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WO2018168008A1 - ラインパターン印刷方法及びラインパターン印刷用スクリーン版 - Google Patents

ラインパターン印刷方法及びラインパターン印刷用スクリーン版 Download PDF

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Publication number
WO2018168008A1
WO2018168008A1 PCT/JP2017/031404 JP2017031404W WO2018168008A1 WO 2018168008 A1 WO2018168008 A1 WO 2018168008A1 JP 2017031404 W JP2017031404 W JP 2017031404W WO 2018168008 A1 WO2018168008 A1 WO 2018168008A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
screen plate
line pattern
substrate
printed
metal foil
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/031404
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
浩一 宮田
達昭 篠田
福田　正人
Original Assignee
株式会社コベルコ科研
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社コベルコ科研 filed Critical 株式会社コベルコ科研
Publication of WO2018168008A1 publication Critical patent/WO2018168008A1/ja

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41F—PRINTING MACHINES OR PRESSES
    • B41F15/00—Screen printers
    • B41F15/14—Details
    • B41F15/40—Inking units
    • B41F15/42—Inking units comprising squeegees or doctors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41M—PRINTING, DUPLICATING, MARKING, OR COPYING PROCESSES; COLOUR PRINTING
    • B41M1/00—Inking and printing with a printer's forme
    • B41M1/12—Stencil printing; Silk-screen printing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B41—PRINTING; LINING MACHINES; TYPEWRITERS; STAMPS
    • B41N—PRINTING PLATES OR FOILS; MATERIALS FOR SURFACES USED IN PRINTING MACHINES FOR PRINTING, INKING, DAMPING, OR THE LIKE; PREPARING SUCH SURFACES FOR USE AND CONSERVING THEM
    • B41N1/00—Printing plates or foils; Materials therefor
    • B41N1/24—Stencils; Stencil materials; Carriers therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
    • H05K3/00—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits
    • H05K3/10—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern
    • H05K3/12—Apparatus or processes for manufacturing printed circuits in which conductive material is applied to the insulating support in such a manner as to form the desired conductive pattern using thick film techniques, e.g. printing techniques to apply the conductive material or similar techniques for applying conductive paste or ink patterns

Definitions

  • the present disclosure relates to a line pattern printing method and a line pattern printing screen plate.
  • the screen version using a wire mesh (wire mesh, # 360- ⁇ 16CL) is mainly used.
  • the width of the finger electrode to be printed is approximately 45 to 50 ⁇ m.
  • New wire meshes are also being manufactured with the aim of further thinning.
  • next-generation wire meshes (# 380- ⁇ 14CL, # 430- ⁇ 13CL) with an increased mesh count (mesh count), and knotless screen (knotless screen).
  • Patent Document 1 discloses a method of printing finger electrodes of a solar cell by off-contact screen printing.
  • the inventors of the present application have developed an original screen printing mesh in which an opening is provided in a metal foil, unlike a screen plate using a wire mesh, and have advanced the development of thinning technology.
  • the line pattern printed by screen printing is thin in the width direction and the width is as uniform as possible.
  • a phenomenon called “bleed” in which the length of the line pattern in the width direction partially expands may occur.
  • Development of a technique capable of suppressing the occurrence of bleeding is required, including the configuration disclosed in Patent Document 1.
  • an object of the present disclosure is to provide a line pattern printing method and a line pattern printing screen plate that can suppress the occurrence of bleeding, in order to solve the above problems.
  • a line pattern printing method includes a metal foil in which a large number of holes are formed along one direction, and a direction crossing the one direction on the back surface of the metal foil.
  • the squeegee is moved along the one direction on the surface of the screen plate so that the screen plate is pressed against the substrate to be printed and the paste is discharged from the opening to form a linear shape on the substrate to be printed.
  • the average angle formed by the screen plate and the substrate to be printed on the downstream side in the moving direction of the squeegee is kept at a certain value or more. Characterized in that it was.
  • a line pattern printing method uses a screen plate having a wire mesh and a resin that is arranged on the back surface of the wire mesh at an interval and forms an opening together with the wire mesh.
  • the screen plate is pressed against the substrate to be printed to discharge the paste from the opening, and a linear line is formed on the substrate to be printed.
  • a pattern is printed, and at the time of printing, the screen plate and the printing base on the downstream side in the moving direction of the squeegee And wherein the mean angle between that you have to keep a certain value or more.
  • the screen pattern for line pattern printing includes a metal foil in which a large number of holes are formed along one direction, and a space in the direction intersecting the one direction on the surface of the metal foil.
  • the ribs of the metal foil between the openings and the openings that meet each other have a cross-sectional area per unit length along the direction in which the openings are formed of 4000 ⁇ m 2 / mm or more.
  • the occurrence of bleeding can be suppressed.
  • the metal foil in which a large number of holes are formed along one direction and the back surface of the metal foil are arranged at intervals in a direction intersecting the one direction A method of printing a linear line pattern on a substrate to be printed using a screen plate having a resin that forms an opening together with the metal foil by opening a central portion of a hole, the surface of the screen plate By moving the squeegee along the one direction, the screen plate is pressed against the substrate to be printed, the paste is discharged from the opening, and a linear line pattern is printed on the substrate to be printed.
  • a line pattern printing method characterized in that an average angle formed by the screen plate and the substrate to be printed on the downstream side in the moving direction of the squeegee is maintained at a certain value or more. To provide. In this way, by keeping the average angle at a certain value or more, bleeding of the line pattern can be suppressed, which can contribute to thinning of the line pattern.
  • a method of printing a linear line pattern wherein a bias angle of the wire mesh is set to an angle at which a crossing portion where wires cross each other is not exposed to the opening, and the opening on the surface of the screen plate
  • an average angle formed by the screen plate and the substrate to be printed on the downstream side in the moving direction of the squeegee is a certain value or less. Characterized in that to keep the, to provide a line pattern printing method. In this way, by keeping the average angle at a certain value or more, bleeding of the line pattern can be suppressed, which can contribute to thinning of the line pattern.
  • the line pattern printing method according to the first aspect or the second aspect is provided, wherein the average angle is 0.7 degrees or more. In this way, by keeping the average angle at 0.7 degrees or more, it is possible to further suppress line pattern bleeding.
  • the screen plate is fixed on the upstream side and the downstream side in the moving direction of the squeegee, and the distance is set to 320 mm or less.
  • a line pattern printing method according to any one of the aspects is provided. According to such a method, the downstream angle formed by the screen plate and the substrate to be printed is larger than when the distance is set to exceed 320 mm. Thereby, the average angle on the downstream side formed by the screen plate and the substrate to be printed during printing can be increased, and bleeding of the line pattern can be further suppressed.
  • the line according to any one of the first to fourth aspects, wherein an interval between the substrate to be printed and the screen plate is set to 1.6 mm or more.
  • a pattern printing method is provided. According to such a method, the downstream angle formed by the screen plate and the substrate to be printed can be increased as compared with the case where the distance is set to be smaller than 1.6 mm. Thereby, the average angle on the downstream side formed by the screen plate and the substrate to be printed during printing can be increased, and bleeding of the line pattern can be further suppressed.
  • the line pattern printing method according to any one of the first to fifth aspects, wherein the line pattern is used as a finger electrode of a solar cell. According to such a method, since the finger electrode of a solar cell can be formed thinly, the conversion efficiency of the solar cell can be improved.
  • the metal foil in which a large number of holes are formed along one direction and the back surface of the metal foil are arranged at intervals in a direction intersecting the one direction, A resin for forming an opening together with the metal foil by opening a central portion of the hole, and a screen plate for printing a linear line pattern on a substrate to be printed, the adjacent opening and the
  • the rib of the metal foil between the openings has a cross-sectional area per unit length along the direction in which the openings are formed of 4000 ⁇ m 2 / mm or more.
  • the line pattern printing screen plate according to the seventh aspect is provided, wherein the line pattern is a finger electrode of a solar cell.
  • the printing is performed such that the average angle on the downstream side formed by the screen plate and the substrate to be printed is maintained at a certain value or more, so that the finger electrode of the solar cell is thinly formed while suppressing bleeding. Therefore, the conversion efficiency of the solar cell can be improved.
  • FIG. 1 is a plan view showing a part of the screen plate 2.
