(57)【要約】【課題】スクリーンマスクにより被印刷物に印刷を行なうスクリーン印刷方法およびそのスクリーンマスクにおいて、インクに相当するペースト状物体をスクリーンマスクのピットにばらつきなく充填すること。【解決手段】印刷台上に被印刷物を保持し、保持された被印刷物に離間して、ほぼ円形の開口が複数穿設された、被印刷物に接触すべき第１の面と、第１の面の開口に連通した溝が一の方向に複数彫設された、スキージから押圧を受けるべき第２の面とを有するスクリーンマスクを被印刷物に向い合わせ、スクリーンマスクの第２の面にペーストを介してスキージを押し当ててスクリーンマスクの第１の面を被印刷物に線状に当接させ、スキージを、被印刷物とスクリーンマスクとの当接位置が移動するように当接の方向と交わる方向に移動してペーストを被印刷物に転写する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
印刷台上に被印刷物を保持する工程と、
前記保持された被印刷物に離間して、ほぼ円形の開口が複数穿設された、前記被印刷物に接触すべき第１の面と、前記第１の面の開口に連通した溝が一の方向に複数彫設された、スキージから押圧を受けるべき第２の面とを有するスクリーンマスクを前記被印刷物に向い合わせる工程と、
前記スクリーンマスクの前記第２の面にペーストを介してスキージを押し当てて前記スクリーンマスクの前記第１の面を前記被印刷物に線状に当接させる工程と、
前記スキージを、前記被印刷物と前記スクリーンマスクとの当接位置が移動するように前記当接の方向と交わる方向に移動して前記ペーストを前記被印刷物に転写する工程と
を具備することを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項２】
前記スクリーンマスクの前記第１の面の開口と前記第２の面の溝との板厚さ方向寸法の割合が、７対３ないし３対７であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
【請求項３】
前記スクリーンマスクの厚さが、前記第１の面の開口の径の０．５倍ないし２倍であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
【請求項４】
前記スクリーンマスクの前記第２の面の溝の幅が、前記第１の面の開口の径の２倍ないし２０倍であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
【請求項５】
前記スクリーンマスクの前記第２の面の溝の長さが、前記第１の面の開口の径の１０倍以上であることを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
【請求項６】
前記スクリーンマスクの前記第２の面の溝に連通する前記第１の面の開口が、一の溝あたり複数存することを特徴とする請求項１記載のスクリーン印刷方法。
【請求項７】
前記スクリーンマスクの一の溝あたり複数存する前記第１の面の開口が、該一の溝が彫設された方向に対して縦横の広がりをもって存することを特徴とする請求項６記載のスクリーン印刷方法。
【請求項８】
ほぼ円形の開口が複数穿設された、被印刷物に接触すべき第１の面と、
前記第１の面の開口に連通した溝が一の方向に複数彫設された、スキージから押圧を受けるべき第２の面と
を具備することを特徴とするスクリーンマスク。
【請求項９】
前記第１の面の開口と前記第２の面の溝との板厚さ方向寸法の割合が、７対３ないし３対８であることを特徴とする請求項７記載のスクリーンマスク。
【請求項１０】
厚さが、前記第１の面の開口の径の０．５倍ないし２倍であることを特徴とする請求項８記載のスクリーンマスク。
【請求項１１】
前記第２の面の溝の幅が、前記第１の面の開口の径の２倍ないし２０倍であることを特徴とする請求項７記載のスクリーンマスク。
【請求項１２】
前記第２の面の溝の長さが、前記第１の面の開口の径の１０倍以上であることを特徴とする請求項８記載のスクリーンマスク。
【請求項１３】
