スクリーン印刷用マスク及びこれを用いたスクリーン印刷方法

【課題】基板の部位に関係なく均一な板分離環境を提供し、最終的な印刷品質を向上させることのできるスクリーン印刷用マスクを提供する。
【解決手段】本発明のスクリーン印刷用マスク１００は、スクリーン印刷用ホールを有する複数のパターン部１０４と、パターン部１０４の外側を取り囲む周辺部１０３と、周辺部１０３の裏面に形成された突出部１０５とを含み、回路基板上に突出部１０５が接するように配置して印刷することを特徴とする。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスクリーン印刷用マスク及びこれを用いたスクリーン印刷方法に関するものである。より詳しくは、本発明はマスク本体の周辺部の裏面に突出部を設けたことにより、板分離性の改善効果が高いスクリーン印刷用マスク及びこれを用いたスクリーン印刷方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソルダーペーストなどの印刷剤をスクリーンマスクを通じて印刷する場合、均一な印刷品質を得ることが非常に重要である。印刷品質は、ソルダーペーストなどの印刷剤、スクリーンマスク、印刷機によって左右される。これらのうち、本発明は印刷品質を向上させることができるスクリーンマスクの構造について記述する。
【０００３】
印刷工程においては、印刷剤を金属又はウレタンスクイズによってスクリーンマスクホールに満たした後、スクリーンマスクを基板（プリント基板、半導体ウエハーなど）から分離させる。これを板分離といい、板分離環境によって印刷品質が大きく左右される。
【０００４】
例えば、プリント基板又は半導体ウエハーのような回路基板にソルダーバンプを形成するための方法として、スクリーン印刷技術（ｓｃｒｅｅｎｐｒｉｎｔｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ）が使用されている。このようなスクリーン印刷技術を簡単に説明すれば、図５Ａ〜図５Ｄに示すようなものである。
【０００５】
すなわち、形成しようとするパターンに対応したホールが形成されたスクリーンマスク５０２を基板５０１上に配置し（図５Ａ参照）、スクイズ５０４でスクリーンマスク５０２上にソルダーペースト５０３を塗布して、スクリーンマスク５０２のホール内に充填し（図５Ｂ参照）、スクリーンマスク５０２を基板５０１から分離した後（図５Ｃ参照）、基板５０１上に塗布されたソルダーペースト５０３をリフローによって溶融硬化させて、微細ソルダーボール５０４を形成する（図５Ｄ参照）。
【０００６】
このようなスクリーン印刷技術は大量生産に適しており、その工程が比較的単純なので、広く使用されているが、次のような問題点がある。
【０００７】
図６Ａ〜図６Ｅに示すように、印刷テーブル６０１上に位置する基板６０２の表面からスクリーンマスク６０３を分離するときに、スクリーンマスク６０３の周辺部からスクリーンマスク６０３の中心部へと分離するので、基板６０２の表面を基準に中心部と周辺部に形成されるソルダーペーストが変形する。したがって、このような板分離においては、基板の位置毎に板分離の時期及び板分離環境が異なることになるので、位置毎に均一な印刷品質を得にくいことになる。
【０００８】
すなわち、基板上に形成されるソルダーペーストが基板の周辺部と中心部で違う応力を受けることになり、その結果として、塗布された（充填された）ソルダーペーストがスクリーンマスクによって変形するので、スクリーンマスクから基板に１００％転写できなくなる。このように、スクリーンマスクにソルダーペーストが付着して転写できないという現象は、スクリーンマスクの部位及びパターンの形態によって異なり、究極には最終製品の印刷偏差を発生させる原因として作用することになる。このような問題は、基板のサイズが大きくなり、スクリーンマスクのパターン部自体が次第に薄型化し、スクリーンマスクホール間の間隔が狭くなるに従って深刻になってきた。
【０００９】
そのうえ、印刷されるソルダーペーストの体積偏差を生じさせる他の原因として次のようなものがある。それは一度に印刷されるペーストの面積が増加する場合に、ペースト印刷の後、スクリーンマスクを分離する直前の状況は、基板とスクリーンマスクが粘弾性を有するソルダーペーストによって結合している状態である。このような状況で、スクリーンマスクを分離するためには、外部から空気を流入させなければならないが、ソルダーペーストが印刷される面積が広い場合には、外部から空気が流入しにくいので、スクリーンマスクを強制的に分離する段階で、スクリーンマスクと基板の状態は瞬間的に真空状態を維持し、マスクを臨界荷重以上で取り外した場合に分離できるが、その速度がとても高いため、スクリーンマスクのホールとペーストとの間には、図７に示すように、高いせん断応力が発生し、ソルダーペーストがスクリーンマスクの壁面に残る原因となっている。
【００１０】
