JP2002280735A

JP2002280735A - 基板処理装置及び基板処理方法

Info

Publication number: JP2002280735A
Application number: JP2001076914A
Authority: JP
Inventors: Toru Takebe; 徹竹部; Yoshio Watanabe; 喜夫渡邉; Yoshiki Kawahata; 佳樹河畑
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2001-03-16
Filing date: 2001-03-16
Publication date: 2002-09-27

Abstract

(57)【要約】【課題】デスミア処理を行う前において、振動付与手段
と脱気手段を用いて迅速且つ確実に、また装置の小型化
が図られた多層プリント配線基板の接続孔内の脱泡処理
を行う基板処理装置及び基板処理方法を提供する。【解決手段】処理液が貯留され、この処理液内に接続孔
が形成されたプリント配線基板が浸漬される処理槽と、
上記処理槽に配設され、上記処理液に超音波振動を付与
する振動付与手段とを備え、上記プリント配線基板表面
の接続孔内に化学的処理を行う前に、上記プリント配線
基板を上記処理液に浸漬し、上記処理液に超音波振動を
付与することにより上記プリント配線基板の表面を処理
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、多層プリント配線
基板の基板処理装置、基板処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、多層プリント配線基板の製造
工程において、導電層を構成するプリント配線基板の層
間接続をする貫通又は非貫通の接続孔が形成されてい
る。この接続孔は、ドリルや、レーザ等によって絶縁基
板に穿設された後、過マンガン酸塩等の処理液に浸漬さ
れることにより孔内の残滓を化学的に除去するデスミア
処理が行われる。その後、接続孔は、各導電層の電気的
接続を図るため、電解又は無電解銅メッキ法等によりメ
ッキ処理がされる。

【０００３】ところで、多層プリント配線基板は、高密
度実装が要求され、形成される接続孔もより微細な孔が
要求されている。

【０００４】しかし、接続孔が微細化されると、多層プ
リント配線基板は、これら微細化された接続孔のデスミ
アを行う際に、接続孔内に気泡が残存して、過マンガン
酸塩等の処理液が孔内に充填されず、孔内にある残滓の
除去が不充分となり、良好なメッキ処理がなされないこ
とがある。これにより、接続孔と内層導体との導通不
良、多層基板間の接続性の悪化等の不都合を招いてい
た。

【０００５】このため、多層プリント配線基板は、接続
孔の穿設後、デスミア処理の前に、ホール内に残存する
気泡の除去処理が行われる。具体的に、多層プリント配
線基板は、基板を処理液が貯留された水槽内に配設さ
れ、この水槽をシリンダ機構により上下に振動させるこ
とにより、また、水槽内に基板を固定して、この水槽に
バイブレータにより振動を与えることにより、接続孔内
に残存する気泡が除去され、水槽内の処理液が充填され
る。

【０００６】これにより、基板に穿設された接続孔は、
デスミア処理を行う際、接続孔内に充填された処理液と
過マンガン酸塩等の処理液とが置換され、充分なデスミ
アが可能となる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述したプリ
ント基板を処理液が充填された水槽内に配設し、この水
槽をシリンダ機構により上下に振動させる方法において
は、接続孔内に残存する気泡を完全に除去するのには基
板を数分以上水槽内に浸漬させておく必要があり、脱泡
処理に相当の時間を要する。また、シリンダ機構による
振動を水槽内のプリント配線基板に確実に伝えるため
に、基板を水槽内に確実に固定する必要がある。したが
って、基板を内部に固定させる取付器具を備えた水槽が
必要となる。

【０００８】また、水槽内に基板を固定させて水槽に振
動を与えることにより接続孔内に残存する気泡を除去す
る方法においては、振動装置を備えた脱泡用の水槽を用
意する必要があり、脱泡処理装置のサイズが大きくな
る。また、処理液が充填された水槽を振動させることか
ら処理液の飛びはねや、処理液の抵抗等により均一な前
処理を行うことができなかった。

【０００９】そこで、本発明は、デスミア処理を行う前
において、振動付与手段と脱気手段を用いて迅速且つ確
実に、また装置の小型化が図られた多層プリント配線基
板の接続孔内の脱泡処理を行う基板処理装置及び基板処
理方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、本発明に係る基板処理装置は、処理液が貯留さ
れ、この処理液内に接続孔が形成されたプリント配線基
板が浸漬される処理槽と、上記処理槽に配設され、上記
処理液に超音波振動を付与する振動付与手段とを備え、
上記プリント配線基板表面の接続孔内に化学的処理を行
う前に、上記プリント配線基板を上記処理液に浸漬し、
上記処理液に超音波振動を付与することにより上記プリ
ント配線基板の表面を処理する。