前記第２の面の溝に連通する前記第１の面の開口が、一の溝あたり複数存することを特徴とする請求項８記載のスクリーンマスク。
【請求項１４】
一の溝あたり複数存する前記第１の面の開口が、該一の溝が彫設された方向に対して縦横の広がりをもって存することを特徴とする請求項１３記載のスクリーンマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スクリーンマスク（スクリーン版）により被印刷物に印刷を行なうスクリーン印刷方法およびそのスクリーンマスクに係り、特に、インクに相当するペースト状物体をスクリーンマスクのピットにばらつきなく充填するのに適するスクリーン印刷方法およびスクリーンマスクに関する。
【背景技術】
【０００２】
微細な構造物を物体面上に形成するためスクリーン印刷を応用する技術が種々の場面で用いられている。配線板または金属箔上に微細構造物としての導電性バンプを形成するのもそのひとつである。このような方法で印刷・形成される導電性バンプは、尖りを有するので半硬化状態の絶縁板（プリプレグ）を貫通しやすくその貫通により絶縁板間の層間接続体として使用することができる。
【０００３】
導電性バンプの形成は、絶縁板を貫通するためある程度の高さが必要である。また、その形成高さに均一性が求められる。均一性が悪いと絶縁板への貫通が不完全の導電性バンプの発生確率が増加し、配線板としての製造歩留まりが悪化するからである。
【０００４】
スクリーン印刷の従来技術では、導電性バンプの形成とは異なるスクリーン印刷ではあるが、例えば実開平４−１３７８７４号公報記載のものがある。同文献の技術では、本来のマスク部分に積層して、このマスクにおける開口の径より大きな径の開口を重ねるように、厚み方向のスペーサとなる別のマスク部分が設けられる。このような開口の重なるピット（貫通孔）により十分な量のペーストの転移（転写）を図っている。しかしながら、ペースト転移量のばらつき低減についての言及はない。
【特許文献１】実開平４−１３７８７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
導電性バンプの形成においては、形成高さのばらつき要因として、スキージによってスクリーンマスクのピットに充填される印刷時のペースト状物体の量がばらつくことが挙げられる。充填量のばらつきは、次のような発生理由が考えられる。導電性バンプ形成は、印刷後のペースト状物体が被印刷物面上に転写されたときに錐体状になることが求められるので、その粘度が一般的に高い（常温で例えば１０００Ｐａ・ｓないし３０００Ｐａ・ｓ）。粘度が高いと、スキージがスクリーンマスクに押圧されたときに生じるスキージへのペースト状物体からの反力が、スクリーンマスクへの接触各部で、付近の微視的なペースト状物体の量によりかなり大きく異なる。
【０００６】
よって、スクリーンマスクの微視的な変形量が付近の微視的なペースト状物体の量により変わることになる。この結果、ピット内へのスクリーンマスクのエッジの変形量（押し込まれる量）にばらつきが生じ、したがって、エッジですり切られてピット内に充填されるペースト状物体の量がばらつく。
【０００７】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたもので、スクリーンマスクにより被印刷物に印刷を行なうスクリーン印刷方法およびそのスクリーンマスクにおいて、インクに相当するペースト状物体をスクリーンマスクのピットにばらつきなく充填することが可能なスクリーン印刷方法およびスクリーンマスクを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の課題を解決するため、本発明に係るスクリーン印刷方法は、印刷台上に被印刷物を保持する工程と、前記保持された被印刷物に離間して、ほぼ円形の開口が複数穿設された、前記被印刷物に接触すべき第１の面と、前記第１の面の開口に連通した溝が一の方向に複数彫設された、スキージから押圧を受けるべき第２の面とを有するスクリーンマスクを前記被印刷物に向い合わせる工程と、前記スクリーンマスクの前記第２の面にペーストを介してスキージを押し当てて前記スクリーンマスクの前記第１の面を前記被印刷物に線状に当接させる工程と、前記スキージを、前記被印刷物と前記スクリーンマスクとの当接位置が移動するように前記当接の方向と交わる方向に移動して前記ペーストを前記被印刷物に転写する工程とを具備することを特徴とする。
