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zwischen denen die zu behandelnden Leiterplatten angeordnet werden können.
Bei mehrlagigen Leiterplatten sind durchkontaktrierte Bohrlöcher vorgesehen, u. zw. oft einige tausend Bohrungen je Platte. Nach dem Bohren der Löcher sollen diese mit einer Kupferplat- tierung versehen werden, doch treten beim Bohren organische Verschmierungen auf, die vor dem Plattieren entfernt werden müssen, um ein einfandfreies Durchkontaktieren zu ermöglichen.
Zur Entfernung dieser Verschmierungen ist es bekannt, die Leiterplatten in einem Glasplasma zu reinigen. Zu diesem Zweck wird ein Gasgemisch, z. B. Sauerstoff und Tetrafluormethan in eine Reaktionskammer geleitet, in welcher die Leiterplatten zwischen Elektroden angeordnet sind.
Eine Hochfrequenzspannung an den Elektroden ionisiert das Gasgemisch und die Plasmabestandteile (Elektronen, Ionen, Radikale) tragen die Verunreinigungen ab.
Ein bekannter Reaktor für diesen Zweck (US-PS Nr. 4, 289, 598) besitzt eine liegende Reaktionskammer mit kreisförmigem Querschnitt, die an einer Seite mit einer den ganzen Querschnitt freigebenden Türe gasdicht verschliessbar ist. Im Inneren der Kammer sind stab- oder plattenförmige Elektroden parallel zueinander angeordnet, wobei die Elektroden abwechselnd an die Pole einer Hochfrequenz-Spannungsquelle angeschlossen sind. Mittels einer geeigneten Aufhängung können die zu behandelnden Leiterplatten so in die Kammer eingebracht werden, dass jede Leiterplatte zwischen Elektroden unterschiedlicher Polarität liegt. Für das Reaktionsgas ist eine Gaszuleitung vorgesehen, die zu drei oder mehr Auslässen im Inneren der Kammer führt. Die Auslässe sind gegen Prallplatten gerichtet, um eine gleichmässigere Gasströmung zu erreichen.
Die Gasauslässe zur Gasabführung sind an einer Stirnfläche der Reaktionskammer von direkt einmündenden Rohren gebildet. Der Durchmesser der Reaktionskammer ist gleich ihrer Länge.
Bei dem bekannten Reaktor ergibt sich jedoch keine zufriedenstellende Homogenität des Plasmas, da trotz der Prallplatten für das einströmende Gas im Bereich der Leiterplatten Turbulenzen bzw. verschiedene Gasgeschwindigkeiten auftreten, die zu ungleichmässigen Abtragraten der Verunreinigungen führen. Auch die praktisch punktförmige Gasabsaugung trägt zur Inhomogenität der Gasströmung bei, die weit von einem laminaren Zustand ist.
Für das Plasmaätzen sehr kleiner Teile ist es bereits bekanntgeworden (DE-OS 3140675 und 3119742), eine Elektrode aus porösem Material auszubilden und das Gas durch diese Elektrode einströmen zu lassen, um auf diese Weise eine gleichmässige Gasströmung zu erhalten. Abgesehen davon, dass diese Lösung nur für kleine Teile anwendbar ist, ergibt die Kombination Elektrode-Gasauslass die Problematik, dass Änderungen der Elektrodenform zu einer Änderung der Strömungsverteilung führen. An eine Anwendung für die Reinigung von Leiterplatten ist nicht zu denken, da in diesem Fall viele Elektroden und grosse zu reinigende Flächen vorliegen.
Aus der DE-OS 3029124 sind Reaktoren zum Plasmaätzen bekanntgeworden, deren Reaktionskammern zylindrisch ausgebildet sind, wobei der Kammerdurchmesser erheblich kleiner ist als die Kammerlänge. Die Gaszuführung erfolgt von oben, zentral und praktisch punktförmig, die Gasabführung über einen längs der Kammerwandung verlaufenden Ringspalt. Auch hier ergeben sich starke Wirbel des einströmenden Gases, die jedenfalls beim Ätzen grossflächiger Leiterplatten zu lokal unterschiedlichen Abtragraten führen würden.
Es ist ein Ziel der Erfindung, einen Plasmareaktor zu schaffen, in dessen Kammer die Gasströmung möglichst homogen und laminar verläuft, so dass auch bei grossflächigen Werkstiicken, wie z. B. Leiterplatten, gleichmässige Abtragraten auftreten.
Dieses Ziel lässt sich mit einem Plasmareaktor der eingangs genannten Art erreichen, bei welchem erfindungsgemäss an der Einlassstirnfläche der Reaktionskammer ein sich im wesentlichen über den gesamten Rohrquerschnitt erstreckender Diffusor zur Gaszuführung vorgesehen ist und an der Auslassstirnfläche eine trichterartige Düse zur zentralen Gasabführung vorgesehen ist, wobei die Länge der Reaktionskammer grösser ist als ihr Durchmesser.
