JPH0223040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

〔本発明の技術的分野〕 本発明は、極性材料及び無極性材料の両方を含
む、固形物及び極めて粘性の高い残渣を除去する
方法に係り、更に具体的に言えば、ペースト残渣
を効果的に清浄化し得るが、健康及び／若しくは
火災又は爆発の危険を生じない溶剤でスクリーン
印刷マスクからペースト残渣を清浄化する方法に
係る。 〔従来技術〕 導電性金属パターンは半導体パツケージング構
造体に於て広範囲に用いられている。それらのパ
ターンは、半導体素子の端子の小さな形態がフア
ン・アウトされ、同一基板上に装着された半導体
素子間の電気的配線接続体が設けられ、そして素
子と外部電気接点を設けるためのＩ／Ｏ接続体と
の間に電気的接続体が設けられる様に、プリント
回路を設けるために用いられている。 導電性金属パターンを付着するための極めて一
般的な方法は、基板に密着して配置されているマ
スク中の開孔を通して導電性ペーストを付着する
方法である。その様なペースト・スクリーン印刷
操作を施すための装置については、米国特許第
3384931号の明細書に記載されている。 半導体素子の形態がより高密度になるに従つ
て、端子の間隔がそれに応じて減少し、それらの
素子を支持する基板上により小さいスクリーン印
刷パターンが必要とされる。更に、素子の速度の
増加のため、素子間の距離が減少されることがよ
り望ましく、従つてマスク及びスクリーン印刷の
寸法が更に制約を受ける。マスク開孔の寸法が減
少するに従つて、スクリーン印刷された線及び関
連するパターンの形態の完全性を保つことがより
難くなる。前のペースト・スクリーン印刷動作で
残されたすべての残渣を除去するために各操作後
にスクリーン印刷マスクを清浄化することが多く
のペースト組成物について必要とされることが解
つた。その清浄化の操作は、微細な線のパターン
をスクリーン印刷する場合に特に重要である。 スクリーン印刷マスクは、米国特許第4304536
号の明細書に記載されているスクリーン印刷装置
を用いて各使用後に自動的に簡便に清浄化され得
る。この装置に於ては、スクリーン印刷マスク
が、残されたすべてのペースト残渣を除去するた
めに、使用後に溶剤を噴霧され、それから各スク
リーン印刷操作前に乾燥される。その使用に於い
ては、特に米国特許第4245273号の明細書に記載
されている型の多層セラミツク（MLC）基板の
製造に於いて、種々の導電性ペーストが一般的に
用いられている。異なる導電性回路パターンに含
まれる異なるペースト領域のためにセラミツク未
焼結シートとの相互作用を作用するため、異なる
樹脂結合剤及び溶剤を含むペーストが必要であ
る。それらのペーストは、性質が無極性から極め
て強い極性迄異なる樹脂−溶剤系を用い得る。従
つて、マスクの清浄化に用いられる溶剤は、極性
及び無極性の両方の樹脂−溶剤系の清浄化に効果
的であることが重要である。 ペルクロルエチレンは、無極性及び極性の樹脂
−溶剤系材料を効果的に清浄化し得る、広く用い
られている、周知の溶剤である。しかしながら、
ペルクロルエチレンは、癌を発生させる薬剤であ
り得るとして、OSHAによる疑わしい発癌物質
のリストに、最近載せられている。その疑いが正
しいことが解つた場合には、ペルクロルエチレン
は既知の発癌物質とされ、使用範囲に於ける許容
レベルが製造状況に於て不充分な保たれ得ないレ
ベル迄著しく低下されてしまう。従つて、非発癌
物質であり、不燃性であり、好ましくは82℃以上
の引火点を有する、ペルクロルエチレンの清浄化
動作を行ない得る他の溶剤を選択することが必要
である。更に、その溶剤は、毒性が低く、低汚染
物質であり、ハロゲン化されていない溶剤である
べきである。好ましくは、その溶剤は、マスク材
料及び装置を腐食せず、低温で効果的であり、再
生利用され得るべきである。 〔本発明の概要〕 本発明の目的は、非発癌物質であり、非汚染物
質である溶剤を用いて、極性材料及び無極性材料
