JP2007111942A - メタルマスク及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】メタルマスクの網目層の剥離の発生がなく、印刷時に印刷パターンの位置精度に優れ、且つ高開口率の開口部を設けても、メタルマスクの印刷耐久性にも優れ、製造工程が煩雑でなく、歩留まりにも優れる、印刷開口部内に網目を有するソルダーレジスト等のスクリーン印刷用のメタルマスクを提供する。
【解決手段】金属基板１’にリソグラフィー法により所望の印刷パターンに対応するパターンを画像形成レジスト膜４で形成し、画像形成レジスト膜４でパターンを形成した金属基板面のパターン領域以外の部分の金属を部分エッチングした後、該部分エッチングされた領域にレーザー加工法により網目３を形成したことを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、プリント配線基板や集積回路を製造する際に、ソルダーレジストインク等の絶縁性樹脂液やソルダーペースト等の導電性ペーストの印刷に用いられるメタルマスク、特に印刷開口部がパターン層と網目層が一体化してなるメタルマスクに関する。

金属網目層と印刷パターン形成金属層とを一体化した印刷用メタルマスクとしては、これまで数多くの提案がなされており、実用化されているものもある。代表的なものとして次の３種の発明がある。

例えば、金属製網目スクリーンの両面に金属メッキ層を設け、印刷パターン部の金属メッキ層をエッチングにより除去し、印刷パターン部以外の領域を金属メッキにより目つぶしを行った精密印刷用スクリーンが開示されている。しかし該スクリーンは金属網目と金属メッキ層間の強度が劣り、金属メッキ層が使用中に剥離する。
特公昭４９-１２２８５号公報

又、絶縁体からなる原板の表面に網目パターンに対応する微細な溝を形成する工程と、該原板の溝内のみにマトリックス状に導電性のめっき用下地を形成する工程と、原板の溝内のめっき用下地に網目パターンを電着形成する工程と、原板から網目パターン板を剥離する工程と、網目パターン板の印刷パターン部以外の網目部を塞ぐようにその表裏面に被膜層を一体に電着形成する工程とからなる精密微細パターンを有するマスクの製造方法が開示されている。しかし該方法は原板の表面に網目パターンに対応する微細な溝を形成する工程が煩雑で、且つ全工程が複雑であり、更に得られるマスクの印刷面がフラットにならず、ソルダーレジストインク等を印刷した際に、インクの滲みが発生する。
特開平８-２２５９８３号公報

更に、導体基板上にＵＶリソグラフィー法により所望の網目形状のレジストパターンを形成し、該導体基板表面に電鋳法により金属網目を形成する工程と、該金属網目と該レジストパターン上に金属薄膜を形成し、該金属薄膜上にＵＶリソグラフィー法によりレジストで印刷用パターンを形成した後、該印刷用パターン上に電鋳法により複合電鋳金属体を形成する工程からなる複合電鋳金属体マスクを製造する方法が開示されている。しかし、該方法はメッキ工程により薄膜を積層するため、工程が煩雑で、且つ網目と印刷パターンを有する金属薄膜間の強度が弱く、使用中に剥離を生じる。
特開２００３−７２０２１号公報

本発明の目的は、従来技術の上記問題点を解決し、更に印刷時に印刷パターンの位置精度が優れ、且つ網目の開口率を大きくでき、優れた印刷性と耐久性を有し、経済的にも優れたメタルマスク、及び該マスクの製造方法を提供しようとするものである。

本発明者は、網目と印刷パターンを同一の基板から形成する方法を検討し、本発明を完成した。
即ち、本発明は、
金属基板にリソグラフィー法により所望の印刷パターンに対応するパターンを画像形成レジスト膜で形成し、レジスト膜でパターンを形成した金属基板面のパターン領域以外の部分の金属を部分エッチングし、部分エッチングされた領域の金属基板にレーザー加工法により網目を形成したメタルマスク、及び
金属基板がニッケル、ニッケル合金、又はステンレスからなる上記記載のメタルマスク、及び
上記のメタルマスクを直接又は紗を介して金属枠に貼り合わせてなるスクリーン印刷版、及び
金属基板にリソグラフィー法により所望の印刷パターンに対応するパターンを画像形成レジスト膜で形成する工程、レジスト膜でパターンを形成した金属基板面のパターン領域以外の部分の金属を部分エッチングする工程、部分エッチングされた領域の金属基板にレーザー加工法により網目を形成する工程からなるメタルマスクの製造方法、及び
金属基板がニッケル、ニッケル合金、又はステンレスからなる上記記載のメタルマスクの製造方法、である。