  • 2A is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1
  • FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG.
  • the screen plate 2 includes a metal foil 4 and a resin 6.
  • the metal foil 4 is a metal foil mesh formed of a metal such as SUS, Ni, Ni alloy.
  • a large number of holes 8 are formed in the metal foil 4 along the X direction.
  • a rib 4 a is formed between the adjacent holes 8 in the metal foil 4. As shown in FIGS. 2A and 2B, the rib 4a may have a tapered cross section whose width decreases from the front surface to the back surface.
  • the metal foil 4 may be produced by an arbitrary method such as an electroforming method (electroforming method), an etching method, a laser processing method, or a machining method.
  • Resin 6 is a resin provided on the back side of the metal foil 4. As shown in FIG. 1, the resin 6 is arranged at an interval in the Y direction that intersects the X direction. In the example of FIG. 1, the Y direction is orthogonal to the X direction, but is not limited to this.
  • the resin 6 opens the central portion of the hole 8 of the metal foil 4 and forms the opening 10 together with the metal foil 4.
  • a member of any material may be used as long as it is a member (opening forming member) that forms the opening 10 together with the metal foil 4.
  • the screen plate 2 is fixed in a substantially horizontal direction by a metal frame (aluminum frame) 14.
  • the screen plate 2 is fixed to the metal frame 14 at the upstream end 22a and the downstream end 22b.
  • a distance D from the upstream end 22 a to the downstream end 22 b is the same as the inner diameter of the metal frame 14.
  • the substrate 12 to be printed is arranged below the screen plate 2 with an interval.
  • the printed substrate 12 is fixed so as to be substantially parallel to the screen plate 2.
  • an interval adjusting mechanism is provided for adjusting the interval (clearance C) in the vertical direction between the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed, and the clearance C can be adjusted.
  • the squeegee 13 is moved along the X direction on the surface of the screen plate 2. Thereby, the screen plate 2 is pressed against the substrate 12 to be printed, and the paste 16 is discharged from the opening 10 described above, so that a linear line pattern can be formed on the substrate 12 to be printed.
  • the screen plate 2 of the present embodiment described above is a screen plate for printing finger electrodes of solar cells using the metal foil 4, and the inventors of the present application use the metal foil 4 used for such a screen plate 2. Have been developing.
  • a screen plate 100 using a conventional wire mesh is shown in FIG. As shown in FIG. 4, the wire mesh 104 is exposed from between the resins 102 provided at intervals. In the wire mesh 104, an intersection (wire intersection, knot) 106 where the wires intersect is exposed.
  • the screen plate 2 using the metal foil 4 shown in FIG. 1 has one feature that the opening 10 does not have a wire intersection. By not having wire intersections, the regions of the openings 10 can be formed regularly. Thereby, there is little clogging of the paste 16 in the opening part 10, and the permeability
  • the paste 16 is excessively discharged, the amount of paste transferred to the substrate 12 to be printed may increase. As a result, the paste 16 spreads in the width direction, and bleeding may occur. When bleeding occurs, the width of the finger electrode increases and the conversion efficiency of the solar cell decreases.
  • FIG. 5 shows an example of the result of forming the finger electrode line pattern using the screen plate 2 shown in FIG.
  • the finger electrode line pattern L1 in which bleeding occurs is shown on the left side
  • the finger electrode line pattern L2 in which bleeding hardly occurs is shown on the right side.
  • the left line pattern L1 it is understood that “bleeding” spreading in the width direction Y1 is partially generated.
  • the line pattern L2 on the right side it can be seen that the length in the width direction Y2 is substantially constant, and blurring hardly occurs.
  • the bleeding that occurs in the line pattern L1 shown on the left side of FIG. 5 occurs regularly and at regular intervals.
  • the inventors of the present application have confirmed that these bleedings occur at positions corresponding to the openings 10.
  • bleeding is suppressed at positions corresponding to the ribs 4 a of the metal foil 4.
  • a line pattern L1 in which the length in the width direction Y1 is thick and narrow is periodically repeated as shown on the left side of FIG. 5 is formed.
  • FIG. 5 The phenomenon shown in FIG. 5 is considered to occur on the same principle even in a knotless screen in which the wire intersection is not exposed in the opening as in the screen plate 2 in FIG.
  • An example of a knotless screen is shown in FIG.
  • the wire mesh 204 is exposed from between the resins 202 arranged at intervals, but the wire intersection 206 is not exposed to the opening. That is, the bias angle of the wire mesh 204 is set to an angle (for example, within ⁇ 1.0 °) that does not expose the wire intersection 206 where the wires intersect with each other in the opening.
  • Such a knotless screen 200 is also an object of the present invention.
  • the screen plate 2 using the metal frame 14 having a small inner diameter is more line-shaped than the screen plate 2 using the metal frame 14 having a large inner diameter. It was found that the bleeding of the pattern can be reduced.
  • the metal frame 14 having a larger inner diameter is 390 mm (outer diameter is 450 mm), and the metal frame 14 having a smaller inner diameter is 300 mm (outer diameter is 355 mm).
  • the upstream angle in the moving direction (X direction) of the squeegee 13 is ⁇ 1, and the downstream angle is ⁇ 2.
  • the upstream angle in the moving direction of the squeegee 13 is ⁇ 1, and the downstream angle is ⁇ 2.
  • the metal frame 14b having a smaller inner diameter has a larger angle between the upstream side and the downstream side of the metal frame 14b having a smaller inner diameter even at the same position on the substrate 12 to be printed. Accordingly, the phenomenon shown in FIG. 5 in which bleeding is suppressed is that the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 formed by the screen plate 2b and the printing substrate 12 are larger than the angles ⁇ 1 and ⁇ 2 formed by the screen plate 2a and the printing substrate 12. It is thought to be caused by
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing the change of the screen plate 2 when the squeegee 13 moves from upstream to downstream.
  • the screen plate 2 at the initial position (print start point) of the squeegee 13 is indicated by a dotted line
  • the screen plate 2 at the final position (print end point) of the squeegee 13 is indicated by a dashed line.
  • the inventors of the present application focused on the change in the downstream angle formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed.
  • the downstream angle formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed increases ( ⁇ 1 ⁇ ⁇ 2).
  • the upstream angle formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed becomes smaller as the squeegee 13 moves downstream ( ⁇ 3 ⁇ ⁇ 4).
  • the distance between the screen plate 2 on the upstream side after the squeegee 13 passes and the substrate 12 to be printed becomes smaller (the angle becomes smaller), and the separation of the plate becomes worse.
  • the plate separation becomes worse means that the screen plate 2 becomes difficult to separate from the substrate 12 to be printed. If the plate separation is deteriorated, it causes printing unevenness and bleeding. Therefore, an off-contact function for forcibly lifting the upstream side of the screen plate 2 after the squeegee 13 passes is used to promote plate separation.
  • the angle on the downstream side of the screen plate 2 and the substrate to be printed 12 is increased (the upstream angle is reversed). The occurrence of bleeding can be suppressed.
  • the screen plate 2 using the metal foil 4 does not expose the mesh intersection in the opening 10 as described above. high. Therefore, it is presumed that it is insufficient to suppress bleeding of the line pattern only by promoting the plate separation after the squeegee 13 passes by the off-contact function. From this, it is effective to control the angle formed between the screen plate 2 and the printed substrate 12 downstream from the stage where the paste 16 is pushed by the squeegee 13 and passes through the opening 10 of the screen plate 2. The inventors have newly found out.
  • FIG. 9 shows a case where the screen plate 2a is fixed to the metal frame 14a having a large inner diameter shown in FIG. 7, that is, a case where the angle ⁇ 2 formed between the screen plate 2a and the printed substrate 12 is small.
  • FIG. 10 shows a case where the screen plate 2b is fixed to the metal frame 14b having a small inner diameter shown in FIG. 7, that is, a case where the angle ⁇ 2 formed between the screen plate 2b and the printed substrate 12 is large.
  • the method conceived by the inventors of the present application is completely different from the purpose of the off-contact function of promoting plate separation after the squeegee 13 passes. Specifically, when the paste 16 is pushed into the opening 10 of the screen plate 2 by the squeegee 13, the downstream angle formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed is controlled, so that the line pattern of the finger electrode is controlled. It reduces bleeding. Thus, it is completely different from the known off-contact function.