Die Erfindung schafft einen Reaktor, bei dem sich über die gesamte Kammerlänge eine praktisch laminare und über den Reaktorquerschnitt homogene Gasströmung erreichen lässt, wodurch sich kürzere Durchsatzzeiten ergeben und die Verunreinigungen auf den Leiterplatten gleichmässig abgetragen werden.
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In vielen Fällen ergeben sich bereits zufriedenstellende Ergebnisse, wenn die Gaszuführung als Diffusor ausgeführt ist. Eine besonders gute Homogenität der Gasströmung ergibt sich, wenn der Diffusor mit einer Fritte versehen ist, die vorzugsweise auf einer mit ihrem Rand an der Wandung der Reaktionskammer abgestützten Lochplatte aufliegt.
Es ist zweckmässig, wenn der Diffusor mit zentraler Gaszuführung ausgebildet ist.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die rohrför- mige Reaktionskammer stehend angeordnet ist, wobei der Diffusor zur Gaszuführung an der oberen
Stirnfläche der Reaktionskammer angeordnet ist.
Wenn die Elektroden sowie die Halterungen für die Leiterplatten od. dgl. in einem von der Wandung der Reaktionskammer getrennten Käfig angeordnet sind, ergibt sich eine bequeme
Handhabung und die Möglichkeit für ein automatisiertes Beschicken der Reaktionskammer.
In diesem Sinne ist es auch zweckmässig, wenn die rohrförmige Wandung zusammen mit dem Diffusor nach oben von der Düse abhebbar ist.
Um einen quasikontinuierlichen Prozessablauf zu ermöglichen, empfiehlt sich eine Ausführungs- form, bei welcher mehrere Reaktionskammern karussellartig angeordnet sind.
Hiebei hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die karussellartige Anordnung fünf Statio- nen, nämlich zum Beladen, zum Vorwärmen, zur Plasmabehandlung, zum Abkühlen und zum Ent- laden aufweist, die mit abhebbaren Reaktionskammern bzw. Vorwärm- und Abkühlglocken versehen sind.
Ein quasikontinuierlicher Prozessablauf wird anderseits auch dadurch ermöglicht, dass die Käfige nach jedem Prozessschritt mittels einer Transporteinrichtung zur nächsten Station beförderbar sind.
Die Erfindung samt ihren weiteren Vorteilen und Merkmalen ist im folgenden an beispiels- weisen Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. In diesen zeigen Fig. 1 einen schematischen Querschnitt durch einen Reaktor gemäss der Erfindung,
Fig. 2 eine Darstellung nach Fig. 1 bei der die Kammerwandung und der Diffusor nach oben abgehoben sind, Fig. 3 geschnitten und in vergrösserter Darstellung in einem Randbereich die Anordnung eines Diffusors mit einer Fritte auf einer Lochplatte und Fig. 4 schematisch eine karussellartige Anordnung mehrerer Reaktorkammern.
Gemäss Fig. 1 weist ein Plasmareaktor nach der Erfindung eine Reaktionskammer-l- auf, die von einer druckfesten, z. B. kreiszylindrischen Wandung --2-- umschlossen ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Länge L der Kammer etwa doppelt so gross wie ihr
Durchmesser D.
Wie im Detail Fig. 3 entnehmbar, besitzt die Wandung --2-- oben, an der Einlassstirn- fläche der Kammer-l-ihrer Umrandung Schultern --3--, auf welchen eine Lochplatte --4-aufliegt, die z. B. aus Stahl besteht und eine grössere Anzahl durchgehender Bohrungen --5-aufweist. Auf der Lochplatte --4-- liegt eine Fritte --6-- auf, die aus gesintertem, gasdurchlässigem Material, z. B. aus Keramik od. dgl., bestehen kann. Die Fritte kann auch aus, gegebenenfalls gepresstem, in geeigneter Weise gehaltenem Schüttgut bestehen.
Die Lochplatte --4-und die Fritte --6-- sind nach oben von einer gasdichten Haube --7-- abgedeckt, die an ihrer Oberseite eine Gaszuführleitung --8-- aufweist. Die Haube --7-- ist gegen die Wandung --2-der Reaktionskammer-1--abgedichtet und in üblicher Weise, hier nur angedeutet, mit dieser fest verbunden, z. B. verschraubt. Sie bildet einen Diffusor --6a-- für das zugeführte Gas.
Die Wandung --2-- der Kammer --1-- sitzt mit ihrem unteren Rand auf einer Bodenplatte --9-- dichtend auf, in der eine trichterartige Düse --10-- vorgesehen ist. Diese Düse --10-- ist somit der Auslassstirnfläche der Kammer-l-zugeordnet, besitzt an ihrem unteren Ende eine Gasableitung --11-- und dient zur zentralen Gasabführung. Die Leitung --11-- ist in nicht gezeigter Weise an eine Vakuumpumpe angeschlossen.
