(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷パターン形状の開口内に架橋部が存在するメタルマスクであって、少なくとも架橋部の硬度が、印刷パターン形状の開口を有する層の硬度よりも高いことを特徴とするペースト印刷用メタルマスク
【請求項２】
架橋部を有する層と、印刷パターン形状の開口を有する層からなり、印刷パターン形状の開口を有する層よりも架橋部を有する層の硬度が高いことを特徴とする請求項１記載のペースト印刷用メタルマスク
【請求項３】
少なくとも架橋部に撥水・撥油性を持たせたことを特徴とする請求項１または２記載のペースト印刷用メタルマスク
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ペースト印刷に用いられる印刷用メタルマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、プリント配線基板等の基板回路形成のためのペースト印刷には、ポリエステルやステンレスのメッシュに塗布された感光性乳剤上に印刷パターンが形成されたスクリーンメッシュマスクや、金属の板に印刷パターンが開口されたメタルマスクが一般的に用いられている。このメタルマスクの製造はめっき（電鋳法、無電解めっき法）、レーザ加工又はエッチング法などで行われるのが一般的であるが、微細な印刷パターンを形成するためには電鋳法を用いるのが好ましい。
【０００３】
メタルマスクを用いて基板上に導電性ペーストを印刷する場合には、金属ないし硬質樹脂等の外枠（以下、「枠」という。）にメタルマスクを張設した所謂メタルマスク版と呼ばれる形態で印刷装置にセットして用いられるのが一般的である。
【０００４】
当該メタルマスク版を用いた印刷方法としては、オフコンタクト印刷と、オンコンタクト印刷がある。オフコンタクト印刷とは、メタルマスク版を基板から離して水平に載置しメタルマスク上に印刷するペーストを置き、メタルマスク上でスキージを基板方向に押し付けながら移動させることにより開口部内にペーストを充填し、スキージが通り過ぎた時点で版離れが発生し、基板接触部にペーストが載せられてゆく印刷方法である。オンコンタクト印刷とは、メタルマスク版を基板に密着させ、メタルマスク上に印刷するペーストを置き、メタルマスク上でスキージを水平方向に移動させることにより開口部内にペーストを充填し、ペースト印刷後に版を基板から剥離して、基板接触部にペーストを転写する印刷方法である。
【０００５】
メタルマスク版は構造的に、枠に直接メタルマスクを張設したフルメタル版と、スクリーンメッシュ（紗）を張設した枠（以下、「スクリーン枠」という。）にメタルマスクを張設したコンビネーション版がある。前記ペースト印刷において、印刷後に基板からメタルマスクを剥離する際にペーストの抜けを良くするために、メタルマスクには張力がかけられた状態で張設されている必要がある。
【０００６】
さて、メタルマスクの開口部は、円形、正方形又は長方形のような単純な形状が一般的であるが、図２に示すような複雑な印刷パターンの場合、前記張力による開口部の変形のため開口部は固有の形状を保持することができない。また図３に示すように、開口部内に非印刷部が存在するような印刷パターンの場合は、従来のメタルマスクでは印刷パターンを保持できない。そのため、仮に前記印刷パターンをメタルマスクを用いて印刷するとすれば、印刷パターンを複数に分割し、複数回印刷することになる。現状ではこの手間を省くために、専ら開口内のメッシュにより印刷パターンの保持が可能であり、印刷回数が１回で済むスクリーンメッシュマスクを用いた印刷が行われている。
【０００７】
しかしながら、スクリーンメッシュマスクは開口内のメッシュによりペーストの転写が阻害されるため、印刷転写量が十分確保できないという問題がある。この点、メタルマスクの印刷転写量はスクリーンメッシュマスクに比べ優れているため、前記特殊形状の印刷パターンの印刷にもメタルマスクが使われることが理想とされる。
【０００８】
そこで、この問題を解決するために印刷パターンを保持する目的で印刷パターン形状の開口内に架橋部を一体形成した構造とした所謂一体型メタルマスクが開示されている。
【特許文献１】特開２００３−７２０２１
【０００９】
ここで、印刷するペーストの厚みはメタルマスクの厚みに依存するため、ペーストを厚く印刷したい場合はメタルマスクの厚みを十分厚く設計する必要があるが、こうした開口内に架橋部が存在する一体型メタルマスクの場合、ペーストの厚みを増やすために架橋部以外のマスク厚みを増加させると、図６に示すように印刷時のスキージからかかる圧力ため、架橋部が開口内に押し込まれやすくなり、架橋部の変形や断線が発生してメタルマスクが破損しやすくなる。一方、架橋部の強度を高めるために、架橋部の幅や厚みを大きくするとペースト印刷時に架橋部がペーストの充填を阻害し、架橋部分でのペースト転写性が低下する問題があった。
【００１０】
