(57)【要約】【課題】安価にて、上下２枚のフォトマスクを高精度に位置合せすることが可能なフォトマスクの位置合わせ方法を提供する。【解決手段】各フォトマスクに２箇所以上の穴を明け、片方のフォトマスクの穴にはその穴径と同一な外径に加工した先細のピンを挿入し、残りのフォトマスクには内部に先細の空洞を有するメスピンを挿入し、オスピンとメスピンを嵌め合わせる。【選択図】　　　図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
上下２枚のフォトマスクを位置合せする方法において、各フォトマスクに２箇所以上の穴をあけ、一枚目のフォトマスクにあけられた穴にはその穴径と同一の外径を一部に有する先細のオスピンを挿入し、二枚目のフォトマスクにあけられた穴にはその穴径と同一の外径を有し内部に先細の空洞を有するメスピンを挿入し、前記オスピンとメスピンとを嵌め合わせることを特徴とするフォトマスクの位置合せ方法。
【請求項２】
前記オスピンとメスピンとを嵌め合わせる際に、前記オスピンまたは前記メスピンを加重することを特徴とするフォトマスクの位置合せ方法。
【請求項３】
先細のオスピン；
内部に先細の空洞を有し、前記オスピンと嵌合可能なメスピン；
前記メスピンを収納するための複数のカプセルが形成された、上フォトマスクを取り付けるための上枠；及び
下フォトマスクを取り付けるための下枠を備えることを特徴とするフォトマスクの露光装置。
【請求項４】
請求項３のフォトマスクの露光装置を用いて作製することを特徴とするプリント配線板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フォトマスクの位置合せ方法とフォトマスクの露光装置とプリント配線板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プリント配線板のパターン形成は、ドライフィルムをラミネートした銅張り積層板に、ストレートタイプのオスメスピンにてフォトマスクを取付け、このピンにて位置合せを行った焼枠にて銅張り積層板とフォトマスクを真空密着させた後、紫外線を照射し、ドライフィルムにフォトマスクと同一形状のパターン形成を行っていた。しかし、焼枠面積が大きくなると、それに伴い焼枠部材の反り等の変形量が増大するため、ストレートタイプのピンを使用する場合は、オスメスピンのクリアランスを大きくしないとオスメスピンの抜き差しが困難になる傾向があった。そのため、例えば、オスピンの直径に比べてメスピンの空洞直径を０．１ｍｍ程度大きくする必要があった。したがって、ストレートタイプのピンの使用だけでは、上下２枚のフォトマスクの位置合せを高精度に行うことが困難であった。
【０００３】
そこで、ストレートタイプのピンの使用に加えて、上下２枚のフォトマスク各々に２箇所以上の位置合せ用のマークを設け、ＣＣＤカメラにて上下２枚のフォトマスクのずれを計測し、サーボモータとボールネジを用いて焼枠をＸ、Ｙ、θ方向に移動させ上下２枚のフォトマスク間の位置ずれを最小限に抑える露光装置を用いて、層間位置精度の高いプリント配線板が製造されていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＣＣＤカメラを利用し焼枠を駆動させる上記の露光装置では、焼枠１枚当たり１枚のフォトマスクしか位置合わせすることができず、多面のパターン形成をするような大型基板の回路形成をすることはできなかった。また、多面パターンを形成できるような装置は高価であった（特開２０００−０６６４１８）。
【０００５】
本発明は、安価にて、複数セットのフォトマスクを高精度に位置合せをする方法と、この方法を用いた露光装置と、この装置を用いたプリント配線板の製造方法とを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明のフォトマスクの位置合せ方法は、上下２枚のフォトマスクに各々２箇所以上の穴をあけ、１枚目のフォトマスクにあけられた穴にはその穴径と同一の外径を一部に有する先細のオスピンを挿入し、二枚目のフォトマスクにあけられた穴にはその穴径と同一の外径を有し内部に先細の空洞を有するメスピンを挿入し、メスピンとオスピンとを嵌め合わせることを特徴とする。
