(57)【要約】【課題】マスク用原板にメッシュを作成するための工程数を低減するとともにコストの低減化を図る。【解決手段】金属基板１２と、この金属基板１２を構成する金属とは化学的エッチング特性の異なる金属からなるメッシュ１４とを有し、メッシュ１４は金属基板１２に埋設されている。金属基板１２を構成するための第１層２１に、この第１層２１を構成する金属とは化学エッチング特性の異なる金属からなる第２層２２を積層して積層体２３を形成し、積層体２３の第２層側の表面を圧下によって塑性変形させて表面に凸部２３ａを形成し、この凸部２３ａをバフ研磨して第２層２２によるメッシュ１４を形成する。【選択図】図２
2008044243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属基板と、この金属基板を構成する金属とは化学的エッチング特性の異なる金属からなるメッシュとを有し、
前記メッシュが前記金属基板に埋設されているメッシュ一体型マスクの原板。
【請求項２】
前記金属基板の一方の面は、平面状に形成されるとともに前記メッシュが露出している請求項１に記載のメッシュ一体型マスクの原板。
【請求項３】
前記メッシュは、凹凸が形成された前記金属基板の一方の面側の部位を機械的に除去することによってメッシュ状に露出したものである請求項２に記載のメッシュ一体型マスクの原板。
【請求項４】
前記金属基板は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金からなり、
前記メッシュは、ニッケル、銅又はこれらの少なくとも一方を含む合金からなる請求項１に記載のメッシュ一体型マスクの原板。
【請求項５】
前記金属基板はステンレスからなり、
前記メッシュは、チタン、ニッケル又はこれらの少なくとも一方を含む合金からなる請求項１に記載のメッシュ一体型マスクの原板。
【請求項６】
前記金属基板の厚みは１０μｍ〜１ｍｍである請求項４又は５に記載のメッシュ一体型マスクの原板。
【請求項７】
請求項１から６の何れか１項に記載のメッシュ一体型マスクの原板から前記金属基板の一部をエッチングにより除去してなるメッシュ一体型マスク。
【請求項８】
金属基板とメッシュとが一体的に設けられたメッシュ一体型マスクの原板の製造方法であって、
金属基板を構成するための第１層に、この第１層を構成する金属とは化学エッチング特性の異なる金属からなる第２層を積層して積層体を形成し、
前記積層体の第２層側の表面を塑性変形させて表面に凹凸を形成し、この凹凸のうち突出した部分を物理的に除去することによって前記第２層によるメッシュを形成するメッシュ一体型マスクの原板の製造方法。
【請求項９】
前記積層体を、ローラ表面に凹凸パターンが設けられたロールで圧下して前記第２層側の表面を塑性変形させて当該表面に連続的に凹凸を形成する請求項８に記載のメッシュ一体型マスクの原板の製造方法。
【請求項１０】
凹凸パターンが設けられた型を用い、
前記積層体を前記型と一緒にロールで圧下して前記第２層側の表面を塑性変形させて凹凸を形成する請求項８に記載のメッシュ一体型マスクの原板の製造方法。
【請求項１１】
バフ研磨により前記凹凸のうち突出した部分を除去する請求項８から１０の何れか１項に記載のメッシュ一体型マスクの原板の製造方法。
【請求項１２】
前記凹凸パターンは、１０〜５００μｍの多数の穴を有する請求項９又は１０に記載のメッシュ一体型マスクの原板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、メッシュ一体型マスクの原板及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子部品などの配線パターンの印刷や厚膜プロセスを用いた素子作成などに、スクリーン印刷技術が広く使用されている。このスクリーン印刷に用いられるスクリーンを作成する方法には、メッシュ上に樹脂を塗布するとともに、この塗布された樹脂を露光してパターンを形成するタイプと、金属板上に樹脂を塗布して露光し、その後エッチングを施したメタルマスクをメッシュ上に接着するタイプとがある。前者のタイプでは、樹脂がメッシュの上に乗るため平坦面を出すのが難しく、均一な印刷膜厚を得ることが困難である。また樹脂の耐久性の問題から精度が要求される電子部材に対して不利である。一方、後者のタイプでは、メタル面が平坦であるため均一な塗装膜厚を得ることができるが、メタルの作成後にメッシュと接着する必要があることから工程数が増加する問題があるのと、スクリーン印刷時に付与される張力によりメタルとメッシュが剥離しないような強度を付与することが困難である問題がある。
