JP3261471B2 - メタルマスクの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えばＩＣチップ用リ
ードフレームやハイブリッドＩＣの配線パターンプリン
ト基板などの製造に使用されたり、コンピューター用セ
ラミック配線基板などのスルーホール導体ペーストの充
填などに使用される、スクリーン印刷用のメタルマスク
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種のメタルマスクはＣ、Ａｕ、Ａｇ
やＣｕなどの導電性インキや導電性ペースト（以下、イ
ンキ・ぺーストという。）を通すための透孔を有する
が、その製造法としてエッチングにより、例えば、図８
に示すようにマスク基板２に透孔３を開口したものがあ
る。

【０００３】また、この種のメタルマスクの製造法とし
て電鋳によることも公知である。その電鋳に際しては、
例えば、図９の（Ａ）〜（Ｄ）にその製造過程の工程図
を示すように、まず、図９の（Ａ）に示すように電鋳母
型１０の表面にフィルム状のフォトレジスト１１を重ね
合わせ、そのフォトレジスト１１の上に、マスクパター
ンに相当するパターンをもつフィルム１２を密着させて
焼き付け、現像処理して、同図の（Ｂ）に示すようにレ
ジスト膜１３を形成する。次いで、同図の（Ｃ）に示す
ように電鋳母型１０のレジスト膜１３で覆われていない
表面に電着金属２１を電着させ、しかるのち、同図の
（Ｄ）に示すようにその電着金属２１を電鋳母型１０か
ら剥離し、レジスト膜１３を除去することにより、メタ
ルマスクの電鋳製品を得る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、エッチングに
よる上記メタルマスクでは、透孔３の内面が荒く滑らか
でないため、インキ・ぺーストの通過性が悪い。その通
過性を良好にするためにメッキを施すとなると工程数の
増加を招く不利がある。とくに、印刷に際しそのマスク
基板２のスキージかけ面４側にインキ・ぺーストをのせ
てスキージをかけるとき、スキージ印圧でマスク基板２
の非透孔部５を被印刷物の表面に対し押しつけるが、そ
の押しつけ荷重が非透孔部５の印刷面６側のフラットな
裏面全体に広がって作用するので、単位面積当たりの荷
重が小さくなり、このため被印刷物の表面との密着性に
劣り、インキ・ぺーストのにじみや非透孔部５の裏面へ
の回り込みが起こり易い。

【０００５】これに対し、電鋳による上記メタルマスク
では、透孔３の内面がレジスト膜１３との接触面である
ため、やはり荒く滑らかでなくざらざらしており、イン
キ・ぺーストの通過性が悪い。また、このメタルマスク
が比較的厚手になると、フォトレジスト１１を図９の
（Ａ）のように２層、３層と重ねることになり、このよ
うに複数層に重ねた場合は、指数関数的に光線（紫外
線）の吸収が行われ、この結果電鋳母型１０の位置には
ほとんど紫外線が達し難くなり、レジスト膜１３の電鋳
母型１０側の下層部１３ａに達する紫外線量が少なくな
り、表面硬化が先行して下層部１３ａが未硬化になり易
いことから、レジスト膜１３の下層部１３ａが電鋳母型
１０から剥がれたり、浮きやすいといった欠陥が生じ
る。この状態で電鋳を行うと、電着がそのレジスト膜１
３の下層部１３ａの剥がれや浮き部分に逃れ出て、図９
の（Ｄ）に示すようにバリ（薄片状）ｆが発生しやす
い。このため、メタルマスクの被印刷物の表面との密着
性が悪くなり、インキ・ぺーストの印刷時にそのインキ
・ぺーストがにじんだり、メタルマスクの裏面へ回り込
みやすく、印刷精度が悪い。とくに、インキ・ぺースト
を透孔３に誘い込みやすくするために、透孔３のスキー
ジかけ面側入口と印刷面側出口との比（ａ：ｂ）を大き
くとる必要があるが、前述のようにフォトレジスト１１
の電鋳母型１０への密着性の関係上その比が大きくとれ
ず、このためインキ・ぺーストを透孔３に誘い込みにく
くする。また、これにおいても印刷時にスキージによる
押しつけ荷重が非透孔部５のフラットな裏面全体に広が
って作用するため、被印刷物の表面との密着性に劣り、
インキ・ぺーストのにじみや非透孔部５の裏面への回り
込みが起こり易い。