【０００７】
オスピンまたはメスピンを嵌め合わせる際に、オスピン又はメスピンを加重してもよい。
【０００８】
さらに、本発明のプリント配線板の露光装置は、先細のオスピン、内部に先細の空洞を有し前記オスピンと嵌合するメスピン、前記メスピンを収納するための複数のカプセルが形成された上フォトマスクを取り付けるための焼き枠（以下、上枠とする。）及び下フォトマスクを取り付けるための焼き枠（以下、下枠とする。）を備えることを特徴とする。
さらに、本発明のフォトマスクの露光方法は、上枠及び下枠にフォトマスクをそれぞれ取付け、光硬化性膜が両面に形成された基材を、上枠と下枠とに挟んで固定し、その上下から露光光線を照射する方法であって、前記フォトマスクの取付けの際に先細のオスピン及び先細の空洞を有するメスピンを用い、前記挟んで固定する際に上記のフォトマスクの前記オスピンとメスピンを嵌め合わせることにより位置合せすることを特徴とする。
【０００９】
さらに、本発明のプリント配線板の製造方法は、このようなプリント配線板用露光装置を用いてもよい。
さらに、先細のオスピン及び内部が先細のメスピンを用いる本発明のフォトマスクの位置合わせ方法を、他の装置、例えば、実装装置（熱圧着装置）、積層装置に応用してもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
（フォトマスク位置合せ方法）
本願発明による上下２枚のフォトマスクを位置合せする方法は、各フォトマスクに２箇所以上の穴をあけ、１枚目のフォトマスクにあけられた穴には、その穴径と同一の外形を一部に有する先細のオスピンを挿入し、二枚目のフォトマスクにあけられた穴にはその穴径と同一外径を有し内部に先細の空洞を有するメスピンを挿入し、メスピンとオスピンとを嵌め合わせることを特徴とする。
本発明のフォトマスク位置合せ方法を、図面を参照しながら以下に説明する。図１の（Ａ）に上フォトマスク１０、（Ｂ）に下フォトマスク２０の一具体例を示す。これらのフォトマスクは、中央にパターン１１，２１を有し、また、ピン挿入穴、すなわち、メスピン挿入穴１２又はオスピン挿入穴２２を有する。これらの穴の径は、挿入するオスピンの一径と同一およびメスピンの外径と同一径とする。ここで、同一もしくは同一径とは、ほぼ同一径を意味し、正確に位置合わせできる程度に、穴径はピン径と比べて僅かに大きい場合を含む。
フォトマスク１枚あたりの穴数は少なくとも２箇所以上であればよいが、信頼性を高くするためには、３箇所以上設けるのが好ましい。また、穴位置は上下フォトマスクに描画されたパターン以外の箇所であれば問題ないが、フォトマスクの隅に配置するのが好ましい。
図２の（Ａ）には本願発明に用いるオスピン３０、（Ｂ）にはメスピン４０の一例を示す。
図２の（Ａ）に示されるオスピン３０は、オスピン挿入穴２２（図１）に挿入するためのフォトマスク取付け部３１を有し、その上部にフォトマスクが上方向に抜けるのを防止するための座３２を有し、さらにその上部には円錐状のオスピン部３３を有する。オスピン３０は、座３２を備えることが好ましいがなくてもよい。また、図示しないが、フォトマスク取付け部３１の下に、オスピン３０を下枠に固定するための手段を有していてもよい。本発明で用いるオスピンは、先細のオスピンであるが、「先細のオスピン」とは、底面から離れるに従って断面積が小さくなるオスピン部を有するオスピンをいう。この様なオスピン部として、例えば、円錐、円錐台、多角錐、半球、球の一部、及び円錐及び多角錐の先端を丸めたものが挙げられる。オスピン部は、好ましくは、図２に示すような円錐形状である。オスピン部が円錐形状である場合は、円錐の中心軸を含む平面で円錐を切断した場合に、円錐の底面中心点及び頂点を結ぶ直線と、円錐の底面円周上の点及び頂点を結ぶ直線とにより形成される角度は、求められる位置合わせ精度と積層板の大きさとを考慮してあらかじめ最適値を実験により決定することとするが、好ましくは１０〜６０°、より好ましくは１０〜４５°、更に好ましくは１０〜３０°である。また、オスピン底面の外径についても、同様に最適値を決定することとするが、好ましくは３〜５０ｍｍ、より好ましくは５〜３０ｍｍ、更に好ましくは５〜２０ｍｍである。
