特許 6193073 メタルマスクの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6193073

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】メタルマスクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   B41C 1/14 20060101AFI20170828BHJP

   B41N 1/24 20060101ALI20170828BHJP

   C25D 1/00 20060101ALI20170828BHJP

   C25D 1/08 20060101ALI20170828BHJP

【ＦＩ】

   B41C1/14

   B41N1/24

   C25D1/00 381

   C25D1/08

【請求項の数】2

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2013-203396(P2013-203396)

(22)【出願日】2013年9月30日

(65)【公開番号】特開2015-66818(P2015-66818A)

(43)【公開日】2015年4月13日

【審査請求日】2016年6月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】000005810

【氏名又は名称】日立マクセル株式会社

(72)【発明者】

【氏名】小林 良弘

(72)【発明者】

【氏名】中島 貴士

【審査官】 亀田 宏之

(56)【参考文献】

【文献】 特開平０６−３２８８７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３３４９５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２５７０９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２９５８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−１６９１０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ４１Ｃ １／１４

Ｂ４１Ｎ １／２４

Ｃ２５Ｄ １／００

Ｃ２５Ｄ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

マスク本体（２）に、所望の形状に形成された開口部（３）と、前記開口部（３）内に形成されたリブ部（４）と、前記リブ部（４）に形成された支柱部（５）とを備え、前記リブ部（４）の一面が前記マスク本体（２）の一面と面一になるように形成されるとともに、前記リブ部（４）の他面に形成された前記支柱部（５）の端面が前記マスク本体（２）の他面と面一になるように形成されたメタルマスクの製造方法において、
母型（４０）の表面に、前記マスク本体（２）に対応する第１パターンレジスト（４２）を形成する第１パターンレジスト形成工程と、
前記第１パターンレジスト（４２）を用いて、前記母型（４０）の表面に、第１金属層（４３）を形成する第１金属層形成工程と、
前記第１パターンレジスト（４２）を除去する第１パターンレジスト除去工程と、
前記母型（４０）及び前記第１金属層（４３）の表面に、前記支柱部（５）に対応する第２パターンレジスト（４６）を形成する第２パターンレジスト形成工程と、
前記第２パターンレジスト（４６）を用いて、前記第１金属層（４３）の表面に、第２金属層（４７）を形成する第２金属層形成工程と、
前記第２パターンレジスト（４６）を除去する第２パターンレジスト除去工程とを有し、
前記第１パターンレジスト形成工程において、前記第１パターンレジスト（４２）は、前記マスク本体（２）に形成される前記開口部（３）の形成箇所に対応するレジスト体（４２ａ）を有し、前記レジスト体（４２ａ）の形状寸法は、所望する前記開口部（３）の形状寸法より大きく形成することを特徴とするメタルマスクの製造方法。

【請求項2】

前記第２パターンレジスト形成工程は、
前記第１金属層（４３）から露出する前記母型（４０）の表面に、第２レジスト層（４４）を形成する第２レジスト層形成工程と、
前記第１金属層（４３）及び前記第２レジスト層（４４）の表面に、第３レジスト層（４５）を形成する第３レジスト層形成工程と、
前記第２レジスト層（４４）及び前記第３レジスト層（４５）を露光して現像する露光・現像工程とを有することを特徴とする請求項１に記載のメタルマスクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、インク、ペースト、クリーム、ボールなどといった材料が挿通可能な開口部の周辺に支柱部を備えるメタルマスクの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

スクリーン印刷用のメタルマスク（印刷用マスク）として、特許文献１が開示されている。係る特許文献１に記載のメタルマスクは、図７に示すように、メッシュ部１０１と、その周囲のメッシュ部１０１より厚い基盤部１０２からなり、メッシュ部１０１の下の空間部に橋桁状の支柱１０３が設けられている。係る構成のメタルマスクを使用して印刷を行えば、メッシュ部１０１の下の空間部に設けられた橋桁状の支柱１０３が支えとなるため、メッシュ部１０１がスキージ圧により、へこみ方向に変形することを防止できるので、均一な厚みでペーストを印刷することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平６−３２８８７３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

