WO2020158608A1 - 微小粒子配列用マスク - Google Patents

微小粒子配列用マスク Download PDF

Info

Publication number
WO2020158608A1
WO2020158608A1 PCT/JP2020/002542 JP2020002542W WO2020158608A1 WO 2020158608 A1 WO2020158608 A1 WO 2020158608A1 JP 2020002542 W JP2020002542 W JP 2020002542W WO 2020158608 A1 WO2020158608 A1 WO 2020158608A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
fine particles
mask
hole
opening surface
fine
Prior art date
Application number
PCT/JP2020/002542
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
章広 柴田
正弘 西本
雄介 田中
広和 小田桐
克浩 土井
Original Assignee
デクセリアルズ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by デクセリアルズ株式会社 filed Critical デクセリアルズ株式会社
Priority to KR1020217024044A priority Critical patent/KR102540092B1/ko
Priority to CN202080011787.5A priority patent/CN113366618A/zh
Priority to US17/426,446 priority patent/US20220110217A1/en
Priority to KR1020237018217A priority patent/KR102574174B1/ko
Publication of WO2020158608A1 publication Critical patent/WO2020158608A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/341—Surface mounted components
    • H05K3/3431—Leadless components
    • H05K3/3436—Leadless components having an array of bottom contacts, e.g. pad grid array or ball grid array components
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/02—Bonding areas ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/03—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/321—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives
    • H05K3/323—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by conductive adhesives by applying an anisotropic conductive adhesive layer over an array of pads
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/02—Bonding areas; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/04—Structure, shape, material or disposition of the bonding areas prior to the connecting process
    • H01L2224/0401—Bonding areas specifically adapted for bump connectors, e.g. under bump metallisation [UBM]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/1147—Manufacturing methods using a lift-off mask
    • H01L2224/11472—Profile of the lift-off mask
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
    • H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
    • H01L2224/11—Manufacturing methods
    • H01L2224/116—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material
    • H01L2224/1162—Manufacturing methods by patterning a pre-deposited material using masks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
    • H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/10—Bump connectors ; Manufacturing methods related thereto
    • H01L24/11—Manufacturing methods
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2201/00—Indexing scheme relating to printed circuits covered by H05K1/00
    • H05K2201/10—Details of components or other objects attached to or integrated in a printed circuit board
    • H05K2201/10613—Details of electrical connections of non-printed components, e.g. special leads
    • H05K2201/10621—Components characterised by their electrical contacts
    • H05K2201/10734—Ball grid array [BGA]; Bump grid array
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K2203/00—Indexing scheme relating to apparatus or processes for manufacturing printed circuits covered by H05K3/00
    • H05K2203/04—Soldering or other types of metallurgic bonding
    • H05K2203/041—Solder preforms in the shape of solder balls
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/30—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor
    • H05K3/32—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits
    • H05K3/34—Assembling printed circuits with electric components, e.g. with resistor electrically connecting electric components or wires to printed circuits by soldering
    • H05K3/3452—Solder masks
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Definitions