  • a method of controlling a “squeegee angle” (an angle formed by the squeegee 13 and the substrate 12 to be printed, also referred to as an “attack angle”), which is an inclination angle of the squeegee 13 is also conceivable.
  • the attack angle is an angle formed by the squeegee 13 and the substrate 12 to be printed.
  • the inventors of the present application newly found that the “downstream angle formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed” is effective in suppressing bleeding, unlike the method of controlling the attack angle.
  • FIG. 11 is a schematic diagram for obtaining the downstream angle ⁇ formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed.
  • the distance between the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed is C
  • the inner diameter of the metal frame 14 is D, as in FIG.
  • the angle ⁇ can be calculated from the following equation 1.
  • FIGS. 12 and 13 show the results of calculating the angle ⁇ using Equation 1 and plotting representative points under various conditions. 12 and 13, the horizontal axis represents the position of the squeegee 13 (the downstream end of the printed substrate 12 is 0 mm), and the vertical axis represents the downstream angle formed by the screen plate 2 and the printed substrate 12. represents ⁇ .
  • FIG. 12 shows the calculation results of Condition 1 and Condition 2.
  • the length of the printed substrate 12 in the X direction is 157 mm.
  • the angle ⁇ increases as the squeegee 13 moves from upstream to downstream in both conditions 1 and 2.
  • the angle ⁇ increases as the squeegee 13 moves from upstream to downstream than in the condition 2 using the metal frame 14 having a small inner diameter.
  • the average angle ⁇ was 0.66 °
  • the average angle ⁇ was 0.48 °. From this, it can be seen that even with the same clearance C, printing can be performed with the angle ⁇ kept large by using the metal frame 14 having a smaller inner diameter.
  • FIG. 13 shows the calculation results of Condition 3 and Condition 4.
  • the length of the substrate 12 to be printed in the X direction is 157 mm.
  • the average angle ⁇ of condition 3 is 0.7 degrees or more.
  • the inventors of the present application keep the average angle of the downstream angle ⁇ formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed above a certain value, particularly 0.7 ° or more.
  • the present inventors have found that there is a remarkable effect in suppressing the bleeding of the line pattern of the finger electrode.
  • Such knowledge about the average angle is considered to be similarly applicable to the knotless screen 200 described above.
  • the average angle ⁇ during printing is 0.71.
  • the printing conditions of the present invention can be realized.
  • the screen plate 2 is fixed using the metal frame 14 having an inner diameter of 390 mm, even if the clearance C is increased to 2.0 mm, the average angle increases only to 0.64 °.
  • the clearance C increases, the average angle ⁇ can be increased, but the load on the screen plate 2 (particularly the metal foil 4) pushed by the squeegee 13 increases. For this reason, in order to suppress breakage of the metal foil 4 and the like, it is preferable to set the clearance C to 2.0 mm or less.
  • the upper limit value of the average angle ⁇ may be set to 2.2 °, for example, in consideration of the load applied to the metal foil 4.
  • the inner diameter D of the metal frame 14 may be 300 mm and the clearance C may be 5 mm.
  • the clearance C or the inner diameter D of the metal frame 14 may be adjusted as can be seen from Equation 1.
  • the clearance C can be adjusted by, for example, the above-described interval adjusting mechanism (not shown).
  • the inner diameter D of the metal frame 14 can be adjusted by properly using the type of the metal frame 14 to be used.
  • FIG. 14 shows the relationship between the average angle ⁇ and the spread width of the finger electrode for the results of screen printing under various conditions.
  • the horizontal axis represents the average angle of the downstream angle ⁇ formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed
  • the vertical axis represents the spread width of the printed finger electrode.
  • “Bleeding width” is (finger electrode width) ⁇ (width of opening 10) measured with an optical microscope. It can be said that the smaller the value of the bleeding width, the less the bleeding.
  • FIG. 14 shows the experimental results of Condition 5, Condition 6, and Condition 7.
  • the metal foil 4 is made of stainless steel foil (SUS301).
  • the squeegee angle is set to 60 °
  • condition 7 the squeegee angle is set to 70 °.
  • Condition 5 uses a metal frame 14 with an inner diameter of 300 mm and sets the clearance C to 1.4 mm.
  • Condition 6 uses a metal frame 14 having an inner diameter of 300 mm and sets the clearance C to 1.7 mm.
  • Condition 7 uses a metal frame 14 having an inner diameter of 390 mm and sets the clearance C to 2.0 mm.
  • condition 5 the result of three patterns with different thicknesses of the screen plate 2 is represented.
  • the condition 6 represents the results of three patterns with different widths of the opening 10
  • the condition 7 represents the results of four patterns with different widths of the opening 10.
  • the average angle of the downstream angle ⁇ formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed is about 0.58 ° for the condition 5 and about 0.71 ° for the condition 6. In the case of 7, it is about 0.62 °.
  • the finger electrode line is maintained by keeping the average angle formed by the screen plate 2 and the substrate 12 to be printed at the downstream side in the moving direction of the squeegee 13 at a certain value or more, particularly 0.7 ° or more. It can be seen that the bleeding of the pattern can be suppressed. Thereby, it can contribute to thinning of a line pattern.
  • Example 2 Next, the inventors of the present invention relate to a line pattern printing method for performing printing while keeping the average angle on the downstream side formed by the screen plate 2 and the substrate to be printed 12 at a certain value or more. In order to find out the characteristics of the metal foil 4, an experiment shown in FIG.
  • FIG. 15 shows a result of whether or not the metal foil 4 is broken when the above-described line pattern printing method is performed while changing the specification of the metal foil 4. Specifically, the strength of the metal foil 4 when the screen plate 2 using the stainless steel foil (SUS301) metal foil 4 was fixed to the metal frame 14 having an inner diameter of 300 mm and screen-printed was examined.
  • SUS301 stainless steel foil
  • “mesh specification” represents the pitch a of the openings 10 / the width b of the openings 10 (FIG. 16).
  • “80/50” in the “mesh specification” column means that the pitch a of the openings 10 is 80 ⁇ m and the width b of the openings 10 is 50 ⁇ m.
  • the “mesh thickness” represents the thickness of the metal foil 4 (the thickness of the rib 4a) ( ⁇ m).
  • cross-sectional area per unit length is obtained by calculating the cross-sectional area per unit length in the X direction of the rib 4 a under each condition.
  • the cross-sectional area is determined by cutting the metal foil 4 along the cutting plane B (FIG. 16), measuring the cross-sectional area of each rib 4a by SEM observation, and measuring the ribs per mm from the pitch a of the openings 10.
  • the cross-sectional area of 4a was calculated (truncated to 100 ⁇ m 2 units).
  • the “cross-sectional area per unit length” was 4000 ⁇ m 2 / mm or more, and the metal foil 4 did not break during the printing test with the clearance C being 2 mm (evaluation). Is ⁇ ).
  • the metal foil 4 No breakage occurs. That is, by setting such a cross-sectional area, the metal foil 4 and the screen plate 2 suitable for the line pattern printing method of the present invention can be obtained.
  • the cross-sectional area of the rib 4a is 4,000 ⁇ m 2 / mm or more. It is preferable that
  • the aspect ratio of the opening 10 in the screen plate 2 is the thickness of the screen plate 2 / the width b of the opening 10.
  • the aspect ratio of the opening 10 may be set to 1.4 or less.
  • the resistance of the paste 16 that passes through the opening 10 can be set low.
  • the opening width c of the opening 10 is the length in the width direction of the opening 10 determined by the interval between the resins 6 as shown in FIG.
  • the opening width c may be set to 15 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less.
  • the opening width c By setting the opening width c to 100 ⁇ m or less, the width of the line pattern can be reduced. As a result, it is possible to avoid a situation where the line pattern itself becomes thick and the influence of bleeding does not become a problem.
  • the opening width c by setting the opening width c to 15 ⁇ m or more, it is possible to suppress deterioration of the paste dischargeability due to the resistance of the inner wall surface of the resin 6. Thereby, it is possible to avoid that the problems of rubbing, leveling (level difference), and disconnection become dominant as problems other than bleeding.
  • the average angle formed by the screen plate 2 and the printing substrate 12 is controlled to 0.7 degrees or more has been described.