【００１１】また、本発明に係る基板処理装置は、処理
液が貯留され、この処理液内に接続孔が形成されたプリ
ント配線基板が浸漬される処理槽と、上記処理槽に配設
され、上記処理液に超音波振動を付与する振動付与手段
と、上記処理槽内に貯留された処理液を脱気する脱気手
段とを備え、上記プリント配線基板を上記処理液に浸漬
し、上記脱気手段により脱気処理された処理液に超音波
振動を付与することにより上記プリント配線基板の表面
を処理する。

【００１２】また、本発明に係る基板処理方法は、接続
孔が形成されたプリント配線基板を、振動付与手段が配
設されるとともに処理液が貯留された処理槽に浸漬する
工程と、上記処理槽に接続された脱気装置により上記処
理槽に貯留された処理液を脱気処理する工程と、上記振
動付与手段が振動することにより、上記プリント配線基
板の表面を処理する工程とを有する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明が適用された基板処
理装置及び基板処理方法について、図面を参照しながら
説明する。

【００１４】先ず、本発明が適用された基板処理装置及
び基板処理方法の説明に先立って、本発明が適用された
基板処理装置及び基板処理方法により基板表面の処理が
されるプリント配線基板について、図１を参照して説明
する。

【００１５】このプリント配線基板１は、ビルドアップ
法によって複数の導電層が積層される多層型のプリント
配線基板であって、図１（Ａ）に示すように、内層基板
２を有する。この内層基板２は、例えばガラス繊維にエ
ポキシ樹脂等を含浸させた絶縁基板であり、両面に内層
パターン３，４が形成されている。これら内層パターン
３，４は、絶縁基板２に貼り合わされた銅箔を露光、現
像、エッチングすることによって形成される。また、内
層パターン３と内層パターン４とは、ドリル等によって
絶縁基板２を貫通した第１の接続孔５によって電気的に
接続されている。この第１の接続孔５は、銅箔をパター
ニングする前に、所定位置にドリル、レーザ等によって
絶縁基板２に形成された貫通孔５ａを形成し、次いで、
この貫通孔５ａの内壁を含む銅箔前面に無電解銅メッキ
等によって導電層５ｂを形成することによって形成さ
れ、この導電層５ｂで、絶縁基板２の各面に形成された
内層パターン３と内層パターン４との電気的接続を図っ
ている。

【００１６】そして、内層パターン３，４の上には、図
１（Ｂ）に示すように、熱硬化型の樹脂、例えばエポキ
シ樹脂により絶縁層６，７が形成される。絶縁層６，７
には、図１（Ｃ）及び図１（Ｄ）に示すように、熱硬化
された後、次工程で形成される外層パターンと層間接続
を図るための第２の接続孔８，９が所定位置に形成され
る。この第２の接続孔８，９は、先ず、レーザ等で絶縁
層６，７に内層パターン３，４が外部に臨まされる非貫
通孔８ａ，９ａを形成し、孔内の樹脂残滓が化学的なデ
スミア処理により取り除かれた後、非貫通孔８ａ，９ａ
の内壁を含む絶縁層６，７の表面に無電解銅メッキによ
り導電層８ｂ，９ｂが形成されることによって形成され
る。なお、本発明が適用された基板処理装置は、このデ
スミアの前処理に用いられる。そして、絶縁層６，７上
には、この導電層を、露光、現像、エッチング等するこ
とによって、内層パターン３，４と層間接続がされた外
層パターン１０，１１が形成される。

【００１７】ところで、第２の接続孔８，９に導電層を
形成するため無電解銅メッキ等のメッキ処理に先立っ
て、図２に示すように、非貫通孔８ａ，９ａに純水等の
処理液を充填させる前処理を行い、次いで、非貫通孔８
ａ，９ａ内に充填された処理液を孔内の樹脂残滓を化学
的に除去する過マンガン酸塩等の処理液に置換すること
によりデスミア処理を行う。