  • the present invention relates to a mask for arraying fine particles.
  • a fine particle array mask for arraying fine particles on a substrate is known.
  • a large number of through holes are formed in a predetermined array pattern in the fine particle array mask.
  • the method of arranging the fine particles using the fine particle arranging mask is generally as follows. First, a fine particle array mask is placed on a base material, and a large number of fine particles are placed on the fine particle array mask. Then, the fine particles on the fine particle array mask are scraped off with a squeegee or the like. As a result, some of the fine particles are inserted into the through holes, and the remaining fine particles are discharged to the outside of the fine particle array mask. After that, by removing the mask for arranging the fine particles, the fine particles are arranged on the base material. The arrangement pattern of the fine particles matches the arrangement pattern of the through holes.
  • the fine particle array mask is used, for example, in a particle filling film manufacturing process or a ball grid array substrate manufacturing process.
  • a fine particle arranging mask is used for arranging the fine particles on the film having the adhesive layer formed thereon.
  • a fine particle arranging mask is used for arranging the solder balls on the substrate.
  • fine particle defects By the way, from the viewpoint of accurately arranging the fine particles on the base material, it is necessary to minimize omission, duplication, and damage of the fine particles (hereinafter, these may be collectively referred to as “fine particle defects”). ..
  • the removal of the fine particles means that the fine particles once inserted into the through-holes come out from the through-holes when the fine particles are scraped off.
  • the overlapping of the fine particles means that two or more fine particles are inserted into the same through hole. Since only one fine particle is often inserted into one through-hole, it is necessary to suppress duplication. In addition, when two or more fine particles may be inserted into one through hole, suppression of overlap is not always required.
  • the damage to the microparticles means that the microparticles inserted in the through holes are chipped or damaged due to some cause.
  • Patent Document 1 the through hole is tapered and the t/d is 0.8 or more and 1.4 or less.
  • t is defined as the distance from the surface of the base material to the surface of the mask for arranging microparticles on the microparticle supply side
  • d is defined as the diameter of the microparticles.
  • Patent Document 1 is intended for fine particles having a diameter of 100 ⁇ m or less.
  • the inventor arranges fine particles having a diameter of 50 ⁇ m or less on a substrate using the fine particle arranging mask described in Patent Document 1, the above-mentioned defect of the fine particles may occur. found.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to suppress the generation of defects of fine particles when fine particles having a diameter of 50 ⁇ m or less are arranged on a substrate. It is an object of the present invention to provide a new and improved mask for arranging fine particles.
  • a fine particle array mask for arranging fine particles having a diameter of 50 ⁇ m or less on a substrate, wherein the fine particle array mask is a fine particle array.
  • A is the cross-sectional area perpendicular to the z-axis of the through hole
  • dA(z)/dz>0 is established in the entire area of the through hole in the z-axis direction.
  • a mask for arranging fine particles is provided, which satisfies the following expression (1). 0.4 ⁇ t/d ⁇ 1.0 (1)
  • t is the thickness of the mask for arraying fine particles
  • d is the diameter of the fine particles.
  • the diameter of the opening surface of the through hole on the side of supplying fine particles may be less than 100 ⁇ m.
  • the diameter of the fine particles may be 20 ⁇ m or less.
  • a fine particle array mask for arranging fine particles on a substrate, wherein the fine particle array mask has a through hole into which the fine particles are inserted,
  • the area of the opening surface of the pores on the side of supplying fine particles is smaller than the area of the opening surface on the side of discharging fine particles, and the direction from the opening surface on the side of supplying fine particles to the opening surface on the side of discharging fine particles is defined as the z-axis positive direction.
  • DA(z)/dz>0 is satisfied in the entire area of the through-hole in the z-axis direction when the cross-sectional area perpendicular to the z-axis is A, and the thickness of the fine particle array mask is A fine particle array mask having a size of 50 ⁇ m or less is provided.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view for explaining a method of arranging fine particles using a mask for arranging fine particles.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view for explaining a method of arranging fine particles using a mask for arranging fine particles.
  • FIG. 6 is a vertical cross-sectional view for explaining a method of arranging fine particles using a mask for arranging fine particles.
  • It is a longitudinal cross-sectional view showing a schematic configuration of a mask for arraying fine particles according to a comparative example.
  • the fine particle arranging mask 1 is a mask for arranging the fine particles 30 having a diameter of 50 ⁇ m or less and more than 0 ⁇ m on the base material 100.
  • the diameter of the fine particles 30 is a so-called spherical equivalent diameter.
  • the shape of the fine particles 30 is basically spherical, but may be another shape. When the diameters of the fine particles 30 are not uniform, the diameter of the fine particles 30 may be an arithmetic average value (average particle diameter) of the diameters measured by some fine particles 30.
  • the fine particle array mask 1 has a large number of through holes 20.
  • the through hole 20 is a hole that penetrates the fine particle array mask 1 in the thickness direction (z-axis direction), and the fine particles 30 shown in FIG. 4 are inserted (fed into) into the through hole 20. That is, the through holes 20 are opened on both the surface 1a on the side of supplying fine particles and the surface 1b on the side of discharging fine particles of the mask for arraying fine particles.
  • the surface 1a on the side of supplying the fine particles is a surface (the surface on the inlet side) on which the fine particles 30 are placed when the fine particles 30 are arranged on the base material 100 using the mask 1 for arranging the fine particles.
  • the surface 1b on the side of discharging fine particles is a surface (a surface on the outlet side) that faces the base material 100 when the fine particles 30 are arranged on the base material 100 using the fine particle arranging mask 1.
  • the area of the opening surface 20a of the through hole 20 on the fine particle supply side (the opening area of the through hole 20 on the inlet side surface 1a) is the area of the opening surface 20b on the fine particle discharge side (the opening of the through hole 20 on the outlet side surface 1b. Area).
  • the area of the opening surface 20a is large enough to insert at least the fine particles 30.
  • the diameter of the opening surface 20a is 1.0 times or more the diameter of the fine particles 30.
  • the upper limit of the diameter of the opening surface 20 a is less than 2.0 times the diameter of the fine particle 30.
  • the diameter of the opening surface 20a may be less than 100 ⁇ m.
  • the upper limit of the diameter of the opening surface 20 a may be 2.0 times or more the diameter of the fine particles 30.
  • the upper limit value of the diameter of the opening surface 20a may be adjusted according to the number of the fine particles 30 that can be inserted into one through hole 20 and the like.
  • the entire area in the through hole 20 in the z axis direction is defined.
  • dA(z)/dz>0 is established.
  • z is a positive position in the z-axis direction.
  • A(z) is the cross-sectional area of the through-hole 20 at the position z (the cross-sectional area when the through-hole 20 is cut along a cutting plane perpendicular to the z-axis direction).
  • DA(z)/dz is the rate of change of the cross-sectional area A(z) in the z-axis direction.
  • A(0) corresponds to the area of the opening surface 20a
  • A(t) corresponds to the area of the opening surface 20b. Therefore, the through-hole 20 has a so-called divergent shape (in other words, a substantially tapered shape that widens from the opening surface 20a toward the opening surface 20b). Since the through-hole 20 has a shape that expands toward the opening surface 20b in this way, as shown in FIG. 4, when scraping off the surplus fine particles 30 from the surface 1a of the fine particle array mask 1, It is possible to suppress omission, duplication, damage, etc. of the fine particles 30.
  • the type of the vertical cross-sectional shape of the through hole 20 (the vertical cross-sectional shape of the wall surface of the through hole 20) does not matter.
  • the vertical cross-sectional shape of the through-hole 20 is a downwardly convex curve, but it may be a straight line shape as shown in FIG. 2A or upward as shown in FIG. 2B. It may be a convex curve.
  • the vertical cross-sectional shape of the through hole 20 is symmetrical with respect to the central axis of the through hole 20 (the axis connecting the centers of the cross sections), but as shown in FIG. 2C, with respect to the central axis. It may have an asymmetrical shape.
  • the vertical cross-sectional shape of the through hole 20 may be a polygonal line shape (inclination changes in the middle of the z-axis direction).
  • the cross-sectional shape of the through-hole 20 perpendicular to the z-axis is not particularly limited.
  • the plane cross-sectional shape is often circular, but may be rectangular or random.
  • t is the thickness of the mask 1 for arranging the fine particles
  • d is the diameter of the fine particles 30.
  • the arithmetic mean value of the thicknesses measured at several measurement points may be used as the thickness of the fine particle array mask 1.
  • the fine particles 30 can be formed on the substrate 100 without causing defects of the fine particles 30. Can be arranged.
  • the diameter of the fine particles 30 may be 20 ⁇ m or less. Even in this case, the fine particles 30 can be arranged with almost no defects in the fine particles 30.
  • t/d is a value outside the range of the above formula (1), many defects of the fine particles 30 may occur.
  • the fine particles 30 are inserted into the through holes 20 by scraping the fine particles 30 on the fine particle array mask 1 with the scraping tool 200.
  • t/d is a value outside the range of the above formula (1), for example, less than 0.4, the shearing force generated between the fine particles 30 and the wall surface of the through hole 20 during scraping becomes large, and The particles 30 may be damaged.
  • the preferable upper limit of t/d is 0.9 or less, and more preferably 0.8 or less.
  • a preferable lower limit value of t/d is 0.5 or more, and more preferably 0.6 or more. In this case, it is possible to more reliably suppress the occurrence of defects in the fine particles 30.