【０００３】
一方、メッシュが一体的に形成されたメタルマスクが提案されている。例えば、下記特許文献１には、アディティブ法によって製造されたメタルマスクが示されている。具体的に、このメタルマスクを作成するには、まずステンレス基板上に感光性樹脂材料であるドライフィルムを貼り合わせ、フォトマスクを介して露光し、そのご薬品処理することにより、フォトマスクに対応した雌型を形成する。そして、ステンレス基板上の雌型以外の部分に電界めっきを施してめっき層を形成し、次いで雌型及びステンレス基板を除去することにより、メッシュが形成されたメタルマスクを作成するようにしている。
【０００４】
また、下記特許文献２には、金属基板の片面にフォトレジストを塗布した後、露光して印刷パターンを形成するとともに、その後で金属基板の両面にフォトレジストを塗布して所望のフォトマスクを用いて露光し、その後エッチングによってメッシュを形成するようにしたメタルマスクが示されている。
【０００５】
また、下記特許文献３には、ステンレス基板にレジスト処理を施してメッシュパターンの露光を行い、この露光部分にニッケルめっきを施すとともに残りのレジストを除去し、その後にステンレス基板を除去するとともに２次レジスト処理を施して、印刷パターンに対応する露光を行うことにより、メッシュ一体型のマスクを作成することが示されている。
【特許文献１】特開２０００−２１８７５８号公報
【特許文献２】特開２００４−２１８０３４号公報
【特許文献３】特開２００１−３３４６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来のメタルマスク及びメッシュ一体型マスクでは、インク面及び印刷面がそれぞれ平坦に形成可能なため、正確なインク塗布量のコントロールが可能であるが、マスク用原板の製造時においては、原板にメッシュを設けるのに際して、何れもレジストの塗布、露光及びエッチング（又はめっき）の各工程が必要なため、工程数が多く製造コストが高いという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、マスク用原板にメッシュを設けるための工程数を低減するとともにコストの低減化を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため、本発明は、金属基板と、この金属基板を構成する金属とは化学的エッチング特性の異なる金属からなるメッシュとを有し、前記メッシュが前記金属基板に埋設されているメッシュ一体型マスクの原板である。
【０００９】
本発明では、金属基板にメッシュが埋設されているので、マスクのインク面及び印刷面をそれぞれ平坦に形成することが可能であるばかりでなく、原板にメッシュを設けるのにレジスト塗布、露光及びエッチング（又はめっき）の各工程が不要となり、また電鋳プロセスや放電加工プロセスが必要になることもない。このため、原板にメッシュを作成するための工程数を低減できるとともに、コストの低減化を図ることができる。しかも、基板にメッシュが一体的に形成される従来のメタルマスクと異なり、本発明では、金属基板とメッシュが異種金属で構成される。したがって、本発明によれば、金属基板及びメッシュの各機能に応じた素材をそれぞれ選定し易くすることができる。
【００１０】
ここで、前記金属基板の一方の面は、平面状に形成されるとともに前記メッシュが露出しているのが好ましい。
【００１１】
この態様では、マスクのインク面又は印刷面を平面状にでき、しかもこの面にメッシュを存在させることが可能になるので、インクの塗布量を正確にコントロールすることが可能となり、また滲み難くすることができる。
【００１２】
そして、前記メッシュは、凹凸が形成された前記金属基板の一方の面側の部位を機械的に除去することによってメッシュ状に露出したものであるのがより好ましい。
【００１３】