【０００６】本発明の目的は、上記のようなメタルマス
クの透孔および非透孔部の断面形状に工夫を凝らすこと
により、インキ・ぺーストの透孔への誘い込み及び通過
性を良好にし、またインキ・ぺーストのにじみやマスク
裏面への回り込みの防止を図り、もって精度の高い印刷
を可能にする優れたメタルマスクを得るにある。本発明
の他の目的は、メタルマスクの電鋳法を更に発展改良す
ることによりそのような優れたメタルマスクも容易に得
る点にある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明のメタルマスク
は、図１に例示するように、マスク基板２に設けるイン
キ・ぺースト通し用の透孔３の断面形状として、スキー
ジかけ面４側に向かって先拡がりの漏斗状となる形に形
成し、透孔３を囲む非透孔部５の印刷面６側にカウンタ
ーシンク７を形成したものである。

【０００８】本発明のメタルマスクを製造するに際して
は、図３および図５に例示するように、電鋳母型１０の
表面に、マスクパターンに相当するパターンをもつレジ
スト膜１３を形成する工程と、電鋳母型１０のレジスト
膜１３で覆われていない表面に、レジスト膜１３の厚さ
を越えて突出する断面ほぼ円弧状のカウンターシンク形
成用電着層１４を電着形成する工程と、カウンターシン
ク形成用電着層１４の表面に剥離処理を施したのち非透
孔部電着層１５を電着形成する工程と、非透孔部電着層
１５をカウンターシンク形成用電着層１４から剥離する
工程とを経てメタルマスクを得るものである。

【０００９】

【作用】スキージかけ面４側に向かって先拡がりの漏斗
状となる断面形状をもつ透孔３によれば、スキージかけ
面４上にのせられるインキ・ぺーストＰはスキージＳを
かけることにより、透孔３内に円滑かつ容易に誘い込ま
れる。

【００１０】非透孔部５の印刷面６側にカウンターシン
ク７を形成してあるので、図２の（Ａ）に例示するよう
に非透孔部５の印刷面６側においてそのカウンターシン
ク７の存在箇所では被印刷物８の表面と接触せず、非透
孔部５の周縁５ａのみが接触することになり、スキージ
Ｓによる押しつけ荷重はその周縁５ａに集中して作用す
るため、被印刷物８の表面への密着性が高められ、イン
キ・ぺーストＰのにじみや非透孔部５の裏面への回り込
みを防止できる。

【００１１】カウンターシンク形成用電着層１４のレジ
スト膜１３より突出する断面ほぼ円弧状の突出部上に非
透孔部電着層１５を電着形成するとき、その電着が前記
断面ほぼ円弧状の突出部のアールに沿って成長するの
で、透孔３の断面形状としてスキージかけ面４側に向か
って先拡がりの漏斗状となる形に形成することができ
る。

【００１２】非透孔部電着層１５をカウンターシンク形
成用電着層１４から剥離することにより、カウンターシ
ンク７を有する非透孔部５を得ることができる。

【００１３】透孔３の内面全体が電鋳面で鏡面状に形成
されるので、インキ・ぺーストＰの通過性が良好にな
り、印刷後の洗浄効果も高められる。

【００１４】

【発明の効果】従って本発明のメタルマスクによれば、
インキ・ぺーストを透孔３内に誘い込み易くするととも
に残すようなこともなく通過性に優れ、また印刷後の洗
浄効果も高めることができる。とくに、このメタルマス
クはスキージによる押しつけ荷重で非透孔部５の周縁５
ａを被印刷物８の表面に対し確実に密着させることがで
きるので、印刷時にインキ・ぺーストのにじみや非透孔
部５の裏面への回り込みを防止できて、精度の高いスク
リーン印刷を可能にする。

【００１５】また本発明のメタルマスクの製造方法によ
れば、カウンターシンク形成用電着層１４のレジスト膜
１３より突出する断面ほぼ円弧状の突出部上に非透孔部
電着層１５を形成し、この非透孔部電着層１５を剥離し
てメタルマスクとするため、スキージかけ面４側に向か
って先拡がりの漏斗状となる形の透孔３と、カウンター
シンク７をもつ非透孔部５とを有し、かつバリの無いメ
タルマスクを容易に得ることができる。