  • the thickness t of the fine particle array mask 1 is preferably 50 ⁇ m or less. Since the diameter d of the fine particles 30 used in this embodiment is 50 ⁇ m or less, if the thickness t of the fine particle array mask 1 is 50 ⁇ m or less, t/d is necessarily 1.0 or less.
  • the lower limit value of the thickness t may be set so that the mathematical expression (1) is satisfied, but from the viewpoint of stably manufacturing the fine particle array mask 1, the lower limit value of the thickness t is 10 ⁇ m or more. Is preferred.
  • the array pattern of the plurality of through holes 20 on the surface 1a (xy plane perpendicular to the z-axis direction) of the fine particle array mask 1 may be constant or random.
  • the array pattern of the through holes 20 may be a hexagonal close-packed array, a rectangular array (square grid array, etc.), or the like.
  • the pitch of the through holes 20 (the distance between the central axes of the through holes 20) is not particularly limited. However, it is preferable that the opening surfaces 20b on the discharge side of the fine particles do not interfere with each other because the process of inserting the fine particles 30 is stable. From such a viewpoint, the pitch of the through holes 20 is preferably larger than the diameter of the opening surface 20b.
  • the specific arrangement pattern and pitch of the through holes 20 may be appropriately determined according to the application of the base material 100 on which the fine particles 30 are arranged and the like.
  • the material of the fine particle array mask 1 is not particularly limited, and may be the same material as a conventional fine particle array mask, for example, various metal materials, resin materials and the like. However, it is preferable to use a metal material such as SUS or Ni or a resin material such as polyimide as the material of the fine particle array mask 1 in consideration of durability and hole processability.
  • the surface of the fine particle array mask 1 may be subjected to a surface treatment for improving durability, slidability, water repellency, releasability and the like.
  • a surface treatment for improving durability, slidability, water repellency, releasability and the like.
  • examples of such surface treatment include silicone-based or fluorine-based coating, glass coating, and the like. Since the opening shape of the through hole 20 is affected depending on the thickness of the coating film, it is preferable to form the through hole 20 large in advance so as to have a desired shape after coating.
  • the method for producing the fine particle array mask 1 is not particularly limited, and any method may be used as long as it is a method capable of producing the fine particle array mask 1 having the above characteristics. Examples of the manufacturing method include laser ablation, etching, and additive plating.
  • the mask substrate is irradiated with laser light focused by a lens, and high energy is applied to selectively decompose, melt, and evaporate the substrate at the irradiation position.
  • the through hole 20 is formed in the mask base material.
  • a specific method of laser ablation is described in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-170286, and this method can be adopted in this embodiment without any particular limitation.
  • the mask base material may be either a metal material or a resin material, and a laser light source (specifically, the wavelength and pulse width of the laser light source) suitable for the material may be selected.
  • a laser light source specifically, the wavelength and pulse width of the laser light source
  • the mask base material is a metal material such as Ni or SUS
  • a YAG laser may be used, and if it is polyimide, an excimer laser may be used.
  • the resist is coated on the mask substrate, the resist is exposed and developed, and then chemically etched. Thereby, the plurality of through holes 20 can be formed in the mask base material.
  • the vertical cross-sectional shape and the flat cross-sectional shape of the through hole 20 can be controlled.
  • the specific method of etching is not particularly limited, and a known method can be arbitrarily applied.
  • the scaffold material is coated with a resist, and the resist is exposed and developed. Then, a plating material serving as a mask base material is grown at the location where the resist is removed, and the scaffold material and the resist are chemically and physically peeled off. Thereby, the through hole 20 can be formed in the mask base material.
  • a plating material serving as a mask base material is grown at the location where the resist is removed, and the scaffold material and the resist are chemically and physically peeled off.
  • the through hole 20 can be formed in the mask base material.
  • FIG. 3 shows a vertical cross-sectional SEM image of the actually manufactured mask 1 for arraying microparticles. As shown in this image, the through hole 20 has a divergent sectional shape.
  • the base material 100 is prepared.
  • the surface of the base material 100 is a target surface on which the fine particles 30 are arranged in a later step.
  • the specific configuration of the base material 100 is not limited, and may be adjusted according to the characteristics required for the base material 100.
  • the base material 100 when producing a particle-filled film, is a film having an adhesive layer formed on the surface thereof, and when producing a ball grid array substrate, the base material 100 is various substrates.
  • a flux which is a temporary fixing film, is formed by printing or the like on the surface of the substrate where the fine particles 30 are to be arranged.
  • the use of the particle-filled film in the present embodiment is not particularly limited, and may be any use as long as the use of the particle-filled film according to the present embodiment is applicable.
  • the particle-filled film may be various conductive films, and can also be used as a film for MEMS (Micro Electro Mechanical Systems).
  • the fine particle array mask 1 is placed on the base material 100.
  • the surface 1b on the side of discharging the fine particles is made to face the base material 100.
  • a large number of fine particles 30 are placed on the fine particle array mask 1.
  • the specific configuration of the fine particles 30 does not matter, and differs depending on the characteristics required for the fine particles 30.
  • the fine particles 30 may be conductive particles or insulating particles (eg, resin particles).
  • the characteristics of the fine particles 30 are determined according to the application of the particle-filled film and the like. For example, when the particle-filled film is required to have conductivity, the fine particles 30 become conductive particles.
  • the fine particles 30 are solder balls.
  • the diameter of the fine particles 30 is 50 ⁇ m or less as described above.
  • the diameter of the fine particles 30 may be 20 ⁇ m or less.
  • the lower limit of the diameter of the fine particles 30 is not particularly limited, but may be 3 ⁇ m or more, for example.
  • the fine particles 30 on the fine particle array mask 1 are scraped with a scraping device 200 such as a squeegee or a doctor blade.
  • a scraping device 200 such as a squeegee or a doctor blade.
  • some of the fine particles 30 are inserted into the through holes 20, and the remaining fine particles (excessive fine particles) 30 are discharged to the outside of the fine particle array mask 1.
  • the fine particles 30 are arranged on the base material 100 in a predetermined arrangement pattern.
  • the arrangement pattern of the fine particles 30 matches the arrangement pattern of the through holes 20.
  • the fine particle array mask 1 since the fine particle array mask 1 has the above-described characteristics, it is possible to suppress defects in the fine particles 30 when the fine particles 30 are arrayed.
  • a mask for arraying fine particles was produced by the following steps. First, a SUS304 plate having a thickness of 15 ⁇ m was prepared as a mask base material. Then, a large number of through holes were formed in the mask base material by laser ablation. Here, the arrangement of the through holes was hexagonal closest packing with a pitch of 60 ⁇ m. The plane cross-sectional shape of the through hole was circular. Further, in order to enhance the releasability of the fine particle array mask, a fluorine-based coating material was applied to the fine particle array mask and dried.
  • the diameter of the opening surface on the side of supplying fine particles after drying was 30 ⁇ m, and the diameter of the opening surface on the side of discharging fine particles was 35 ⁇ m.
  • the vertical cross-sectional shape of the through hole was linear. That is, dA/dz is a constant larger than 0.
  • a base material was produced by forming an adhesive layer having a thickness of 20 ⁇ m on a PET film having a thickness of 100 ⁇ m. Further, as fine particles, conductive particles having a diameter of 20 ⁇ m, in which an acrylic resin core was plated with gold, were prepared. The characteristics (diameter) of the fine particles are shown in Table 1.
  • the fine particle array mask prepared above was placed on the base material (adhesive layer).
  • the surface on the side of discharging the fine particles was made to face the base material.
  • fine particles conductive particles
  • these fine particles were scraped off with a squeegee.
  • some of the fine particles were inserted into the through holes, and the remaining fine particles (excessive fine particles) were discharged to the outside of the fine particle array mask.
  • the fine particles were arranged on the base material. That is, a particle-filled film in which conductive particles were arranged on the adhesive layer was produced.
  • the particle-filled film was observed using an industrial microscope MX61 (manufactured by Olympus) under the conditions of 5 times and 20 times the objective lens, and the state of arranged fine particles was observed. Specifically, it was observed whether or not one fine particle was arranged for each of 100 through holes. The case where two or more fine particles are arranged in the same place was defined as an "overlapping" defect. That is, in Example 1 and each of the examples described later, it was decided to form an array pattern in which one fine particle is inserted into one through hole. The absence of fine particles was determined as a "dropout” defect, and the absence or cracking of fine particles was determined as a "particle damage” defect. Then, for the types of defects that exist in two or more locations out of 100 locations, the evaluation result was set to "x". Other than that was designated as " ⁇ ". The results are summarized in Table 1.
  • Examples 2-5, Comparative Examples 1-5> In Examples 2 to 5 and Comparative Examples 1 to 5, the same tests as in Example 1 were performed except that the characteristics of the fine particle array mask and the fine particles were changed to those shown in Table 1. The results are summarized in Table 1.
  • a protrusion was formed on the inner wall surface of the through hole.
  • FIG. 6 shows an example of the protrusion.
  • protrusions 320 are formed in the through holes 310. When such protrusions are formed, dA/dz is less than 0 above the protrusions (on the side of supplying fine particles).

