가 있다. 그 경우에는, 경계(D)에서 개구율(강성)의 차이가 작아지도록, 높은 개구율과 낮은 개구율의 중간의 개구율을 갖는 제3 부분을 설치하는 것도 유용하다. 또는, 개구율이 낮은 부분의 개구율을 개구율이 높은 부분의 가까이에서는 높고, 이격되는 것에 따라서 낮게 해도 좋다.

본 발명의 메시 부재에 있어서의 각 부분이라 함은 압연 금속박 중 개구율이 동일한 범위를 말하여, 개구율이 다른 범위는 다른 부분으로 한다. 개구율이 동일하여도, 개구율이 다른 부분으로 분단되어 있을 경우에는, 다른 부분으로 간주하고 있다(예를 들어, 복수의 개구율이 높은 부분이 개구율이 낮은 부분에 점재하는 경우). 인쇄 패턴을 노광하기 위한 개구율이 높은 부분을 향하여, 서서히 개구율을 바꾸는(통상은 높게 한다) 경우에는, 동일 개구율마다의 범위를 하나의 영역으로 간주하고, 개구율이 높은 영역을 향해서 복수의 영역이 존재하게 된다.

압연 금속박의 소재로서는, 특별히 한정되는 것이 아니지만, 스테인리스강 외에, 티탄 또는 티탄 합금, 니켈 또는 니켈 합금, 구리 또는 동합금, 알루미늄 합금 등으로 박형상으로 할 수 있는 것이면 좋고, 예를 들어 스테인리스강이면 SUS304-H 등, 티탄 합금이면 JISH4600 80종 등, 니켈 합금이면 JISCS2520(1986)NCHRW1 등, 동합금이면 JISH3130C1720R-H 등, 알루미늄 합금이면 JISH4000 5052 등을 들 수 있다. 또한, 이와 같은 압연 금속박은 일반적으로 시판되고 있고, 용이하게 입수할 수 있다.

본 발명의 메시 부재는, 압연 금속박에 에칭에 의해, 인쇄 대상물을 향해 넓어지는 다수의 구멍을 형성하는 것이 바람직하지만, 이러한 메시 부재에서는, 선부를 구성하는 적어도 편면이 평탄한 것으로 되므로, 예를 들어 도 9의 (a) 내지 (c)(페이스트의 충전 상태를 설명하기 위한 도면)에 도시한 바와 같이, 표면에 요철을 갖는 세선으로 짠 메시에 비해 스퀴지(6)의 이동이 원활해져[도 9의 (a)], 페이스트(7)를 균일하게 잡아늘이기 쉬워지는 동시에[도 9의 (b)], 인쇄막 두께(d2)가 비교적 두꺼운 패턴의 인쇄를 행할 수 있으므로 바람직하다[도 9의 (c)]. 또한, 이와 같은 평탄한 면을 가짐으로써, 콤비네이션 마스크(주위가 수지 메시이고 중앙이 금속 메시인 마스크)를 제작할 때에, 수지 메시와의 접착이 용이해진다고 하는 이점도 있다. 또한, 도 9의 (a) 내지 (c)에서는, 구멍(2)의 외관 형상이 인쇄면측[도 9의 (a)의 하측]을 향해서 넓어지도록 형성되어 있는 상태도 도시하고 있다[도 9의 (a)의 상측은 스퀴지측].

본 발명의 메시 부재는 에칭에 의한 천공 가공에 의해 압연 금속박에 다수의 구멍을 형성하는 것이 바람직한 것이지만, 그 수순은 하기와 같다. 우선, 압연 금속박을 사메기하여 글래스 등의 표면이 평탄한 고정판에 부착한 상태, 또는 압연 금속박을 권취한 롤을 사메기한 상태, 즉 압연 금속박에 주름이 없도록 사메기한 상태에서 이하의 가공을 행한다. 우선, 압연 금속박에 감광성 레지스트를 가능한 한 얇게 도포한 후, 마스크에 묘화한 메시의 개구부의 패턴을 노광, 현상하고, 개구부의 패턴을 압연 금속박에 형성한다.

인쇄 영역 상당 부분 이외에 비인쇄 영역 상당 부분을 갖고, 비인쇄 영역 상당 부분에 인쇄 영역 상당 부분에 있어서의 구멍의 개구율보다도 작은 개구율로 다수의 구멍이 개구된 메시 부재를 제조하는데 있어서는, 압연 금속박에 감광성 레지스트를 도포한 후, 인쇄 영역 상당 부분의 개구 패턴을 묘화한 마스크 상에 비인쇄 영역 상당 부분의 개구 패턴을 묘화한 마스크를 포개서 배치해 노광·현상하고, 계속해서 에칭하도록 하면 좋고, 이것에 의해 비교적 간단한 수순으로, 개구율이 높은 부분과 낮은 부분을 갖는 메시 부재를 제조할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세하게 설명하지만, 하기 실시예는 본 발명을 한정하는 성질의 것이 아니고, 전·후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 적당히 변경해서 실시하는 것도 가능하고, 그것들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.