その問題を解決するために、一体型メタルマスクの架橋部をスキージ面と面一に設け、架橋部の被印刷面側にポスト（支柱）を設けることにより強度を向上したメタルマスクが開示されている。
【特許文献２】特開２００７−１１８５８９
【００１１】
しかしながら、この発明は、メタルマスク開口内のポストを設けた場所にはペーストが充填できないため、設計どおりのペースト転写量が確保できない問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明は、複雑な印刷パターンや開口部内に非印刷部が存在するような印刷パターンを印刷する場合であっても、充分なペースト転写量が確保でき、さらにメタルマスクの短寿命化を防ぐことを可能とするペースト印刷用メタルマスクを得るという課題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明者らは上記問題を解決するために検討した結果、本発明に至った。
すなわち、印刷パターン形状の開口内に架橋部が存在するメタルマスクであって、
少なくとも架橋部の硬度が、印刷パターン形状の開口を有する層の硬度よりも高いことを特徴とするペースト印刷用メタルマスク、
または架橋部を有する層と、印刷パターン形状の開口を有する層からなり、
印刷パターン形状の開口を有する層よりも架橋部を有する層の硬度が高いことを特徴とする上記記載のペースト印刷用メタルマスクであり、
少なくとも架橋部に撥水・撥油性を持たせたことを特徴とする上記のペースト印刷用メタルマスクである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の印刷用メタルマスクによれば、架橋部が開口内に押し込まれることによるメタルマスクの短寿命化を防止でき、かつペースト転写量を確保できる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明のメタルマスクについて説明する。
本発明のメタルマスクの製造方法としては、図４に示すような２段構造の積層めっき法により製造する方法や、図５に示すようなステンレス等の導電材を母材として表面に印刷パターン形状のめっきを行った後、母材上の印刷パターン内にレーザで架橋部を形成することにより母材ごとメタルマスクとする製造方法などが挙げられる。
【００１６】
めっき法の種類としては、皮膜硬度の調整が可能であることが望ましく、具体的にはニッケルめっきやニッケル合金めっきが挙げられる。
また、ペースト転写性をより向上させる目的でメタルマスク表面に撥水・撥油処理を施すことができる。具体的にはメタルマスク表面へフッ素樹脂系またはシリコン樹脂系コーティング剤等による皮膜形成や撥水・撥油性を有するめっき皮膜形成等、従来使用されていた方法を用いることができる。
【００１７】
本発明のメタルマスク開口内に存在する架橋部はスキージ面と面一に設けられることが望ましく、架橋部の厚みは印刷時に架橋部が破損しない強度を保持できればよく、具体的には２０ミクロン以上であることが望ましく、また硬度は、印刷時にスキージ圧に耐えられれば制限はないが、印刷時に撓まない程度の強度を考慮すると、４００ＨＶ以上の硬度が望ましい。
また、架橋部の形状はメッシュ状や千鳥状や幾何学模様等、印刷パターンが保持できれば制限はない。
【００１８】
なお、本発明のメタルマスクの印刷パターン形状の開口を有する層の硬度は、印刷時にメタルマスクが変形しない程度の硬度であれば制限はないが、ペーストの転写性を考慮すると２５０〜３５０ＨＶ程度が望ましい。
【００１９】
架橋部と印刷パターン形状の開口を有する層を形成する方法としては、皮膜硬度の違うめっき液を用いて積層めっきを行う方法や、電流密度によって皮膜硬度が変化するめっき液を用い、同一面内においてパターンの密集度の差を利用して架橋部と印刷パターン形状の開口を有する層の硬度が違うめっき皮膜とする方法等を用いることができる。
【００２０】
本発明のメタルマスクで使用可能なペーストとしては従来使用されていた銀ペースト、はんだペースト、銅ペースト、のように回路パターンを印刷するのに用いられる導電性ペースト、さらに放熱用シリコーンペースト、接着剤等の機能性ペースト等が挙げられる。
【実施例】
【００２１】
〔実施例１〕
以下、本発明の実施例について具体的に説明する。
表面処理したステンレスの母材に２０μｍ厚の感光性ドライフィルム（以下ドライフィルム）をラミネートし、開口中に架橋を導入した印刷パターンを露光し、アルカリ現像液により現像を行った。この際、露光した印刷パターンは横長形状の棒状パターンと縦長形状の帯状パターンが合わさった形状の図２の印刷パターンを使用した。
【００２２】
皮膜硬度を４５０ＨＶとなるように添加剤を調整したスルファミン酸ニッケルめっき浴にて２０μｍめっきを行い、第１層目のめっき層を形成した。
なお、スルファミン酸ニッケルめっきの基本条件は以下の設定で行った。
＜めっき浴組成＞
スルファミン酸ニッケル：５５０ｇ／Ｌ、塩化ニッケル６水和物：９０ｇ／Ｌ、ホウ酸：３０ｇ／Ｌ、ピット防止剤及び光沢剤：少量
＜その他めっき条件＞
ｐＨ：４．５〜４．６、循環液流量：４０Ｌ／ｍｉｎ、浴温度：５５℃