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Electric Connection Of Electric Components To Printed Circuits (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

【課題】直径５０μｍ以下の微小粒子を基材上に配列する場合に、微小粒子の欠陥の発生を抑制する。 【解決手段】直径５０μｍ以下の微小粒子を基材上に配列するための微小粒子配列用マスクであって、微小粒子配列用マスクは、微小粒子が挿入される貫通孔を有し、貫通孔の微小粒子供給側の開口面の面積は、微小粒子排出側の開口面の面積よりも小さく、微小粒子供給側の開口面から微小粒子排出側の開口面に向かう方向をｚ軸正方向とし、貫通孔のｚ軸に垂直な断面積をＡとした場合に、貫通孔内のｚ軸方向の全域においてｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立し、かつ、以下の数式（１）が満たされる。　０．４≦ｔ／ｄ≦１．０　（１）

Description

微小粒子配列用マスク
　本発明は、微小粒子配列用マスクに関する。
　例えば特許文献１に開示されるように、微小粒子を基材上に配列するための微小粒子配列用マスクが知られている。微小粒子配列用マスクには、多数の貫通孔が所定の配列パターンで形成されている。微小粒子配列用マスクを用いた微小粒子の配列方法は概ね以下の通りである。まず、基材上に微小粒子配列用マスクを配置し、微小粒子配列用マスク上に多数の微小粒子を載せる。ついで、微小粒子配列用マスク上の微小粒子をスキージ等で掻き取る。これにより、一部の微小粒子が貫通孔に挿入され、残りの微小粒子が微小粒子配列用マスクの外に排出される。その後、微小粒子配列用マスクを除去することで、基材上に微小粒子を配列する。微小粒子の配列パターンは貫通孔の配列パターンに一致する。
　微小粒子配列用マスクは、例えば粒子充填フィルムの製造工程、またはボールグリッドアレイ基板の製造工程で使用される。粒子充填フィルムの製造工程では、粘着層が形成されたフィルム上に微小粒子を配列するために微小粒子配列用マスクが使用される。一方、ボールグリッドアレイ基板の製造工程では、基板上に半田ボールを配列するために微小粒子配列用マスクが使用される。
　ところで、微小粒子を基材上に正確に配置するという観点から、微小粒子の抜け、重複、ダメージ（以下、これらを「微小粒子の欠陥」と総称する場合がある）を極力少なくする必要がある。ここで、微小粒子の抜けとは、一旦貫通孔に挿入された微小粒子が微小粒子の掻き取り時に貫通孔から抜け出すことを意味する。微小粒子の重複とは、同じ貫通孔に２個以上の微小粒子が挿入されることを意味する。１つの貫通孔には微小粒子が１つだけ挿入されることが多いため、重複の抑制が求められる。なお、１つの貫通孔に２つ以上の微小粒子が挿入されてもよい場合には、重複の抑制は必ずしも求められない。微小粒子のダメージは、貫通孔に挿入された微小粒子が何らかの原因で欠け、割れ等のダメージを受けることを意味する。
　このため、特許文献１では、貫通孔をテーパ形状とし、かつ、ｔ／ｄを０．８以上１．４以下としている。ここで、特許文献１では、ｔを基材の表面から微小粒子配列用マスクの微小粒子供給側の表面までの距離と定義しており、ｄを微小粒子の直径と定義している。
特開２００４－３２７５３６号公報
　ところで、特許文献１は、直径１００μｍ以下の微小粒子を対象としている。しかし、本発明者が特許文献１記載の微小粒子配列用マスクを用いて直径５０μｍ以下の微小粒子を基材上に配列してみたところ、上述した微小粒子の欠陥が発生する場合があることが判明した。
　そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、直径５０μｍ以下の微小粒子を基材上に配列する場合に、微小粒子の欠陥の発生を抑制することが可能な、新規かつ改良された微小粒子配列用マスクを提供することにある。
　上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、直径５０μｍ以下の微小粒子を基材上に配列するための微小粒子配列用マスクであって、微小粒子配列用マスクは、微小粒子が挿入される貫通孔を有し、貫通孔の微小粒子供給側の開口面の面積は、微小粒子排出側の開口面の面積よりも小さく、微小粒子供給側の開口面から微小粒子排出側の開口面に向かう方向をｚ軸正方向とし、貫通孔のｚ軸に垂直な断面積をＡとした場合に、貫通孔内のｚ軸方向の全域においてｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立し、かつ、以下の数式（１）が満たされる、微小粒子配列用マスクが提供される。
　０．４≦ｔ／ｄ≦１．０　　　（１）
　数式（１）において、ｔは微小粒子配列用マスクの厚みであり、ｄは微小粒子の直径である。
　ここで、貫通孔の微小粒子供給側の開口面の直径は１００μｍ未満であってもよい。
　また、微小粒子の直径は２０μｍ以下であってもよい。
　本発明の他の観点によれば、微小粒子を基材上に配列するための微小粒子配列用マスクであって、微小粒子配列用マスクは、微小粒子が挿入される貫通孔を有し、貫通孔の微小粒子供給側の開口面の面積は、微小粒子排出側の開口面の面積よりも小さく、微小粒子供給側の開口面から微小粒子排出側の開口面に向かう方向をｚ軸正方向とし、貫通孔のｚ軸に垂直な断面積をＡとした場合に、貫通孔内のｚ軸方向の全域においてｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立し、かつ、微小粒子配列用マスクの厚みが５０μｍ以下である、微小粒子配列用マスクが提供される。
　以上説明したように本発明によれば、直径５０μｍ以下の微小粒子を基材上に配列する場合に、微小粒子の欠陥の発生を抑制することが可能となる。
本発明の実施形態に係る微小粒子配列用マスクの概略構成を示す縦断面図である。 貫通孔形状の変形例を示す縦断面図である。 貫通孔形状の変形例を示す縦断面図である。 貫通孔形状の変形例を示す縦断面図である。 貫通孔形状の一例を示す縦断面ＳＥＭ画像である。 微小粒子配列用マスクを用いた微小粒子配列方法を説明するための縦断面図である。 微小粒子配列用マスクを用いた微小粒子配列方法を説明するための縦断面図である。 比較例に係る微小粒子配列用マスクの概略構成を示す縦断面図である。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　<１．微小粒子配列用マスクの構成>
　まず、図１～図４に基づいて、本実施形態に係る微小粒子配列用マスク１の構成について説明する。微小粒子配列用マスク１は、直径５０μｍ以下、０μｍ超の微小粒子３０を基材１００上に配列するためのマスクである。微小粒子３０の直径は、いわゆる球相当径である。微小粒子３０の形状は基本的には球形であるが、他の形状であってもよい。微小粒子３０の直径にばらつきがある場合、いくつかの微小粒子３０で測定された直径の算術平均値（平均粒径）を微小粒子３０の直径としてもよい。
　微小粒子配列用マスク１は、多数の貫通孔２０を有する。貫通孔２０は、微小粒子配列用マスク１を厚み方向（ｚ軸方向）に貫通する孔であり、図４に示す微小粒子３０が貫通孔２０内に挿入される（振り込まれる）。すなわち、貫通孔２０は、微小粒子配列用マスクの微小粒子供給側の表面１ａ、微小粒子排出側の表面１ｂの両方に開口している。ここで、微小粒子供給側の表面１ａは、微小粒子配列用マスク１を用いて基材１００上に微小粒子３０を配列する際に微小粒子３０が載せられる表面（入口側表面）である。微小粒子排出側の表面１ｂは、微小粒子配列用マスク１を用いて基材１００上に微小粒子３０を配列する際に基材１００に対向する表面（出口側表面）である。