  • the average angle may be set to a value that can suppress bleeding of the line pattern according to various conditions.
  • the invention of the present disclosure can be applied to a line pattern printing method and a screen pattern for line pattern printing.

Landscapes

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Abstract

一方向に沿って多数の孔が形成された金属箔と、金属箔の裏面において一方向に交差する方向に間隔を空けて配置され、多数の孔の中央部を開放して金属箔とともに開口部を形成する樹脂とを有するスクリーン版を用いて、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷する方法であって、スクリーン版の表面で一方向に沿ってスキージを移動させることにより、スクリーン版を被印刷基板に押し付けて開口部からペーストを吐出し、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷し、印刷時において、スキージの移動方向下流側におけるスクリーン版と被印刷基板の成す平均角度を一定値以上に保つようにした。

Description

ラインパターン印刷方法及びラインパターン印刷用スクリーン版
　本開示は、ラインパターン印刷方法及びラインパターン印刷用スクリーン版に関する。
　太陽電池の分野において、光電変換効率を向上させるために、フィンガー電極（finger electrode）を細く形成してフィンガー電極の遮光面積を減らす細線化の技術開発が活発化している。
　太陽電池のフィンガー電極を形成する際には、スクリーン版を用いたスクリーン印刷が行われる。現状は、ワイヤメッシュ（wire mesh、＃３６０―φ１６ＣＬ）を用いたスクリーン版が主流である。このようなワイヤメッシュの量産技術によれば、印刷されるフィンガー電極の幅は概ね４５～５０μｍである。更に細線化を目指して、新たなワイヤメッシュも製造されている。具体的には、メッシュカウント数（mesh count）を増加させた次世代ワイヤメッシュ（＃３８０―φ１４ＣＬ、＃４３０―φ１３ＣＬ）、および、ノットレススクリーン（knotless screen）がある。ノットレススクリーンは、ワイヤメッシュにバイアス角度（bias angle）を設けず（バイアス角度＝０°）、ワイヤ同士が交差するワイヤ交差点がペーストを吐出するための開口部に露出しないものである。
　例えば特許文献１には、オフコンタクト方式（off contact）のスクリーン印刷によって太陽電池のフィンガー電極を印刷する方法が開示されている。
特開２０１３－２８１１２号公報
　一方、本願発明者らは、ワイヤメッシュを用いたスクリーン版とは異なり、金属箔に開口部を設けた独自のスクリーン印刷用メッシュを開発し、細線化の技術開発を進めてきた。
　ここで、太陽電池のフィンガー電極を形成する際に、スクリーン印刷によって印刷されるラインパターンは、幅方向に細く、かつ、その幅ができるだけ均一であることが望ましい。一方で、スクリーン印刷の条件等によっては、ラインパターンの幅方向の長さが部分的に広がる「滲み（bleed）」という現象が生じる場合がある。特許文献１に開示されるような構成を含めて、滲みの発生を抑制できる技術の開発が求められている。
　従って、本開示の目的は、上記問題を解決することにあって、滲みの発生を抑制することができるラインパターン印刷方法およびラインパターン印刷用スクリーン版を提供することにある。
　上記目的を達成するために、本開示の一態様によるラインパターン印刷方法は、一方向に沿って多数の孔が形成された金属箔と、前記金属箔の裏面において前記一方向に交差する方向に間隔を空けて配置され、前記多数の孔の中央部を開放して前記金属箔とともに開口部を形成する樹脂とを有するスクリーン版を用いて、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷する方法であって、前記スクリーン版の表面で前記一方向に沿ってスキージを移動させることにより、前記スクリーン版を前記被印刷基板に押し付けて前記開口部からペーストを吐出し、前記被印刷基板に線状のラインパターンを印刷し、前記印刷時において、前記スキージの移動方向下流側における前記スクリーン版と前記被印刷基板の成す平均角度を一定値以上に保つようにしたことを特徴とする。
　また、本開示の別の態様によるラインパターン印刷方法は、ワイヤメッシュと、前記ワイヤメッシュの裏面において間隔を空けて配置され、前記ワイヤメッシュとともに開口部を形成する樹脂とを有するスクリーン版を用いて、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷する方法であって、前記ワイヤメッシュのバイアス角度は、ワイヤ同士が交差する交差部を前記開口部に露出しない値に設定されており、前記スクリーン版の表面で前記開口部が形成される方向に沿ってスキージを移動させることにより、前記スクリーン版を前記被印刷基板に押し付けて前記開口部からペーストを吐出し、前記被印刷基板に線状のラインパターンを印刷し、前記印刷時において、前記スキージの移動方向下流側における前記スクリーン版と前記被印刷基板の成す平均角度を一定値以上に保つようにしたことを特徴とする。
　また、本開示の一態様によるラインパターン印刷用スクリーン版は、一方向に沿って多数の孔が形成された金属箔と、前記金属箔の表面において前記一方向に交差する方向に間隔を空けて配置され、前記多数の孔の中央部を開放して前記金属箔とともに開口部を形成する樹脂とを有し、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷するためのスクリーン版であって、隣り合う前記開口部と前記開口部の間の前記金属箔のリブは、前記開口部が形成される方向沿いの単位長さ当たりの断面積が４０００μｍ２／ｍｍ以上であることを特徴とする。
　　本開示のラインパターン印刷方法およびラインパターン印刷用スクリーン版によれば、滲みの発生を抑制することができる。
　本発明のこれらの態様と特徴は、添付された図面についての好ましい実施形態に関連した次の記述から明らかになる。
実施形態に係る金属箔を用いたスクリーン版を示す部分平面図 図１におけるＡ－Ａ断面図 図１におけるＢ－Ｂ断面図 スクリーン版を用いて被印刷基板にラインパターンを印刷する方法を説明するための概略図 従来のワイヤメッシュを用いたスクリーン版を示す部分平面部 スクリーン印刷結果の例を示す図 ノットレススクリーンを示す部分平面図 スクリーン版と被印刷基板とが成す角度を模式的に表す図 スキージが上流から下流に移動する際のスクリーン版の変化を表した模式図 内径の大きな金属フレームにスクリーン版を固定した場合の模式図 内径の小さな金属フレームにスクリーン版を固定した場合の模式図 スクリーン版と被印刷基板の成す下流側の角度を算出する方法を示す図 スクリーン版と被印刷基板の成す下流側の角度を算出した例を示す図 スクリーン版と被印刷基板の成す下流側の角度を算出した例を示す図 実施例１の条件・結果を示す図 実施例２の条件・結果を示す図 金属箔を用いたスクリーン版を示す部分平面図
　本開示の第１態様によれば、一方向に沿って多数の孔が形成された金属箔と、前記金属箔の裏面において前記一方向に交差する方向に間隔を空けて配置され、前記多数の孔の中央部を開放して前記金属箔とともに開口部を形成する樹脂とを有するスクリーン版を用いて、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷する方法であって、前記スクリーン版の表面で前記一方向に沿ってスキージを移動させることにより、前記スクリーン版を前記被印刷基板に押し付けて前記開口部からペーストを吐出し、前記被印刷基板に線状のラインパターンを印刷し、前記印刷時において、前記スキージの移動方向下流側における前記スクリーン版と前記被印刷基板の成す平均角度を一定値以上に保つようにしたことを特徴とする、ラインパターン印刷方法を提供する。このように、平均角度を一定値以上に保つことで、ラインパターンの滲みを抑制することができ、ラインパターンの細線化に寄与することができる。