の両方を含む、スクリーン印刷マスクの如き被処
理体上の残渣を清浄化する、安全な方法を提供す
ることである。 本発明の方法によれば、清浄化されるべき被処
理体が、Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン、
Ｎ−イソプロピル−２−ピロリドン、及びそれら
の混合物より成る群から選択された液体溶剤に接
触される、極性及び無極性材料の残渣を清浄化す
るための方法が達成される。 〔本発明の実施例〕 本発明の方法の好実施例の実施に於ては、スク
リーン印刷用導電性ペーストに通常用いられてい
る樹脂−溶剤系の極性、無極性、及び中間のあら
ゆる程度の極性の残渣を効果的に除去する溶剤を
選択することが重要であつた。選択された溶剤
は、再生利用可能でなければならず、即ち、残渣
のペースト構成成分を除くために濾過及び／若し
くは蒸留され得なければならない。 より重要なことは、その溶剤が、非発癌物質で
あり、毒性が低く、不燃性であつて、好ましくは
82℃以上の引火点を有していなければならない。
更に、その溶剤は、マスク材料及び装置を腐食せ
ず、好ましくは室温程度の低温で働くべきであ
る。その溶剤は、ペルクロルエチレンの清浄化能
力を有しているべきであるが、現在ペルクロルエ
チレンについて云われている汚染の可能性及び発
癌物質の疑いを有しているべきではない。 用いられる溶剤の選択に於て、広範囲の文献が
調べられ、溶解度パラメータ、引火点、粘度、分
子量、密度、蒸気圧等の如き物理的特性を含む、
知られている、好ましくは一般に入手され得る溶
剤系のリストが作成された。 初めの選択に於て、発癌物質である可能性があ
るため、ハロゲン化された溶剤がすべて除外され
た。水を基材とする清浄液も、スクリーン印刷装
置に於ける鉄の素子を腐食する可能性を有するた
め、そして又処理或は再生に於て特別な問題を生
じるサーフアクタント及び分散剤を含むために、
除外された。不燃性の条件を充たし得ない溶剤
も、すべて除外された。 更に選択を行うために、初めの選択により残さ
れた溶剤を特徴づけるデータが注意深く調べられ
た。しかしながら、ペースト残渣の清浄化の問題
は、相互作用が予測出来ない、異なるペースト系
の複雑な有機及び無機構成成分の取扱を含むの
で、この情報に完全に依存することは不可能であ
つた。ペルクロルエチレンの溶解度パラメータを
決定し、それから同様な特性パラメータを有する
他の溶剤を選択することが試みられた。しかしな
がら、ペルクロルエチレンの極性及び無極性パラ
メータは、一般的なクラスの溶剤が除外されてい
るハロゲン化された溶剤に特有のものと思われる
ことが見出された。初めの選択により残された溶
剤の対応するパラメータは比較され得なかつた。 適当な溶剤は、各溶剤の性能を実験的に決定す
ることによつてのみ発見され得るという結論が得
られた。 ペースト残渣を清浄化するための種々の溶剤の
適性を決定するために、各々異なる樹脂−溶剤系
を有する、３つの異なる導電性ペーストが形成さ
れた。第１の溶剤−樹脂系は、エチル・セルロー
スとブチル・カルビトール・アセテートとの混合
物より成り、極めて強い極性であつた。第２の溶
剤−樹脂系は、エステル−アルコールとエチル・
セルロースとの混合物より成り、僅かに極性であ
つた。第３の溶剤−樹脂系は、炭化水素の樹脂と
炭化水素の溶剤との混合物より成り、無極性であ
つた。上記導電性ペーストに対する種々の溶剤の
効果が、衝撃テスト及び浸漬テストによつて測定
され、それらの効果が比較された。更に、それら
のテストが異なる温度で行われた。本発明の方法
に於て用いられるべき溶剤の選択はこれに基づい
て行われた。 衝撃テストは基本的には、顕微鏡のスライドを
前述の型のペーストで被覆し、各スライドを滴下
漏斗から下方に或る所定の距離だけ離して45度の
角度で装着し、測定された量のテストされている
溶剤により上記の被覆されたスライド上を衝撃さ
せることを含む。溶剤による衝撃は或る時間間隔
を置いて反復され、衝撃期間及び浸透期間が設け
られた。そのテストの終了時点は、上記スライド
