(57)【要約】【課題】電子部品を高密度に搭載するための、大きさが４０〜２００μｍ、繰返しピッチが７０〜４００μｍの開口部を有する板厚が２０〜１５０μｍ印刷用マスクを用いて、クリームはんだを印刷し、はんだ端子を形成する際に、マスクからのクリームはんだの抜け性の不足に起因するはんだ端子の割れ、抜け、欠け等の欠陥の発生を防止する。【解決手段】印刷用マスクのスキージー面側の開口部の外周部に開口部に連続して深さ５〜５０μｍの凹部を設ける。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
クリームはんだ印刷用の開口部の大きさが４０〜２００μｍ、該開口部の繰返しピッチが７０〜４００μｍ、且つマスクの板厚が２０〜１５０μｍのクリームはんだ印刷用のマスクに於いて、該マスクのスキージ−面側の開口部の外周部に開口部に連続して深さ５〜５０μｍの凹部を設けてなることを特徴とするクリームはんだ印刷用マスク。
【請求項２】
凹部の幅が５〜５０μｍで、且つ外周部から放射状に設けてなる請求項１記載のクリームはんだ印刷用マスク。
【請求項３】
１つの開口部に対して凹部を１〜１０個設けてなる請求項１又は２いずれかに記載のクリームはんだ印刷用マスク。
【請求項４】
マスクが金属、又は金属と樹脂の積層体、である請求項１〜３いずれかに記載のクリームはんだ印刷用マスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子部品や半導体チップを高密度に実装するための接続用のはんだ端子を形成する際に使用するクリームはんだ印刷用のマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話を筆頭に、電子回路の小型軽量化の要請から、プリント配線基板に電子部品を高密度に、特にプリント配線基板の両面に電子部品を高密度に実装することが広く行われている。この高密度実装においては、プリント配線基板面に電子部品を実装するために、プリント配線基板にクリームはんだを印刷し、はんだ端子の高精細な配線パターンを形成し、該はんだ端子に電子部品や半導体チップを搭載し、はんだリフロー炉を通して電子部品や半導体チップの実装を行う。
この際、はんだ端子の配線パターンを欠陥なく、且つ高精細に印刷するための印刷版が種々提案され、実用に供されている。
【０００３】
例えば、配線パターン状の開口部が形成されたメタル製マスク、樹脂製マスク、メタルと樹脂の積層マスク等は、高精細印刷性、印刷精度の耐久性、印刷版の作り易さ等のために広く用いられている。印刷用マスクに配線パターン状の開口部を形成する方法（マスクの製造法）としては、金属や樹脂フィルム又は板にフォトリソグラフ法を用いて金属や樹脂をエッチングして作られるエッチング法、レーザーによりパターン状に直接金属や樹脂フィルム又は板に穴を開けるレーザ法、更に金属マスクの別の製造法としては導電性金属表面にレジスト膜で配線パターンを形成し、電鋳により製作するアディティブ法等があり、電子部品の実装密度と経済性の点から使い分けられている。この中でアディティブ法による印刷用マスクは高精細なパターンの加工がし易く、最も高密度な配線パターンの印刷に用いられている。
【０００４】
前記したような方法で作られた高精細な印刷用マスクを用いてプリント配線基板にクリームはんだを印刷し、電子部品の実装用のはんだ端子を形成した場合、パターンが高精細になればなる程、印刷版の版離れが悪くなったり、クリームはんだの版からの抜けが悪くなり、クリームはんだの転写性の悪化を招く。その結果転写されたクリームはんだが滲んだり、形成されたはんだ端子に欠け、割れ、抜け等の欠陥が発生し、歩留まり低下の大きな原因となっていた。又印刷スピードを上げると、前記した欠陥がより発生しやすくなり、印刷スピードを早くすることもできなかった。
【０００５】
更に、近年環境上の配慮から鉛を含有しない、所謂鉛フリーはんだが使用されるようになってきたが、該鉛フリーのクリームはんだは従来のクリームはんだに比して転写性に劣り、前記した欠陥が発生し易い。