　貫通孔２０の微小粒子供給側の開口面２０ａの面積（入口側表面１ａにおける貫通孔２０の開口面積）は、微小粒子排出側の開口面２０ｂの面積（出口側表面１ｂにおける貫通孔２０の開口面積）よりも小さい。ただし、開口面２０ａの面積は、少なくとも微小粒子３０を挿入できる程度の大きさを有する。例えば、開口面２０ａが円形であり、微小粒子３０が球形である場合、開口面２０ａの直径は微小粒子３０の直径の１．０倍以上となる。１つの貫通孔２０に１つの微小粒子３０を挿入する場合、開口面２０ａの直径の上限値は微小粒子３０の直径の２．０倍未満となる。一例として、開口面２０ａの直径は１００μｍ未満であってもよい。１つの貫通孔２０に複数の微小粒子３０を挿入してもよい場合には、開口面２０ａの直径の上限値は微小粒子３０の直径の２．０倍以上であってもよい。この場合、１つの貫通孔２０に挿入されうる微小粒子３０の数等に応じて、開口面２０ａの直径の上限値が調整されればよい。
　さらに、開口面２０ａから開口面２０ｂに向かう方向をｚ軸方向の正方向とし、貫通孔２０のｚ軸に垂直な断面積をＡとした場合に、貫通孔２０内のｚ軸方向の全域においてｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立する。ここで、ｚは、ｚ軸方向の正方向の位置である。Ａ（ｚ）は、位置ｚにおける貫通孔２０の断面積（ｚ軸方向に対して垂直な切断面で貫通孔２０を切断したときの断面積）である。「ｄＡ（ｚ）／ｄｚ」は、ｚ軸方向の断面積Ａ（ｚ）の変化率である。Ａ（０）は開口面２０ａの面積に相当し、Ａ（ｔ）は開口面２０ｂの面積に相当する。したがって、貫通孔２０は、いわゆる末広がりの形状（言い換えれば、開口面２０ａから開口面２０ｂに向かって広がる略テーパ形状）を有する。このように貫通孔２０が開口面２０ｂにむけて拡張する形状を有することにより、図４に示すように、微小粒子配列用マスク１の表面１ａ上から余剰の微小粒子３０を掻き取る際に、微小粒子３０の抜け、重複、ダメージ等を抑制することができる。
　ここで、ｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立する限り、貫通孔２０の縦断面形状（貫通孔２０の壁面の縦断面形状）の種類は問われない。例えば、図１に示す例では、貫通孔２０の縦断面形状が下に凸の曲線となっているが、図２Ａに示すように直線形状であってもよく、図２Ｂに示すように上に凸の曲線となっていてもよい。さらに、図１に示す例では貫通孔２０の縦断面形状が貫通孔２０の中心軸（断面の中心を連結する軸）に関して対称な形状となっているが、図２Ｃに示すように中心軸に関して非対称な形状となっていても良い。また、貫通孔２０の縦断面形状は折れ線形状（ｚ軸方向の途中で傾きが変わる）形状であってもよい。
　さらに、ｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立する限り、貫通孔２０のｚ軸に垂直な断面形状（いわゆる平断面形状）も特に問われない。平断面形状は円形であることが多いが、矩形であってもよく、ランダム形状であってもよい。
　さらに、本実施形態では、以下の数式（１）が満たされる。
　０．４≦ｔ／ｄ≦１．０　　　（１）
　数式（１）において、ｔは微小粒子配列用マスク１の厚みであり、ｄは微小粒子３０の直径である。ここで、微小粒子配列用マスク１の厚みにばらつきがある場合、いくつかの測定点で測定された厚みの算術平均値を微小粒子配列用マスク１の厚みとしてもよい。
　詳細は実施例で説明するが、上記式（１）の要件を満たす微小粒子配列用マスク１を用いることで、微小粒子３０の欠陥をほとんど生じさせることなく、微小粒子３０を基材１００上に配列することができる。ここで、微小粒子３０の直径は２０μｍ以下であってもよい。この場合であっても、微小粒子３０の欠陥をほとんど生じさせることなく微小粒子３０を配列することができる。ｔ／ｄが上記式（１）の範囲外の値となる場合、微小粒子３０の欠陥が多数発生しうる。詳細は後述するが、掻き取り器具２００で微小粒子配列用マスク１上の微小粒子３０を掻き取ることで、貫通孔２０内に微小粒子３０を挿入する。ｔ／ｄが上記式（１）の範囲外の値、例えば０．４未満となる場合、掻き取りの際に微小粒子３０と貫通孔２０の壁面との間に生じるせん断力が大きくなり、微小粒子３０にダメージを与える可能性がある。
　ｔ／ｄの好ましい上限値は０．９以下であり、さらに好ましくは０．８以下である。ｔ／ｄの好ましい下限値は０．５以上であり、さらに好ましくは０．６以上である。この場合、微小粒子３０の欠陥の発生をより確実に抑制することができる。
　微小粒子配列用マスク１の厚みｔは５０μｍ以下であることが好ましい。本実施形態で使用される微小粒子３０の直径ｄは５０μｍ以下なので、微小粒子配列用マスク１の厚みｔが５０μｍ以下であればｔ／ｄは必然的に１．０以下となる。厚みｔの下限値は数式（１）が満たされるように設定されればよいが、微小粒子配列用マスク１を安定して製造する等の観点から、厚みｔの下限値は１０μｍ以上であることが好ましい。
　微小粒子配列用マスク１の表面１ａ（ｚ軸方向に垂直なｘｙ平面）上における複数の貫通孔２０の配列パターンは一定であってもよく、ランダムであってもよい。例えば、貫通孔２０の配列パターンは六方細密配列、または矩形配列（正方格子配列等）等であってもよい。また、貫通孔２０のピッチ（貫通孔２０の中心軸間の距離）は特に制限されない。ただし、微小粒子排出側の開口面２０ｂ同士が干渉しない方が、微小粒子３０を挿入するプロセスが安定するため好ましい。このような観点から、貫通孔２０のピッチは、開口面２０ｂの直径よりも大きいことが好ましい。貫通孔２０の具体的な配列パターン及びピッチは、微小粒子３０が配列される基材１００の用途等に応じて適宜決定されればよい。
　微小粒子配列用マスク１の材料は特に制限されず、従来の微小粒子配列用マスクと同様の材料であってもよく、例えば各種の金属材料、樹脂材料等であってもよい。ただし、微小粒子配列用マスク１の材料は、耐久性や孔の加工性を考慮すると、ＳＵＳ、Ｎｉなどの金属材料、またはポリイミドなどの樹脂材料を用いることが好ましい。
　さらに、微小粒子配列用マスク１の表面には、耐久性・摺動性・撥水性・離型性などを向上させるための表面処理を施してもよい。このような表面処理としては、例えば、シリコーン系またはフッ素系のコーティング、またはガラスコーティングなどが挙げられる。コーティング膜厚みによっては貫通孔２０の開口形状に影響を与えるため、コーティング後に所望の形状となるよう予め貫通孔２０を大きく形成しておくことが好ましい。
　<２．微小粒子配列用マスクの製造方法>
　微小粒子配列用マスク１の製造方法は特に制限されず、上記の特徴を有する微小粒子配列用マスク１を製造できる方法であればどのような方法であってもよい。製造方法としては、例えばレーザアブレーション、エッチング、アディティブめっき等が挙げられる。
　レーザアブレーションでは、マスク基材に対してレンズで絞ったレーザ光を照射し、高エネルギーを与えることで、照射位置の基材を選択的に分解・溶融・蒸発させる。これにより、マスク基材に貫通孔２０を形成する。特に、対物レンズでの絞り方及びレーザ光の照射角度によって、形成される貫通孔２０の縦断面形状及び平断面形状を制御することができる。レーザアブレーションの具体的な方法は、例えば特開２００３－１７０２８６号公報に記載されており、本実施形態でもこの方法を特に制限なく採用することができる。
　この方法では、マスク基材の材料は金属材料及び樹脂材料のいずれであってもよく、材料に適するレーザ光源（具体的には、レーザ光源の波長及びパルス幅）を選定すればよい。例えば、マスク基材がＮｉまたはＳＵＳなどの金属材料であれば、ＹＡＧレーザ、ポリイミドであればエキシマレーザなどを使用すれば良い。特に微細な貫通孔２０を形成する場合は、パルス幅がナノ秒以下のレーザを使用して、熱影響による孔形状崩れを防ぐことが好ましい。
　エッチングでは、マスク基材に対してレジストをコーティングし、レジストを露光現像したうえで化学的エッチングをする。これにより、マスク基材に複数の貫通孔２０を形成することができる。露光の際にレジスト膜内での感光度合いを制御することで、貫通孔２０の縦断面形状及び平断面形状を制御することができる。エッチングの具体的な方法は特に制限されず、公知の方法を任意に適用することができる。