[제1 실시예]

두께 16㎛인 시판 스테인리스강 압연박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격SUS304-H)에 편측에서 에칭으로 천공 가공하여, 압연 금속박 메시를 제작했다. 개구율이 높은 영역은 태양 전지의 표면 전극 패턴의 형상에 맞춘 형상이며, 핑거 전극의 인쇄 패턴을 노광·현상하는 부분은 폭 : 500㎛, 길이 : 150㎜, 버스 바의 패턴을 노광·현상하는 부분은 폭 : 2.4㎜, 길이 150㎜로 되어 있다. 또한, 구멍의 형상은 인쇄면측을 향해서 개구가 넓어지는 형상으로 되어 있다. 개구율이 높은 부분(인쇄 영역 상당 부분)의 인쇄면측의 피치는 80㎛, 인쇄물측의 선부 최대폭(A)은 27㎛, 최대 선폭 계수는 0.34로 되어 있다. 개구율은 개구율이 높은 부분(인쇄 영역 상당 부분)은 62%, 개구율이 낮은 부분(비인쇄 영역 상당 부분)은 12%로 되어 있다. 개구율이 높은 부분과 낮은 부분간의 경계는 직선 형상으로 되어 있다.

비교 시험을 행하기 위해, 이 메시 부재를 폴리에스테르 세선 메시와 접합하고, 감광성 유제를 도포후, 핑거 전극 폭 100㎛, 버스 바 폭 : 2㎜의 인쇄 패턴을 노광·현상해서 인쇄판을 제작했다. 비교를 위해, 두께 : 35㎛, 선 직경 : 16㎛, 개구율 : 63%, 피치 : 78㎛[메시수 325(개/인치)]의 스테인리스 세선 메시 직물을 사용해서 동일하게 인쇄판을 제작했다. 어느쪽의 인쇄판도 감광성 유제의 두께는 메시 부재의 두께보다도 20㎛ 두껍게 했다. 이들 인쇄판을 사용해서 도전성 은페이스트(동양 잉크 제조 주식회사 제품 : "RAFS")를 사용한 인쇄를 행하고, 레이저 현미경(주식회사 키엔스 제품 : 형식 VK-9700)으로 인쇄 높이를 측정했다. 그 결과를 하기 표 4에 나타낸다.

인쇄 높이는, 본 발명품 1 내지 4에서는 19.2 내지 27.3㎛로, 비교품의 13.9㎛보다도 높게되는 동시에, 고저차(최대 높이-최소 높이)는 본 발명품이 4.0 내지 6.3㎛, 비교품은 8.5㎛로, 본 발명품쪽이 작았다.

[실시예 2]

두께 21㎛의 시판의 스테인리스강 압연박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격SUS304-H)에, 개구율이 높은 영역의 개구(메시) 패턴을 묘화한 마스크의 위에 개구율이 낮은 영역의 패턴을 묘화하기 위한 필름 마스크를 포개서 노광했다. 현상후, 편측으로부터 에칭으로 천공 가공하여, 압연 금속박 메시를 제작했다. 개구율이 높은 부분은 태양 전지의 표면 전극 패턴의 형상에 맞춘 형상으로, 핑거 전극의 인쇄 패턴을 노광·현상하는 부분은 폭 : 500㎛, 길이 : 150㎜, 버스 바의 패턴을 노광·현상하는 부분은 폭 : 2.4㎜, 길이 : 150㎜로 되어 있다. 또한, 구멍의 형상은 인쇄면측을 향해 개구가 넓어지는 형상으로 되어 있다. 개구율이 높은 부분의 인쇄면측의 피치는 100㎛[메시수 : 250(개/인치)], 인쇄물측의 선부 최대폭(A)은 30㎛, 최대 선폭 계수는 0.30으로 되어 있다.