【０００９】
すなわち、このスクリーン印刷方法は、使用するスクリーンマスクが通常とは異なり、ほぼ円形の開口が複数穿設された、被印刷物に接触すべき第１の面と、この第１の面の開口に連通した溝が一の方向に複数彫設された、スキージから押圧を受けるべき第２の面とを有するものを使用する。このようなスクリーンマスクでは、スキージのスクリーンマスクへの接触各部における微視的な変形（押し込まれ量）が異なっても、その変形は溝の部分に留まり円形の開口の部分には及ばない。したがって、円形の開口の部分へのペースト状物体の充填量が均一化される。
【００１０】
本発明に係るスクリーンマスクは、よって、ほぼ円形の開口が複数穿設された、被印刷物に接触すべき第１の面と、前記第１の面の開口に連通した溝が一の方向に複数彫設された、スキージから押圧を受けるべき第２の面とを具備することを特徴とする。このスクリーンマスクの作用および効果は上記の通りである。
【００１１】
本発明によれば、スクリーン印刷方法およびそのスクリーンマスクにおいて、インクに相当するペースト状物体をスクリーンマスクのピットにばらつきなく充填することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の実施態様として、前記スクリーンマスクの前記第１の面の開口と前記第２の面の溝との板厚さ方向寸法の割合は、７対３ないし３対７とすることができる。溝の深さを実際的に設計するとこの程度が製作容易である。
【００１３】
また、実施態様として、前記スクリーンマスクの厚さは、前記第１の面の開口の径の０．５倍ないし２倍である、とすることができる。これは、開口の径に対してスクリーンマスクの厚さが薄すぎても厚すぎても、ペースト状物体の転移量増加にはあまり寄与しないからである。薄すぎると充填量の不足になり、厚すぎると開口の内壁に引っ張られて残留する量が多くなる。
【００１４】
また、実施態様として、前記スクリーンマスクの前記第２の面の溝の幅は、前記第１の面の開口の径の２倍ないし２０倍である、とすることができる。実際的な設計値である。
【００１５】
また、実施態様として、前記スクリーンマスクの前記第２の面の溝の長さは、前記第１の面の開口の径の１０倍以上である、とすることができる。同様である。
【００１６】
また、実施態様として、前記スクリーンマスクの前記第２の面の溝に連通する前記第１の面の開口は、一の溝あたり複数存するようにしてもよい。複数の開口間の距離が小さい場合にはこのような態様になる。このようにしても効果が生じるための作用に違いはない。
【００１７】
また、ここで、前記スクリーンマスクの一の溝あたり複数存する前記第１の面の開口は、該一の溝が彫設された方向に対して縦横の広がりをもって存する、となっていてもよい。実施態様としては、溝の彫設の方向に一致して一直線に存する場合、溝の彫設の方向と垂直の方向に一致して一直線に存する場合、また、溝の彫設の方向およびその垂直方向とは関係なく縦横の広がりをもって存する場合のいずれも考えられる。
【００１８】
以上を踏まえ、以下では本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一実施形態に係るスクリーン印刷方法を実施するのに適する装置の構成を模式的に示す側面図である。図２は、その特にスキージとスクリーンマスクの部分のみを示す模式的上面図である。図１、図２において対応する部分には同一符号を付してある。
【００１９】
構成を説明するに、図１に示すように、印刷台２上に被印刷物としての例えば配線板基材１０が例えばバキューム吸着により保持可能にされる。この保持された配線板基材１０に向い合いかつ離間するようにスクリーンマスク５がスクリーンマスク設置部３、４により張設される。配線板基材１０とスクリーンマスク５との離間距離は例えば１ｍｍないし３ｍｍ程度にする。