一方、前述した問題点を解決するために、板分離の際に、印刷機が所定の加速／減速パターンを繰り返すように印刷機を調節する方法が試みられている。しかし、このような方法は、複雑な加速／減速パターンを適用するための器具を設計して印刷機に装着しなければならないことを意味する。このような付加的な手段は、精密な加速／減速パターンにしたがって移送手段を駆動しなければならないので、その構成が複雑であり、費用面でも不利な欠点がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
したがって、本発明は、前記のような問題点を解決するために広範囲な研究を繰り返した結果、得られたものであり、スクリーンマスクの周辺部に突出部をさらに形成することにより、基板とスクリーンマスクを板分離する際に発生する品質の問題を解決することができ、本発明はこれに基づいて完成したものである。
【００１２】
したがって、本発明の目的は、基板の部位にかかわらず、均一な板分離環境を提供し、最終的に印刷品質を向上させることのできるスクリーン印刷用マスク及びこれを用いたスクリーン印刷方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の好ましい一実施形態に係るスクリーン印刷用マスクは、（ａ）スクリーン印刷用ホールを有する複数のパターン部と、前記パターン部の外側を取り囲む周辺部とを含むマスク本体と、（ｂ）前記マスク本体の周辺部の裏面に形成された突出部とを含むことを特徴とする。
【００１４】
前記突出部は、複数のストリップ又は格子又は六面体又は円柱状の構造を有することが可能である。
【００１５】
前記マスク本体と前記突出部は同一物質、あるいは互いに異なる物質で形成することができる。
【００１６】
第１実施形態によれば、前記突出部はポリマー又は補強材を含浸したポリマーで形成することができる。
【００１７】
第２実施形態によれば、前記突出部は、単一金属又は合金で形成することができる。
【００１８】
前記単一金属又は合金は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｎ及びこれらの合金からなる群から選ぶことができる。
【００１９】
前記スクリーン印刷用マスクは、一連の連続工程によって一体に形成できる。
【００２０】
本発明の好ましい一実施形態に係るスクリーン印刷方法は、（ａ）回路基板を準備する段階と、（ｂ）（ｉ）スクリーン印刷用ホールを有する複数のパターン部と、前記パターン部の外側を取り囲む周辺部とを含むマスク本体と、（ii）前記マスク本体の周辺部の裏面に形成された突出部とを含むスクリーン印刷用マスクを準備する段階と、（ｃ）前記回路基板上に前記スクリーン印刷用マスクの突出部が接するように前記スクリーン印刷用マスクを配置し、スクイズによって印刷剤を前記回路基板に印刷する段階と、（ｄ）前記回路基板から前記スクリーン印刷用マスクを分離する段階とを含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明に係るスクリーン印刷用マスクは、マスク本体の周辺部の裏面に突出部を設けたことにより、板分離の際にせん断応力によるソルダーレジストの変形を防止することができ、これによってスクリーン印刷を行う際に印刷均一度を向上させることができ、またいずれの印刷機にも設備変更なしに適用可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面に基づいて本発明の好ましい実施形態を詳細に説明するが、これに本発明の範疇が限定されるものではない。
【００２３】
本発明では、基板の部位に関係なく板分離環境を同じにするものであり、板からマスクを分離する際のせん断応力によってソルダーペーストが変形する問題が生じないようにする方案として、新規のスクリーンマスク構造を提案する。
【００２４】
図１は本発明の好ましい一実施形態に係るスクリーン印刷用マスクの平面図を示し、図２は図１の線Ａ−Ａ’における断面図を示している。
【００２５】
図１及び図２を参照すれば、本発明の好ましい一実施形態に係るスクリーン印刷用マスク１００は、スクリーン印刷用ホールを有する複数のパターン部１０４と、その外側を取り囲む周辺部１０３とを含むマスク本体、及びマスク本体の周辺部１０３の裏面に形成された突出部１０５を含んでいる。
【００２６】
スクリーン印刷用マスク１００は、メッシュのような固定部１０２を介して金属フレームのようなホルダー１０１に堅く固定されていることにより、印刷作業を容易に行うことができる。
【００２７】
より詳しく説明すると、スクリーン印刷用マスク１００の本体は、パターンのない周辺部１０３とパターンの形成されたパターン部１０４とに区分され、このパターン部１０４は周期的に繰り返される特定パターンで構成されている。
【００２８】