この態様では、マスクの原板を作成する工程を簡易化することができる。
【００１４】
また、前記金属基板は、アルミニウム又はアルミニウムを含む合金からなり、前記メッシュは、ニッケル、銅又はこれらの少なくとも一方を含む合金からなるものであってもよい。
【００１５】
この態様では、原板からメッシュ一体型マスクを作成するのにエッチングを利用することができる。そして、メッシュにニッケルが含有される場合には、メッシュにおいてもある程度の強度を確保することができるようになる。
【００１６】
また、前記金属基板はステンレスからなり、前記メッシュは、チタン、ニッケル又はこれらの少なくとも一方を含む合金からなるものであってもよい。
【００１７】
この態様では、原板からメッシュ一体型マスクを作成するのにエッチングを利用することができ、しかもマスク強度を上げることができるので、スクリーン印刷に好適に用いることができる。
【００１８】
前記金属基板の厚みは１０μｍ〜１ｍｍであるのが好ましい。
【００１９】
また、本発明は、前記メッシュ一体型マスクの原板から前記金属基板の一部をエッチングにより除去してなるメッシュ一体型マスクである。
【００２０】
また、本発明は、金属基板とメッシュとが一体的に設けられたメッシュ一体型マスクの原板の製造方法であって、金属基板を構成するための第１層に、この第１層を構成する金属とは化学エッチング特性の異なる金属からなる第２層を積層して積層体を形成し、前記積層体の第２層側の表面を塑性変形させて表面に凹凸を形成し、この凹凸のうち突出した部分を物理的に除去することによって前記第２層によるメッシュを形成するメッシュ一体型マスクの原板の製造方法である。
【００２１】
本発明では、第１層と第２層を有する積層体の第２層側表面を塑性変形させることによってこの表面に凹凸を形成し、この凹凸の一部を物理的に除去することによってメッシュを形成するので、メッシュの形成に際して従来のようなレジスト塗布、露光及びエッチング（又はめっき）の各工程が不要となる。したがって、本発明によれば、原板にメッシュを設けるための工程数を低減できるとともに、コストの低減化を図ることができる。また第１層と第２層を異種金属で構成するので、金属基板及びメッシュの各機能に応じた素材をそれぞれ選定し易くすることができる。
【００２２】
ここで、前記積層体を、ローラ表面に凹凸パターンが設けられたロールで圧下して前記第２層側の表面を塑性変形させて当該表面に連続的に凹凸を形成してもよい。
【００２３】
この態様では、大面積のマスク原板を効率的に作成することができる。
【００２４】
また、凹凸パターンが設けられた型を用い、前記積層体を前記型と一緒にロールで圧下して前記第２層側の表面を塑性変形させて凹凸を形成してもよい。
【００２５】
この態様では、ロールを加工する必要がないため、既存の設備を利用してスク原板を作成することができる。
【００２６】
そして、バフ研磨により前記凹凸のうち突出した部分を除去するのが好ましい。
【００２７】
この態様では、凹凸を有する第２層側の表面を平坦面に精度よく加工することができる。
【００２８】
また、前記凹凸パターンは、１０〜５００μｍの多数の穴を有するのが好ましい。
【発明の効果】
【００２９】
以上説明したように、本発明によれば、マスク用原板にメッシュパターンを作成するための工程数を低減でき、しかもコストの低減化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３１】
図１は、本発明に係るメッシュ一体型マスクの原板の一実施形態を概略的に示す断面図である。同図に示すように、本実施形態に係るメッシュ一体型マスク（以下、単にマスクと称する）の原板１０は、金属基板１２とメッシュ１４とを有する。
【００３２】
金属基板１２は、縦断面が矩形状に形成されるとともに、一方の面（例えば図１における上面）に表面から窪んだ形状の凹部１２ａが多数形成されている。この凹部１２ａは、基板上面を上から見たときに例えば丸形、矩形状等に見える平面視形状となっている。この凹部１２ａのパターンはメッシュ１４のパターンに対応している。なお、凹部１２ａの形状は、このような形状に限られるものではなく、例えば、スクリーン印刷等に使用される公知のメッシュパターンの形状を適宜採用することができる。