【０００６】
前記した印刷上の問題点を改良するために、
【特許文献１】特開平１０−１２９１４０号公報には、金属マスクの被印刷面側を鏡面にし、開口にテーパーをつけた金属マスクが提案されている。
【特許文献２】特開２０００−３１３１７９号公報には、金属マスクの被印刷物側の開口部の外側に凹部を設け、印刷版の版離れを改良した印刷用マスクが提案されている。しかし、このような印刷用マスクでも、印刷性は必ずしも十分とは言えず、その更なる改良が求められている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、プリント配線基板等に高密度実装用のはんだ端子の形成する時に、板厚が２０〜１５０μｍ、大きさが４０〜２００μｍのクリームはんだ印刷用の開口部を繰返しピッチ７０〜４００μｍで有する印刷用マスクを用いてクリームはんだを印刷した際に、前記したクリームはんだの滲み、はんだ端子の欠け、抜け、割れ等の欠陥の発生を防止し、且つ印刷スピードを早くできる印刷用マスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者らは、前記したような印刷特性は印刷用マスクの開口部とクリームはんだの関係に起因することから、印刷用マスクのスキージー側の開口部の外周部の形状の検討を行い、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、
クリームはんだ印刷用の開口部の大きさが４０〜２００μｍ、該開口部の繰返しピッチが７０〜４００μｍ、且つマスクの板厚が２０〜１５０μｍのクリームはんだ印刷用のマスクに於いて、該マスクのスキージ−面側の開口部の外周部に開口部に連続して深さ５〜５０μｍの凹部を設けてなることを特徴とするクリームはんだ印刷用マスク、及び
前記記載のクリームはんだ印刷用マスクに設けられた凹部が幅が５〜５０μｍで、且つ外周部から放射状に設けられているクリームはんだ印刷用マスク、
及び
前記記載の凹部が１つの開口部に対して１〜１０個設けられているクリームはんだ印刷用マスク、及び
前記記載のマスクが金属、又は金属と樹脂の積層体、であるクリームはんだ印刷用マスク、である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のクリームはんだ印刷用マスクはスキージー面側の開口部の外周部に凹部を設けることによって、クリームはんだを印刷した際のクリームはんだの抜け性が改良されるため、印刷スピードを早くしてもクリームはんだの転写性不良に由来するはんだ端子の割れ、抜け、欠け等の欠陥を防止することができ、はんだ端子形成工程の生産性及び歩留まりが大きく向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のクリームはんだ印刷用マスクについて詳細に説明する。
本発明のマスクは、板厚が２０〜１５０μｍ、大きさが４０〜２００μｍのクリームはんだ印刷用の開口部を、繰返しピッチ７０〜４００μｍで有する。
【００１２】
本発明においけるクリームはんだ印刷用マスクに用いられる材料としては、ニッケル、銅、クロム、亜鉛、鉄等を主成分とする金属又は合金、及びポリイミド等の樹脂が挙げられる。これらの金属、合金や樹脂は単層体でも、積層体でもよい。なかでも得られるマスクの耐久性、開口部の精度等からは金属又は合金、又は金属又は合金と樹脂の積層体が好ましい。
【００１３】
本発明のマスクはクリームはんだ印刷用の開口部を有するが、その形状は特に制限はなく、例えば、円形、楕円形、正方形、長方形、菱形、台形等の四角形、六角形及び八角形等の多角形、その他瓢箪形、ダンベル形等の不定形等が挙げられる。そしてその大きさは、高密度実装のためには、前記した種々の形状の最大の開口部が４０〜２００μｍである。又、前記開口部はテーパーを有していてもよい。
【００１４】