【００１８】本発明が適用された基板処理装置２０は、
このような接続孔内の残滓を化学的に除去するデスミア
処理の前処理に用いられるものであり、図３に示すよう
に、接続孔が形成されたプリント配線基板２２が浸漬さ
れる処理槽２３と、この処理槽２３に貯留された処理液
２４を脱気する脱気手段となる脱気装置２５と、処理槽
２３に貯留された処理液２４及びこの処理液２４に浸漬
されたプリント配線基板２２に超音波振動を付与する振
動付与手段となる超音波振動子２７とを有する。

【００１９】処理槽２３は、プリント配線基板に穿設さ
れた接続孔に充填される処理液２４が貯留され、この処
理液２４の脱気処理を行う脱気装置２５が接続されてい
る。また、処理槽２３の底部には超音波振動子２７が配
設されている。この処理槽２３には、接続孔がレーザ加
工等により設けられたプリント配線基板２２が配設され
た後、脱気装置２５により脱気処理された処理液２４が
超音波振動子２７により振動される。これにより、プリ
ント配線基板２２に穿設された接続孔内に処理液が充填
され、接続孔内より気泡が除去される。

【００２０】この処理槽２３内に貯留される処理液２４
は、例えば純水であり、処理槽２３に接続された脱気装
置２５により、脱気処理されることにより液中に溶解し
ている酸素等が除去される。そして、脱気処理された処
理液２４は、処理槽２３内を循環される。したがって、
処理液中からは溶存酸素等の濃度が低下されているた
め、プリント配線基板２２の基板表面に附着した気体は
処理液中に溶解され、また、処理液中に溶解した気体が
処理槽２３内の温度や圧力等の変化により気泡となり、
接続孔内に残存することが防止される。

【００２１】この処理液２４を脱気処理することにより
処理液２４中に溶解した酸素等の気体を取り除く脱気装
置２５は、図４に示すように、処理液２４が流れる給水
管３２が挿通された略円柱状のハウジング３０内に気体
のみ透過させ液体を通さない分離膜となる略糸状の中空
管３１が長手方向に亘って配設されている。そして、脱
気装置２５は、中空管３１の表面に処理液２４を流し、
中空管３１の内側へと透過する気体を真空排気する。

【００２２】この処理液中に溶解した気体が透過される
中空管３１は、ハウジング３０内に挿通された処理液２
４が流れる給水管３２の周囲に巻き付けられてハウジン
グ３０内に配設されている。この中空管３１は、酸素透
過性等の材質で形成され、中空状に形成されている。ま
た、中空管３１は、図５に示すように、中空部３１ａの
直径を例えば２００〜２４０μｍとされた略糸状に形成
されている。そして、中空管３１は、ハウジング３０の
両端部において、排気口３６と接続されて、図示しない
真空ポンプにより中空部３１ａ内が排気され、真空状態
とされている。

【００２３】また、ハウジング３０内を挿通し処理液を
中空管３１の表面に流す給水管３２は、処理槽２３との
流入出部３３，３４及び処理液２４を中空管３１の表面
に流す流水孔３５を有する。処理液２４の流出入部３
３，３４は、多層プリント配線基板２２が浸漬される処
理槽２３に接続され、処理槽２３内に脱気処理された処
理液２４を循環させる。また、流水孔３５は、給水管３
２の流入部３３及び流出部３４側に穿設されている。こ
の流水孔３５からは、流入口３３より流入された処理液
２４が中空管３１側に流れ込み、また、中空管３１によ
り脱気された処理液２４が給水管３２側に流れ出す。こ
の後、脱気された処理液２４は、流出口３４を通じて処
理槽２３内に注水される。

【００２４】また、脱気装置２５のハウジング３０は、
中空管３１の中空部３１ａ内を排気する排気口３６を備
えている。排気口３６は、図示しない真空ポンプと接続
されている。したがって、ハウジング３０内に配設され
た中空管３１の中空部３１ａ内は、処理液２４中より透
過した気体が真空ポンプにより排気され、常時、真空状
態に保たれている。