또한, 개구율이 높은 부분의 개구율은 66%이고, 개구율의 낮은 부분은 9%로 되어 있다. 개구율이 높은 부분과 낮은 부분간의 경계는 직선 또는 둥그스럼하게 되어 있다(상기 도 8 참조). 이 메시 부재를 사용해서 인쇄판을 작성했다. 또한, 감광성 유제의 두께는 메시 부재의 두께보다도 20㎛ 두껍다. 이 인쇄판을 사용해서 도전성 은페이스트(동양 잉크 제조 주식회사 제품 : "RAFS")를 사용한 인쇄를 행한 바, 인쇄 끊김이 없고, 고저차가 5㎛인 인쇄를 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 3]

두께 30㎛의 시판의 스테인리스강 압연박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격SUS304-H)에 편측으로부터 에칭으로 천공 가공하여, 압연 금속박 메시를 제작했다. 개구율이 높은 부분은 메시 부재의 중앙부이고, 70㎜×70㎜로 되어 있다. 개구율이 높은 부분의 피치는 200㎛, 인쇄물측의 선부 최대폭(A)은 59㎛, 최대 선폭 계수는0.30으로 되어 있다. 또한, 구멍의 형상은 인쇄면측을 향해 개구가 넓어지는 형상으로 되어 있다. 개구율이 높은 부분의 개구율은 74%, 개구율이 낮은 부분의 피치는 300㎛[메시수 85(개/인치)], 개구율은 9%로 되어 있다. 개구율이 높은 부분과 낮은 부분간의 경계는 직선 또는 둥그스럼하게 되어 있다(상기 도 8 참조). 이 메시 부재를 사용해서 인쇄판을 작성했다. 또한, 감광성 유제의 두께는 메시 부재의 두께보다도 10㎛ 두껍다. 이 인쇄판을 사용해서 실제의 인쇄를 행한 바, 인쇄 끊김이 없고, 고저차가 6㎛인 인쇄를 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 4]

두께 20㎛인 시판 스테인리스강 압연박(동양 정박 주식회사제, 규격SUS304-H)에 편측으로부터 에칭으로 천공 가공하여, 압연 금속박 메시를 제작했다. 개구율이 높은 부분은 태양 전지의 표면 전극 패턴의 형상에 맞춘 형상으로, 핑거 전극의 인쇄 패턴을 노광·현상하는 부분은 폭 : 500㎛, 길이 : 150㎜, 버스 바의 패턴을 노광·현상하는 부분은 폭 : 2.4㎜, 길이 : 150㎜로 되어 있다. 개구율이 높은 부분의 피치는 100㎛[메시수 250(개/인치)], 인쇄물측의 선부 최대폭(A)은 20㎛, 최대 선폭 계수는 0.20으로 되어 있다. 인쇄면측을 향해 개구가 넓어지는 형상으로 되어 있고, 개구율이 높은 부분의 개구율은 86%, 개구율이 낮은 부분의 주변은 스테인리스강 압연박 그 자체(개구율 0%)로 되어 있다. 개구율이 높은 부분과 스테인리스강 압연박 그 자체(개구율 0%)의 경계는 직선 또는 둥그스럼하게 되어 있다(상기 도 8 참조). 이 메시 부재를 사용해서 인쇄판을 작성했다. 또한, 감광성 유제의 두께는 메시 부재의 두께보다도 10㎛ 두껍다. 이 인쇄판을 사용해서 실제의 인쇄를 행한 바, 인쇄 끊김이 없고, 고저차가 4㎛인 인쇄를 할 수 있는 것을 확인할 수 있었다.

[실시예 5]

인쇄 위치 정밀도를 평가하기 위해, 두께 16㎛의 압연 스테인리스강박(동양 정박 주식회사 제품 : 규격SUS304-H)에 편측으로부터 에칭으로 천공 가공하여, 압연 금속박 메시를 제작했다. 개구율이 높은 영역은 메시 부재의 중앙부로, 200㎜×200㎜로 되어 있다. 개구율이 높은 영역의 피치는 80㎛[메시는 320메시(개/인치)], 인쇄 대상물측의 선부 최대폭은 20㎛, 최대 선폭 계수는 0.25로 되어 있다.

또한, 구멍은 인쇄면측을 향해 넓어지는 형상으로 되어 있고, 개구율이 높은 영역의 개구율은 57%, 개구율이 높은 영역의 주변은 압연 스테인리스강박 그 자체(개구율 0%)로 되어 있다. 개구율이 높은 영역과 압연 스테인리스강박 그 자체(개구율 0%)의 경계는 직선 또는 둥그스럼하게 되어 있다(상기 도 8 참조).

이 메시 부재를 사용하여, 인쇄 횟수 : 5000회의 인쇄 위치를 측정했다. 그 결과, 1회째의 인쇄 위치로부터의 인쇄 위치 어긋남은 ±15㎛ 이내로, 종래 기술인 금속 메시 직물에서의 인쇄 위치 어긋남인 ±30㎛(예를 들어, "일렉트로닉스 고품질 스크린 인쇄 기술" 소메야 타카오 감수, 2005년 발행, 44페이지)보다도 적었다. 이 결과로부터, 압연 금속박에 천공 가공한 메시 부재는 높은 인쇄 정밀도를 실현할 수 있는 것을 알았다.