図２（Ｂ）に示されるメスピン４０は、フォトマスクの挿入穴に挿入するための円柱状部４４と、その下に、フォトマスクが下方向に抜けるのを防止するための座４１を有し、メスピン内部には先細の空洞であるメスピン部４３を有する。本発明で用いるメスピンは、内部に先細の空洞であるメスピン部４３を有するメスピンであり、「先細の空洞」とは、空洞の入り口から空洞の奥に入るに従って空洞の断面積が小さくなる空洞であって、上記のオスピンと密着する形状をいう。メスピン部の形状は、好ましくは円錐形状である。
図３に、上下フォトマスクの位置合せの一具体例を示す。まず、上フォトマスク１０にメスピン４０を挿入し、下フォトマスク２０にオスピン３０を挿入する。次に、上フォトマスク１０に挿入されたメスピン４０を、下フォトマスク２０に挿入されたオスピン３０と嵌合させることによって、フォトマスク同士の位置合せを高精度に行うことができる。
この時、下フォトマスクに挿入した全てのオスピンの頭頂の位置が、メスピンの底部外形の形状を下フォトマスク表面上にフォトマスク上部から平行投影してできる円内にあれば、位置合せ時の加重によって、オスピンの頭頂部はメスピンの空洞内の側面を伝ってメスピンの頭頂部に到達する、いわゆる、セルフアラインメント機能が生じる。そのため、従来この後の工程で行っていたＣＣＤカメラを使った正確な位置合せを要することなく高精度な位置合せが可能となる。
【００１１】
オスピン３０とメスピン４０とを嵌合するために、オスピン３０又はメスピン４０を加重してもよい。加重は、例えば、バネやエアシリンダによりピンを上方または下方から押しつけることによって行ってもよい。
【００１２】
（プリント配線板用露光装置）
図４の（Ａ）及び（Ｂ）に、本発明のプリント配線板用露光装置の一例を示す。この装置は、上下からの露光光線を、基材の両面に形成された光硬化性膜に、フォトマスクを介して照射する露光装置である。図４には、露光装置に上フォトマスク１０及び下フォトマスク２０が装着された例が示される。この露光装置は、メスピン４０，メスピンを格納するカプセル７０、カプセル７０が取り付けられた上枠５０、メスピン４０と嵌合するオスピン３０及び下枠６０を備える。カプセル７０は、メスピンを上方向から押圧するためのスプリング１００、スプリングの圧力をメスピンに伝達するためスプリングとメスピンとの間に位置するバネ座金９０、メスピンをカプセル内部に固定・安定するためのメスピン固定用円盤１１０、メスピン固定用円盤をネジによりカプセル内に取り付けるためのメスピン固定用円盤取付穴１２０を備える。このような装置として、一般に市販されているプリント配線板の露光装置を利用してもよい。露光光線としては、例えば、紫外線を用い、発光源としては、例えば、水銀灯を用いることができる。
図５の（Ａ）及び（Ｂ）に本発明の上枠５０及び下枠６０を示す。上枠５０に、メスピンを格納するカプセル７０が複数個取り付けられている。上枠に取り付けられるカプセルの数及び位置は、フォトマスクに空けられたピン挿入穴の数、位置及び形状、位置合わせしたいフォトマスクの数、及びパターン形成したい積層板の数を考慮して決定する。下枠６０は、上枠５０と真空密着するように下枠の周囲に沿って土手ゴム６１を備えていてもよく、さらに、下枠４隅の土手ゴムの内側に真空密着のための吸引口を備えていてもよい。
本発明のフォトマスク位置合せ方法と本発明の露光装置を用いることで層間位置精度の高いプリント配線板を製造することができる。
【００１３】
（プリント配線板の製造方法）
本発明のプリント配線板の製造方法に用いる基材のうち、その両面に銅箔を貼り合わせた両面銅張り積層板としては、市販のものを使用することができる。市販の銅張り積層板として、例えば、ＭＣＬ−Ｅ−６７（日立化成工業株式会社製、商品名）、ＭＣＬ−Ｅ−６７９（日立化成工業株式会社製、商品名）が挙げられる。