【００２５】このような脱気装置２５は、処理槽２３に
貯留されている処理液２４が流入部３３よりハウジング
３０内に流入されると、流水孔３５より処理液２４が中
空管３１の表面を流れ、処理液２４の脱気処理を行う。
その後、脱気装置２５は、脱気処理された処理液２４を
再度流水孔３５より給水管３２に流し、流出口３４より
処理槽２３内に注水する。このとき、図５に示すよう
に、脱気装置２５のハウジング３０内を通過する処理液
２４中に溶解している気体３７は、液相と気相の濃度差
を推進力として中空管３１の中空部３１ａ内に透過す
る。中空管３１内に透過した気体３７は、図示しない真
空ポンプによって排気口３６よりハウジング３０外へ排
出される。これにより、脱気装置２５は、ハウジング３
０内に流入された処理液２４中に溶解されている気体を
取り除くことができる。

【００２６】そして脱気装置２５は、溶解された気体が
取り除かれた処理液２４を流出部３４より処理槽２３内
に注入するとともに、この処理槽２３内の処理液２４を
流入部３３よりハウジング３０内に流入させることによ
り脱気処理を行いながら処理液２４を処理槽２３内に循
環させる。したがって、処理槽２３に貯留された処理液
２４は、つねに溶存酸素等の濃度が低く処理されている
ため、処理槽２３内に浸漬されたプリント配線基板２２
の基板表面に附着した気体が処理液中に溶解し、また、
処理槽２３内の処理液中に気泡が発生することが防止さ
れて、プリント配線基板２２に穿設された接続孔内に気
泡が残存することを防止することができる。

【００２７】処理槽２３内に配設されたプリント配線基
板２２に振動を付与する振動付与手段となる超音波振動
子２７は、処理槽２３内に貯留された処理液２４中に超
音波振動を加えることによって、処理槽２３内に浸漬さ
れたプリント配線基板２２の基板表面に附着した気体を
脱気処理された処理液２４中に溶解させ、また、プリン
ト配線基板２２の微細な接続孔内に処理液２４を充填さ
せる。この超音波振動子２７は、脱気装置２５により脱
気処理された処理液２４が貯留された処理槽２３内に配
設されている。

【００２８】このような構成を有する基板処理装置２０
は、図３に示すように、脱気装置２５の流入出部３３，
３４が接続され、超音波振動子２７が下方に配設されて
いる処理槽２３に純水等の処理液２４が貯留される。そ
して、処理槽２３には、接続孔が穿設されたプリント配
線基板２２が略鉛直に配設される。これによりプリント
配線基板２２は、接続孔が少なくとも鉛直方向と略垂直
とされ、接続孔内に残存する気泡が除去されやすくな
る。

【００２９】次いで、基板処理装置２０は、脱気装置２
５により溶存酸素等の濃度が低下された処理液２４を処
理槽２３内を循環させるとともに、超音波振動子２７に
より超音波振動を付与する。基板処理装置２０は、溶存
酸素等の濃度が低下した処理液２４中に超音波振動が付
与されることにより、処理槽２３内に配設されたプリン
ト配線基板２２の表面に附着した気泡を処理液２４中に
溶解させるとともに、接続孔内に脱気処理された処理液
２４を充填することができる。したがって、基板処理装
置２０は、微細な接続孔を有するプリント配線基板２２
においても接続孔内に気泡が残存することなく処理液を
充填することができる。

【００３０】その後、プリント配線基板２２は、過マン
ガン酸塩等の処理液に浸漬され化学的にデスミア処理さ
れることにより接続孔の側面部や底部に露出する樹脂残
滓が除去される。このとき、プリント配線基板２２は、
乾燥されず、接続孔内に処理液２４が充填された状態で
過マンガン酸塩等の処理液に浸漬される。したがって、
接続孔は、孔内に充填された処理液２４が過マンガン酸
塩等の処理液に置換されることによりデスミア処理が行
われ、接続孔内の樹脂残滓が確実に除去される。

【００３１】次いで、プリント配線基板２２は、各導電
層の電気的接続を図るため、接続孔が電解又は無電解銅
メッキ法により銅メッキがされる。プリント配線基板２
２の接続孔は、孔内の樹脂残滓が充分に除去されている
ため、良好な銅メッキを施すことができる。したがっ
て、プリント配線基板２２は、接続孔と内層導体との導
通不良や、接続孔が形成されたプリント配線基板と他の
多層プリント配線基板間の接続性の悪化を防止すること
ができる。