上のペーストを溶媒和（Solvate）させるため又
は底部に達する穴を生ぜしめるために要した、溶
剤サイクル数として考えられる。その装置及びテ
ストについては、IBM TDB第24巻、第11B号、
1982年４月、第6002頁に示されている。このテス
トで得られる実験データは、湿潤されそして拡大
されるパターン、衝撃位置に於ける突破時間、最
終的終了時点、清浄化されたパターンの寸法及び
形状の性質、清浄化動作に与える温度の効果、並
びに被膜の持上り及び付着である。 浸漬テストに於ては、被覆されたスライドがテ
ストされる溶剤中に浸漬され、該溶剤が撹拌され
る。 ペーストに対する上記溶剤の清浄化動作が観察
されて、比較される。そのテストが、異なる温度
で行われる。 時間的要素は、溶剤で充たされた容器を被覆さ
れたスライドに関して、規則的な時間間隔で降下
させることによつて、導入され得る。 本発明による清浄化方法に於て、Ｎ−シクロヘ
キシル−２−ピロリドン、Ｎ−イソプロリル−２
−ピロリドンは、清浄化されるべき被処理体がそ
れらの溶剤に接触されたときに、極性及び無極性
の両方の残渣を効果的に除去することが発見され
た。その接触は、好ましくは撹拌を伴つた浸漬、
噴霧、又は浸漬と噴霧との組合せによつて行われ
得る。上記溶剤は、沸点以下の任意の適当な温度
で接触され得る。好ましくは、上記溶剤は室温又
はそれよりも僅かに高い温度で用いられる。選択
された溶剤は、条件が許せば、他の液体溶剤と組
合わせて用いられ得る。しかしながら、溶剤の組
合せは通常、溶剤を再使用するための再生利用の
プロセスを複雑化する。再生利用のプロセスは通
常、蒸留工程に依存している。異なる蒸気圧を有
する液体の組合せの蒸留に於ては、一定の比率の
溶剤を維持するために複雑なテスト及び補給の問
題が生じる。この理由のために、単一の溶剤又は
溶剤の共沸混合物を用いることが望ましい。 Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドンは、極性
及び無極性の残渣を、15℃乃至沸点の温度で除去
する場合に効果的であることが発見された。清浄
化のための好ましい温度範囲は15乃至70℃であ
り、最も好ましくは室温である。 エチル・ヘキシル・アセテート・Ｎ−イソプロ
ピル−２−ピロリドンは、極性及び無極性の残渣
を、好ましくは50乃至70℃の範囲、最も好ましく
は60℃のより高い温度で清浄化する場合に最も効
果的であることが発見された。 次に、本発明の方法の好実施例を示すが、それ
らは本発明の範囲を何ら限定するものではない。 実施例 異なる極性の導電性ペーストの効果をテストす
るために、無極性から極めて強い極性迄異なる樹
脂−溶剤系を有する３つの異なるペーストが形成
された第１の強い極性のペーストは、エチル・セ
ルロース樹脂及びブチル・カルビトール・アセテ
ート溶剤を用いて形成された。第２の弱い極性の
ペーストは、エチル・セルロース樹脂及びテキサ
ノール溶剤を用いて形成された。第３の無極性の
ペーストは、AB−180（商品名）樹脂及び
AMSCO550Oil（商品名）溶剤を用いて形成され
た。 顕微鏡のスライドが上記ペーストで均一な厚さ
に被覆された。その被覆が均一に付着される様に
一様な表面特性を得るために、スライドが用いら
れた。 それらのスライドが、前述のIBM TDB第24
巻、第11B号、1982年４月、第6002頁に記載され
ている装置を用いて、滴下漏斗の下方に或る所定
の距離だけ離して45゜の角度で順次装着された。
それから、テストされるべき溶剤が上記ペースト
に供給された。漏斗のコツクを180゜回転させるこ
とにより、予め測定された量の溶剤が滴下され
て、被覆されたスライド上を衝撃した。上記プロ
セスが10秒毎に反復され、衝撃期間及びその後の
浸透期間が設けられた。そのテスト終了時点は、
上記の被覆されたスライドを溶媒和させるため又
は底部に達する穴を生ぜしめるために要した、溶
剤サイクル数として考えられた。 ペーストに対して溶解力を全く又は極めて僅か
しか示さなかつた溶剤は、50サイクルでテストが