【００３３】
金属基板１２は、例えばステンレスで構成してもよく、あるいはアルミニウム又はアルミニウムを含む合金で構成してもよい。金属基板１２がアルミニウム又はその合金で構成される場合には、原板１０からメッシュ一体型マスクを作成する際にエッチング性を向上することができる。また金属基板１２の厚みは１０μｍ以上で、かつ１ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００３４】
メッシュ１４は、金属基板１２の凹部１２ａ内に配置されている。したがって、メッシュ１４は、平面視で例えば丸形、矩形状等に形成されていて、金属基板１２の上面に露出している。金属基板１２の一方の面にメッシュ１４が露出するのは、その製法に起因する。製法の詳細は後述する。そして、凹部１２ａ内にメッシュ１４が配設された状態で、原板１０の上面は平面状に形成されている。また、その反対側の面、すなわち原板１０の下面も平面状に形成されている。
【００３５】
ここで、この原板１０の製造方法について、図２（ａ）〜（ｃ）を参照しつつ説明する。まず、図２（ａ）に示すように、金属基板１２の材料となる金属からなる第１層（基層）２１に、メッシュ１４の材料となる金属を積層する。すなわち第１層２１の片面に薄膜状の第２層（薄膜層）２２を積層することによって積層体２３を密着形成する。
【００３６】
メッシュ１４を構成するための第２層２２は、金属基板１２を構成するための第１層２１とは化学エッチング特性の異なる金属によって構成されている。このように第１層２１と第２層２２がそれぞれ化学エッチング特性の異なる金属で構成されるのは、原板１０からマスク４０（図４参照）を製造する際に、エッチングを利用するからである。
【００３７】
第１層２１及び第２層２２の金属を例示すると、例えば、第１層２１の金属としてステンレスを挙げることができ、この場合には第２層２２をチタン（Ti）、ニッケル（Ni）又はこれらの少なくとも一方を含む合金で構成することができる。こうすることで、塩化第二鉄のエッチング性の高いステンレスに対して耐腐食性を持たせることができる。なお、チタンを用いる場合、チタンを液相メッキできないので、蒸着、ＰＶＤ、イオンプレーティング等の気相メッキをすることになる。またニッケル又はニッケル合金を用いた場合は、液相メッキで製造することが可能である。
【００３８】
また、金属基板１２がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成される場合には、メッシュ１４を銅又は銅合金で構成することができる。この場合、銅又は銅合金を金属基板１２にメッキするのが簡便である。また苛性ソーダをエッチング液にする場合の最も単純な組み合わせでもある。
【００３９】
また金属基板１２がアルミニウム又はアルミニウム合金で構成される場合において、メッシュ１４をニッケル、又はニッケルと銅との固溶体で構成することもできる。この場合には、メッシュ１４においてもある程度の強度を確保することができる。
【００４０】
次に、図２（ｂ）に示すように、積層体２３の一方の面に凹凸を形成する。この凹凸を形成するには、金型３０を用いてもよく、あるいはロール５０（図５参照）を用いてもよい。例えば図２（ｂ）には、表面に凹凸パターンを有する金型３０で積層体２３の表面に凹凸を形成する場合を示している。この金型３０の凹凸パターンはメッシュ１４のパターンに対応する形態のものであり、例えば丸形、矩形状等の断面形状の多数の微小凹部３０ａが縦横に間隔をおいて配列されたものである。この金型３０を第２層２２側から積層体２３に押し付けることによって、積層体２３が塑性変形を起こし、これによって積層体２３の表面に凹凸が形成される。すなわち積層体２３において、金型表面の凹部３０ａが接触する部位以外の部位が凹み、これによって積層体２３表面に凹凸が形成される。この表面の凹凸は、第２層２２が密着する第１層２１の上面（境界面）が部分的に凹むことにより形成されるものである。これにより、第２層２２の金属が第１層２１内に埋め込まれることとなる。この凹凸が形成された状態での表面プロファイルを実測してみると、例えば、数μｍ程度の高さの凸部２３ａが約１００μｍピッチで形成されていることが確認された。
【００４１】