　アディティブめっきでは、足場材料の上にレジストをコーティングし、レジストを露光現像する。そのうえで、レジストが除去された箇所に、マスク基材となる鍍金材料を成長させ、足場材料とレジストを化学的・物理的に剥離除去する。これにより、マスク基材に貫通孔２０を形成することができる。エッチングと同様に露光の際にレジスト膜内での感光度合いを制御することで、貫通孔２０の縦断面形状及び平断面形状を制御することができる。アディティブめっきの具体的な方法は、例えば特開２０１２－１９２３６号公報に記載されており、本実施形態でもこの方法を特に制限なく採用することができる。
　図３は、実際に作製された微小粒子配列用マスク１の縦断面ＳＥＭ画像を示す。この画像が示すように、貫通孔２０は末広がりの断面形状を有している。
　<３．微小粒子の配列方法>
　つぎに、図４及び図５に基づいて、微小粒子配列用マスク１を用いた微小粒子３０の配列方法について説明する。
　まず、基材１００を準備する。この基材１００の表面は、後工程で微小粒子３０が配列される対象面である。基材１００の具体的な構成は問われず、基材１００に求められる特性等に応じて調整されればよい。例えば粒子充填フィルムを作製する場合、基材１００は、表面に粘着層が形成されたフィルムであり、ボールグリッドアレイ基板を作製する場合、基材１００は各種基板となる。基板の表面のうち、微小粒子３０を配列したい箇所に仮固定膜であるフラックスが印刷等により形成される。なお、本実施形態における粒子充填フィルムの用途は、特に制限されず、本実施形態に係る粒子充填フィルムが適用可能な用途であれば、どのような用途であってもよい。例えば、粒子充填フィルムは、各種の導電性フィルムであってもよく、ＭＥＭＳ（Ｍｉｃｒｏ　Ｅｌｅｃｔｒｏ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　Ｓｙｓｔｅｍｓ）用のフィルムとしても使用可能である。
　ついで、基材１００上に微小粒子配列用マスク１を配置する。ここで、微小粒子排出側の表面１ｂを基材１００に対向させる。ついで、微小粒子配列用マスク１上に多数の微小粒子３０を載せる。ここで、微小粒子３０の具体的な構成は問われず、微小粒子３０に求められる特性等に応じて異なる。例えば粒子充填フィルムを作製する場合、微小粒子３０は導電性粒子であっても、絶縁性粒子（例えば樹脂粒子等）であってもよい。粒子充填フィルムの用途等に応じて微小粒子３０の特性が決定される。例えば、粒子充填フィルムに導電性が求められる場合、微小粒子３０は導電性粒子となる。ボールグリッドアレイ基板を作製する場合、微小粒子３０は半田ボールである。微小粒子３０の直径は上述した通り５０μｍ以下である。微小粒子３０の直径は２０μｍ以下であってもよい。微小粒子３０の直径の下限値は特に制限されないが、例えば３μｍ以上であってもよい。
　ついで、図４に示すように、微小粒子配列用マスク１上の微小粒子３０をスキージ、ドクターブレード等の掻き取り器具２００で掻き取る。これにより、一部の微小粒子３０が貫通孔２０に挿入され、残りの微小粒子（余剰な微小粒子）３０が微小粒子配列用マスク１の外に排出される。ここで、基材１００の表面に粘着層を形成した場合、微小粒子配列用マスク１の下方には粘着層が配置されることになる。したがって、掻き取りの際に粘着層（＝弾性層）に微小粒子３０が沈みこみ、微小粒子３０へのダメージを低減できる。したがって、微小粒子３０の欠陥がより発生しにくくなる。その後、微小粒子配列用マスク１を除去することで、図５に示すように。基材１００上に微小粒子３０が所定の配列パターンで配列される。微小粒子３０の配列パターンは貫通孔２０の配列パターンに一致する。
　ここで、微小粒子配列用マスク１は上述した特性を有するので、微小粒子３０を配列する際に微小粒子３０の欠陥を抑制することができる。
　<１．実施例１>
　（１－１．微小粒子配列用マスクの準備）
　以下の工程により微小粒子配列用マスクを作製した。まず、マスク基材として厚み１５μｍのＳＵＳ３０４板を準備した。ついで、レーザアブレーションによりマスク基材に多数の貫通孔を形成した。ここで、貫通孔の配列は６０μｍピッチの六方最密充填とした。貫通孔の平断面形状は円形とした。さらに、微小粒子配列用マスクの離型性を高めるためにフッ素系のコーティング材を微小粒子配列用マスクに塗布し、乾燥した。乾燥後の微小粒子供給側の開口面の直径は３０μｍ、微小粒子排出側の開口面の直径は３５μｍであった。貫通孔の縦断面形状は直線形状とした。つまり、ｄＡ／ｄｚは０より大きい定数となる。以上の工程により、微小粒子配列用マスクを作製した。微小粒子配列用マスクの特性を表１に示す。
　（１－２．微小粒子配列用マスクを用いた微小粒子の配列）
　厚み１００μｍのＰＥＴフィルム上に厚み２０μｍの粘着層を形成することで、基材を作製した。さらに、微小粒子として、アクリル樹脂製のコアに金メッキがなされた直径２０μｍの導電性粒子を準備した。微小粒子の特性（直径）を表１に示す。
　ついで、基材上（粘着層上）に上記で作製した微小粒子配列用マスクを配置した。ここで、微小粒子排出側の表面を基材に対向させた。
　ついで、微小粒子配列用マスク上に多数の微小粒子（導電性粒子）を載せ、これらの微小粒子をスキージで掻き取った。これにより、一部の微小粒子を貫通孔に挿入し、残りの微小粒子（余剰な微小粒子）を微小粒子配列用マスクの外に排出した。その後、微小粒子配列用マスクを除去することで、基材上に微小粒子を配列した。つまり、粘着層上に導電性粒子が配列された粒子充填フィルムを作製した。
　ついで、工業顕微鏡ＭＸ６１（Ｏｌｙｍｐｕｓ社製）を用いて対物レンズ５倍および２０倍の条件下で粒子充填フィルムを観察し、配列された微小粒子の状態を観察した。具体的には、貫通孔の配置１００箇所に対し、微小粒子がそれぞれ１つずつ配置しているかどうか観察した。微小粒子が２つ以上同じ箇所に配置されている場合を「重複」欠陥とした。つまり、実施例１及び後述する各例では、１つの貫通孔に１つの微小粒子を挿入する配列パターンを形成することとした。微小粒子が無い場合を「抜け」欠陥、微小粒子に欠けや割れがある場合を「粒子ダメージ」欠陥と判別した。そして、１００箇所のうち２箇所以上存在する種類の欠陥については、評価結果を「×」とした。それ以外を「○」とした。結果を表１にまとめて示す。
　<２．実施例２～５、比較例１～５>
　実施例２～５、比較例１～５では、微小粒子配列用マスク及び微小粒子の特性を表１に示すものに変更したほかは、実施例１と同様の試験を行った。結果を表１にまとめて示す。なお、比較例３では貫通穴の内壁面に突起を形成した。貫通穴に突起を形成する技術は特許文献１に開示されている。図６は、突起の例を示す。図６に示す微小粒子配列用マスク３００では、貫通穴３１０に突起３２０が形成されている。このような突起が形成されている場合、突起よりも上側（微小粒子供給側）でｄＡ／ｄｚが０未満となる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　<３．評価>
　実施例１～５は本実施形態の要件を満たすので微小粒子の欠陥がほとんど発生せず、いずれの種類の欠陥でも評価が「○」となった。一方、比較例１～５では、本実施形態の要件のいずれかが満たされないので、いずれかの種類の欠陥で評価が「×」となった。具体的には、比較例１、２では微小粒子供給側の開口面の直径、微小粒子排出側の開口面の直径が同じ値となっており、ｚ軸方向の全域でｄＡ／ｄｚ＝０となっている。すなわち、貫通孔がストレート形状となっている。このため、「重複」欠陥または「抜け」の評価が「×」となった。比較例３では、突起が形成されているため、突起よりも上側でｄＡ／ｄｚが０未満となっている。このため、「粒子ダメージ」欠陥の評価が「×」となった。なお、比較例３では、突起が微小粒子３０にダメージを与えた可能性もある。比較例４ではｔ／ｄが１．０を超えている。このため、「重複」欠陥の評価が「×」となった。比較例５ではｔ／ｄが０．４未満となっている。このため、「粒子ダメージ」欠陥及び「抜け」欠陥の評価が「×」となった。したがって、微小粒子の欠陥をほとんど発生させずに微小粒子を基材上に配列するためには、本実施形態の要件を満たす必要があることが明らかとなった。
　以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
　１　　微小粒子配列用マスク
２０　　貫通孔
２０ａ　微小粒子供給側の開口面
２０ｂ　微小粒子排出側の開口面
３０　　微小粒子
１００　基材