【００２０】
スクリーンマスク５は、その材料としてアルミニウム、ニッケル、ステンレス鋼、銅、真ちゅうなどを用いることができる。厚さ（総厚）は、５０μｍから５００μｍ程度のものを用いることができる。被印刷物としては、リジッドまたはフレキシブルな樹脂基板、金属箔（銅箔）、ガラス板、セラミック板などが適用できる。
【００２１】
スクリーンマスク５には、導電性ペースト６を被印刷物側に移動・転写し付着させるためのピット６ａ、６ｂ、…が被印刷物に対向する側の面に穿設されている。ピット６ａ等は横断面形状がほぼ円形でありその直径は、例えば５０μｍから５００μｍ程度にすることができる。また、ピット６ａ、６ｂ、…は、スクリーンマスク５のスキージ１（後述）が対向する面に彫設された溝７ａ、７ｂ、…に連通している。すなわち、図２を参照するに、各ピット６ａ、…は、それぞれスクリーンマスク５の一定の方向に彫設された溝７ａ、…のいずれかに連通しており、ひとつの溝にピットが複数存在することもある。溝にピットが複数ある場合、溝内でのピットの配置は、溝の上記一定の方向に対して縦横の広がりをもっていてもよい。
【００２２】
スクリーンマスク５の上方にはスキージ１が設けられ、スキージ１は、スクリーンマスク５を線状に（紙面と垂直方法の線状に）押し下げ、スクリーンマスク５を配線板基材１０に同様な線状に当接させることができる。スキージ１には、その材質としては、ウレタン樹脂のような樹脂、金属、金属に樹脂をコーティングしたものなどを利用することができる。また、スキージ１は、印刷に供用して経時的に摩耗するので装置として交換可能に構成してもよい。
【００２３】
スキージ１は、配線板基材１０の主面に対して傾いており、スクリーンマスク５を押し下げたまま紙面右から左方向に（すなわち傾いたスキージ１の上方をスキージ１の下方が追いかける方向に）スキージ移動機構としてのスキージ移動案内レール１１に案内されて移動する。この移動方向は、スクリーンマスク５に設けられた各溝７ａ、７ｂ、…の設置方向に一致する。この移動に際し、スキージ１の前方、スクリーンマスク５上に導電性ペースト８を位置させておく。導電性ペースト８には、例えばペースト状樹脂の中に金属粒（銀、金、銅、半田など）を分散させ、加えて揮発性の溶剤を混合させたものを用いる。その粘度は、常温（２０℃）で例えば１０００Ｐａ・ｓないし３０００Ｐａ・ｓである。
【００２４】
次に、作用を述べるに、上記のようなスキージ１の動きにより、導電性ペースト８は、スキージ１直下近くではその一部が溝７ｂを介してピット６ｂに充填される。ここで、ピット６ｂへの導電性ペースト８の充填量は、溝７ｂの存在によりより均一化されたものになる。これは、溝７ｂがない場合には、スキージ１が下方に押されることによって生じるピット６ｂ付近でのスキージ１の微視的な変形が、ピット６ｂ内へ押し込まれる変形になるからである。このような変形の量がばらつくと充填される導電性ペースト８の量もばらつく。これに対して、溝７ｂがある場合には、溝７ｂ内へ押し込まれるスキージ１の微視的な変形にばらつきが生じても、ピット６ｂ内への導電性ペースト８の充填量には影響しなくなる。この点はさらに後述する（図３）。
【００２５】
ピット６ｂに充填された導電性ペースト８は、スキージ１が移動しスクリーンマスク５が配線板基材１０から隔離し始めると、一部は配線板基材１０に付着して引っ張られ、他の一部はピット６ｂ内に残留するように引っ張られる。スキージ１が図１左方向へさらに動くと、スキージ１の後方ではスクリーンマスク５と配線板基材１０との距離がさらに離間し、一部がピット６ｂ（６ｃ、６ｄ、６ｅ）内に残り、配線板基材１０に引っ張られた部分が分断されて先が尖った形状で配線板基材１０に付着する（導電性バンプ９となる。）。
【００２６】