なお、ロール５０を用いる場合には、ロール５０表面に同様の凹凸パターンを形成しておいて、このロール５０間に積層体２３を通すようにすればよい。この場合には、積層体２３に連続的に凹凸を形成していくことができるので、大面積のマスク原板１０を効率的に作成することができる。
【００４２】
次に、凹凸が形成された積層体２３の表面を平滑面にすべく、この凹凸面のうち突出した部位（凸部）２３ａを機械的に除去する。この除去は例えばバフ研磨等によって行うことができ、凹凸が形成されている第２層２２側の面を表面研磨する。そして、図２（ｃ）のように、金属基板１２を構成する第１層２１の金属が部分的に露出するまで研磨すると、第２層２２の金属がメッシュ状に埋設されたマスク用原板１０が完成する。すなわち、積層体２３表面に形成された多数の凸部２３ａは、それぞれ間隔をおいて配列されているので、研磨によって凸部２３ａが除去されると、例えば図３に概略的に示すように、第１層２１の金属が露出したところが分散した状態で多数現れる。そして、第２層２２のうち凸部２３ａの周囲を形成する格子状の部位がメッシュ状となっている。
【００４３】
図３は実際に原板１０を作成したものを模式的に示したものである。この実施例では、純アルミニウムからなる厚み１２μｍの金属基板１２に、５μｍの銅メッキを行い、これに６５μｍピッチで四角穴形状の凹部が形成されたロール５０で圧延した。圧延後の積層体２３の表面には、５〜６μｍ程度の多数の四角い凸形状の凸部２３ａが形成され、この凹凸面をバフ研磨により厚み５μｍ分だけ削ると、図３に示すように、金属基板１２が丸形に露出した原板１０となった。
【００４４】
このようにして得られた原板１０からマスク４０を作成する方法について、図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照しつつ説明する。
【００４５】
まず、原板１０にフォトレジスト４２を塗布し（図４（ａ））、露光により所定の印刷パターンを焼き付けてから未露光部のレジスト４２を除去する（図４（ｂ））。そして、エッチングにより金属基板１２にマスクパターンを形成し（図４（ｃ））、残りのレジスト４２を除去する（図４（ｄ））。これにより、メッシュ１４が金属基板１２に埋設される一方、所定の印刷パターンを有するマスク４０が得られえる。
【００４６】
なお、図例では、フォトレジスト４２を原板１０における被覆側の面（メッシュ側の面、図における上面）に塗布する例を示しているが、これに代え、原板１０における母材側の面（図における下面）に塗布してもよい。被覆側の面はバフ研磨されていて平坦面となっており、母材側の面は圧延された状態のままで平坦面となっている。このため、どちらにフォトレジスト４２を塗布しても露光精度及びエッチング精度を確保することができる。
【００４７】
マスク４０を作成する際のエッチングは化学エッチングで行われる。例えば、ステンレス基板を用いた場合には、一般的には塩化第二鉄溶液でエッチングでき、またアルミニウム基板を用いた場合には、２０％苛性ソーダ、濃塩酸、塩酸及び塩化第二鉄の混合溶液等でエッチングでき、銅基板を用いた場合には、塩化第二鉄溶液等でエッチングできる。エッチング条件は、エッチング後の寸法精度、生産性の観点から適宜設定できる。例えば、アルミニウム基板の場合には２０％苛性ソーダ液で６０〜９０℃とし、またステンレス基板の場合には常温とすればよい。また、フォトレジスト４２の塗布方法としては、液状フォトレジストによるディッピング、スピンコータによる回転塗布等、周知の方法を採用すればよい。
【００４８】
以上説明した原板作成及びマスク作成の工程は、図５に示すように、一連の工程とすることができる。すなわち、金属基板１２の母材となる金属板をコイル５２にしたものを用意し、連続メッキ浴５３により表面にメッキを行う。そして、このメッキ浴５３を出た被覆板（積層体２３）に、一方のロールが表面凹凸ロール５０となっている一対のロールを有する圧下装置５４で圧下することにより表面加工を行う。ここでは、５μｍ以上の突起（凸部２３ａ）が形成されるように圧下量を調整するのが好ましい。また、ロールキス状態（上ロールと下ロールとが接触する位置）からロールギャップを狭めて材料が無い状態でも荷重がかかっている状態で圧延を行うが、この条件は圧延装置５４の構造に依存する。ロールギャップを例えば−１．０ｍｍに設定して圧延してもよい。