Claims (4)

  1. 　直径５０μｍ以下の微小粒子を基材上に配列するための微小粒子配列用マスクであって、
    　前記微小粒子配列用マスクは、前記微小粒子が挿入される貫通孔を有し、
    　前記貫通孔の微小粒子供給側の開口面の面積は、微小粒子排出側の開口面の面積よりも小さく、
    　前記微小粒子供給側の開口面から前記微小粒子排出側の開口面に向かう方向をｚ軸正方向とし、前記貫通孔のｚ軸に垂直な断面積をＡとした場合に、前記貫通孔内のｚ軸方向の全域においてｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立し、
    　かつ、以下の数式（１）が満たされる、微小粒子配列用マスク。
    　０．４≦ｔ／ｄ≦１．０　　　（１）
    　数式（１）において、ｔは前記微小粒子配列用マスクの厚みであり、ｄは前記微小粒子の直径である。
  2. 　前記貫通孔の前記微小粒子供給側の開口面の直径は１００μｍ未満である、請求項１記載の微小粒子配列用マスク。
  3. 　前記微小粒子の直径は２０μｍ以下である、請求項１または２に記載の微小粒子配列用マスク。
  4. 　微小粒子を基材上に配列するための微小粒子配列用マスクであって、
    　前記微小粒子配列用マスクは、前記微小粒子が挿入される貫通孔を有し、
    　前記貫通孔の微小粒子供給側の開口面の面積は、微小粒子排出側の開口面の面積よりも小さく、
    　前記微小粒子供給側の開口面から前記微小粒子排出側の開口面に向かう方向をｚ軸正方向とし、前記貫通孔のｚ軸に垂直な断面積をＡとした場合に、前記貫通孔内のｚ軸方向の全域においてｄＡ（ｚ）／ｄｚ>０が成立し、
    　かつ、前記微小粒子配列用マスクの厚みが５０μｍ以下である、微小粒子配列用マスク。
PCT/JP2020/002542 2019-01-30 2020-01-24 微小粒子配列用マスク WO2020158608A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020217024044A KR102540092B1 (ko) 2019-01-30 2020-01-24 미소 입자 배열용 마스크
CN202080011787.5A CN113366618A (zh) 2019-01-30 2020-01-24 微小粒子排列用掩模
US17/426,446 US20220110217A1 (en) 2019-01-30 2020-01-24 Microparticle arraying mask
KR1020237018217A KR102574174B1 (ko) 2019-01-30 2020-01-24 미소 입자 배열용 마스크