その表面に形成する光硬化性膜としては、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂と光硬化剤、硬化促進剤、必要な場合には顔料や流動性調整剤、粘度調整剤などを、希釈剤に混合・分散して、ワニスとしたものを、直接基材の表面に塗布・乾燥し、形成することもできる。また、そのワニスを、キャリアフィルムに塗布・乾燥し半硬化状のドライフィルムを基材にラミネートして、光硬化性膜として用いてもよい。
このようなワニス状のエッチング用レジスト材としては、市販のものを利用してもよい。市販のワニス状のエッチング用レジスト材として、例えば、オプトＥＲ　Ｎ−３５０（日本ペイント株式会社製、商品名）が挙げられる。また、ドライフィルム状のエッチング用レジスト材は市販のものを利用してもよい。市販のドライフィルム状のエッチング用レジスト材として、例えば、フォテックＨ−９３０（日立化成工業株式会社製、商品名）が挙げられる。
エッチングレジストを形成した後、エッチングレジストの硬化していない箇所のエッチングを除去するには、エッチング液を用いる。エッチング液として、例えば、塩化第二鉄溶液、塩化第二銅溶液などが挙げられる。これらのエッチング液をスプレー噴霧して、エッチングレジストの硬化していない箇所を腐食除去し、プリント配線板とすることができる。
【００１４】
【実施例】
上フォトマスク１０および下フォトマスク２０として、図１に示す形状のうち、７１５ｍｍピッチにて内径φ８．００ｍｍの穴をフォトマスクの幅中心に各２穴ずつピン挿入穴１２及び２２を穴明けしたフォトマスクを準備した。
フォトマスクの位置合せに用いるピンとして、図２に示す様な、外径φ８．００ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのフォトマスク取付け部３１を有し、外径φ１２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのフォトマスクの抜けを防止する座３２を有し、さらにその上に、低部外径φ６．００ｍｍ、高さ６．００ｍｍの先細のオスピン部３３を有するオスピンを準備した。また、メスピン４０として、外径φ１２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの、フォトマスクの抜けを防止するための座４１を有し、その上に外径φ８．００ｍｍ、高さ８ｍｍの円柱状部４４を有し、メスピン４０の内側は低部外径φ６．００ｍｍ、高さ６．００ｍｍの先細の空洞を備えるメスピン部４３を有するメスピンを準備した。
露光装置の焼枠のうち上枠として、図５の（Ａ）に示す様な、厚さ８ｍｍのアクリル製であって、７１５ｍｍピッチにてφ４０ｍｍの貫通穴が幅中心に２箇所づつあけられ、厚さ２０ｍｍ、外径φ６０ｍｍのアクリルをφ５０ｍｍ、深さ７ｍｍのザグリを有するカプセル７０として、上枠５０に設けた貫通穴と中心が一致するように合わせ取付けたものを準備した。また、下枠６０として、厚さ８ｍｍのアクリル製で、その周囲に幅２０ｍｍ、高さ５ｍｍの土手ゴム６１を配置したものを準備した。
露光装置として、上下の露光光線を、基材の両面に形成された光硬化性膜に、フォトマスクを介して照射する露光装置であって、プリント配線板の製造装置として市販されているＨＭＷ−５０１（株式会社オーク製作所、商品名）を使用した。この装置では、露光光線は紫外線であって、発光源は水銀灯である。
下フォトマスクの下枠への取付け方法は、次の方法で行った。図４（Ｂ）に示す通り、下フォトマスクに形成したφ８．００ｍｍの２つのオスピン挿入穴に、オスピン３０のフォトマスク取付け部をフォトマスクの上から挿入した。フォトマスクの歪みが発生しないように上枠のカプセル７０の中心とオスピン３０の中心が一致する位置となるように、下枠にフォトマスクにオスピンを固定する。下枠へのフォトマスク固定は、フォトマスクの４隅に歪みが発生しないようにマイラーテープ（商品名：ポリエステル粘着テープ♯２５×３０×３０、寺岡製作所製）にて固定を行った。