そして、印刷版からのクリームはんだの抜け性に起因するクリームはんだの転写性の点から、印刷用マスクのスキージー面側の開口部の外周部に連続して深さ５〜５０μｍの凹部を設ける。勿論該凹部は印刷用マスクの被印刷面側まで貫通はしない。該凹部の深さが５μｍ未満の場合は本発明の効果が発現せず、又５０μｍを超える場合は開口部の強度が低下し、好ましくない。又該凹部の深さは均一でなくてもよい。
【００１５】
一方、該凹部の幅に関しては、５〜５０μｍで、且つ開口部の外周部から放射状に設けるのが好ましい。該凹部の幅が５μｍ未満の場合は、本発明の効果を発現せず、又該幅が５０μｍを超える場合は開口部の強度が低下し（変形し）、好ましくない。又、凹部の長さに関しては、１０μｍ以上あればよく、その上限は特に制限はないが、２００μｍ程度である。この凹部の長さの点からは、隣接する開口部の凹部がお互いに連結していてもよい。凹の断面形状は、例えば、矩形状、Ｖ字状、Ｕ字状、台形状等が挙げられが、これらに制限されるものではない。凹部の形状がＶ字状や台形状等の場合の凹部の幅は最も広い部分の幅を言う。
【００１６】
更に、該凹部の数は１つの開口部に対して１〜１０個が好ましく、１０個を超える場合は、開口部の強度が低下して好ましくない。一般的に、該凹部の幅が太い場合は、凹の数を減らすことができる。
【００１７】
印刷パターン状の開口部を有する印刷用マスクの製造方法としては、前記したように開口部を薬液により溶解するエッチング法、レーザーにより基材に孔を開けるレーザ法、電鋳により製作するアディティブ法等が既に実用化されており、これら公知の方法で作ることができる。
【００１８】
本発明の開口部の外周部に凹部を有する印刷用マスクを製造方法には種々の方法がある。開口部と凹部を同時に形成する方法としては、例えば、マスク基板にレーザ法により開口部と凹部とでレーザの照射条件を変えることにより形成する方法。
【００１９】
又、特殊なケースとして、隣接する開口部間の間隔が小さい場合は、アディティブ法を用いれば、導電性基板上にフォトリソグラフ法で開口部パターンのレジスト膜を形成する際の製造条件及び、叉は電鋳する際の条件を制御することにより開口部と凹部を同時に形成することもできる。この場合は隣接する開口部の凹部は連結してもよい。又この場合は開口部が逆テーパー状（被印刷面側の開口部よりスキージー側の開口部の方が大きい）になる場合もある。
【００２０】
一方、開口部と凹部を別々に形成して製造する方法としては、前記したエッチング法、レーザー法、又はアディティブ法のいずれかの公知の方法で開口部を有するマスクと、開口部と凹部からなる形状の貫通孔を有するマスクを作り、それらのマスクを貼り合わせて製造する方法。
【００２１】
別の製造方法としては、先ずマスク基板に前記したエッチング法又はレーザー法で開口部を形成し、次にレーザー法で開口部外周部に所定の深さの凹部を形成する方法、又は、前記開口部を形成したマスクの開口部を樹脂等で穴埋めした後、フォトリソグラフ法を用いて、凹部のパターン部以外はレジスト膜で覆い、ハーフエッチングし、残存するレジスト膜及び穴埋め樹脂を除去することにより凹部を形成する方法。
【００２２】
又別の製造方法としては、先ず、エッチング法又はレーザー法でマスク基板に凹部を形成し、次にレーザー法で開口部を形成する方法、又は、前記凹部を形成したマスクの凹部を穴埋めした後、フォトリソグラフ法を用いて、開口部のパターン部以外はレジスト膜で覆い、エッチング法により開口部を形成する方法。
【００２３】
更に別の製造方法としては、前記したいずれかの方法で導電性を有するマスク基板に開口部又は開口部と凹部状の貫通孔を形成し、該開口部又は開口部と貫通した凹部を穴埋めし、片面にフォトリソグラフ法で凹部と開口部又は開口部のパターンをレジスト膜で形成し、且つ基板の反対面の全面をレジスト膜で覆い、アディティブ法で凹部と開口部又は開口部を有する層を積層する方法、などが挙げられる。
【００２４】
本発明の印刷用マスクが金属、合金又は樹脂の積層体からなる場合は、その積層数には特に制限はない。又、その積層の順序にも特に制限はなく、スキージー側が金属又は合金層でも、樹脂層でもよい。
【００２５】