導電性バンプ９を形成した後は、配線板基材１０をこのスクリーン印刷装置から取り出し、導電性バンプ９を有する配線板基材１０について例えば百数十℃で乾燥を行なうと導電性バンプ９を硬化させることができる。硬化された導電性バンプ９を有する配線板基材１０を、半硬化状態の絶縁板（プリプレグ）と積層プレスして導電性バンプ９によりプリプレグを貫通させて層間接続体にする。このような層間接続体は、高さのばらつきが抑制されていることから接続信頼性が向上している。また、用いるプリプレグとして材料の選択肢を広げることもできるので、コストや生産性を改善できる。
【００２７】
なお、貫通性向上のため導電性バンプ１０をさらに高くに形成するためは、導電性バンプ９を乾燥・硬化させ、同一パターンのスクリーンマスクを用いて導電性ペースト８を複数回印刷する方法を採り得る。このような場合でも、従来の場合よりその形成高さばらつきを減少して生産性高く例えば配線板を製造できる。
【００２８】
図３は、上述したスクリーン印刷方法によってピット内に充填される導電性ペーストの量が均一化される仕組みを従来の場合と比較して説明するための、スキージおよびピットの近傍を拡大して示す模式的断面図である。図３において、すでに説明したものと同一のものには同一番号を付してある。
【００２９】
図３（ａ）は、本発明の上記実施形態の場合である。スキージ１の進行に伴い、スキージ１は直前方の導電性ペースト８を溝７ｂおよびピット６ｂに充填し、同時にスキージ１の直後方では、導電性ペースト８をすり切って上面を形成していく。このような作用により、導電性ペースト８は図３（ａ）におけるピッチの粗いハッチング部分のような形状を呈する。スキージ１は、下方への力の印加により微視的に変形してスクリーンマスク５の溝７ｂにわずかに押し込まれている。ここで、スキージ１の変形は溝７ｂの深さより小さい範囲に留まる。したがって、ピット６ｂに充填される導電性ペースト８（図でドットパターンで示された部分）の量にばらつきは生じない。
【００３０】
これに対し図３（ｂ）は、スクリーンマスク５Ａに溝７ｂがなくピット６Ａｂのみがある場合である。この場合には、スキージ１が下方へ押圧されて微視的に変形すると、図示するようにピット６Ａｂ内にスキージ１が押し込まれる。この状態でスキージ１の直後方では導電性ペースト８をすり切って上面が形成されていくことは同様である。したがって、この場合、導電性ペースト８は図３（ｂ）におけるピッチの粗いハッチング部分のような形状を呈する。なお、スキージ１は、直前方に存在する導電性ペースト８から反力Ｆ１を受けている。
【００３１】
図３（ｃ）の状態は、図３（ｂ）とほぼ同じであるが、スキージ１の直前方に存在する導電性ペースト８の量が異なる（より少ない）場合である。この場合には、スキージ１の直前方に存在する導電性ペースト８からの反力Ｆ２は上記のＦ１より小さくなる。したがってスキージ１がピット６Ａｂ内に押し込まれる変形量は、図示するように、図３（ｂ）に示す場合より大きくなる。
【００３２】
図３（ｂ）と図３（ｃ）におけるドットパターンで示された部分は、それぞれ、ピット６Ａｂに充填される導電性ペースト８を示している。すなわち、スキージ１の直前方に存在する導電性ペースト８の量によりスキージ１の変形の程度が異なり、これによりピット６Ａｂに充填される導電性ペースト８の量がばらつくことを示している。このような充填量のばらつきは、形成される導電性バンプの高さばらつきの原因になる。
【００３３】
なお、実際に、スキージ１の直前方に存在する導電性ペースト８の量は、例えば、スキージ１の長手方向位置により異なったり、複数回印刷することにより減少したりして、スキージ１の長手方向や印刷の位置により、加えて時間的に常に変動する。このような変動に対して上記実施形態では、ピット６ａ、…内への導電性ペースト８の充填量を一定化できる。したがって、形成される導電性バンプ９の高さのばらつきを低減できる。
【００３４】
実験では、導電性バンプ９の形成高さばらつきを次のように低減できた。条件として、導電性ペースト８にフェノールメラミン系樹脂を含有する銀ペーストを用い、スクリーンマスク５として厚さ０．２ｍｍ、ピット径０．１５ｍｍ、溝の深さ０．１ｍｍ、溝の幅がピット径の５倍から１０倍程度、溝の長さがピット径の３０倍程度のものを用いた。比較例のスクリーン印刷としては、同様の銀ペーストを用い、スクリーンマスク５Ａとして厚さ０．１５ｍｍ、ピット径０．１５ｍｍのものを用いた。両者とも３回の複数回印刷を行った。なお、スクリーンマスク５、５Ａの厚さが異なるのは、形成される導電性バンプの平均高さをほぼ揃えるためである。