上フォトマスクの上枠への取付け方法は、次の方法で行った。図４の（Ａ）に示すように、上フォトマスク１０に形成したφ８．００ｍｍの２つのメスピン挿入穴１２に、メスピン４０を上フォトマスク１０の下側から挿入し、上フォトマスク１０の上側からメスピン固定用円盤１１０を挿入した後、メスピン４０の上にバネ座金９０を固定し、バネ座金９０の上にスプリング１００を載せる。その後、上枠５０を下降させ、スプリング１００によりメスピン４０を加重してオスピン３０と位置合わせした後、下枠５０の４隅に設けた吸引口から吸引することにより上下枠間を真空密着させて嵌め合わせられた状態を維持する。上下枠が真空密着した後、メスピン固定用円盤取付穴内１２０にネジを挿入し、ネジを締めこむことにより、メスピン固定用円盤１１０をカプセル７０に固定する。これにより上フォトマスク１０を上枠５０に固定した。
上記方法にて、フォトマスク取付けして位置合わせを実施後、上下焼枠間にドライフィルム状のエッチング用レジスト材をラミネートした両面銅張り積層板を挿入して真空密着後、紫外線を照射した。基板挿入、紫外線照射を１２０枚連続で行い、その後、１０枚露光毎に計１２枚の両面銅張り積層板をエッチングし、プリント配線板とした。
【００１５】
【比較例】
比較例で用いたオスピン及びメスピンを図６の（Ａ）及び（Ｂ）に示す。比較例では、ストレートピンのオスピン１３０とメスピン１４０とを使用し、実施例と同一の方法でプリント配線板を作製した。
使用したメスピン１４０の内径はφ５．００ｍｍとした。オスピン１３０のメスピン１４０との嵌合部分の外径は、メスピン１４０に対し小さくしないと焼枠上下の駆動ができなくなってしまうため、φ４．９５ｍｍとした。
【００１６】
実施例および比較例で得られたプリント配線板の表裏パターン位置精度について測定した結果を表１に示す。本発明によって得られた表裏パターン位置精度は比較例と比べて優れた結果であることが確認できた。
【００１７】
【表１】
2004037940.tif 000003
【００１８】
【発明の効果】
以上に説明したとおり、本発明によって、安価で上下２枚のフォトマスクを高精度に位置合せすることが可能な露光装置とその装置を用いたプリント配線板の製造方法を提供することができる。
また、本発明によると、高価なＣＣＤカメラを用いずに高精度の位置合せをすることが可能となるため、安価な露光装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の上下フォトマスク穴あけ位置の一例を示す。
【図２】本発明のオスピン、メスピンの正面及び上視の一例を示す。
【図３】本発明の上下フォトマスク位置合せ状態の一例を示す断面図である。
【図４】本発明のオスピン、メスピンを用いた焼枠へのフォトマスク取付け方法の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の上下焼枠の上視および断面図の一例である。
【図６】比較例で用いたストレートタイプのオスピン、メスピンの正面及び上視図である。
【符号の説明】
１０　上フォトマスク
１１、２１　パターン
１２　メスピン挿入穴
２０　下フォトマスク
２２　オスピン挿入穴
３０　オスピン
４０　メスピン
５０　上枠
６０　下枠
７０　カプセル
９０　バネ座金
１００　スプリング
１１０　メスピン固定用円盤
１２０　メスピン固定用円盤取付穴
【図１】
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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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【図６】
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