前記して作られた印刷用マスクは、アルミ、ステンレス、銅等のからなる金属枠に紗を介して貼り付けて印刷版になる。具体的な印刷版の製法は、前記した金属枠に紗を貼り付け、該紗に金属枠の大きさよりも小さい前記印刷用マスクの外周部を接着剤を用いて紗に貼り付けた後、接着部以外の内側の紗を切り取る。この様にして金属枠にマスクの外周部を紗を介して貼り付けた印刷版が出来上がる。
【００２６】
本発明の印刷用マスクを用いて、プリント配線基板上にクリームはんだを印刷し、はんだ端子を形成するが、形成されたはんだ端子の形状は通常、直径４０〜２００μｍ、ピッチ７０〜４００μｍ程度である。
【００２７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。ただし、本発明は、これらの実施例により限定されるものではない。
【実施例１】
【００２８】
板厚０．２ｍｍ、５５０×６５０ｍｍのＳＵＳ３０４の基板の表面を整面（バフ研磨）し、ドライフィルムレジスト（ＦＰ２４０、東京応化工業(株)製）を両面にラミネートした。次に、電子部品搭載用のはんだ端子パターンとして、直径８０μｍの紫外線を透過する円を繰り返しピッチ１３０μｍで２５００（５０×５０）個からなる基本パターンを４つ面取りしたパターンを有するガラスマスクを使用して、ミラー反射型平行光露光機（ＥＸＭ−１２０１、オーク(株)製）で露光し、１５分エージングした後、１．０％の炭酸ナトリウム水溶液で現像、水洗してＳＵＳ３０４の基板の両面に８０μｍの円形のドライフィルムレジスト膜のはんだ端子パターンを形成した（開口部に相当する部分以外はＳＵＳ３０４の基板の表面を露呈させた）。
【００２９】
次に、スルファミン酸ニッケルメッキ浴に入れて、２Ａ／ｄｍ２、浴温度４５℃で前記基板上に厚さ４０μｍのニッケル膜を形成した。該ニッケル膜が形成された基板からニッケル膜を剥離し、得られたニッケル膜を５０℃の３．０％水酸化ナトリウム水溶液に浸漬してレジスト膜を除去し、外周部を裁断して直径８０μｍの開口部を１万個有する４００×４８０ｍｍニッケル製の印刷用マスクを作製した。
【００３０】
次に、波長３５５ｎｍ、ビーム径２５μｍのＵＶ−ＹＡＧレーザー加工機を用いて、前記ニッケル製の印刷用マスクのＳＵＳ３０４基板に接していた面側のそれぞれの開口部の外周部に、６０度毎に放射状に幅２５μｍ、長さ６０μｍ、深さ１０μｍの凹部を６個形成し、開口部と凹部を有する印刷用マスクを作製した。
【００３１】
次に、１８０メッシュのポリエステル製の紗が張られた外形５５０×６５０ｍｍのアルミ製枠に、前記印刷用マスクをＳＵＳ３０４基板に接していた面側がスキージ−面になるようにし、印刷用マスクの外周より１ｃｍ内側の部分をエポキシ系接着剤を用いて紗に印刷用マスクを貼り付けた後、印刷用マスクの外周より１ｃｍ内側の部分の紗を切り取り印刷用マスク版を作製した。
【００３２】
前記して作られた印刷用マスク版をスクリーン印刷機（ＳＰ２８Ｐ−ＤＨ、パナソニックファクトリーソリューション株式会社製）に装着し、プリント配線基板上にクリームはんだ（ＬＦ−７１Ｓ−３、タムラ化研株式会社製）を印刷し、乾燥し、直径略８０μｍのはんだ端子１万個を形成した。該１万個の端子を観察したが、クリームはんだの滲み、はんだ端子の割れ、抜け、欠け等の欠陥は全く生じなかった。
〔比較例１〕
【００３３】
実施例１に於いて、開口部の外周部に凹部を設けない印刷用マスク版を実施例１と同じようにして製作し、クリームはんだの印刷を行った。形成したはんだ端子の略半数に、割れ、欠けの不良が発生した。
【実施例２】
【００３４】
実施例１に於いて、印刷用マスクの厚さを６０μｍにし、且つ開口部の外周部に９０度毎に放射状に幅２５μｍ、長さ５０μｍ、深さ３０μｍの凹部を４個形成する以外は実施例１と同じ方法で印刷用マスク、及び印刷用マスク版を作製し、クリームはんだの印刷を行った。クリームはんだの滲みはなく、形成したはんだ端子には割れ、抜け、欠け等の欠陥は全く生じなかった。
〔比較例２〕
【００３５】
実施例２に於いて、開口部の外周部に凹部を設けない印刷用マスク版を実施例２と同じようにして製作し、クリームはんだの印刷を行った。形成した略全てのはんだ端子に割れ、欠けの不良が発生した。