停止された。何らかの清浄化の徴候があつた場合
には、清浄化が完了する迄テストが行われた。室
温では粘性が高すぎた溶剤は、より高い温度、即
ち60℃でもテストされた。 次の表に示す溶剤が、上記工程により、前述
の各ペーストに与える効果についてテストされ
た。初め、テストは室温の溶剤で行なわれ、その
結果が表に示されている。一部の溶剤は、２つ
の数字で示された結果を有する。その第１の数字
は、ペーストを貫通する穴を生ぜしめるために要
したサイクル数を表わす。この初めの清浄化によ
り生じた穴は、通常、該溶剤により湿潤された領
域（湿潤されているパターン）の幅全体に亘つて
いない。第２の数字は、上記の湿潤されているパ
ターンの端部迄ペースト領域を清浄化するために
要したサイクル数を表わす。NEPなる表示は、
その溶剤が何ら終了時点を有さなかつたことを示
し、SRなる表示は、或る程度除去したが、通常
の清浄化のパターンを生じなかつたことを示して
いる。

【表】 ペルクロルエチレンは、参照用溶剤として用い
られ、３つのすべての型のペーストを効果的に清
浄化して、鍵形のパターンを形成し、これがテス
トされた溶剤のための終了時点の標準として用い
られた。溶剤２乃至５はカルビトールであつた。
溶剤２乃び４は、ペースト１及び２を清浄化した
が、ペースト３を清浄化しなかつた。溶剤３はペ
ースト１だけを清浄化し、溶剤５はいずれのペー
ストも効果的に清浄化しなかつた。溶剤７及び６
は、各々ペースト１及び２に於て用いられている
同一の溶剤である。溶剤７は、ペースト１を清浄
化したが、ペースト２及び３を清浄化しなかつ
た。溶剤６は、該溶剤を用いているペースト２を
含むすべてのペーストを清浄化しなかつた。これ
は、予期しなかつたことであり、マスクの清浄化
に必要とされる条件を充たすように溶剤を選択す
る場合の問題を示している。溶剤８乃至10はピロ
リドンであつた。溶剤８は、３つのすべてのペー
ストを室温で効果的に清浄化した。しかしなが
ら、溶剤９及び10は、ペースト３を清浄化しなか
つた。溶剤11、12、14及び15は、種々の石油炭化
水素の混合物であつた。溶剤13のブチル・セロソ
ルブは、ペースト３を効果的に清浄化しなかつ
た。 実施例 更に、高温でテストを行うために、多数の溶剤
が選択された。溶剤及びペースト試料が適当な加
熱されたジヤケツト及び囲により60℃に保たれた
以外は実施例の場合と同じ工程を用いて、次の
表に示されている溶剤がテストされた。

【表】 比較し易い様に、実施例に於ける室温でのテ
スト・データが表に再び示されている。 溶剤１のペルクロルエチレンは、高温では僅か
により効果的であつた。溶剤２及び３は、室温で
はペースト３を溶解し得なかつた。しかしなが
ら、60℃に於ては、溶剤２は３つのすべてのペー
ストを効果的に清浄化し、溶剤３はこの場合もペ
ースト３を清浄化し得なかつた。溶剤２、３及び
４は、すべてピロリドンであつたが、各々予期し
得ない異なる清浄化能力を有した。溶剤４及び５
は、室温に於ても、60℃に於ても、３つのすべて
のペーストを効果的に清浄化した。溶剤５は室温
ではペースト３を清浄化し得なかつたが、60℃で
は２つのペーストに対してより効果的であつた。 要約すると、溶剤２のＮ−イソプロピル−２−
ピロリドンは、高温に於て、３つのすべてのペー
ストを清浄化する場合に効果的である。溶剤４の
Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドンは、室温及
び高温の両方に於て、３つのすべてのペーストを
清浄化する場合に効果的である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 清浄化されるべきスクリーン印刷マスクを、
   Ｎ−シクロヘキシル−２−ピロリドン、Ｎ−イソ
   プロピル−２−ピロリドン、及びそれらの混合物
   より成る群から選択された液体溶剤に接触させる
   ことを含む、スクリーン印刷マスクから極性及び
   無極性材料の残渣を清浄化するための方法。