Zur Aufnahme der Elektroden und der zu behandelnden Leiterplatten ist ein Käfig --12-- vorgesehen, der eine von der Reaktionskammer-l-völlig getrennte Einheit bildet. Die nähere Anordnung der Elektroden und Leiterplatten innerhalb des Käfigs ist nicht Gegenstand der Erfindung. Es können beispielsweise wie bei dem Reaktor nach der US-PS Nr. 4, 289, 598 mehrere Reihen von platten- oder stabförmigen Elektroden vorgesehen sein, die isoliert aufgehängt und abwech-
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selnd je mit einem Pol einer Hochfrequenz-Spannungsquelle verbunden sind. Zwischen die Elektroden können die Leiterplatten eingebracht werden, wobei je gleicher Abstand zu den benachbarten Elektroden bzw. Elektrodenreihen eingehalten ist.
Selbstverständlich muss in geeigneter Weise für eine gasdichte Stromzuführung zu den Elektroden des Käfigs --12-- Sorge getragen werden.
Diese Stromzuführung ist hier nicht gezeigt.
Der Käfig --12-- mit den Elektroden und Leiterplatten kann auf dem Rand der Bodenplatte - abgestützt sein, so dass er sich innerhalb der Reaktorkammer-l-befindet (Fig. l).
Die Wandung --2-- samt der Haube --7-- und der Fritte --6-- kann nach oben angehoben werden (Fig. 2), so dass der Käfig --12-- zugänglich ist und beispielsweise durch einen andern Käfig ersetzt werden kann. Dies ist nachstehend noch näher beschrieben.
Wird im Betrieb durch die Leitung --8-- das Reaktionsgas bzw. -gasgemisch eingeleitet, so verteilt sich dieses im Diffusor und strömt durch die Lochplatte praktisch laminar und mit über den Reaktorquerschnitt homogener Geschwindigkeitsverteilung ein, wobei es die rohrförmige Reaktorkammer-l-durchströmt. Abgeleitet wird das Reaktionsgas an der Austrittsstirnfläche der Kammer --1-- über den ganzen Querschnitt durch die Düse --10-- und die Gasableitung
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h.mer-l-nicht. Es liegt auf der Hand, dass die Elektroden und Leiterplatten innerhalb des Käfigs so angeordnet werden sollen, dass sie ihrerseits die Homogenität der Gasströmung nicht wesentlich stören.
Im Betrieb stehen die Elektroden unter Spannung und ionisieren das durchströmende Gas, dessen Plasmabestandteile die unerwünschten Verunreinigungen auf den Leiterplatten bzw. in deren Bohrungen abtragen. Wegen der erzielbaren Homogenität der Gasströmung ergeben sich entsprechend gleichförmige Abtragraten über die gesamte Länge und den Durchmesser der Reaktionskammer.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Diffusor --6a-- mit einer Fritte --6-- ausgestattet.
Soferne diese genügend hohe Festigkeit aufweist, kann die Lochplatte --4-- entfallen und die in diesem Fall selbsttragende Fritte kann mit ihrem Rand z. B. an der Schulter --3-- der Behälter-
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Wie im Zusammenhang mit Fig. 4 erläutert, kann ein quasikontinuierlicher Prozess der Leiterplattenbehandlung erreicht werden, wenn man mehrere Reaktions- bzw. Vorwärm- und Abkühlkammern karussellartig anordnet und für den Transport der Käfige --12-- je von einer Station zur nächsten mit Hilfe einer geeigneten Transporteinrichtung gesorgt ist.
An einer Beladestation --13-- ist ein Käfig --12-- stationiert und wird mit zu behandelnden Leiterplatten beladen. Nun wird der Käfig mittels einer Transporteinrichtung versetzt (hier um
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erforderliche Temperatur angenommen haben, wird diese Vorwärmglocke wieder hochgehoben und die Transporteinrichtung dreht den Käfig --12-- weiter bis zu der eigentlichen Plasmabehandlungsstation --15--. Hier senkt sich der in Fig. 1 gezeigte obere Teil der Reaktionskammer dichtend auf die Bodenplatte und es wird das Ätzen der Leiterplatten durchgeführt.
Nach Beendigung des Ätzvorganges wird der obere Teil der Reaktionskammer wieder hochgehoben und die Transporteinrichtung dreht den Käfig weiter bis zu einer Abkühlstation --16--, an der wieder eine Haube über den Käfig gesenkt wird, die nun von Kühlluft durchblasen wird, bis die Leiterplatten eine Temperatur erreicht haben, die ihre weitere Handhabung ermöglicht.
Nach Hochheben der Haube dreht die Transporteinrichtung den Käfig bis zu einer Entladestation --17--, wo die Leiterplatten entnommen werden.
Es ist auch möglich, dass die Beladestation --13-- mit der Entladestation --17-- identisch ist. Die Glocken an der Vorwärm- und an der Abkühlstation --14 und 16-- müssen nicht notwendigerweise druckfest ausgebildet sein. Sie können jedoch auch genauso wie der Oberteil der Plasmareaktionskammer ausgebildet sein.
Bei dem oben beschriebenen Betrieb unter Verwendung der karussellartigen Anordnung
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