(57)【要約】  【課題】電子部品を高密度に搭載するためのはんだ端子を、クリームはんだをスクリーン印刷で形成する際に、高精細なパターンを高密度、且つ高速に印刷しても、クリームはんだの滲み、版離れの不良や開口部からのクリームはんだの抜け性の不良に起因するはんだ端子の割れ、抜け、欠け等の欠陥が発生せず、且つ繰り返し印刷してもはんだ端子に欠陥は発生しない。【解決手段】導電性ペーストの転写用の開口部が形成されたメタルマスク原板に間歇電解研磨処理を施してなるメタルマスク。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性ペーストの転写用の開口部が設けられたメタルマスク原板に間歇電解研磨処理を施してなるメタルマスク。
【請求項２】
金属基板にレーザー光の照射により開口部が設けられたメタルマスク原板である請求項１記載のメタルマスク。
【請求項３】
アディティブ法で作られたメタルマスク原板である請求項１記載のメタルマスク。
【請求項４】
金属基板にレーザー光を照射して導電性ペーストの転写用の開口部を形成する工程、間歇電解研磨処理工程からなるメタルマスクの製造方法。
【請求項５】
請求項２、又は３記載のメタルマスクを紗を介して金属枠に貼り付けてなる、版のテンションが０．８〜１．２ｍｍスクリーン印刷版。
【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等の導電性ペースト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等の導電性ペーストを印刷し、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、パターン状に直接金属や樹脂フィルム又は板にレーザー光を照射して孔を開けるレーザー法、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る。特に、レーザー法やアディティブ法で作られたメタルマスクは高精細パターンに対応でき、高密度実装用等に使用が拡大している。
【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、クリームはんだの版からの抜けが悪くなり、印刷版の版離れが悪くなり、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】
前記した印刷上の問題点を惹起する原因は種々あるが、大きな原因として開口部壁面の平滑性が挙げられる。そこで、開口部の壁面を化学的、物理的に処理する方法が提案されている。その中で
【特許文献１】特開平４−９０５９号公報
【特許文献２】特開平６−９１８３９号公報
【特許文献３】特開平７−３２７５９号公報には、メタルマスクの開口部壁面を平滑化するために電解研磨処理する方法が提案されている。
【０００６】
しかし、前記したような電解研磨処理を施したメタルマスクを用いても、最近の電子部品の高密度化に対しては、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。又、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。
【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を形成するに当たり、クリームはんだ等の導電性ペーストを印刷した際に、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メタル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、メタルマスクを用いてクリームはんだを印刷した際の前記した種々の問題を解決するために電解研磨の処理方法の検討を行い、本発明を完成した。
【０００９】
すなわち、本発明は、
導電性ペーストの転写用の開口部が設けられたメタルマスク原板に間歇電解研磨処理を施してなるメタルマスク、及び
金属基板にレーザー光の照射により開口部が設けられたメタルマスク原板である前記記載のメタルマスク、及び
アディティブ法で作られたメタルマスク原板である前記記載のメタルマスク、及び
金属基板にレーザー光を照射して導電性ペーストの転写用の開口部を形成する工程、間歇電解研磨処理工程からなるメタルマスクの製造方法、及び
前記記載のメタルマスクを紗を介して金属枠に貼り付けてなる、テンションが０．８〜１．２ｍｍスクリーン印刷版、である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のクリームはんだ印刷用メタルマスクは開口部の壁面が平滑化され、且つエッジがシャープになっているため、クリームはんだを印刷した際のクリームはんだの滲み、版からの抜け性が改良され、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】
本発明においけるクリームはんだ印刷用メタル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が好ましい。メタルマスクの厚は３０〜１５０μｍで、前記の金属や合金の単層体でも、積層体でもよい。
【００１２】
本発明のメタルマスクはクリームはんだの転写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、繰返しピッチは７０〜４００μｍである。又、前記開口部はテーパーを有していてもよい。
【００１３】
本発明のメタルマスク原版の製造方法としては、前記した金属又は合金の板に開口部を薬液により溶解するエッチング法、レーザー光により孔を開けるレーザー法、電鋳により製作するアディティブ法等が実用化されているが、本発明においてはレーザー法又はアディティブ法が好ましい。
【００１４】
レーザー法とは、ステンレス、ニッケル等の金属板にレーザー光を直接照射して開口部を形成する。
アディティブ法とは、導電性基板にフォトリソグラフ法により感光性樹脂で開
口部に対応する凸部を形成し、凸部を形成した面に電気メッキを行い金属層を形成した後、感光性樹脂及び導電性基板を除去する。
【００１５】
本発明のメタルマスクにおいては、前記した方法で開口部を形成したメタルマスク原版に間歇電解研磨処理を施す。
間歇電解研磨とは電解研磨を間歇的に行う方法であり、研磨液にメタルマスク原板を浸漬し、一定時間通電し、その後一定時間通電しない。この通電と非通電のサイクルを繰り返えす。この際、通電工程と非通電工程の間に短時間逆通電を行うと更に好ましい。具体的には、通電工程は電流密度が５〜３５Ａ／ｄｍ２、好ましくは１０〜３０Ａ／ｄｍ２、通電時間が５〜３０秒、逆通電工程は電流密度が−３〜−０．３Ａ／ｄｍ２、通電時間が０．５〜５秒、非通電工程は時間が１０〜６０秒程度である。