スクリーン印刷用マスク本体は、単一金属又は合金で製作されているか、あるいはポリマー又はガラスファイバーのような通常の補強材を含浸したポリマーで製作されることが典型的である。しかし、本発明は特にこれに限定されるわけではなく、当業界に公知なものであればいずれも使用可能である。通常、スクリーン印刷用マスク本体は、周辺部とパターン部が同一の厚さに構成され、構成物質も同一である。
【００２９】
一方、マスク本体の周辺部１０３の裏面には突出部１０５が形成されている。この突出部１０５は、マスク本体、具体的にはマスク本体のパターン部１０４及び／又は周辺部１０３と同一物質で形成することができ、相異なる物質で形成することも可能である。
【００３０】
好ましくは、突出部１０５は、ポリマー又はガラスファイバー、セラミックフィラーのような通常の補強材を含浸したポリマーで形成するか、あるいは単一金属又は合金で形成することができる。この単一金属又は合金としては特に限定するものではないが、好ましくはＦｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｂ、及びＳｎのいずれか１種又は２種以上の合金を使用することができる。
【００３１】
また、突出部１０５は、パターン部１０４間の周辺部１０３及びパターン部１０４の最も外側にある周辺部１０３に、複数のストリップ又は格子又は六面体又は円柱状の構造で形成することが好ましい。
【００３２】
好ましくは、本発明のスクリーン印刷用マスクは、一連の連続工程によって一体に形成することができる。このように、一体に形成する場合、突出部がマスク本体に固定されているので、別途のジグが不要であり、さらに設計自由度が優れているという利点がある。
【００３３】
スクリーン印刷用マスクを製作する方法の具体的な例を以下に説明するが、本発明は特にこれに限定されるわけではなく、当業界で公知のすべての工程で形成することが可能である。
【００３４】
以下、図３Ａ〜図３Ｈに基づいて第１実施例に係るマスク製作方法を説明する。
【００３５】
まず、電鋳法（ｅｌｅｃｔｒｏｆｏｒｍｉｎｇ）による金属マスク製作の際に使用される母材３０１に第１感光性物質３０２を塗布した後（図３Ａ参照）、通常の露光／現像（図３Ｂ参照）、エッチング（図３Ｃ参照）及び第１感光性物質の剥離（図３Ｄ参照）を行うことによって、突出部に対応する部位にトレンチ３０３を形成する。一方、添付図面では、外側両端にだけ二つの突出部用トレンチ３０３を形成するように示したが、必要に応じて、中央部の他の部位にも多数の突出部用トレンチをさらに形成できることは当業者にとっては明らかなことである。
【００３６】
ついで、第２感光性物質３０４を塗布し、通常の露光及び現像工程によってパターニングすることにより、ホールに対応する部位以外の第２感光性物質３０４を除去する（図３Ｅ参照）。ここで、感光性物質としては、液状型フォトレジスト、ドライフィルム型フォトレジストなどの当業界で公知なものであれば特に限定することなく、いずれも使用可能である。
【００３７】
ついで、第２感光性物質３０４が塗布された母材３０１上に、通常の金属電気鍍金によって充電鍍金を施して鍍金層３０５を形成し（図３Ｆ参照）、第２感光性物質３０４を剥離した後（図３Ｇ参照）、こうして製作されたマスクを母材３０１から分離することにより、スクリーン印刷用マスクの突出部、パターン部及び周辺部を同時に作ることができる（図３Ｈ参照）。
【００３８】
以下、図４Ａ〜図４Ｈに基づいて第２実施例に係るマスク製作方法を説明する。
【００３９】
まず、電鋳法による金属マスク製作の際に使用される母材４０１に第１感光性物質４０２を塗布した後（図４Ａ参照）、通常の露光及び現像によってパターニングすることで、ホールに対応する部位以外の第１感光性物質４０２を除去する（図４Ｂ参照）。
【００４０】
ついで、第１感光性物質４０２が塗布された母材４０１上に、通常の金属電気鍍金によって充電鍍金を施して鍍金層４０３を形成し（図４Ｃ参照）、第１感光性物質４０２を剥離することにより、スクリーン印刷用マスクの周辺部とパターン部を同時に製作する（図４Ｄ参照）。
【００４１】
ついで、第２感光性物質４０４を塗布し、通常の露光及び現像工程によってパターニングして、突出部に対応する部位の第２感光性物質４０４を除去してトレンチ４０５を形成した後（図４Ｅ参照）、通常の金属電気鍍金によってトレンチ４０５に突出部用鍍金層４０６を形成する（図４Ｆ参照）。実施例１と異なり、実施例２では、突出部の材料をパターン部と周辺部の材料と異なるようにすることができる。
【００４２】
ついで、第２感光性物質４０４を除去し（図４Ｇ参照）、こうして製作されたマスクを母材４０１から分離する（図４Ｈ参照）。
【００４３】
一方、このように製作されたスクリーン印刷用マスクは、印刷剤を塗布しようとするプリント基板又は半導体ウエハーのような回路基板上に、マスクの突出部が接するように配置し、スクイズによって印刷剤を印刷した後、マスクを分離することによってスクリーン印刷することができる。
【００４４】