係るメタルマスクは、エレクトロフォーミング法により作成することができる。具体的には、図８に示すように、導体２１０上に絶縁体（レジスト）により、所定のパターンレジスト（メッシュ部１０１の孔１０１ａの部分）Ｒ１を形成した後、電気メッキを行い、その絶縁体を溶液で除去して、第１層目のメッキ膜２１１を形成する。さらに、この第１層目のメッキ膜２１１の上に、同様にして、絶縁体により、別のパターンレジスト（支柱１０３に相当する部分を除くメッシュ部１０１の下の空間部）Ｒ２を形成した後、電気メッキを行い、その絶縁体を溶液で除去して、第２層目のメッキ膜２１２を形成したものである。これらの第１層目及び第２層目のメッキ膜を一括して剥離し、上記のスクリーン印刷用刷版が作成される。この結果、支柱１０３は、メッシュ部１０１の下の空間部を形成するための第２層目のメッキ膜２１２形成時に同時に形成することができる。

【0005】

上記支柱１０３に対応する第２層目のメッキ膜２１２は、メッシュ部１０１に対応する第１層目のメッキ膜２１１の孔１０１ａを除く位置に形成されなければならず、上記製造方法においては、第２層目のメッキ膜２１２を形成するために、第１層目のメッキ膜２１１上に、新たに別のパターンレジストＲ２を形成しているが、この別のパターンレジストＲ２を形成するにあたっては、孔１０１ａのピッチが小さくなればなるほど、つまり、メッシュ部１０１（第１層目のメッキ膜２１１）の孔１０１ａを除く部分が狭くなればなるほど困難であった。また、図９に示すように、基盤部１０２側の孔１０１ａの内壁面が段差なくストレート状に形成された構成の場合、この部分に対応するメッキ膜２１１とメッキ膜２１２との位置が正確に合わさるように形成されなければならず、この点も困難であった。本願発明は、上記課題を解決することができるメタルマスクの製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、マスク本体２に、所望の形状に形成された開口部３と、開口部３内に形成されたリブ部４と、リブ部４に形成された支柱部５とを備え、リブ部４の一面がマスク本体２の一面と面一になるように形成されるとともに、リブ部４の他面に形成された支柱部５の端面がマスク本体２の他面と面一になるように形成されたメタルマスクの製造方法である。係る製造方法は、母型の表面に、マスク本体に対応する第１パターンレジストを形成する第１パターンレジスト形成工程と、第１パターンレジストを用いて、母型の表面に、第１金属層を形成する第１金属層形成工程と、第１パターンレジストを除去する第１パターンレジスト除去工程と、母型及び第１金属層の表面に、支柱部に対応する第２パターンレジストを形成する第２パターンレジスト形成工程と、第２パターンレジストを用いて、第１金属層の表面に、第２金属層を形成する第２金属層形成工程と、第２パターンレジストを除去する第２パターンレジスト除去工程とを有する。第１パターンレジスト形成工程において、第１パターンレジストは、マスク本体２に形成される開口部３の形成箇所に対応するレジスト体を有し、該レジスト体の形状寸法は、所望する開口部３の形状寸法より大きく形成することを特徴とする。

【0007】

また、第２パターンレジスト形成工程は、第１金属層から露出する母型の表面に、第２レジスト層を形成する第２レジスト層形成工程と、第１金属層及び第２レジスト層の表面に、第３レジスト層を形成する第３レジスト層形成工程と、第２レジスト層及び第３レジスト層を露光して現像する露光・現像工程とを有することを特徴とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明に係る製造方法によれば、容易且つ精度良くメタルマスクを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係るメタルマスクの全体構成斜視図及び部分拡大平面図である。