　本開示の第２態様によれば、ワイヤメッシュと、前記ワイヤメッシュの裏面において間隔を空けて配置され、前記ワイヤメッシュとともに開口部を形成する樹脂とを有するスクリーン版を用いて、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷する方法であって、前記ワイヤメッシュのバイアス角度は、ワイヤ同士が交差する交差部を前記開口部に露出しない角度に設定されており、前記スクリーン版の表面で前記開口部が形成される方向に沿ってスキージを移動させることにより、前記スクリーン版を前記被印刷基板に押し付けて前記開口部からペーストを吐出し、前記被印刷基板に線状のラインパターンを印刷し、前記印刷時において、前記スキージの移動方向下流側における前記スクリーン版と前記被印刷基板の成す平均角度を一定値以上に保つようにしたことを特徴とする、ラインパターン印刷方法を提供する。このように、平均角度を一定値以上に保つことで、ラインパターンの滲みを抑制することができ、ラインパターンの細線化に寄与することができる。
　本開示の第３態様によれば、前記平均角度は０.７度以上であることを特徴とする、第１態様又は第２態様に記載のラインパターン印刷方法を提供する。このように、平均角度を０．７度以上に保つことで、ラインパターンの滲みをより抑制することができる。
　本開示の第４態様によれば、前記スクリーン版を前記スキージの移動方向の上流側と下流側で固定するとともに、その距離を３２０ｍｍ以下に設定することを特徴とする、第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のラインパターン印刷方法を提供する。このような方法によれば、３２０ｍｍを超える距離に設定した場合に比べて、スクリーン版と被印刷基板の成す下流側の角度が大きくなる。これにより、印刷時におけるスクリーン版と被印刷基板の成す下流側の平均角度を大きくすることができ、ラインパターンの滲みをより抑制することができる。
　本開示の第５態様によれば、前記被印刷基板と前記スクリーン版の間隔を１．６ｍｍ以上に設定することを特徴とする、第１態様から第４態様のいずれか１つに記載のラインパターン印刷方法を提供する。このような方法によれば、１．６ｍｍよりも小さい距離に設定した場合に比べて、スクリーン版と被印刷基板の成す下流側の角度を大きくすることができる。これにより、印刷時におけるスクリーン版と被印刷基板の成す下流側の平均角度を大きくすることができ、ラインパターンの滲みをより抑制することができる。
　本開示の第６態様によれば、前記ラインパターンを太陽電池のフィンガー電極として用いることを特徴とする、第１態様から第５態様のいずれか１つに記載のラインパターン印刷方法を提供する。このような方法によれば、太陽電池のフィンガー電極を細く形成することができるため、太陽電池の変換効率を向上させることができる。
　本開示の第７態様によれば、一方向に沿って多数の孔が形成された金属箔と、前記金属箔の裏面において前記一方向に交差する方向に間隔を空けて配置され、前記多数の孔の中央部を開放して前記金属箔とともに開口部を形成する樹脂とを有し、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷するためのスクリーン版であって、隣り合う前記開口部と前記開口部の間の前記金属箔のリブは、前記開口部が形成される方向沿いの単位長さ当たりの断面積が４０００μｍ２／ｍｍ以上であることを特徴とする、ラインパターン印刷用スクリーン版を提供する。金属箔のリブの単位長さ当たりの断面積をこのような値以上に設定することにより、金属箔の強度を向上させることができる。スクリーン版と被印刷基板の成す下流側の平均角度を一定値以上に保つようにして印刷を行う場合、金属箔に負荷がかかりやすくなるが、このように金属箔の強度を向上させることで、金属箔の破断を抑制することができる。
　本開示の第８態様によれば、前記ラインパターンは、太陽電池のフィンガー電極であることを特徴とする、第７態様に記載のラインパターン印刷用スクリーン版を提供する。このような構成によれば、スクリーン版と被印刷基板の成す下流側の平均角度を一定値以上に保つようにして印刷を行うことで、滲みを抑制しながら太陽電池のフィンガー電極を細く形成することができるため、太陽電池の変換効率を向上させることができる。
　以下に、本開示に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
（実施形態）
　図１、２Ａ、２Ｂは、本実施形態にかかるスクリーン版２を示す図である。図１は、スクリーン版２の一部を示す平面図である。図２Ａは、図１におけるＡ－Ａ断面図であり、図２Ｂは、図１におけるＢ－Ｂ断面図である。
　図１、２Ａ、２Ｂに示すように、スクリーン版２は、金属箔４と、樹脂６とを備える。
　金属箔４は、ＳＵＳ、Ｎｉ、Ｎｉ合金などの金属で形成された金属箔メッシュである。金属箔４には、Ｘ方向に沿って多数の孔８が形成されている。金属箔４において隣り合う孔８と孔８の間には、リブ（rib）４ａが形成される。リブ４ａは、図２Ａ、２Ｂに示すように、表面から裏面に向かって幅が小さくなるテーパ状の断面を有していても良い。
　金属箔４は、電鋳法（エレクトロ・フォーミング法）、エッチング法、レーザー加工法、機械加工法など、任意の方法によって作製されてもよい。
　樹脂６は、金属箔４の裏面側に設けられた樹脂である。図１に示すように、樹脂６は、Ｘ方向に交差するＹ方向に間隔を空けて配置される。図１の例では、Ｙ方向はＸ方向に直交するが、これに限定されない。樹脂６は、金属箔４の孔８の中央部を開放して、金属箔４とともに開口部１０を形成する。本実施形態では樹脂を用いているが、金属箔４とともに開口部１０を形成する部材（開口形成部材）であれば、任意の材質の部材を用いてもよい。
　このようなスクリーン版２を用いて被印刷基板に線状のラインパターン（line pattern）を形成する方法について、図３を用いて説明する。
　図３に示すように、スクリーン版２は、金属フレーム（アルミニウム枠）１４によって略水平方向に固定される。スクリーン版２は、上流端２２ａと下流端２２ｂで金属フレーム１４に固定される。上流端２２ａから下流端２２ｂまでの距離Ｄは金属フレーム１４の内径と同じである。
　スクリーン版２の下方には、被印刷基板１２が間隔を空けて配置される。被印刷基板１２は、スクリーン版２と略平行になるように固定される。図示しないが、スクリーン版２と被印刷基板１２の上下方向の間隔（クリアランスＣ）を調整するための間隔調整機構が設けられており、クリアランスＣを調整可能である。
　このような構成において、スクリーン版２の表面でＸ方向に沿ってスキージ１３を移動させる。これにより、スクリーン版２を被印刷基板１２に押し付けて、前述した開口部１０からペースト１６を吐出し、被印刷基板１２に線状のラインパターンを形成することができる。
　上述した本実施形態のスクリーン版２は、金属箔４を用いて太陽電池のフィンガー電極を印刷するためのスクリーン版であり、本願発明者らは、このようなスクリーン版２に用いる金属箔４を開発してきた。これに対して、従来のワイヤメッシュを用いたスクリーン版１００を図４に示す。図４に示すように、間隔を空けて設けられた樹脂１０２の間からワイヤメッシュ１０４が露出している。ワイヤメッシュ１０４において、ワイヤ同士が交差する交差部（ワイヤ交差点、ノット（knot））１０６が露出している。
　図４に示すワイヤメッシュ１０４とは異なり、図１に示した金属箔４を用いたスクリーン版２は、開口部１０にワイヤ交差点を持たないことを１つの特長としている。ワイヤ交差点を持たないことにより、開口部１０の領域を規則正しく形成できる。これにより、開口部１０でのペースト１６の目詰まりが少なく、ペースト１６の透過性が良好になる。このため、断線が少なく、レベリング（leveling）が良い（凹凸が小さい）、フィンガー電極の印刷が可能になる。
　一方で、ペースト１６が出過ぎることにより、被印刷基板１２に転写されるペースト量が多くなる場合がある。結果として、ペースト１６が幅方向に広がり、滲み（bleed）が発生する場合がある。滲みが生じると、フィンガー電極の幅が太くなり、太陽電池の変換効率は低下する。
　図１に示したスクリーン版２を用いて、フィンガー電極のラインパターンを形成した結果の例を図５に示す。図５に示す例では、左側に、滲みが発生しているフィンガー電極のラインパターンＬ１が示され、右側に、滲みがほとんど発生していないフィンガー電極のラインパターンＬ２が示される。図５に示すように、左側のラインパターンＬ１では、幅方向Ｙ１に広がった「滲み」が部分的に生じていることがわかる。一方で、右側のラインパターンＬ２では、幅方向Ｙ２の長さが略一定であり、滲みがほとんど生じていないことがわかる。