一例として、基板の最外層に形成されたソルダーレジスト開放部を通じて露出したソルダーパッド上にソルダーボールを形成する場合について、次のような方法でスクリーン印刷作業を行うことができることを示す。ただし、特にこれに限定されるものではない。
【００４５】
最外層にソルダーパッドが露出して形成された基板上に、ソルダーパッドに対応したホールが形成されたスクリーン印刷用マスクの突出部が接するように、スクリーン印刷用マスクを配置し、マスク上に印刷剤のソルダーペーストをスクイズによって塗布して、マスクのホール内に充填する。ついで、スクリーン印刷用マスクを基板から分離した後、基板上に塗布したソルダーペーストを通常のリフロー工程で溶融硬化させて微細ソルダーボールを形成することができる。
【００４６】
前述したように、本発明のスクリーン印刷用マスクは、パターン部の周囲（つまり、周辺部）に突出部を備えたことにより、基板からスクリーン印刷用マスクを分離するときに、基板の全部位において均一な板分離環境を提供することができるので、板分離の際に発生する応力によって印刷剤の変形を最小化することができ、これによって印刷品質の向上を期待することができる。特に、本発明のスクリーン印刷用マスクは、プリント基板のような大面的な基板に対するスクリーン印刷作業に適用する場合に、板分離性を改善して印刷均一度を向上させることができ、また、いずれの印刷機に対しても設備変更なしに適用可能である。
【００４７】
以上、本発明を具体的な実施例に基づいて詳細に説明したが、これは本発明を具体的に説明するためのものであり、本発明に係るスクリーン印刷用マスク及びこれを用いたスクリーン印刷方法はこれに限定されるわけではなく、本発明の技術的思想内において当分野の通常の知識を持った者によってその変形や改良が可能である。
【００４８】
本発明の単純な変形ないし変更はいずれも本発明の領域に属するものであり、本発明の具体的な保護範囲は特許請求の範囲によって明らかになる。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、マスク本体の周辺部の裏面に突出部を備えたことにより、板分離性の改善効果が高いスクリーン印刷用マスク及びこれを用いたスクリーン印刷方法に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係るスクリーン印刷用マスクの平面図である。
【図２】図１に示す印刷用マスクの線Ａ−Ａ’における断面図である。
【図３Ａ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図３Ｂ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図３Ｃ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図３Ｄ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図３Ｅ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図３Ｆ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図３Ｇ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図３Ｈ】本発明の第１実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ａ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｂ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｃ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｄ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｅ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｆ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｇ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図４Ｈ】本発明の第２実施例に係るスクリーン印刷用マスクの製造方法を概略的に説明する図である。
【図５Ａ】従来のソルダーバンプの形成方法を概略的に説明する図である。
【図５Ｂ】従来のソルダーバンプの形成方法を概略的に説明する図である。
【図５Ｃ】従来のソルダーバンプの形成方法を概略的に説明する図である。
【図５Ｄ】従来のソルダーバンプの形成方法を概略的に説明する図である。
【図６Ａ】スクリーン印刷作業において、板分離の際におけるマスクの変形を概略的に説明する図である。
【図６Ｂ】スクリーン印刷作業において、板分離の際におけるマスクの変形を概略的に説明する図である。
【図６Ｃ】スクリーン印刷作業において、板分離の際におけるマスクの変形を概略的に説明する図である。