【図2】本発明に係るメタルマスクの部分断面図である。

【図3】本発明に係るメタルマスクの製造方法の説明図である。

【図4】本発明に係るメタルマスクの製造方法の説明図である。

【図5】本発明に係る他のメタルマスクの製造方法の説明図である。

【図6】本発明に係る他のメタルマスクの製造方法の説明図である。

【図7】メタルマスクの断面図である。

【図8】メタルマスクの製造方法の説明図である。

【図9】メタルマスクの断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

（第１実施形態）
図１に、本発明に係るメタルマスクを示す。図１（ａ）は、本発明に係るメタルマスクの全体構成斜視図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）における部分拡大平面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）を反対側から見た部分拡大裏面図である。このメタルマスク（以下、単にマスクと記す場合もある）１は、半田ペースト等の印刷物を印刷するための印刷用マスク、半田ボール等の搭載物を配列するための配列用マスクとして供されるものであって、ここでは、印刷用マスクとして以下説明する。図２は、図１（ｂ）及び図１（ｃ）における部分断面図であり、図２における符号７は、マスク１による半田ペースト等といった材料の印刷対象となるワークを示す。このワーク７にはウエハや基板があり、ワーク７の上面には、入出力端子である電極部が所定のパターンで形成されている。

【0012】

図１及び図２に示すように、マスク１は、ニッケルやニッケル‐コバルト等のニッケル合金、銅やその他の金属を素材として形成されたマスク本体２に、所望形状の開口部３が形成されている。この開口部３は、図２に示すように、ワーク７上における電極部の形成位置に対応したパターンで配されている。開口部３の形状としては、四角状に限らず、その他多角形状や円形状、半円状、Ｃ状、曲線状としても良い。また、開口部３内の側面は、ストレート状に形成されている。

【0013】

マスク本体２には、枠体を装着することができる。この枠体は、例えば、アルミ、４２アロイ、インバー材、ＳＵＳ４３０等の材質からなる平板体であり、その盤面中央に、マスク本体２に対応する一つの四角形状の開口を備えており、一枚のマスク本体２を一枚の枠体で保持している。枠体は、マスク本体２よりも肉厚の成形品であり、マスク本体２に枠体を装着する際には、マスク本体２の外周縁と不離一体的に接合される。

【0014】

マスク本体２（マスク１）の開口部３内には、半田ペースト等の印刷物の印刷量を調整するためのリブ部４が形成されている。リブ部４は開口部３内に自由に設定することができ、リブ部４の形状や本数、形成位置を設定することで、印刷量を細かく調整することができる。このリブ部４の配置形態としては、ライン状、ハニカム状、格子状、メッシュ状、放射状などがある。もちろん、リブ部４とリブ部４またはリブ部４と開口部３の周縁によって区画される形状は、四角状に限らず、三角状、六角状、その他多角形状、円形状であっても良い。

【0015】

開口部３内に形成されたリブ部４には、支柱部５が形成されている。詳しくは、リブ部４の一面４Ａとは反対側の面となる他面４Ｂに支柱部５が突出形成されている。この支柱部５は、図２に示すように、印刷時のスキージ８による上からの押さえ力に対する支えとなり、開口部３の形成領域がへこみ方向に変形することを防ぐことができ、半田ペースト（印刷物）９を均一な厚みで印刷することができる。支柱部５の形状は、角柱状、円柱状等とすることができる。また、支柱部５の幅寸法（角柱状の場合は長辺の長さ、円柱状の場合は直径）は、リブ部４の幅寸法と同じかそれ以下であることが好ましい。