　図５の左側に示すラインパターンＬ１で発生している滲みは規則正しく、等間隔で発生している。本願発明者らは、これらの滲みが開口部１０に対応する位置で発生していることを確認している。一方、金属箔４のリブ４ａに対応する位置では、滲みが抑制されている。これより、図５の左側に示すような、幅方向Ｙ１の長さが太い・狭いを周期的に繰り返したラインパターンＬ１が形成されている。一方、印刷条件等によっては、図５の右側に示すような滲みの少ないラインパターンＬ２が印刷される。
　図５に示す現象は、図１のスクリーン版２と同様に、開口部にワイヤ交差点を露出させないノットレススクリーンでも同様の原理で発生すると考えられる。ノットレススクリーンの例を図６に示す。図６に示すノットレススクリーン２００は、間隔を空けて配置された樹脂２０２の間からワイヤメッシュ２０４が露出するが、ワイヤ交差点２０６は開口部に露出しない。すなわち、ワイヤメッシュ２０４のバイアス角度は、ワイヤ同士が交差するワイヤ交差点２０６を開口部に露出しない角度（例えば±１．０°以内）に設定されている。このようなノットレススクリーン２００についても、本願発明の対象となる。
　このような中で、種々の条件で印刷試験を重ねてきた結果、内径の小さな金属フレーム１４を用いたスクリーン版２の方が、内径の大きな金属フレーム１４を用いたスクリーン版２よりも、ラインパターンの滲みを少なくできるということを見出した。ここでの金属フレーム１４の内径の具体的な寸法としては、内径の大きな金属フレーム１４が３９０ｍｍ（外径が４５０ｍｍ）であり、内径の小さな金属フレーム１４が３００ｍｍ（外径が３５５ｍｍ）である。
　この現象を理解するために、本願発明者らは以下のモデルを考えた。
　図７には、内径３９０ｍｍの金属フレーム１４ａにスクリーン版２ａを固定した場合と、内径３００ｍｍの金属フレーム１４ｂにスクリーン版２ｂを固定した場合において、スクリーン版２ａ、２ｂと、被印刷基板１２とが成す角度を模式的に表す図である。
　図７に示すように、スクリーン版２ａと被印刷基板１２とが成す角度のうち、スキージ１３の移動方向（Ｘ方向）の上流側の角度をα１とし、下流側の角度をα２とする。同様に、スクリーン版２ｂと被印刷基板１２とが成す角度のうち、スキージ１３の移動方向の上流側の角度をβ１とし、下流側の角度をβ２とする。
　図７に示すように、α１＜β１、α２＜β２であることがわかる。すなわち、同じ被印刷基板１２上の位置であっても、内径の小さな金属フレーム１４ｂの方が、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す角度は上流側でも下流側でも大きいことがわかる。これより、図５に示した滲みが抑制される現象は、スクリーン版２ｂと被印刷基板１２の成す角度β１、β２が、スクリーン版２ａと被印刷基板１２の成す角度α１、α２よりも大きいことに起因していると考えられる。
　図８には、スキージ１３が上流から下流に移動する際のスクリーン版２の変化を表した模式図を示す。図８には、スキージ１３の初期位置（印刷開始地点）におけるスクリーン版２を点線で示し、スキージ１３の最終位置（印刷終了地点）におけるスクリーン版２を一点鎖線で示す。
　ここで、本願発明者らが注目したのは、スクリーン版２と被印刷基板１２が成す下流側の角度の変化である。スキージ１３が下流に移動するに従い、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度は大きくなる（θ１→θ２）。一方、スクリーン版２と被印刷基板１２が成す上流側の角度は逆に、スキージ１３が下流に移動するに従って小さくなる（θ３→θ４）。
　一般的には、スキージ１３が下流に移動するに従い、スキージ１３が通過した後の上流側のスクリーン版２と被印刷基板１２との距離は小さくなり（角度は小さくなり）、版離れが悪くなる。「版離れが悪くなる」とは、被印刷基板１２に対してスクリーン版２が離れにくくなることを意味する。版離れが悪くなると、印刷ムラおよび滲みの原因となるため、版離れを促進するために、スキージ１３が通過した後のスクリーン版２の上流側を強制的に持ち上げるオフコンタクト機能が用いられる。
　しかしながら、本願発明者らによる金属箔４を用いたスクリーン版２では、図７に示したように、スクリーン版２と被印刷基板１２の下流側の角度を大きくする（上流側の角度は逆に小さくなる）ことで、滲みの発生を抑制できる。
　本願発明者らはこの違いを以下のように考える。
　従来のワイヤメッシュを用いたスクリーン版（図４）に比べて、金属箔４を用いたスクリーン版２では、前述したように開口部１０にメッシュ交差部が露出しないため、ペースト１６の透過性が高い。よって、オフコンタクト機能によって、スキージ１３が通過した後の版離れを促進するだけでは、ラインパターンの滲みを抑制するには不十分であると推測される。これより、ペースト１６がスキージ１３に押されてスクリーン版２の開口部１０を通過する段階から、スクリーン版２と被印刷基板１２の下流側の成す角度を制御することが有効であることを、本願発明者らは新たに見出した。
　スクリーン版２と被印刷基板１２の下流側の成す角度を制御することにより、ラインパターンの滲みを抑制できる原理について、図９、図１０を用いて説明する。以下で説明する原理は仮説モデルであって、このような特定の原理に拘束される訳ではない。
　図９は、図７で示した内径の大きな金属フレーム１４ａにスクリーン版２ａを固定した場合、すなわち、スクリーン版２ａと被印刷基板１２の下流側の成す角度α２が小さい場合を示す。一方で、図１０は、図７で示した内径の小さな金属フレーム１４ｂにスクリーン版２ｂを固定した場合、すなわち、スクリーン版２ｂと被印刷基板１２の下流側の成す角度β２が大きい場合を示す。
　図９に示すように、スクリーン版２ａでは開口部１０ａにメッシュ交差部がないため、スキージ１３に押された多量のペースト１６が開口部１０ａを通過しようとする（矢印Ｒ１）。スクリーン版２ａと被印刷基板１２の下流側の成す角度α２が小さい場合、金属箔４のリブ４ａによって跳ね返されるペースト１６の量が多くなり（矢印Ｒ２）、ペースト１６が開口部１０ａで滞留しやすい状況が発生する。更に、スクリーン版２ａにおいて被印刷基板１２と接触した部分の下流側では空気が抜けにくくなっており、リブ４ａの直下付近で空気溜りＨが発生することが考えられる。このようなことから、多量のペースト１６が開口部１０ａから侵入したにも拘わらず、リブ４ａ同士の間においてペースト１６が滞留しやすく、結果として、ラインパターンの幅方向に広がる滲みが開口部１０ａに対応する位置で発生すると考えられる。
　これに対して、図１０に示すように、スクリーン版２ｂと被印刷基板１２の下流側の成す角度を大きく設定した場合、金属箔４のリブ４ａの傾きが変化する。このため、リブ４ａによって跳ね返されるペースト１６が向かう方向は、図９に示した場合と比較して、前方（上流側）に向きやすくなる（矢印Ｒ３）。これにより、開口部１０ｂに滞留するペースト１６の量が低減される。更に、スクリーン版２ｂと被印刷基板１２の下流側の成す角度を大きく設定することにより、空気の抜け道を確保することができ、図９に示した空気溜まりＨは生じにくい。これにより、開口部１０ｂに進入したペースト１６が前方に進行しやすくなる。この結果、リブ４ａ同士の間に滞留するペースト１６の量を低減することができ、ペースト１６の流れ方向とは垂直な幅方向に広がる滲みを抑制できると考えられる。
　従来から、スキージ１３が通過した上流側で版離れを促進させるオフコンタクト機能によって滲みを抑制することはよく知られており、オフコンタクト機能を備えたスクリーン印刷機も実用化・販売されている。
　一方、本願発明者らが想到した方法は、スキージ１３が通過した後の版離れを促進するというオフコンタクト機能の目的とは全く異なるものである。具体的には、ペースト１６がスキージ１３によってスクリーン版２の開口部１０に押し込まれる際に、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度を制御することで、フィンガー電極のラインパターンの滲みを低減するものである。このように、公知のオフコンタクト機能とは全く異なるものである。
　なお、スキージ１３の傾斜角度である「スキージ角度」（スキージ１３と被印刷基板１２が成す角度、「アタック角度」とも呼ばれる。）を制御するという方法も考えられる。しかしながら、アタック角度はあくまでもスキージ１３と被印刷基板１２が成す角度である。本願発明者らは、アタック角度を制御する方法とは異なり、「スクリーン版２と被印刷基板１２が成す下流側の角度」が滲みの抑制に効力を発揮することを新たに見出した。
　次に、本願発明を実現するための具体的な角度の制御方法について、図１１を用いて説明する。