又、当然のことながら、研磨液は研磨する材料に適した電解液を用いることは言うまでもない。
【００１６】
従来の電解研磨と間歇研磨処理を施したメタルマスクの相違は、開口部を観測した結果から、開口部の壁面の平滑性には大きな相違が見られる。又、開口部のエッジ形状が異なる。即ち、従来の電解研磨の場合は開口部のエッジも研磨され、丸くなる。一方、間歇電解研磨の場合にはエッジはシャープである。その結果クリームはんだを印刷した際に滲みが改良されたと思われる。
【００１７】
本発明のメタルマスクは、アルミ、ステンレス、銅等からなる金属枠に紗を介して貼り付けてスクリーン印刷版になる。具体的には、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メタル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メタルマスクの外周部を紗を介して貼り付けたスクリーン印刷版が出来上がる。メタルマスクは紗のテンションによって引っ張られている。このテンションも前記したようなクリームはんだの印刷特性に大きく関係し、高密度実装用や鉛フリーのクリームはんだの印刷には、該テンションは０．８〜１．２ｍｍが好ましく、０．９〜１．１ｍｍが更に好ましい。この場合のテンションの測定方法は、スクリーン印刷版の中央部に一定の過重を付加した際の印刷版のたわみ量で測定し、テンションゲージＳＴＧ−７５Ｂ（株式会社プロテック）で測定した値とする。
【００１８】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明する。但し、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】
【００１９】
厚さ５０μｍのステンレス板に電子部品搭載用のはんだパターンとして、直径が７０μｍの開口部を繰り返しピッチ１５０μｍで縦横それぞれ６８（合計４６２４）個からなる約１０ｍｍ×１０ｍｍの正方形を基本パターンとし、該基本パターンを繰り返しピッチ１５ｍｍで３×５（合計１５）個を配置したパターンとなるようにＹＡＧレーザーで開口部を形成し、４００×４８０ｍｍのメタルマスク原板を製作した。
【００２０】
上記のメタルマスク原板を、燐酸濃度が６００ｍｌ／ｌ、硫酸濃度が１８０ｍｌ／ｌからなる電解液を用い、４５℃の条件で、メタルマスク原板を陽極にして下記の電解研磨条件を１サイクルとし、２０サイクルの電解研磨処理を行い、メタルマスクを製作した。
電流密度         通電時間
通電  ：  １５Ａ／ｄｍ２      １５秒
逆通電：  −０．５Ａ／ｄｍ２    ３秒
非通電：    ０Ａ／ｄｍ２      ２０秒
【００２１】
次に、外形５５０×６５０ｍｍのアルミ製枠に１８０メッシュのポリエステル製の紗が張られたスクリーンの中心部に、上記のメタルマスクの外周部をエポキシ系接着剤を用いて貼り付け、メタルマスクの外周部から１０ｍｍ以内の部分の紗を切り取り、スクリーン印刷版を作った。テンションゲージＳＴＧ−７５Ｂ（株式会社プロテック）で測定した該版のテンションは０．９ｍｍであった。
【００２２】
上記のスクリーン印刷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）にセットし、鉛フリーのクリームはんだ（ＬＦ−７１Ｓ−３、タムラ化研株式会社）をプリント配線基板に印刷し、形成されたクリームはんだ端子を観察した。繰り返し５０００回印刷してもクリームはんだの滲み、はんだ端子の欠け、抜け、割れ等の欠陥は観察されなかった。
【００２３】
比較例１として、実施例１において、電解研磨条件として、電流密度を１８Ａ／ｄｍ２で、通電時間を連続３００秒とする以外は実施例１と同じようにしてメタルマスク、及びスクリーン印刷版を作り、クリームはんだの印刷を行った。１００回繰り返し印刷すると、クリームはんだの滲みが発生し始め、且つはんた端子にも欠けが生じた。
比較例２及び３として、実施例１で製作したメタルマスクを、紗のテンションを変えたスクリーンに貼り付けて、テンションがそれぞれ１．３ｍｍ（比較例２）、０．７ｍｍ（比較例３）のスクリーン印刷版を作り、クリームはんだの印刷を行った。比較例２の版は印刷時の版離れが悪く、はんだ端子に欠け、割れ等の欠陥が生じた。又、比較例３の版では印刷版の版離れが急激に起こり、はんだ端子に欠けが生じた。  
【実施例２】
【００２４】
板厚１ｍｍ、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、実施例１同じパターンのガラスマスクを使用して、ミラー反射型平行光露光機で両面露光し、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。
【００２５】
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６０μｍのニッケル膜を形成した。得られたニッケル膜付き基板を５０℃の１．０％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、次いで基板からニッケル膜を剥離して、４００×４８０ｍｍのニッケル製のメタルマスク原板を作製した。
【００２６】
上記のメタルマスク原板を用いて、下記の電解研磨条件以外は実施例１と同じようにして間歇電解研磨処理を行い、メタルマスクを製作した。
電流密度           通電時間
通電  ：  ２５Ａ／ｄｍ２        １０秒
逆通電：  −１．５Ａ／ｄｍ２      １秒
非通電：    ０Ａ／ｄｍ２        ４０秒
【００２７】
上記のメタルマスクを用いて、実施例１と同じ方法でテンションが１．０ｍｍのスクリーン印刷版を作り、クリームはんだの印刷評価を行った。結果は実施例１と同じであった。又、比較例として、連続通電だけの電解研磨処理したメタルマスクを用いたスクリーン印刷版（比較例４）、及び実施例２メタルマスクを用いて、版のテンションを１．３ｍｍ（比較例５）、０．７ｍｍ（比較例６）にしたスクリーン印刷版を作り、評価した。結果は、比較例４ではクリームはんだの滲みが発生し始め、はんた端子にも欠けが生じた。比較例５では印刷時の版離れが悪く、はんだ端子に欠け、割れ等の欠陥が生じ、比較例６では印刷版の版離れが急激に起こり、はんだ端子に欠けが生じた。  
【産業上の利用可能性】
【００２８】
本発明のメタルマスクは鉛フリーのクリームはんだを、高精細なパターンを高密度に、且つ高速で印刷しても優れた転写性で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。