本発明によれば、メタルマスク１の網目３と印刷パターン５が同一基板から形成されるために、網目層と印刷パターン層との剥離が起こらず、メタルマスクの機械強度に優れ，パターンや網目の位置ずれが発生せず、且つ網目層及び印刷パターン層の平滑に優れる。
従って、網目の開口率が大きくなってもメタルマスクの耐久性に優れ、且つ優れた位置精度で印刷することができる。

又、印刷パターンや網目の形状を変えることが容易であり、同一メタルマスク内で網目の形状を変えることも容易に行える。更に、印刷パターンや網目の形状の精度も高い。加えて、本発明のメタルマスクの製造工程は簡便であるため、歩留まりに優れ、経済的にも優れる。

本発明の実施の形態をメタルマスクの製造方法に基づいて説明する。図１はスキージ面側の本発明のメタルマスクの一部分の平面図を表し、１はメタルマスク、２は印刷されないパターン部（円状）、３は網目を表す。

図２は本発明メタルマスクの一つの製造方法を、図１のＡ−Ａ´部の断面で表す。図２（ａ）は、金属基板１´の片面に画像形成レジスト膜４を、他の面に保護膜４´を積層した状態を表す。図２（ｂ）は、リソグラフィー法で印刷されないパターン部に対応する領域に画像形成レジスト膜でパターン２´を形成した状態を表す。図２（ｃ）は、画像形成レジスト膜でパターンが形成された金属基板面を厚さ方向に部分的にエッチングした状態（エッチング部分５）を表す。図２（ｄ）は、エッチングされた部分に網目３を形成し、レジスト膜及び保護膜を剥離した状態、即ち本発明のメタルマスクの断面を模式的に表した図である。又、図３は図２（ｃ）のレジスト膜及び保護膜を剥離した状態の被印刷面の鳥瞰図を表し、ａは金属基板１´の厚さ、ｂはエッチングの深さを表す。

本発明に用いられる金属基板１としては、強度、腐食性、エッチングのし易すさ等からニッケル、ニッケル合金、ステンレスが好ましい。金属基板の厚さは、最終のメタルマスクの全厚みになり、印刷するレジストインク、導電性ペースト等の膜厚により変化するが、通常、３０〜１５０μｍ程度である。画像形成レジスト膜との密着性を上げるため、整面，前処理を行ってもよい。
画像形成レジスト膜４としては、紫外線、電子線等のエネルギー線により感光し、現像により画像が形成可能な液状レジスト、ドライフィルムレジスト等があげられ、ネガ型、ポジ型どちらでもよい。尚、反対面の保護膜４´は金属基板が裏面からエッチングされるのを防ぐためであり、樹脂を塗布したり、樹脂フィルムを積層する。又、画像形成レジストを用いてもよい。勿論画像形成レジストを保護膜として用いた場合は、画像形成する際の現像時に現像されないようにしなければならない。

印刷されない部分に対応する領域に画像形成レジストで画像を形成するにはリソグラフィー法を用いることにより形成することができる。即ち、塗布やラミネートにより金属基板に画像形性レジスト膜を積層し、該レジスト膜面に紫外線等を照射し、アルカリ性液等で現像することにより形成できる。紫外線を照射する際は、所望のパターンを有するマスクを介して一括露光してもよいし、紫外線の収束ビームで直接レジスト膜面に描画してもよい。
画像の形状は特に限定はなく、円形、楕円形、菱形や正方形、長方形、六角形等の多角形が挙げられる。

画像を形成した金属基板面をエッチングするには、画像を形成した面をエッチング液に接触させる。具体的には、図２（ｂ）の基板をエッチング液に浸漬する。エッチング液としては、アルカリ水溶液、塩化鉄水溶液等が挙げられる。金属基板のエッチング深（ａ）は網目厚さ（ａ−ｂ）が２０μｍ以上になるようにするのが好ましく、２０μｍ未満では、網目の機械的性質が低下する。

次にエッチングされた領域にレーザー光で網目を形成する。用いられるレーザー光としては、ＹＡＧレーザー光の０次光、又は１次、２次の高調波が好ましい。又この際、金属基板面へのドロスの付着防止等のために、レジスト膜や保護膜は剥離せずに網目を形成するのが好ましい。網目の大きさは、網の幅が２０〜１００μｍ程度、網目の開口部の大きさは、方形の場合は一辺の長さが５０〜３００μｍ程度で、網目の開口率は、特に制限は無いが、２０〜８０％程度である。該開口率が２０％未満では、高粘度のソルダーレジストの印刷抜け性が悪くなり、開口率が８０％を超える場合は、網目の機械的性質が低下するので好ましくない。印刷されない領域は１本又は複数の網目の網により保持される。保持される位置は印刷されない領域の必ずしも中心である必要はない。網目の形状は正方形、菱形、長方形、三角形、六角形等が挙げられる。

