1.メタルマスクとは

メタルマスクとは、
電子回路基板の表面実装工程で使用される
ステンレス製の薄い金属板で、
主にはんだペーストを塗布するための
テンプレートとして用いられます。

基板上の電子部品の端子位置に
対応するように開口部が加工されており、
その開口部を通してスクリーン印刷機などを
用いてはんだペーストを均一に塗布します。

これにより、チップ抵抗やICなどの
電子部品を正確な位置に
実装することが可能となります。

メタルマスクの材質には、
主にステンレス鋼が使われ、
厚さは一般的に0.1mm～0.2mm程度です。

製造方法には、
化学エッチング、レーザーカット、
電鋳(エレクトロフォーム)などがあり、
用途や精度要求によって選択されます。

高密度実装や微細パターン基板では、
寸法精度やエッジ形状が重要であり、
レーザーカットや電鋳マスクが好まれます。

2.メタルマスクの役割・用途

メタルマスクの役割は
大きく分けて3つございます。

1.はんだペーストの塗布量を一定に保つ

メタルマスクで最も重要な役割は、
各ランドに対して均一かつ適切な量の
はんだペーストを供給することです。

はんだペーストの量が多すぎると、
リフロー時に溶け込んだはんだが
隣接パッドに流れ込み、
ブリッジを引き起こします。

逆に少なすぎると、はんだ未接合や
機械的強度不足が発生します。

メタルマスクの厚みや
開口形状・サイズは、
部品のサイズ、ピッチ、基板設計に
応じて最適化されます。

また、アパーチャ形状には
「長円形」「台形」「ティアドロップ型」
などがあり、はんだの離型性や印刷性を
改善するために工夫がされています。

高密度実装では、ペーストの印刷再現性が
歩溜まりを左右するため、
厚み公差±2～3μmレベルの
精度が求められます。

2.塗布位置の精度を高める

微細化・高密度化が進む近年の電子機器では、
100μm以下のピッチでの印刷精度が
必要になる場合もあります。

メタルマスクは、印刷機により
位置合わせされ、基板上のランド位置に
±25μm程度の精度で一致するよう
設計されています。

印刷後、マスクを剥がす際にペーストが
「引っ張られて」形が崩れることがありますが、
これを防ぐために表面の平滑性や
エッジ形状が重要になります。

レーザーカットマスクでは、
後工程で電解研磨を施して滑らかにし、
ペーストの剥離性を改善します。

これにより、
印刷再現性と安定した塗布形状が得られます。

3.生産の効率化と自動化を支える

メタルマスクは、SMT工程において
自動印刷機と組み合わせて使用され、
短時間で大量の基板に同一品質の
ペースト印刷を可能にします。

1枚あたりの印刷時間は数秒～十数秒程度で、
1時間に数百～数千枚の基板を処理できます。

また、マスク交換や掃除を
自動化するシステムもあり、
ラインの稼働率を高めるために
重要な役割を果たしています。

印刷後のメタルマスクにはペーストが残るため、
自動洗浄機による定期的なクリーニングも
行われます。

このようにメタルマスクは、
製造ライン全体の自動化・高効率化の
要となっています。

このような役割があるメタルマスクですが、
実際にメタルマスクの用途について
ここからは説明致します。

4.プリント基板へのはんだペースト印刷工程

最も一般的な用途で、電子部品のはんだ付け
前処理として使用されます。

特にBGAやCSPのような微細ピッチ部品では、
わずかな印刷誤差が致命的になるため、
メタルマスクの品質が
製品の信頼性も左右します。

5.フラックス印刷や導電性ペースト印刷

メタルマスクははんだペースト以外にも、
誘電性インクや接着剤、絶縁膜などの
塗布にも使用されます。

たとえば、
センサー回路やフレキシブル基板では、
導電パターン形成のために銀ペーストを
印刷するケースもあります。

また、パワーデバイスや高周波基板などでは、
熱電導性ペーストの塗布に
使われることもあります。

6.試作・量産ラインでのSMT工程全般

製造規模に応じて、メタルマスクの
製作方法や仕様が変わります。

・試作段階

コスト重視で化学エッチングマスクや
簡易レーザーマスクを使用。
短納期対応が可能。

・量産段階

高精度・高耐久性が求められるため、
レーザーカット＋電解研磨、
または電鋳マスクが採用されます。

電鋳マスクは表面が滑らかで
ペーストの離型性に優れ、