【0016】

リブ部４の厚さ寸法（Ｔ１）と支柱部５の高さ寸法（Ｔ２）とを足し合わせた寸法は、マスク本体２（メタルマスク１）の厚さ寸法（Ｔ３）と同寸法（Ｔ３＝Ｔ１＋Ｔ２）になるように設定されている。また、マスク本体２の一面（スキージ面）２Ａがリブ部４の一面４Ａと面一になるように形成され、マスク本体２の他面（印刷面）２Ｂが支柱部５の端面５Ｂと面一になるように形成されている。本実施形態のメタルマスク１は、リブ部４の形状、寸法（厚さや幅）、本数、形成位置と支柱部５の高さ寸法とを適宜設定することで、印刷量を適量に調整することができるとともに、均一な厚みの印刷物を得ることが可能となる。なお、マスク本体２（メタルマスク１）の厚さは、１５μｍ以上が好ましく、ここでは、２０μｍに設定した。また、リブ部４の厚さは、５μｍ以上が好ましく、ここでは、１０μｍに設定し、支柱部５の高さは、５μｍ以上が好ましく、ここでは、１０μｍに設定した。

【0017】

次に、係る構成のメタルマスク１の製造方法を図３及び図４に示す。まず、図３（ａ）に示すごとく、導電性を有する、例えば、ステンレス製や真ちゅう鋼製の母型３０の表面に第１レジスト層３１を形成する。この第１レジスト層３１は、例えば、ネガタイプの感光性ドライフォトレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成する。

【0018】

ついで、第１レジスト層３１の上に、マスク本体２に対応する透光孔を有するパターンフィルム（ガラスマスク）Ａを密着させたのち、紫外光ランプで紫外線光を照射して露光を行い、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図３（ｂ）に示すごとく、母型３０の表面に、第１レジスト体３２ａを有する第１パターンレジスト３２を形成する（第１パターンレジスト形成工程）。この時、紫外線が透過しにくいフォトレジストを用いたり、露光量を弱めたりして、第１パターンレジスト３２にテーパを付けることができる。

【0019】

ついで、所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、図３（ｃ）に示すごとく、先の第１パターンレジスト３２の高さの範囲内で、母型３０の第１パターンレジスト３２で覆われていない表面に、ニッケルや銅等の電着金属を電鋳して、第１金属層３３を形成する（第１金属層形成工程）。

【0020】

ついで、図３（ｄ）に示すごとく、第１パターンレジスト３２を除去する（第１パターンレジスト除去工程）。ここで、第１金属層３３の表面に研磨処理を施しておくと良い。

【0021】

ついで、図４（ａ）に示すごとく、母型３０の第１金属層３３で覆われていない表面に、第２レジスト層３４を形成する（第２レジスト層形成工程）。この第２レジスト層３４は、液状のレジストを、母型３０及び第１金属層３３の表面に供給し、母型３０の第１金属層３３で覆われていない表面に、第１金属層３３の厚さまで塗り込み、不要なレジストを取り除くことで形成する。

【0022】

ついで、図４（ｂ）に示すごとく、第１金属層３３及び第２レジスト層３４の表面に、第３レジスト層３５を形成する（第３レジスト層形成工程）。この第３レジスト層３５も、第１レジスト層３１と同じように、ネガタイプの感光性ドライフォトレジストを、所定の高さに合わせて一枚ないし数枚ラミネートして熱圧着により形成すると良い。

【0023】

ついで、第３レジスト層３５の上に、支柱部５に対応する透光孔を有するパターンフィルム（ガラスマスク）Ｂを密着させたのち、紫外光ランプで紫外線光を照射して露光を行い、現像、乾燥の各処理を行って、未露光部分を溶解除去することにより、図４（ｃ）に示すごとく、母型３０及び第１金属層３３の表面に、第２パターンレジスト３６を形成する（第２パターンレジスト形成工程）。ここでは、第３レジスト層３５を露光、現像することで、同時に第２レジスト層３４も露光、現像されることになる（露光・現像工程）。

【0024】

ついで、所定の条件に建浴した電鋳槽に入れ、図４（ｄ）に示すごとく、第１金属層３３の表面に、先の第２パターンレジスト３６の高さ程度に、ニッケルや銅等の電着金属を電鋳して、第２金属層３７を形成する（第２金属層形成工程）。