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019-014278 2019-01-30
JP2019014278A JP7201461B2 (ja) 2019-01-30 2019-01-30 微小粒子配列用マスク

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2020158608A1 true WO2020158608A1 (ja) 2020-08-06

Family

ID=71840996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2020/002542 WO2020158608A1 (ja) 2019-01-30 2020-01-24 微小粒子配列用マスク

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20220110217A1 (ja)
JP (2) JP7201461B2 (ja)
KR (2) KR102574174B1 (ja)
CN (1) CN113366618A (ja)
TW (2) TW202347020A (ja)
WO (1) WO2020158608A1 (ja)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004253770A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Hitachi Metals Ltd 導電性ボールの配列方法および配列装置
JP2004327536A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Hitachi Metals Ltd 微小ボール搭載用マスクおよび微小ボールの搭載方法
JP2005166893A (ja) * 2003-12-02 2005-06-23 Hitachi Metals Ltd 微小ボール配列用マスク及びその製造方法

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4120324B2 (ja) 2002-09-12 2008-07-16 沖電気工業株式会社 ボール電極形成方法
JP4118283B2 (ja) * 2004-08-04 2008-07-16 イビデン株式会社 半田ボール搭載方法及び半田ボール搭載装置
JP4219951B2 (ja) 2006-10-25 2009-02-04 新光電気工業株式会社 はんだボール搭載方法及びはんだボール搭載基板の製造方法
JP5183250B2 (ja) 2007-04-16 2013-04-17 アスリートＦａ株式会社 マスクおよびこのマスクを用いたプリント配線板の製造方法
JP5206572B2 (ja) 2009-04-23 2013-06-12 株式会社日立プラントテクノロジー ハンダボール印刷装置
JP2013249417A (ja) * 2012-06-01 2013-12-12 Fujifilm Corp 分散組成物、並びに、これを用いた、重合性組成物、遮光性カラーフィルタ、固体撮像素子、液晶表示装置、ウエハレベルレンズ、及び、撮像ユニット
DE102014216118A1 (de) * 2014-08-13 2016-02-18 Carl Zeiss Smt Gmbh Vakuum-System, insbesondere EUV-Lithographiesystem, und optisches Element
KR20170137070A (ko) * 2015-04-09 2017-12-12 오지 홀딩스 가부시키가이샤 마스크 부여 기판, 및, 요철 구조 부여 기판의 제조 방법

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004253770A (ja) * 2003-01-31 2004-09-09 Hitachi Metals Ltd 導電性ボールの配列方法および配列装置
JP2004327536A (ja) * 2003-04-22 2004-11-18 Hitachi Metals Ltd 微小ボール搭載用マスクおよび微小ボールの搭載方法
JP2005166893A (ja) * 2003-12-02 2005-06-23 Hitachi Metals Ltd 微小ボール配列用マスク及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI812837B (zh) 2023-08-21
JP2023024676A (ja) 2023-02-16
KR102574174B1 (ko) 2023-09-04
US20220110217A1 (en) 2022-04-07
CN113366618A (zh) 2021-09-07
KR20230079515A (ko) 2023-06-07
JP2020123658A (ja) 2020-08-13
TW202040264A (zh) 2020-11-01
JP7201461B2 (ja) 2023-01-10
KR20210118091A (ko) 2021-09-29
JP7386960B2 (ja) 2023-11-27
KR102540092B1 (ko) 2023-06-05
TW202347020A (zh) 2023-12-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102356415B1 (ko) 전자기 방사선과 후속 에칭공정을 이용해 재료 안으로 적어도 하나의 리세스를 도입하기 위한 방법
JP3723201B1 (ja) 貫通孔を有する金属製基板を用いたマイクロスフィアの製造方法
CN107208256B (zh) 使用牺牲支持体的三维金属结构体的打印
TWI458648B (zh) A method for manufacturing a photographic mask for printing a resin, and a screen printing mask for resin
JP2015231638A (ja) まばらなパターンを有するマスクを介したレーザーアブレーションツール
KR20090020008A (ko) 초소수성 기판
WO2020158608A1 (ja) 微小粒子配列用マスク
WO2005098486A1 (ja) 微細構造体の製造方法、該微細構造体を用いたスタンパの製造方法、及び該スタンパを用いた樹脂製の微細構造体の製造方法
Su et al. Direct Microtip Focused Electrohydrodynamic Jet Printing of Tailored Microlens Arrays on PDMS Nanofilm‐Modified Substrate
JP2020026553A (ja) 蒸着マスク及び蒸着マスクの製造方法
KR100666226B1 (ko) 기판상에서의 패터닝 방법 및 장치와, 그 방법에 의해제조된 인쇄회로기판
WO2007021358A1 (en) Method of patterning ultra-small structures
JP2002019125A (ja) ノズル体の製造方法
JPH0781027A (ja) クリーム半田印刷用プラスチックマスク
US20110070398A1 (en) Laser ablation tooling via distributed patterned masks
JP2017071202A (ja) 凹凸表面貼付用フィルムを用いた表面凹凸被処理物への微細パターン転写方法
WO2019206183A1 (zh) 一种新型半加成法3d精细电路制作工艺
JPH10151872A (ja) 粒子入ペースト用印刷マスク及びその製造装置
JP2007230223A (ja) メタルマスクおよびその製造方法
JP2005213647A (ja) 光反射パターンの形成方法及び光反射パターン付き製品
CN114501833B (zh) 线路板上阻焊层的加工方法
Pan et al. 248 nm excimer laser drilling PI film for nozzle plate application
Jin et al. Laser-LIGA for Serpentine Ni Microstructure
Lan et al. Laser ablation for MEMS microfabrication on Si and Kapton substrates
Ostendorf et al. Micro-structuring of photo resists by UV laser radiation

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 20749703

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 20749703

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1