数十万ショットの印刷にも耐えられます。

3.メタルマスクの重要性

メタルマスクは、SMT工程の中で
はんだペースト印刷を担う重要な治具です。

この印刷工程は、電子部品実装プロセス
全体の中で最も不良が発生しやすく、
全体品質を左右する工程であり、

その精度を決めるのがメタルマスクです。

1.実装品質を決定づける要素

電子基板の信頼性は、
はんだ接合の品質に大きく依存します。

メタルマスクの開口形状や厚みが
適切でないと、はんだペーストの印刷量が
不均一になり、以下のような問題が発生します。

・ブリッジ

・オープン

・ボイドやはんだボールの発生

・実装ずれ・位置ずれによる接合不良

これらはリフロー後の製品不良に直結し、
製品歩溜まりや信頼性を
大きく損なう要因となります。

したがって、メタルマスクの
設計精度・加工品質・洗浄度は、
最終製品の性能を左右するほど重要です。

2.微細実装対応への鍵となる技術

近年、電子機器の小型化・高性能化に伴い、
高密度実装基板が主流となっています。

部品ピッチが0.4mm以下になると、
わずか数μmの誤差でも印刷欠如が生じます。

そのため、メタルマスクには以下のような
高精度要件が求められます。

・開口寸法公差：±5μm以下

・位置精度：±25μm以下

・表面粗さ：Ra0.2μm以下

この精度を安定して維持できるのは、
レーザーカット＋電解研磨処理や
電鋳マスクなどの
高精度加工技術によるものです。

つまり、メタルマスクは
微細実装を可能にする中核技術といえます。

3.生産効率・コストへの影響

SMTラインの生産効率は、
印刷工程の安定性に大きく左右されます。

メタルマスクの開口詰まりや変形が起こると、
印刷停止や掃除頻度の増加を招き、
ライン稼働率が低下します。

高品質なメタルマスクを使用することで、

・印刷再現性の向上

・掃除回数の削減

・歩溜まりの向上

・リワーク・検査コストの削減

といった効果が得られ、
結果的に生産コスト全体の
最適化につながります。

4.設計段階からの重要性

メタルマスクは、単に製造工程の部品ではなく、設計と製造をつなぐブリッジの
役割を果たしています。

基板設計段階でランドサイズや
部品間隔を考慮し、
最適なマスク厚み・開口比率を
設定することが不可欠です。

この設計情報が適切でないと、
どんなに高品質なマスクでも
印刷不良を防ぐことはできません。

したがって、メタルマスクは
電子製品設計・製造プロセス全体の
品質管理における中心的存在といえます。

4.メタルマスクの品質

メタルマスクの品質とは、
印刷工程においてはんだペーストを
設計通りの位置と量で安定的に
塗布できる性能を指します。

言い換えると、品質の良いメタルマスクとは、
次の3つを満たすものです。

・開口精度が高いこと

・表面状態が良好であること

・印刷再現性が安定していること

これらが保たれてないと、
印刷不良やはんだ接合不良が発生し、
製品品質に直結します。

1.開口精度

メタルマスクの開口部は、
基板上のランドと完全に
一致していなければなりません。

加工精度が悪いと、
はんだペーストがはみ出したり不足したりし、
ブリッジや未接合を引き起こします。

・許容公差
±5μm～±10μm

・精密加工法
レーザーカット方式、電鋳方式が主流

・開口形状の工夫
台形開口・ティアドロップ形状などで
ペーストの離型性を改善

2.表面粗さ・エッジ品質

メタルマスクの開口部や表面の滑らかさは、
ペーストの印刷性に大きく影響します。

粗い表面はペーストが残りやすく、
印刷ムラやダマの原因となります。

・電解研磨　
レーザーカット後のバリや酸化被膜を除去し、
滑らかな表面に整える

・表面粗さ　
0.2μm以下が理想

・電鋳マスク
元々の成膜特性により非常に滑らかで、
ペーストの離型性が優れています。

3.厚みと平面度

メタルマスクの厚みは、
はんだペーストの印刷量を決める
直接的な要因です。

厚すぎるとブリッジ、薄すぎると
未接合を招くため、ランド面積・部品ピッチに
合わせて選定します。

・一般的な厚み
0.08～0.20mm

・高密度実装
0.10mm以下の薄型が多い

・平面度　
±15μm以内でないと、
印刷ムラやかすれが発生する

4.材質と耐久性

メタルマスクは主に
ステンレス鋼やニッケルで作られます。