【0025】

最後に、母型３０及び第２パターンレジスト３６を除去する、詳しくは、第２パターンレジスト３６を溶解・膨潤除去（第２パターンレジスト除去工程）し、母型３０を剥離除去することにより、図４（ｅ）および図１に示すごとく、メタルマスク１が得られる。

【0026】

係る製造方法によれば、電鋳法によりメタルマスク１を精度良く作製することができる。特に、リブ部４及び支柱部５を電鋳法によって形成することで、リブ部４及び支柱部５を高精度且つ自由に設定することができるので、均一な厚みの印刷に寄与できる。

【0027】

（第２実施形態）
続いて、第２実施形態に係るメタルマスクの製造方法について説明する。なお、上記構成と同一の部材には同一の符号を付してその説明を省略する。

【0028】

上記第１実施形態では、第１パターンレジスト３２をマスク本体２に対応するように形成し、第１パターンレジスト３２を用いて第１金属層３３を形成して、第１パターンレジスト３２を除去することで、マスク本体２が得られるものであり、第１パターンレジスト３２が有する第１レジスト体３２ａの形状・寸法が開口部３の形状・寸法となって現れる。これに対し、本実施形態では、開口部３に対応する第１パターンレジスト４２の第１レジスト体４２ａを所望の開口部３の形状・寸法より大きく形成している。以下に係るメタルマスクの製造方法を説明する。

【0029】

まず、第１実施形態のように、図５（ａ）に示すごとく、母型４０の表面に、第１レジスト層４１を形成する。

【0030】

ついで、第１レジスト層４１の上に、パターンフィルム（ガラスマスク）Ｃを密着させ、露光、現像、乾燥の各処理を行い、未露光部分を溶解除去することにより、母型４０の表面に、第１パターンレジスト４２を形成する（第１パターンレジスト形成工程）が、ここで、図５（ｂ）に示すごとく、第１パターンレジスト４２は第１レジスト体４２ａを有し、第１レジスト体４２ａの外形寸法（ｈ）を所望とする開口部３の外形寸法より大きく形成する。好ましくは、所望とする開口部３の寸法の１．１〜１０倍に形成する。さらに好ましくは、所望とする開口部３の寸法の１．１〜２．０倍に形成する。

【0031】

ついで、図５（ｃ）に示すごとく、母型４０の第１パターンレジスト４２で覆われていない表面に、第１金属層４３を形成（第１金属層形成工程）し、図５（ｄ）に示すごとく、第１パターンレジスト４２を除去（第１パターンレジスト除去工程）し、図６（ａ）に示すごとく、母型４０及び第１金属層４３の表面に、第２レジスト層４４と第３レジスト層４５を形成する（第２レジスト層形成工程、第３レジスト層形成工程）。

【0032】

ついで、第３レジスト層４５の上に、パターンフィルム（ガラスマスク）Ｄを密着させ、露光、現像、乾燥の各処理を行い、未露光部分を溶解除去することにより、母型４０及び第１金属層４３の表面に、第２パターンレジスト４６を形成（第２パターンレジスト形成工程）するが、ここで、パターンフィルム（ガラスマスク）Ｄは、所望する開口部３の外形寸法（Ｈ）と支柱部５に対応する透光孔を有するものを用いる。これにより、第２レジスト層４４は、所望の開口部３の外形寸法（Ｈ）に対応するように露光されるとともに、第３レジスト層４５は、支柱部５に対応するように露光される。この後、現像、乾燥の各処理を行い、未露光部分を溶解除去すること（露光・現像工程）により、第２パターンレジスト４６が形成される。ここで、第１パターンレジスト４２形成時に、第１パターンレジスト４２が有する第１レジスト体４２ａの外形寸法（ｈ）を所望する開口部３の外形寸法より大きく形成しているので、図６（ｂ）に示すごとく、第１金属層４３と第２パターンレジスト４６との間に、母型４０が露出する間隙部分Ｓが生じてしまうが、続いて、第２パターンレジスト４６を用いて第２金属層４７を形成（第２金属層形成工程）することで、図６（ｃ）に示すごとく、第１金属層４３の表面に、第２金属層４７が形成されると同時に、係る間隙部分Ｓにも第２金属層４７が形成される。