最後に画像形成レジスト及び保護膜を剥離すると本発明のメタルマスクが得られるが、開口部の平滑性、ドロスの除去等から、得られたメタルマスクに電解研磨処理を行うのが好ましい。

本発明のメタルマスクは金属枠に直接、又は紗を介して貼り付けるとスクリーン印刷版になり、通常のスクリーン印刷機にセットしてソルダーレジスト等の印刷に用いることができる。本発明のメタルマスクは網目と印刷パターンが同一の基板から作られており、メタルマスクのスキージ側には凹凸がなく、且つ開口率を大きくしても網目が変形したり、剥離したりすることはなく、印刷パターンの寸法制度にきわめて優れ、メタルマスクの耐久性にも優れる。

５００ｍｍ×６００ｍｍ、板厚５０μｍのＳＵＳ３０４板の片表面を平均粗さが１．２μｍ程度に整面した。続いて、脱脂，希酸洗，水洗等の前処理を施した。図２（ａ）に示すように、該ＳＵＳ板の両面に画像形成レジスト膜及び保護膜としてドライフィルムレジスト（ニチゴーモートン(株)、ＮＩＴ２１５）を積層した。次に、印刷されない領域として、紫外線を透過する直径１００μｍの円をピッチ２００μｍで２５０×２５０個有するパターンを７０ｍｍ間隔で４×４個配したガラスマスクを介して、片面を紫外線露光装置（オーク製作所、ＥＸＭ−１２０１−Ａ−０１）でＵＶ露光した。一方他方の面は全面露光した。１５分エージングした後、縦型現像機でアルカリ現像、水洗して図２（ｂ）のように画像形成レジストでパターン２´を形成した。

前記画像を形成したＳＵＳ板を、３９％塩化第二鉄水溶液からなる組成のエッチング液に浸漬し、図２（ｃ）のように２５μｍ深さ迄エッチングした。次にＹＡＧレーザー加工機（発振波長１．０６μｍ）を用いて、エッチングした領域に、網の幅５０μｍ、網目の開口部の大きさが１５０×１５０μｍの大きさの網目を形成した。網目を形成した後、画像形成レジスト及び保護層を剥離液に浸漬して剥離し、最後に４８０Ａの電流を流しながら６０秒間電解研磨を行い、本発明のメタルマスクを作った。

前記メタルマスクを４５０×４５０ｍｍの大きさに切断し、５５０×６５０ｍｍのアルミ枠の中央部に＃１００メッシュのポリエステル製の紗を介して貼り合わせ、スクリーン印刷版を作製した。該スクリーン印刷版をスクリーン印刷機（パナソニック ファクトリーソリューション(株)、ＳＰ−２８Ｐ−Ｄ）にセットし、ソルダーレジストをプリント配線基板に印刷した。ソルダーレジストの版抜け性に優れ、印刷されたソルダーレジストは位置精度及び寸法精度に優れ、滲み等も発生しなかった。又、７０００回繰返し使用しても同じように印刷でき、全く問題は生じなかった。

本発明のメタルマスクは、プリント配線基板や集積回路を製造する際に、ソルダーレジストインク等の絶縁性樹脂液やソルダーペースト等の導電性ペーストの印刷に用いられる。

本発明のメタルマスクのスキージ面側の一部分の平面図。 本発明のメタルマスクの製造工程を示す断面模式図。 図２（ｃ）のレジスト膜及び保護膜を剥離した状態の被印刷面の鳥瞰図。

符号の説明

１．メタルマスク
１´．金属基板
２．印刷されない領域
２´．レジストで形成された画像
３．網目
４．画像形成レジスト膜
４´．保護膜
５．エッチング部
Ａ−Ａ´．断面位置
ａ．金属板の厚さ
ｂ．エッチング深さ

Claims (5)

1. 金属基板にリソグラフィー法により所望の印刷パターンに対応するパターンを画像形成レジスト膜で形成し、レジスト膜でパターンを形成した金属基板面のパターン領域以外の部分の金属を部分エッチングし、部分エッチングされた領域の金属基板にレーザー加工法により網目を形成したメタルマスク。
2. 金属基板がニッケル、ニッケル合金、又はステンレスからなる請求項１記載のメタルマスク。
3. 請求項１又は２記載のメタルマスクを直接又は紗を介して金属枠に貼り合わせてなるスクリーン印刷版。
4. 金属基板にリソグラフィー法により所望の印刷パターンに対応するパターンを画像形成レジスト膜で形成する工程、レジスト膜でパターンを形成した金属基板面のパターン領域以外の部分の金属を部分エッチングする工程、部分エッチングされた領域の金属基板にレーザー加工法により網目を形成する工程からなるメタルマスクの製造方法。
5. 金属基板がニッケル、ニッケル合金、又はステンレスからなる請求項４記載のメタルマスクの製造方法。
   
   

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