材質によって耐久性・伸び率・表面特性が
異なります。

品質評価の方法

メタルマスクの品質は、
以下のような検査・評価で確認されます。

・外観検査

→バリ、キズ、変形、酸化、
開口詰まりを目視・顕微鏡で確認

・寸法測定

→レーザー測定器や画像寸法測定器で
開口寸法を確認

・印刷テスト

→実際にペーストを印刷し、
塗布形状・厚みを測定

・耐久試験

→数千～数万回の印刷後も形状変化がないか、
摩耗・伸びを評価

5.メタルマスクの製造工程

メタルマスクの製造方法は
化学エッチングや電鋳もありますが、
ここでは最も広く用いられている
レーザーカット方式を中心に説明致します。

メタルマスクの製造工程は、
大きく分けて8つのステップで進みます。

1.データ設計・編集

基板設計データをもとに、
マスク開口部のデザインを行います。

はんだペースト量、部品サイズ、ピッチに
応じて開口寸法・形状・厚みを最適化します。

開口形状は
「角丸」「台形」「ティアドロップ」など、
ペースト離型性を考慮して修正されます。

★ポイント

実装メーカーによって設計ノウハウが異なり、
ここでの最適化が品質を左右します。

開口率やランド比を調整して、
はんだ量をコントロール

2.材料準備

使用する金属板を選定

厚みは0.08mm～0.20mmが一般的

板厚の平面度・硬度・表面品質をチェックし、
汚れや油分を除去します。

★ポイント

厚み精度や表面の清浄度は印刷度に影響

高精度が要求される場合は、
専用グレードのステンレスを使用

3.レーザーカット

CADデータをもとに、
高精度YAGレーザーやファイバーレーザーで
開口を加工します。

高速に金属を溶融・除去し、
選定されたパターンを形成。

開口寸法公差は±5～10μm程度

★ポイント

微細ピッチ対応も可能

切断時に発生する酸化膜やバリは
後工程で除去します。

精度を確保するため、
温度管理や振動制御が重要です。

4.表面処理

レーザーカット後の開口断面には
微小なバリや酸化膜が残ります。

これを除去するために、電解研磨を行い、
表面を滑らかに仕上げます。

★効果

ペースト離型性の向上

印刷再現性の安定化

寿命の向上

※電鋳マスクの場合は、
成膜段階で平滑な表面が得られるため、
この工程は不要な場合もあります。

5.フレーム貼り付け

加工済みのマスク板を、
アルミフレームやステンレスフレームに
テンションをかけて固定します。

スクリーン印刷機で使用するため、
位置精度と張力が重要です。

★ポイント

張力は通常30～40N/cm程度

貼りすぎると変形、
弱すぎると印刷ズレが発生します。

6.検査・測定

寸法検査　レーザー測定器・画像寸法測定器で
開口寸法をチェック

外観検査　バリ、変形、汚れ、傷の有無を
顕微鏡で確認

平面度測定　反りやねじれがないか確認

★ポイント

寸法公差　±5μm以内が一般的

不良がある場合は修正または再加工

7.洗浄・仕上げ

超音波洗浄や純水洗浄で、
油分・金属粉・微粒子を除去します。

乾燥後、防錆処理を促す場合もあります。

★目的

はんだペーストの付着・印刷不良を防止

保管中の酸化防止

8.梱包・出荷

検査を通過したメタルマスクを、
クリーンな状態で包装します。

搬送中のキズ・変形を防ぐため、
専用ケースに収納

製造履歴を記録して出荷します。

6.メタルマスクの製造方法

メタルマスクの製造方法は、
大きく分けて以下の3種類あります。

・化学エッチング法

・レーザーカット法

・電鋳法

それぞれに得意分野や、
コスト・精度に違いがあります。

・化学エッチング法

化学薬品を用いて、
金属板を化学的に腐食して開口を作る方法です。

フォトリグラフィ技術を使って、
指定部分だけをエッチング液にさらします。

【特徴】

両面から腐食が進むため、
開口断面が砂時計型になります。

エッジが滑らかで、ペースト離型性は
比較的良いですが、寸法精度はやや劣ります。

【メリット】

コストが安く、量産に向く

材料を選ばず加工できる

複雑な形状の開口も比較的容易

【デメリット】

精度が低め(公差±20μm程度)

微細ピッチ(0.4mm以下)は困難

エッチング液の管理・環境対応が必要

【主な用途】

一般的なSMT基板や試作機

精度要求が中程度の製品(家電など)