【００１６】

【実施例】本発明に係るメタルマスクの一実施例を図１
および図２に基づき説明する。このメタルマスク１はマ
スク基板２にインキ・ぺースト通し用の透孔３を所望の
印刷パターンに対応させてパターンニング形成してい
る。例えば、被印刷物８として、その表裏両面に回路パ
ターン（図示せず）が印刷された、図２の（Ａ）に示す
ようなコンピューター用セラミック配線基板が挙げられ
るが、この配線基板には図２の（Ｂ）のように表裏両面
の回路パターンどうしを導通させるためのタングステン
やモリブデンなどの導電性ペーストＰが充填されるスル
ーホール９が所望パターンに形成されており、そのパタ
ーンに対応させて上記透孔３をマスク基板２にパターン
ニング形成する。その透孔３の断面形状はスキージかけ
面４側に向かって先拡がりの漏斗状となる形に形成し、
透孔３を囲む非透孔部５の印刷面６側にはカウンターシ
ンク７を形成したものである。

【００１７】このような断面形状をもつメタルマスク１
は、例えば、図２の（Ａ）に示すように位置決めテーブ
ルＴ上の被印刷物８の表面上にスルーホール９と透孔３
とが合うように置かれ、スキージかけ面４にインキ・ぺ
ーストＰをのせ、スキージＳをかけてインキ・ぺースト
Ｐを透孔３内に誘い込み、スルーホール９に充填するの
である。このさい、透孔３はスキージかけ面４側に向か
って先拡がりの漏斗状に形成されているので、インキ・
ぺーストＰは透孔３内に導入しやすい。また、非透孔部
５の下面にカウンターシンク７を有するので、印刷時に
スキージＳによる押しつけ荷重が非透孔部５の印刷面８
側の周縁５ａのみに集中的に作用して被印刷物８の表面
との密着性を良好にするため、インキ・ぺーストＰのに
じみや非透孔部５の印刷面６側への回り込みを抑制し、
精度の高い印刷ができるに至った。

【００１８】非透孔部５のスキージかけ面４側にアール
Ｒをつける形に形成しておくと、スキージＳの先端の引
っ掛かりを防止し得てスムーズな摺動を可能とし、また
その摺動抵抗を減少し、スキージＳのへたりを少なくす
ることもできて好ましい。

【００１９】上記メタルマスク１は次のようにして電鋳
により製造することができる。まず、図３の（Ａ）に示
すようにステンレス鋼製の電鋳母型１０の表面にフィル
ム状または液状のフォトレジスト１１を用いて、例えば
５〜２５μの均一な膜を形成する。フォトレジスト１１
としては、例えば、東京応化工業株式会社製の「ＴＰＲ
−１０１ ＲＥＡ」を用いる。

【００２０】次いで、同図の（Ｂ）に示すようにフォト
レジスト１１の上に所望のマスクパターンに相当するパ
ターンをもつフィルム１２を密着させ、紫外線ランプを
照射して焼き付け、現像、乾燥の各処理を行って、同図
の（Ｃ）に示すようにレジスト膜１３を形成する。

【００２１】次いで、電鋳母型１０をスルファミン酸ニ
ッケル浴などの電鋳槽に移し、ニッケル、あるいはニッ
ケルーコバルト合金で電鋳を行って、同図の（Ｄ）に示
すように電鋳母型１０のレジスト膜１３で覆われていな
い表面に、レジスト膜１３の厚さを越えて突出するごと
く７〜３０μ程度の高さで断面ほぼ円弧状のカウンター
シンク形成用電着層１４を形成する。

【００２２】次いで、そのカウンターシンク形成用電着
層１４の表面に剥離処理を施したうえで、２次電鋳を行
って同図の（Ｅ）に示すように非透孔部電着層１５（例
えば、５０〜１００μ厚）を形成する。このさい、ニッ
ケル電鋳浴中に光沢剤を添加することにより電鋳の成長
方向を縦横方向に制御できる。例えば、サッカリンなど
の第１種光沢剤を添加することにより横（厚み方向と直
交する方向）に広げることができて厚みが薄く、透孔３
のスキージかけ面側入口と印刷面側出口との比ａ：ｂ
（図１参照）を大きくとることができる。ブチンジオー
ルなどの第２種光沢剤を添加することにより縦（厚み方
向）に広げることができて厚みがあり、透孔３の前記比
を小さくすることができる。

【００２３】最後に、非透孔部電着層１５をカウンター
シンク形成用電着層１４から剥離することにより、同図
の（Ｆ）に示すようにスキージかけ面４側に向かって先
拡がりの漏斗状となる断面形状をもつ透孔３と、カウン
ターシンク７をもつ非透孔部５とを有するメタルマスク
１の電鋳製品を得る。