본 출원을 상세하게 또한 특정한 실시형태를 참조해서 설명했지만, 본 발명의 정신과 범위를 일탈하는 일이 없이 여러가지 변경이나 수정을 가할 수 있는 것은 당업자에 있어서 명백하다.

본 출원은 2010년 2월 26일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2010-043159호), 2011년 2월 23일 출원의 일본 특허 출원(일본 특허 출원 제2011-037569호)에 기초하는 것이며, 그 내용은 여기에 참조로 해서 인용한다.

본 발명의 스크린 인쇄용 메시 부재에 따르면, 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에 있어서의 인쇄 대상물측의 선부 최대폭(A)과, 구멍과 구멍의 간격(B)의 비(A/B)로 규정되는 최대 선폭 계수를 적정하게 규정하도록 했으므로, 고점도의 페이스트를 사용했을 경우에서도, 고저차가 적은 인쇄가 가능함과 동시에, 높은 인쇄 위치 정밀도를 얻을 수 있는 스크린 인쇄용 메시 부재를 실현할 수 있고, 이러한 스크린 인쇄용 메시 부재는 전자 부품의 제조를 비롯해, 태양 전지의 표면 전극인 집전용 메인 전극(버스 바)이나 집전용 그리드 전극(핑거 전극)의 형성에 지극히 유용하다.

1 : 세선
1a : 선부
2 : 구멍(개구부)
3 : 인쇄 패턴부
4 : 감광성 유제
5 : 인쇄판
6 : 스퀴지
7 : 페이스트
7a : 번짐
8 : 인쇄 대상물
10 : 메시 부재
11 : 인쇄 영역 상당 부분
12 : 비인쇄 영역 상당 부분

Claims (8)

1. 감광성 유제로 인쇄 패턴을 형성하기 위한 스크린 인쇄용 메시 부재이며, 상기 스크린 인쇄용 메시 부재는 압연 금속박에 의해 구성되어 있고, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에 다수의 구멍을 갖고, 각 구멍은 압연 금속박의 두께 방향으로 인쇄 대상물을 향해 넓어지도록 형성되어 있고, 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 상기 구멍과 구멍 사이를 이루는 부분인 선부에 있어서 인쇄 대상물측의 선부 최대폭(A)과, 상기 구멍과 구멍의 간격(B)의 비(A/B)로 규정되는 최대 선폭 계수가 0.40 미만이고, 또한 메시 부재의 두께가 5㎛ 이상, 30㎛ 이하인, 스크린 인쇄용 메시 부재.
2. 제1항에 있어서, 상기 압연 금속박은, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 부분 이외에, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 부분을 갖고, 상기 비인쇄 영역에 상당하는 부분에는 구멍이 개구되어 있지 않은 것인, 스크린 인쇄용 메시 부재.
3. 제1항에 있어서, 상기 압연 금속박은, 인쇄 대상물의 인쇄 영역에 상당하는 부분 이외에, 인쇄 대상물의 비인쇄 영역에 상당하는 부분을 갖고, 상기 비인쇄 영역에 상당하는 부분에는, 인쇄 영역에 상당하는 부분에 있어서의 구멍의 개구율보다도 작은 개구율로 다수의 구멍이 개구된 것인, 스크린 인쇄용 메시 부재.
4. 제1항에 있어서, 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분에 있어서의 인쇄 대상물측의 선부 최대폭(A)이 30㎛ 미만인, 스크린 인쇄용 메시 부재.
5. 제2항에 있어서, 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분과, 상기 비인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분의 경계의 윤곽은 적어도 일부가 둥그스럼하게 되어 있는, 스크린 인쇄용 메시 부재.
6. 제3항에 있어서, 상기 인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박의 부분과, 상기 비인쇄 영역에 상당하는 압연 금속박 부분의 경계의 윤곽은 적어도 일부가 둥그스럼하게 되어 있는, 스크린 인쇄용 메시 부재.
7. 제1항에 있어서, 선부를 구성하는 적어도 편면이 평탄한, 스크린 인쇄용 메시 부재.
8. 제1항에 있어서, 상기 압연 금속박은 스테인리스강, 티탄, 티탄 합금, 니켈, 니켈 합금, 구리, 동합금 및 알루미늄 합금으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종으로 이루어지는, 스크린 인쇄용 메시 부재.

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