【００４９】
圧延された被覆板の凸部２３ａをバフ研磨機５５によって機械的に除去してマスク用原板１０とし、これをコイル５６にして巻き取る。このマスク用原板１０は汎用のものであり、印刷すべきパターンは、このコイル５６から切り出して、シート状として個別にレジスト塗布、露光、エッチングを行う。この製法によれば、大面積のマスク原板１０を効率的に作成することができる。なお、図５のように一連のラインで各工程を実施するのではなく、メッキ、ロール転写、バフ研磨の各工程ごとにコイル形状に巻き取るようにすれば、既存の設備を活用することができる。
【００５０】
以上説明したように、本実施形態では、金属基板１２にメッシュ１４が埋設されているので、マスク４０のインク面及び印刷面をそれぞれ平坦に形成することが可能になるばかりでなく、原板１０にメッシュ１４を設けるのにレジスト塗布、露光及びエッチング（又はめっき）の各工程が不要となり、また電鋳プロセスや放電加工プロセスが必要になることもない。このため、原板１０にメッシュ１４を形成するための工程数を低減できるとともに、コストの低減化を図ることができる。しかも、基板にメッシュが一体的に形成される従来のメタルマスクと異なり、本実施形態では、金属基板１２とメッシュ１４が異種金属で構成されるため、金属基板１２及びメッシュ１４の各機能に応じた素材をそれぞれ選定し易くすることができる。
【００５１】
そして、金属基板１２の上面が平面状に形成されるとともにそこにメッシュ１４が露出しているので、マスク４０のインク面又は印刷面を平面状にでき、しかもこの面にメッシュ１４を存在させることが可能になって、インクの塗布量を正確にコントロールすることが可能となり、また滲み難くすることができる。
【００５２】
また本実施形態では、第１層２１と第２層２２を有する積層体２３の第２層２２側表面を塑性変形させることによってこの表面に凹凸を形成し、この凹凸の一部を物理的に除去することによってメッシュ１４を形成するので、メッシュ１４の形成に際して従来のようなレジスト塗布、露光及びエッチング（又はめっき）の各工程が不要となる。したがって、原板１０にメッシュパターンを作成するための工程数を低減できるとともに、コストの低減化を図ることができる。
【００５３】
また積層体２３を圧下するのに凹凸パターンが設けられた型を用いて、この型及び積層体２３を一緒に圧下する場合には、ロールを加工する必要がなくなり、既存の設備を利用して原板１０を作成することができるようになる。
【００５４】
また本実施形態では、バフ研磨によって積層体２３の凸部を除去するようにしているので、積層体２３の第２層２２側の表面を平坦面に精度よく加工することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の実施形態に係る原板を模式的に示す断面図である。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は図１の原板を作成する工程を説明するための図である。
【図３】図１の原板の部分平面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は図１の原板からマスクを作成する工程を説明するための図である。
【図５】原板作成及びマスク作成を一連の工程として行う場合の工程を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５６】
１０    原板
１２    金属基板
１２ａ  凹部
１４    メッシュ
２１    第１層
２２    第２層
２３    積層体
２３ａ  凸部
３０    金型
３０ａ  凹部
４０    マスク
４２    レジスト
５０    ロール
５２    コイル
５３    メッキ浴
５４    圧下装置
５５    バフ研磨機
５６    コイル
【図１】
2008044243.tif 000003
【図２】
2008044243.tif 000004
【図３】
2008044243.tif 000005
【図４】
2008044243.tif 000006
【図５】
2008044243.tif 000007