電子業界におけるスクリーン印刷ロゴ 電子業界において、細線のスクリーン印刷を行う際の、製版メッシュバイアス角度について図を交えて詳述。 バイアス角度によって、メッシュオープニングの不均一性すなわちインク吐出量の不均一性がどのようになるかを図示。

電子業界におけるスクリーン印刷技術/バイアス角度と細線

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バイアス角度と細線

電子業界においては、線幅100um以下の細線をスクリーン印刷にて行うことが広く開発されています。
ここでは、製版メッシュのバイアス角度が細線印刷時の均一性に及ぼす影響を概説します。

線幅が100um程度を下回ってくると、線幅とメッシュのピッチとが近くなるために印刷塗膜が不均一になってきます。 例えば、ラインシャープネスが悪くなったり、塗膜断面形状に凹凸が出やすくなったりします。
これは、次のような2通りの状況を考えることで容易に想定できます。

  • 印刷線部分にメッシュワイヤのクロス部が重なった場合には、インクの吐出が悪くなる。
  • 印刷線部分にメッシュのオープニング部が重なった場合には、インクの吐出が良くなる。


これらの不均一性、特にラインシャープネスに関しては、適切なバイアス角度でメッシュを紗張りすることで緩和させることができます。


以下、製版開口部の状況をCADで作図し概観することで、適切なバイアス角度がどの程度であるかを考えてみます。
前提条件は、

  • 線幅60um
  • メッシュ#400、線径23um
  • バイアス角度は、0°、22.5°、30°、45°

です。

バイアス角度0° バイアス角度0°

バイアス角度0°狭開口部 バイアス角度0°広開口部

バイアス角度22.5° バイアス角度22.5°

バイアス角度22.5°狭開口部 バイアス角度22.5°広開口部

バイアス角度30° バイアス角度30°

バイアス角度30°狭開口部 バイアス角度30°広開口部

バイアス角度45° バイアス角度45°

バイアス角度45°狭開口部 バイアス角度45°広開口部


左図は、印刷線部にメッシュワイヤのクロス部が重なっている場合を示し、右図は、左図を1/2ピッチだけずらした場合を示しています。
なお、上の図はモニタサイズ15インチ、解像度1024×768pxを基準に、見やすくなるよう調整しています。

まずバイアス角度0°の場合、左図と右図とではメッシュ開口面積率が大きく異なっていることがわかるかと思います。 左図の状況では、インクはほとんど吐出されないことが想定されます。


次いで、バイアス角度45°の場合、左図では開口部が島状になっており、印刷線が不均一になり、線幅にくびれを生じることが想定されます。


バイアス角度22.5°と30°の違いは、上の図からだけではなかなか区別できないかもしれません。
実際、スクリーン印刷した配線を観察しても、バイアス角度22.5°と30°とではそれほど大きな違いが見られない場合もあります。
しかし、印刷配線のラインシャープネスに問題があるようであれば、バイアス角度を22.5°にすることを検討する必要があります。

意見

残念なことに一部製版メーカーでは、これらの課題を論理的に考証することなく製版条件を決定してしまうケースが見受けられます。
製版メーカーに製版条件を一任するような場合には、少なくともそのようなリスクを内包していることを知っておく必要があります。

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