【００３５】
スクリーンマスク５の場合には、形成高さの平均が１３８μｍで、高さのばらつき３σ（３σは周知のように標準偏差の３倍）が２１μｍであった。スクリーンマスク５Ａでは、形成高さの平均が１３２μｍで、高さのばらつき３σが２７μｍであった。よって、平均に対するばらつきの割合は、スクリーンマスク５で約１５％、スクリーンマスク５Ａで約２０％である。すなわち、形成高さばらつきを３／４程度に低減できた。
【００３６】
図４は、スクリーンマスク５におけるピットと溝の寸法各諸元を説明するための正面図および側面図である。図４（ａ）と図４（ｂ）との違いは、ピットと溝の形成を同一の板部材に施した場合（図４（ａ））と別の板部材に施した場合（図４（ｂ））の違いである。両者とも、ピットの貫通方向深さＤ２と溝の深さＤ１との割合は、製作の容易さや効果を考慮すると、７対３から３対７程度にするのが一応好ましい。また、厚さＴは、ピットの径Ｄと関係しており、Ｄの０．５倍ないし２倍が好ましい。薄すぎるとペースト充填量の不足になり、厚すぎると開口の内壁に引っ張られて残留するペースト量が多くなり、ともにペーストの転移量増加には寄与しなくなる。
【００３７】
さらに、溝の長さＬ１は、ピットの径Ｄの１０倍以上にすることが一応の目安である。短すぎると溝の長さＬ１の端部にペーストの粘度によっては空隙が生じた場合にピット内へのペーストの充填に影響が生じる。溝の幅Ｌ２は、ピットの径Ｄの２倍ないし２０倍に設定するのが目安になる。狭すぎると溝内でのピットの配置の融通性が小さくなり、広すぎると溝の深さＤ１の底面にスキージ１の変形が及んでしまう可能性が生じる。
【００３８】
なお、図４（ａ）に示す一体ものを製造するには、例えば、ピット形成済みまたは前のスクリーンマスクとなる板にフォトレジストマスクを貼付または塗布してこれを溝パターン部位が抜けるようにパターニングし、上記板をエッチング加工する方法を用いることができる。または、ＮＣ（numerical control）加工機などを用いる方法も考えられる。また、図４（ｂ）に示す積層構造のものは、積層の両者にあらかじめ貫通加工を行っておいてから貼り合わせる方法と、貼り合わせてから両面に溝またはピットを形成する方法とが考えられる。後者の方法では、材質の違いにより化学的エッチングを適用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の一実施形態に係るスクリーン印刷方法を実施するのに適する装置の構成を模式的に示す側面図。
【図２】図１に示す装置の特にスキージとスクリーンマスクの部分のみを示す模式的上面図。
【図３】本発明の一実施形態に係るスクリーン印刷方法によってピット内に充填される導電性ペーストの量が均一化される仕組みを従来の場合と比較して説明するための、スキージおよびピットの近傍を拡大して示す模式的断面図。
【図４】本発明の一実施形態でのスクリーンマスク５におけるピットと溝の寸法各諸元を説明するための正面図および側面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…スキージ、２…印刷台、３、４…スクリーンマスク設置部、５…スクリーンマスク、６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ，６ｅ…ピット、７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ…溝、８…導電性ペースト、９…導電性バンプ、１０…配線板基材、１１…スキージ移動案内レール。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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