【0033】

最後に、第２パターンレジスト４６を除去（第２パターンレジスト除去工程）し、母型４０を除去することにより、図６（ｄ）および図１に示すごとく、メタルマスク１が得られる。

【0034】

このように、本実施形態では、マスク本体２（リブ部４）に対応する第１パターンレジスト４２の形成時では、第１レジスト体４２ａの外形寸法（ｈ）を所望の開口部３の外形寸法より大きく形成し、開口部３及び支柱部５に対応する第２パターンレジスト４６の形成時に、第２パターンレジスト４６の外形寸法（Ｈ）を所望する実際の開口部３の外形寸法に合わせて形成する。これにより、第１実施形態では、第２パターンレジスト３６を形成する際に、パターンフィルムＢの位置合わせ、つまり、第２レジスト層３４の外縁（第２レジスト層３４と第１金属層３３の境目）とパターンフィルムＢの透光孔外縁がしっかり合わさるようにパターンフィルムＢを第２レジスト層３４上に載置させて露光等を行っていたのに対し、本実施形態では、第２パターンレジスト４６を形成する際に、パターンフィルムＤの位置合わせに第１実施形態のような精度は必要なく、第２レジスト層４４が形成された範囲内であれば位置ズレが許容され、しかも、第３レジスト層４５の露光された部分の直下にあたる部分の第２レジスト層４４が一緒に露光されて第２パターンレジスト４６が形成されることになるので、所望する開口部３の外形寸法が容易且つ正確に得られる。なお、第２パターンレジスト４６を形成した時に、間隙部分Ｓが生じてしまうが、この後の金属層４７を形成する（第２金属層形成工程）時に、間隙部分Ｓに金属層４７が形成されるので、品質上問題になることはない。

【0035】

上記各実施形態では、リブ部４及び支柱部５（マスク本体２）を同一部材で一体的に形成しているが、例えば、リブ部４を鉄、ニッケル等といった磁性体で形成し、支柱部５を銅やアルミ等といった非磁性体で形成することもできる。これにより、磁石の磁力吸引力によってワーク７にメタルマスク１を固定する構成を採用することができため、メタルマスク１に対して磁力を均一に作用させることができ、メタルマスク１が不用意に撓むおそれがなく、電極部に対する開口部３の位置精度を向上することができる。

【0036】

また、支柱部５を金属に限らず、樹脂によって形成したものであっても良い。これによれば、当該樹脂の弾力性に由来するクッション作用が発揮され、支柱部５がワーク７に当接した際に、ワーク７が損傷するおそれが少なくなる。この効果を顕著に奏するために、メタルマスク１においては、ワーク７と当接する全ての部分を樹脂で形成するのが好ましい。これによっても、メタルマスク１に対して磁力を均一に作用させることができる。

【0037】

なお、各実施形態における図面に記載のマスク１は、実際のマスクの様子を示したものではなく、それを模式的に示しており、開口部３の開口寸法やマスク本体２等の厚み寸法等は、図面作成の便宜上、そのような寸法に示したものである。

【符号の説明】

【0038】

１ メタルマスク
２ マスク本体
３ 開口部
４ リブ部
５ 支柱部
３０、４０ 母型
３１、４１ 第１レジスト層
３２、４２ 第１パターンレジスト
３３、４３ 第１金属層
３４、４４ 第２レジスト層
３５、４５ 第３レジスト層
３６、４６ 第２パターンレジスト
３７、４７ 第２金属層

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】