【図６Ｄ】スクリーン印刷作業において、板分離の際におけるマスクの変形を概略的に説明する図である。
【図６Ｅ】スクリーン印刷作業において、板分離の際におけるマスクの変形を概略的に説明する図である。
【図７】スクリーン印刷作業において、板分離の際におけるマスクとソルダーペーストとの間にせん断応力が発生する現象を説明するための図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００スクリーン印刷用マスク
１０１ホルダー
１０２固定部
１０３周辺部
１０４パターン部
１０５突出部
３０１、４０１母材
３０２、３０４、４０２、４０４感光性物質
３０３、４０５突出部用トレンチ
３０５、４０３、４０６鍍金層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）スクリーン印刷用ホールを有する複数のパターン部と、前記パターン部の外側を取り囲む周辺部とを含むマスク本体と、
（ｂ）前記マスク本体の周辺部の裏面に形成された突出部と
を含むことを特徴とするスクリーン印刷用マスク。
【請求項２】
前記突出部は、複数のストリップ又は格子又は六面体又は円柱状の構造を有することを特徴とする請求項１に記載のスクリーン印刷用マスク。
【請求項３】
前記マスク本体と前記突出部が同一物質で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクリーン印刷用マスク。
【請求項４】
前記マスク本体と前記突出部が互いに異なる物質で形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスクリーン印刷用マスク。
【請求項５】
前記突出部は、ポリマー又は補強材を含浸したポリマーで形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスクリーン印刷用マスク。
【請求項６】
前記突出部は、単一金属又は合金で形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のスクリーン印刷用マスク。
【請求項７】
前記単一金属又は合金は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｎ及びこれらの合金からなる群から選ばれることを特徴とする請求項６に記載のスクリーン印刷用マスク。
【請求項８】
前記スクリーン印刷用マスクは、一連の連続工程によって一体に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載のスクリーン印刷用マスク。
【請求項９】
（ａ）回路基板を準備する段階と、
（ｂ）（ｉ）スクリーン印刷用ホールを有する複数のパターン部と、前記パターン部の外側を取り囲む周辺部とを含むマスク本体と、（ii）前記マスク本体の周辺部の裏面に形成された突出部とを含むスクリーン印刷用マスクを準備する段階と、
（ｃ）前記回路基板上に前記スクリーン印刷用マスクの突出部が接するように前記スクリーン印刷用マスクを配置し、スクイズによって印刷剤を前記回路基板に印刷する段階と、
（ｄ）前記回路基板から前記スクリーン印刷用マスクを分離する段階と
を含むことを特徴とするスクリーン印刷方法。
【請求項１０】
前記突出部は、複数のストリップ又は格子又は六面体又は円柱状の構造を有することを特徴とする請求項９に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１１】
前記マスク本体と前記突出部が同一物質で形成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１２】
前記マスク本体と前記突出部が互いに異なる物質で形成されていることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１３】
前記突出部は、ポリマー又は補強材を含浸したポリマーで形成されていることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１４】
前記突出部は、単一金属又は合金で形成されていることを特徴とする請求項９乃至請求項１２のいずれか１項に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１５】
前記単一金属又は合金は、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｚｎ、Ｐｂ、Ｓｎ及びこれらの合金からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１４に記載のスクリーン印刷方法。
【請求項１６】
前記スクリーン印刷用マスクは、一連の連続工程によって一体に形成されることを特徴とする請求項９乃至請求項１５のいずれか１項に記載のスクリーン印刷方法。

【図１】