【００２４】上記カウンターシンク形成用電着層１４
は、図３の（Ｄ）に示すように、レジスト膜１３の厚さ
を越えて突出する断面ほぼ円弧状に形成されるため、イ
ンキ・ぺーストＰの誘い込みを容易にする断面漏斗状の
透孔３を容易に形成することができ、またカウンターシ
ンク形成用電着層１４の表面側に電着される非透孔部電
着層１５の下面にはカウンターシンク７が容易に形成さ
れる。カウンターシンク７の断面形状は図１に示すよう
ななべ形に代えて、例えば図４に示すような丸形に形成
することもできる。

【００２５】上記実施例ではメタルマスク１の非透孔部
電着層１５がニッケルまたはニッケルーコバルト合金の
単層で構成されるが、ニッケル・銅・ニッケルの三層で
非透孔部電着層１５を構成することもできる。図５の
（Ａ）〜（Ｈ）は非透孔部電着層１５がニッケル・銅・
ニッケルの三層からなるメタルマスク１を得る製造過程
の工程を示す。まず、上記実施例の場合と同様に図５の
（Ａ）に示すごとく電鋳母型１０の表面にフィルム状ま
たは液状のフォトレジスト１１を用いて均一な膜を形成
し、次いで、同図の（Ｂ）に示すようにフォトレジスト
１１の上に所望のマスクパターンに相当するパターンを
もつフィルム１２を密着させて焼き付け、現像、乾燥の
各処理を行って、同図の（Ｃ）に示すようにレジスト膜
１３を形成する。次いで、同図の（Ｄ）に示すようにニ
ッケル１次電鋳でカウンターシンク形成用電着層１４を
形成する。次いで、同図の（Ｅ）に示すようにカウンタ
ーシンク形成用電着層１４の表面に剥離処理を施したう
えで、ニッケル２次電鋳を行って２次電着層１６を形成
する。更に、同図の（Ｆ）に示すように２次電着層１６
の上に銅３次電鋳を行って３次電着層１７を形成する。
更に、同図の（Ｇ）に示すように３次電着層１７の上に
ニッケル４次電鋳を行って４次電着層１８を形成する。
最後に、２次・３次・４次電着層１６・１７・１８をカ
ウンターシンク形成用電着層１４から剥離することによ
り、同図の（Ｈ）に示すごとくカウンターシンク７を有
する非透孔部電着層１５がニッケル・銅・ニッケルの三
層からなる、というメタルマスク１を得る。

【００２６】この場合、図６に示すように銅のみを選択
的に腐食させるエッチング液により銅３次電着層１７の
印刷面６側に臨む一部を溶かして凹溝１９を形成する。
また、図７に示すようにその凹溝１９には四フッ化エチ
レンなどの撥水性物質２０を充填しておくと、非透孔部
５の印刷面６へのインキ・ぺーストＰの回り込みをより
効果的に防止できる。また、その撥水性物質２０に代え
て、発泡剤を混入した樹脂を充填した後加熱または紫外
線照射などで発泡させることもできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】メタルマスクの一部拡大断面図である。

【図２】メタルマスクの使用例を示す断面図である。

【図３】メタルマスクの製造過程の工程説明図である。

【図４】他の実施例を示すメタルマスクの一部拡大断面
図である。

【図５】他の実施例を示すメタルマスクの製造過程の工
程説明図である。

【図６】他の実施例を示すメタルマスクの一部拡大断面
図である。

【図７】他の実施例を示すメタルマスクの一部拡大断面
図である。

【図８】従来例のメタルマスクの一部拡大断面図であ
る。

【図９】従来例のメタルマスクの製造過程の工程説明図
である。

【符号の説明】

１ メタルマスク ２ マスク基板 ３ 透孔 ４ スキージかけ面 ５ 非透孔部 ６ 印刷面 ７ カウンターシンク １０ 電鋳母型 １３ レジスト膜 １４ カウンターシンク形成用電着層 １５ 非透孔部電着層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B41N 1/24 B41C 1/14

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電鋳母型１０の表面に、マスクパターン
   に相当するパターンをもつレジスト膜１３を形成する工
   程と、 電鋳母型１０のレジスト膜１３で覆われていない表面
   に、レジスト膜１３の厚さを越えて突出する断面ほぼ円
   弧状のカウンターシンク形成用電着層１４を電着形成す
   る工程と、 カウンターシンク形成用電着層１４の表面に剥離処理を
   施したのち非透孔部電着層１５を電着形成する工程と、 非透孔部電着層１５をカウンターシンク形成用電着層１
   ４から剥離する工程とからなるメタルマスクの製造方
   法。