　図１１は、スクリーン版２と被印刷基板１２が成す下流側の角度θを求めるための模式図である。図１１に示す例では、図３と同様に、スクリーン版２と被印刷基板１２の間隔をＣ、金属フレーム１４の内径をＤとする。ここで、スクリーン版２の上流端２ａから、スキージ１３に押されて被印刷基板１２に接触する位置までの距離Ｘが決まれば、以下の式１から、角度θを算出することができる。
（式１）
　θ＝ｔａｎ-１｛Ｃ／（Ｄ－Ｘ）｝
　式１を用いて、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度θを算出した例を、図１２、図１３に示す。図１２、図１３は、各種条件のもとに、式１を用いて角度θを算出し、代表的な点をプロットした結果を示す。図１２、図１３は、横軸に、スキージ１３の位置（被印刷基板１２の下流端部を０ｍｍとした）を表し、縦軸に、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度θを表す。
　図１２は、条件１、条件２の算出結果を示す。条件１は、内径３００ｍｍ（Ｄ＝３００ｍｍ）の金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを１．５ｍｍに設定した例である。条件２は、内径３９０ｍｍ（Ｄ＝３９０ｍｍ）の金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを１．５ｍｍに設定した例である。条件１、条件２いずれも、被印刷基板１２のＸ方向の長さは１５７ｍｍである。
　図１２に示すように、条件１、条件２ともに、スキージ１３が上流から下流に移動するにしたがって、角度θが増加していることがわかる。また、内径の小さな金属フレーム１４を用いた条件１の方が、内径の小大きな金属フレーム１４を用いた条件２よりも、スキージ１３が上流から下流に移動するにしたがって角度θが増加していることがわかる。条件１では、角度θの平均角度は０．６６°であり、条件２では、角度θの平均角度は０．４８°であった。これより、同じクリアランスＣでも、内径の小さい金属フレーム１４を用いた方が、角度θを大きく保って印刷可能なことが分かる。
　図１３は、条件３、条件４の算出結果を示す。条件３は、内径３００ｍｍ（Ｄ＝３００ｍｍ）の金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを１．６ｍｍに設定した例である。条件４は、内径３９０ｍｍ（Ｄ＝３９０ｍｍ）の金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを２．０ｍｍに設定した例である。条件３、条件４いずれも、条件１、条件２と同様に、被印刷基板１２のＸ方向の長さは１５７ｍｍである。
　図１３に示す条件３では、角度θの平均角度は０．７１°であり、条件４では、角度θの平均角度は０．６４°であった。
　図１２、図１３に示した条件１－４のうち、条件３の角度θの平均角度は、０．７度以上である。本願発明者らは、図１４を参照しながら後述するように、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度θの平均角度を一定値以上、特に０．７度以上に保つことにより、フィンガー電極のラインパターンの滲みの抑制に顕著な効果があることを見出した。このような平均角度に関する知見は、前述したノットレススクリーン２００についても同様に当てはまると考えられる。
　図１２に示した条件３のように、内径３００ｍｍの金属フレーム１４を用いてスクリーン版２を固定した場合、クリアランスＣを１．６ｍｍで印刷すると、印刷時の角度θの平均角度は０.７１°となり、本願発明の印刷条件を実現可能である。しかしながら、内径３９０ｍｍの金属フレーム１４を用いてスクリーン版２を固定した場合、クリアランスＣを２．０ｍｍまで大きくしても、平均角度は０．６４°にまでしか上がらない。クリアランスＣを大きくするほど、角度θの平均角度を大きくできるが、スキージ１３によって押されるスクリーン版２（特に金属箔４）の負荷が大きくなる。このため、金属箔４の破断等を抑制するためにも、クリアランスＣを２．０ｍｍ以下に設定することが好ましい。（１）クリアランスＣを２．０ｍｍ以下に設定すること、（２）角度θの平均角度を０．７°以上に設定すること、および、（３）本願発明の印刷方法を量産現場で安定して実現することを考慮すると、金属フレーム１４の内径を３００ｍｍ、特に３２０ｍｍ以下に設定することが好ましい。
　角度θの平均角度の上限値については、金属箔４に掛かる負荷などを考慮して、例えば２．２°に設定してもよい。角度θの平均角度を２．２°にするには、例えば被印刷基板の長さが１５７ｍｍのときに、金属フレーム１４の内径Ｄを３００ｍｍ、クリアランスＣを５ｍｍにすればよい。
　また図１２、１３では、式１を用いて角度θを算出した結果から代表的な点をプロットして角度θの平均角度を求めたが、このような場合に限らない。例えば、式１を積分した値を角度θの平均角度として求めてもよい。
　なお、角度θの平均角度を制御するためには、式１から分かるように、クリアランスＣ又は金属フレーム１４の内径Ｄを調整すればよい。クリアランスＣは例えば、前述した間隔調整機構（図示せず）により調整可能である。金属フレーム１４の内径Ｄは例えば、使用する金属フレーム１４の種類を使い分けることで調整可能である。
（実施例１）
　次に、各種条件のもとにスクリーン印刷を行った結果について、角度θの平均角度と、フィンガー電極の滲み幅の関係を図１４に示す。図１４では、横軸に、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度θの平均角度を表し、縦軸に、印刷されたフィンガー電極の滲み幅を表す。「滲み幅」とは、光学顕微鏡で測定された（フィンガー電極の幅）－（開口部１０の幅）である。滲み幅の値が小さいほど、滲みが少ないといえる。
　図１４では、条件５、条件６、条件７の実験結果を示す。条件５－条件７に共通する条件として、金属箔４はステンレス箔（ＳＵＳ３０１）を用いている。条件５、６では、スキージ角度を６０°に設定し、条件７では、スキージ角度を７０°に設定している。条件５は、内径３００ｍｍの金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを１．４ｍｍに設定している。条件６は、内径３００ｍｍの金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを１．７ｍｍに設定している。条件７は、内径３９０ｍｍの金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを２．０ｍｍに設定している。
　また、条件５に関しては、スクリーン版２の厚みを異ならせた３パターンの結果を表す。条件６に関しては、開口部１０の幅を異ならせた３パターンの結果を表し、条件７に関しては、開口部１０の幅を異ならせた４パターンの結果を表す。
　図１４に示すように、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度θの平均角度は、条件５の場合に約０．５８°、条件６の場合に約０．７１°、条件７の場合に約０．６２°である。
　図１４の結果から分かるように、条件５、７のように、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の角度θの平均角度が０．７°未満の場合、滲み幅は１６～３５μｍと大きい値になっている。一方で、条件６のように、平均角度が０．７°以上の場合、滲み幅は８～１５μｍと大幅に小さくすることができた。
　図１４の結果より、印刷時において、スキージ１３の移動方向下流側におけるスクリーン版２と被印刷基板１２の成す平均角度を一定値以上、特に０．７°以上に保つことで、フィンガー電極のラインパターンの滲みを抑制できることがわかる。これにより、ラインパターンの細線化に寄与することができる。
（実施例２）
　次に、本願発明者らは、上述したスクリーン版２と被印刷基板１２の成す下流側の平均角度を一定値以上に保ちながら印刷を行うラインパターン印刷方法に関して、それに適したスクリーン版２、特に金属箔４の特性を見出すべく、図１５に示す実験を行った。
　図１５は、金属箔４の仕様を変更しながら、上述したラインパターン印刷方法を行った場合に、金属箔４の破断が生じたかどうかの結果を表したものである。具体的には、ステンレス箔（ＳＵＳ３０１）の金属箔４を用いたスクリーン版２を、内径３００ｍｍの金属フレーム１４に固定してスクリーン印刷した場合の、金属箔４の強度を調査した。
　図１５において、「メッシュ仕様」とは、開口部１０のピッチａ／開口部１０の幅ｂを表す（図１６）。例えば、「メッシュ仕様」の欄における「８０／５０」は、開口部１０のピッチａが８０μｍであり、開口部１０の幅ｂが５０μｍを意味する。また、「メッシュ厚」とは、金属箔４の厚み（リブ４ａの厚み）を表す（μｍ）。