【実施例３】
【００３６】
実施例２に於いて、開口部の外周部に１８０度毎に放射状に幅４０μｍ、長さ５０μｍ、深さ２０μｍの凹部を２個形成する以外は実施例２と同じ方法で印刷用マスク、及び印刷用マスク版を作製し、クリームはんだの印刷を行った。クリームはんだの滲みはなく、形成したはんだ端子には割れ、抜け、欠け等の欠陥は全く生じなかった。
【実施例４】
【００３７】
実施例２に於いて、開口部の外周部に４５度毎に放射状に幅２５μｍ、長さ５０μｍ、深さ１０μｍの凹部を８個形成する以外は実施例２と同じ方法で印刷用マスク、及び印刷用マスク版を作製し、クリームはんだの印刷を行った。クリームはんだの滲みはなく、形成したはんだ端子には割れ、抜け、欠け等の欠陥は全く生じなかった。
【実施例５】
【００３８】
厚さ３０μｍで、５５０×６５０ｍｍのＳＵＳ３０４の基板の表面を整面（バフ研磨）した後、開口後の直径が１００μｍ、繰り返しピッチ１５０μｍで２５００（５０×５０）個からなる基本パターンを４つ面取りしたパターンを、実施例１で用いたＵＶ−ＹＡＧレーザー加工機を用いて一筆書きの要領でＳＵＳ基板に貫通加工した。次に同じレーザー加工機を用いて、各開口部の外周部に、幅５０μｍ、深さ１０μｍ、長さ７０μｍの凹部を９０度間隔で十字状に４個加工し、印刷用マスクを製作した。次に実施例１と同じようにして印刷用マスク版を作製し、クリームはんだの印刷を行ったところ、形成されたはんだ端子には割れ、欠け等の不良は発生しなかった。
【実施例６】
【００３９】
実施例１において、ドライフィルムレジストとしてＡＬＰＨＯ  ３２１Ｙ５０（ニチゴー・モートン(株)製）、及び拡散露光機（ＨＭＷ−２０１ＧＸ−２、オーク(株)製）を用い、開口部の直径が８０μｍ、繰り返しピッチ１２０μｍ、印刷用マスクの板厚を５０μｍにする以外は実施例１と同じ電鋳法でニッケル製の印刷用マスクを製作した。該印刷用マスクは電鋳工程後で、ＳＵＳ基板に接していた面とは反対の面の開口部は略直径８０μｍであったが、ＳＵＳ基板面側の開口部は直径が９０〜９５μｍで、且つ隣同士の開口部は幅６μｍ、深さ１０μｍのＶ字状の溝（凹）で繋がっていた。
該印刷用マスクを用いて実施例１と同じように版を作り、クリームはんだの印刷を行ったところ、形成されたはんだ端子には割れ、欠け等の欠陥は観察されなかった。
【実施例７】
【００４０】
厚さ５０μｍのポリイミドフィルム、商品名カプトンの片面に１０μｍの銅を積層した、東洋メタライジング社製の商品名メタロイヤルの銅上に、実施例１のメッキ条件で厚さ３０μｍのニッケル膜を積層した。
次にニッケル面に実施例１と同じフォトリソグラフ法で、直径が８０μｍの開口部に相当する円形に、該円形の外周部に６０度毎に放射状に幅２５μｍ、長さ６０μｍの凹部に相当する長方形状の部分を６個有する形状を、繰り返しピッチ１３０μｍで２５００（５０×５０）個有する基本パターンを４つ面取りしたパターンの６個の長方形を有する円形部分以外はドライフィルム膜で覆い、即ち長方形を有する円形部分はニッケル面を露呈させた後、塩化第二鉄溶液中でニッケル層と銅層をエッチングした後、残存するドライフィルムを剥離し、ニッケルとポリイミドの積層体からなるマスクを製作した。
【００４１】
次に該マスクのニッケル層の円形の開口部のポイリミド層に実施例１で使用したＵＶ−ＹＡＧレーザー加工機を用いて、開口部を形成し、ニッケル層及びポリイミド層を貫通した開口部を設けた。
【００４２】
前記マスクを用いて実施例１と同じようにして、ニッケル層面がスキージ側になるように印刷版を作り、クリームはんだの印刷を行った。形成されたはんだ端子には割れ、欠け等の欠陥は観察されなかった。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明のクリームはんだ印刷用マスクは、クリームはんだを高速で、且つ高密度で、更に優れた転写性でスクリーン印刷することができ、電子部品の高密度実装向けのはんだ端子の作成に利用できる。