【００２３】
水洗、水切りを行い、さらに厚み４０μｍ厚のドライフィルムを積層し８０μｍ厚とした。印刷パターンを露光し、アルカリ現像液にて現像を行った。
【００２４】
３５０ＨＶの硬度の皮膜ができる様に添加剤を調節したスルファミン酸ニッケルめっき浴にて８０μｍのめっきを行い第２層目のめっき層を形成した。
【００２５】
母材をめっき浴より取り出し、水洗の後、アルカリ剥離液にてドライフィルムを除去し、めっきを母材より剥離し、開口内に架橋構造のあるメタルマスクを得た。
【００２６】
ポリエステル製のスクリーンメッシュが張設されているスクリーン枠に、前記メタルマスクを張設し、メタルマスク版を得た。
【００２７】
この様にして作製したメタルマスク版を用いて、印刷試験を行った。当該試験は、手刷り印刷機の金属スキージを用いて、約１５ｍｍ／秒の印刷速度で銀ペースト（粒径８〜１０μｍ、粘度２０５Ｐａ．ｓ）を印刷した。結果としては、部分的に架橋に対応した箇所の印刷パターンに欠けや断線がみられた。しかし、架橋部の破損は認められなかった。
【００２８】
〔実施例２〕
第１層目に４５０ＨＶのめっき皮膜硬度となるように添加剤を調整したスルファミン酸ニッケルめっき浴を用い、２層目は実施例１と同じめっき浴を用いて作成し、３５０ＨＶのめっき皮膜を積層させ、開口内のドライフィルムを除去した後、開口及び表面に撥水・撥油性を付与する目的でＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）が１０％程度皮膜中に共析される様調整された無電解ニッケル共析めっき浴（ニムフロン（登録商標）、上村工業株式会社製）を用いて２μｍ程度の複合めっき皮膜を被印刷面側にコーティングしたメタルマスクを作製し、実施例１と同様にスクリーン枠に張設し、メタルマスク版を得た。この際の印刷パターンは実施例１と同様に図２のパターンを使用した。
【００２９】
得られたメタルマスク版を用いて実施例１と同様に銀ペーストの印刷を行った所、欠けや断線のない印刷パターンが得られた。また、マスク架橋部の破壊も認められなかった。
【００３０】
〔実施例３〕
２Ａ／ｄｍ２の電流密度の場合は約３５０ＨＶ、４Ａ／ｄｍ２の場合は約４５０ＨＶと、電流密度が高くなると硬度が高くなるように添加剤を調整したスルファミン酸ニッケルめっき浴を用い、第１層および第２層のめっきを各々４０Ａの電流で行い、印刷パターン内の電流密度の差異により架橋部は４２０ＨＶ,周辺部位は３２０ＨＶのメタルマスクを得た。
この際の印刷パターンは実施例１と同様に図２のパターンを使用した。
【００３１】
ドライフィルムを除去の後、続いて印刷基板面側に撥水・撥油処理を行い、実施例１と同様にスクリーン枠に張設し、メタルマスク版を得た。
【００３２】
得られたメタルマスク版を用いて実施例１、２と同様に銀ペーストの印刷を行った所、欠けや断線のない印刷パターンが得られた。また、マスク架橋部の破壊も認められなかった。
【００３３】
〔比較例１〕
第１層と２層目のめっきを３２０ＨＶとなるように添加剤を調整したスルファミン酸ニッケルめっき浴を用いて作成する以外は、実施例１と同様の方法で作成したメタルマスクを用い、実施例１と同様に銀ペーストの印刷を行ったところ、マスク開口内の架橋に対応した部分に部分的に印刷パターンに欠けや断線がみられ、マスク架橋部の破壊が認められた。
【００３４】
〔比較例２〕
比較例１のメタルマスク架橋部の印刷基板面側にポスト（支柱）を設けた以外は比較例１と同様に作製したメタルマスクを用い、実施例１と同様に銀ペースト印刷を行ったところ、マスク架橋部の破壊は認められなかったが、印刷パターンにマスク開口内のポストに対応した部分に欠けや断線が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明のメタルマスク開口周辺の断面図
【図２】複雑な印刷パターンの１例
【図３】開口部内に非印刷部が存在する印刷パターンの１例
【図４】本発明のメタルマスク作製方法の１例（１）
【図５】本発明のメタルマスク作製方法の１例（２）
【図６】従来の一体型メタルマスク印刷時の問題点
【符号の説明】
【００３６】
１、４１        第１層目のめっき層
２              第２層目のめっき層
３、２３、４３  架橋部
４、２４、４４  印刷パターン形状の開口
２５            ペースト
２６            基板
９              印刷パターン
２２            スキージ
７、２１、４７  メタルマスク
５、４５        母材
６，４６        感光性ドライフィルム
【図１】
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【図６】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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