　図１５において、「単位長当たり断面積」とは、それぞれの条件下において、リブ４ａのＸ方向における単位長さ当たりの断面積を算出したものである。当該断面積は、切断面Ｂ（図１６）に沿って金属箔４を切断し、１個当たりのリブ４ａの断面積をＳＥＭ観察により計測し、開口部１０のピッチａから、１ｍｍ当たりのリブ４ａの断面積を算出した（百μｍ２単位に切り捨て）。
　「メッシュ仕様」が８０/６０および８５/６５（メッシュ厚：２０μｍ）の条件の場合、クリアランスＣを２ｍｍにした印刷試験時に、金属箔４の破断が発生した（評価は×）。これらの条件における「単位長当たり断面積」はいずれも４０００μｍ２／ｍｍ未満であった。
　一方で、それ以外の条件の場合、「単位長当たり断面積」はいずれも４０００μｍ２／ｍｍ以上であり、クリアランスＣを２ｍｍにした印刷試験時に、金属箔４の破断は発生しなかった（評価は○）。
　図１５に示す結果より、リブ４ａに関するＸ方向沿いの単位長さ当たりの断面積を４０００μｍ２／ｍｍ以上とすることにより、上述した本願発明のラインパターン印刷方法を実施した場合でも、金属箔４の破断が生じない。すなわち、このような断面積に設定することにより、本願発明のラインパターン印刷方法に適した金属箔４およびスクリーン版２とすることができる。特に、内径３００ｍｍの金属フレーム１４を用いて、クリアランスＣを２ｍｍ以下とし、平均角度を０．７°以上に保って印刷する場合に、前述のリブ４ａの断面積を４,０００μｍ２／ｍｍ以上とすることが好ましい。
　次に、スクリーン版２における開口部１０のアスペクト比について説明する。開口部１０のアスペクト比とは、スクリーン版２の厚み／開口部１０の幅ｂである。開口部１０のアスペクト比は、１．４以下に設定してもよい。開口部１０のアスペクト比を１．４以下に設定することで、開口部１０を通過するペースト１６の抵抗を低く設定することができる。これにより、金属箔４を用いたスクリーン版２のように開口部１０にメッシュ交差部が露出しないスクリーン版において、ペースト１６の吐出性が安定し、印刷されたラインパターンに擦れ若しくは断線が発生しないようにすることができる。
　最後に、スクリーン版２における開口部１０の開口幅について説明する。開口部１０の開口幅ｃとは、図１６に示すように、樹脂６同士の間隔によって決まる開口部１０の幅方向の長さのことである。開口幅ｃは、１５μｍ以上１００μｍ以下に設定してもよい。開口幅ｃを１００μｍ以下に設定することで、ラインパターンの幅を小さくすることができる。これにより、ラインパターン自体が太くなって滲みの影響がさほど問題にならないという状況を回避することができる。一方、開口幅ｃを１５μｍ以上に設定することで、樹脂６の内壁面の抵抗によってペーストの吐出性が悪化することを抑制することができる。これにより、滲み以外の問題として、擦れ、レベリング（高低差）、断線の問題が支配的になることを回避することができる。
　以上、上述の実施形態を挙げて本開示の発明を説明したが、本開示の発明は上述の実施形態に限定されず、特許請求の範囲の記載等に基づいて上述の実施形態に種々の変更を加えてもよい。例えば、実施形態では、ラインパターンとして太陽電池のフィンガー電極を形成する場合について説明したが、このような場合に限らない。任意の物体の上にペーストを塗布してラインパターンを印刷するものであれば、任意のラインパターン印刷方法およびそのためのスクリーン版に適用可能である。
　また実施形態では、スクリーン版２と被印刷基板１２の成す平均角度を０．７度以上に制御する場合について説明したが、このような場合に限らない。当該平均角度は、様々な条件に応じてラインパターンの滲みが抑制できるような値に設定すればよい。
　なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
　本開示は、添付図面を参照しながら好ましい実施の形態に関連して充分に記載されているが、この技術の熟練した人々にとっては種々の変形および修正は明白である。そのような変形および修正は、添付した特許請求の範囲による本開示の範囲から外れない限りにおいて、その中に含まれると理解されるべきである。また、各実施の形態における要素の組合せおよび順序の変化は、本開示の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。
　本開示の発明は、ラインパターン印刷方法及びラインパターン印刷用スクリーン版であれば適用可能である。
　２０１７年３月１７日に出願された日本国特許出願Ｎｏ．２０１７－０５２９９４号の明細書、図面、及び特許請求の範囲の開示内容は、全体として参照されて本明細書の中に取り入れられるものである。
　２、２ａ、２ｂ　スクリーン版
　４　金属箔（ステンレス箔）
　４ａ　リブ
　６　樹脂（開口形成部材）
　８　孔
１０　開口部
１２　被印刷基板
１３　スキージ
１４　金属フレーム（アルミニウム枠）
２２ａ　上流端
２２ｂ　下流端
１００　スクリーン版
１０２　樹脂
１０４　ワイヤメッシュ
１０６　交差部（ワイヤ交差点）
２００　ノットレススクリーン
２０２　樹脂
２０４　ワイヤメッシュ
２０６　交差部（ワイヤ交差点）
Ｃ　クリアランス
Ｄ　金属フレームの内径
ａ　開口部のピッチ
ｂ　開口部の長さ
ｃ　開口部の開口幅

Claims (8)

  1. 　一方向に沿って多数の孔が形成された金属箔と、前記金属箔の裏面において前記一方向に交差する方向に間隔を空けて配置され、前記多数の孔の中央部を開放して前記金属箔とともに開口部を形成する部材とを有するスクリーン版を用いて、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷する方法であって、
    　前記スクリーン版の表面で前記一方向に沿ってスキージを移動させることにより、前記スクリーン版を前記被印刷基板に押し付けて前記開口部からペーストを吐出し、前記被印刷基板に線状のラインパターンを印刷し、
    　前記印刷時において、前記スキージの移動方向下流側における前記スクリーン版と前記被印刷基板の成す平均角度を一定値以上に保つようにしたことを特徴とする、ラインパターン印刷方法。
  2. 　ワイヤメッシュと、前記ワイヤメッシュの裏面において間隔を空けて配置され、前記ワイヤメッシュとともに開口部を形成する部材とを有するスクリーン版を用いて、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷する方法であって、
    　前記ワイヤメッシュのバイアス角度は、ワイヤ同士が交差する交差部を前記開口部に露出しない角度に設定されており、
    　前記スクリーン版の表面で前記開口部が形成される方向に沿ってスキージを移動させることにより、前記スクリーン版を前記被印刷基板に押し付けて前記開口部からペーストを吐出し、前記被印刷基板に線状のラインパターンを印刷し、
    　前記印刷時において、前記スキージの移動方向下流側における前記スクリーン版と前記被印刷基板の成す平均角度を一定値以上に保つようにしたことを特徴とする、ラインパターン印刷方法。
  3. 　前記平均角度は０．７度以上であることを特徴とする、請求項１又は２に記載のラインパターン印刷方法。
  4. 　前記スクリーン版を前記スキージの移動方向の上流側と下流側で固定するとともに、その距離を３２０ｍｍ以下に設定することを特徴とする、請求項１又は２に記載のラインパターン印刷方法。
  5. 　前記被印刷基板と前記スクリーン版の間隔を１．６ｍｍ以上に設定することを特徴とする、請求項１又は２に記載のラインパターン印刷方法。
  6. 　前記ラインパターンを太陽電池のフィンガー電極として用いることを特徴とする、請求項１又は２に記載のラインパターン印刷方法。
  7. 　一方向に沿って多数の孔が形成された金属箔と、前記金属箔の裏面において前記一方向に交差する方向に間隔を空けて配置され、前記多数の孔の中央部を開放して前記金属箔とともに開口部を形成する部材とを有し、被印刷基板に線状のラインパターンを印刷するためのスクリーン版であって、
    　隣り合う前記開口部と前記開口部の間の前記金属箔のリブは、前記開口部が形成される方向沿いの単位長さ当たりの断面積が４０００μｍ２／ｍｍ以上であることを特徴とする、ラインパターン印刷用スクリーン版。
  8. 　前記ラインパターンは、太陽電池のフィンガー電極であることを特徴とする、請求項７に記載のラインパターン印刷用スクリーン版。
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