・レーザーカット法

高出力レーザーで、
金属板を直接切断して開口を形成する方法です。

現在、最も一般的で、
精度とコストのバランスに優れた主流技術です。

【特徴】

熱による金属溶融で正確に穴を開ける

寸法精度が高く、台形断面により
はんだ離型性が良い

【メリット】

高精度(公差±5～10μm)

微細ピッチ対応(0.3mm以下も可)

データ修正が容易→試作～量産に柔軟対応

電解研磨で表面を滑らかにできる

【デメリット】

化学エッチングよりコストがやや高い

加工速度が遅く、大量生産では不利

熱影響による微小な酸化膜が発生する

【主な用途】

高密度実装

スマートフォン、車載機器、通信機器など
精密製品

・電鋳法

電鋳法は、電気メッキによって
ニッケル金属を成膜し、型から剥がして
マスクを作る方法です。

他の方法と異なり、「削る」のではなく、
「積層して作る」ため、極めて滑らかで
精密な表面が得られます。

【特徴】

表面が非常に滑らか

寸法精度は3方式中で最も高い

離型性・耐久性・再現性に優れる

【メリット】

超高精度で微細パターン対応

はんだペーストの離型性が非常に良い

繰り返し印刷しても形状が変わりにくい

【デメリット】

コストが最も高い

製造期間が長い

大型サイズの製作が難しい

【主な用途】

高信頼性製品(車載・医療・航空電子機器)

高密度実装・長期量産ライン向け

まとめると以下のようになります。

製造方法	精度	コスト	表面品質	耐久性	主な用途
化学エッチング	±20µm	◎ 安い	○ 滑らか	△	一般品・試作向け
レーザーカット	±5〜10µm	○ 中程度	◎（研磨で改善）	○	高密度実装、量産
電鋳（電解成形）	±3µm	△ 高い	◎◎ 非常に滑らか	◎ 長寿命	高信頼性・精密製品

7.メタルマスク保管の注意

メタルマスクは非常に精密な製品であり、
保管方法が悪いと変形・腐食・印刷不良の
原因になります。

以下では、メタルマスクを長期間安定して
使用するための保管時の注意事項を、
分かりやすく解説致します。

➀湿度・温度管理

温度 20～30℃、湿度40～60％RHが理想的です。

高湿度環境では金属表面が酸化し、
サビや変色の原因になります。

急激な温度変化も厳禁です。
冷暖房の風が直接当たらない場所の保管します。

★ポイント

特に電鋳マスクは
酸化に敏感なため、乾燥・防湿管理が重要です。

長期保管時は防湿材・乾燥剤を同封すると安心

②変形防止

メタルマスクは非常に薄く、
歪みに弱いため、立て掛けや重ね置きは厳禁。

専用ラックまたは
垂直保管用ケースを使用します。

フレーム付きの場合は、
フレーム側を下にして垂直状態で保管。

フレームなしは、平面にフラットに置くか、
保護シートを挟んで平積みします。

★注意点

他の工具や基板を上に置かない。

マスクを持ち運ぶときは両手で支え、
たわませないようにする。

③汚れ・異物付着の防止

表面にはんだペースト・油分・ホコリが
付着すると、次回印刷時に不良が発生します。

保管前には必ず超音波や
専用クリーナーで洗浄し、
完全に乾燥させてから収納します。

保管時はクリーン袋(静電防止袋)に封入し、
密閉状態を維持します。

★ポイント

清掃後に乾燥が不十分だと、
水分による腐食が発生します。

洗浄後は必ず自然乾燥または温風乾燥を実施。

④ラベル・管理情報の明記

保管時には識別ラベルを必ず貼付します。

ラベルをフレーム外側に貼ることで、
取り違えを防止できます。

長期保管分は、使用履歴や印刷回数なども
記録しておくと再利用判断に便利です。

⑤定期点検と再メンテナンス

長期間保管していたマスクは、
再使用前に必ず外観・平面度・開口詰まりを
チェックします。

汚れや軽度の酸化が見られた場合は、
再洗浄や再研磨で再生が可能です。

開口変形・フレーム歪みがある場合は
再製作または破棄を検討します。

★目安

通常、1枚のメタルマスクは
1～5万ショット程度の印刷が寿命

印刷ムラやペースト残りが増えたら、
寿命サインです。

⑥保管環境

クリーンルームまたはクリーンエリアが理想

ホコリ・油煙・溶剤蒸気などの
影響を受けにくい環境で保管します。

磁性を帯びた部品は磁場環境に注意

★おすすめ保管設備

防塵キャビネット

湿度管理機能付きドライキャビネット

クッション付きフレームラック