【００３２】以下、本発明が適用された基板処理装置２
０を用いて、プリント配線基板の接続孔内にメッキ処理
を行った実験結果について説明する。

【００３３】この実験に用いられるプリント配線基板４
０は、エポキシ樹脂ガラス布基材両面銅張積層板であ
り、図６に示すように、コア材４１の両面に貼着された
銅箔をエッチングすることにより導電層４２が形成され
た後、絶縁材料としてエポキシ樹脂ガラス布基材プリプ
レグを熱圧着することにより絶縁層４３が形成されてい
る。そして、プリント配線基板４０は、レーザ加工され
ることにより、所定位置に接続孔４４が形成されてい
る。

【００３４】このプリント配線基板４０は、図３に示す
ように、脱気装置２５により脱気処理された処理液２４
が循環されている処理槽２３内に、超音波振動子２７と
略鉛直となるように配設される。次いで、超音波振動子
を周波数２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚで振動させ、処理
液２４に超音波振動を付与した。

【００３５】次いで、プリント配線基板４０の接続孔４
４内に充填された処理液２４を過マンガン酸塩等の処理
液に置換することにより、孔内の残滓を化学的に除去す
るデスミア処理を行った後、接続孔４４内を電気メッキ
処理した。

【００３６】メッキ処理後のプリント配線基板４０につ
いて、接続孔４４内のメッキ未着発生数及び積層された
基板間の接続信頼性の結果を、本発明が適用された基板
処理装置２０を用いた場合と、プリント配線基板４０を
処理液が貯留された水槽内に配設し、この水槽をシリン
ダ機構により上下に振動させることにより接続孔４４内
に処理液を充填させた場合及び前処理を行わずにデスミ
ア処理を行った場合と比較して、以下の表１に示す。な
お、本発明が適用された基板処理装置２０を用いてプリ
ント配線基板に形成された接続孔へのメッキ未着の個数
の調査は、１００００孔について行った。

【００３７】

【表１】

【００３８】上記表１に示すように、何等前処理を行わ
ずに接続孔４４のデスミア処理を行った場合や、プリン
ト配線基板４０を水槽内に配設し、水槽をシリンダ機構
により上下に振動させた場合には、メッキ未着発生数が
それぞれ２０個及び３個見られたのに対し、本発明が適
用された基板処理装置２０を用いた場合は、超音波振動
子２７による振動周波数が２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚ
のいずれにおいても、１００００孔中、メッキ未着は見
られなかった。

【００３９】また、前処理を行わずにデスミア処理を行
った場合や、シリンダ機構により振動を付与して前処理
を行った場合には、積層された多層基板間の接続信頼性
は不良であったのに対して、本発明が適用された基板処
理装置２０を用いた場合は、超音波振動子２７の振動周
波数が２８ｋＨｚ又は１００ｋＨｚのいずれにおいても
積層された多層基板間の接続信頼性は良好であった。

【００４０】したがって、本発明が適用された基板処理
装置２０によれば、デスミア処理の前処理を行わない場
合やシリンダ機構により上下に振動させる方法に比し
て、微細な接続孔内にも処理液が充填され、化学的なデ
スミア処理により充分な樹脂残滓の除去が可能であるこ
とが判った。

【００４１】

【発明の効果】以上のように、本発明が適用された基板
処理装置によれば、接続孔が穿設されたプリント配線基
板を脱気装置により脱気処理された処理液が貯留された
処理槽に浸漬するとともに、処理槽内に配設された超音
波振動子を用いて、脱気処理された処理液に振動を付与
する。したがって、基板処理装置は、溶存酸素等の濃度
が低下した処理液中に超音波振動が付与されることによ
り、処理槽内に配設されたプリント配線基板の表面に附
着した気泡を処理液中に溶解させるとともに、接続孔内
に脱気処理された処理液を充填することができる。した
がって、微細な接続孔を有するプリント配線基板におい
ても接続孔内に気泡が残存することなく処理液が充填さ
れ、接続孔内の残滓を化学的に除去する処理液が置換す
ることにより、確実に接続孔内のデスミア処理を行うこ
とができ、良好なメッキ処理を行うことができる。

【００４２】また、本発明が適用された基板処理装置に
よれば、脱気装置を処理液が貯留された処理槽に接続
し、超音波振動子を用いて処理槽内に配設されたプリン
ト配線基板に対し基板処理を行うため、大掛かりな装置
を必要とせず、簡易な装置でデスミアの前処理を行うこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリント配線基板の製造工程を説明する断面図
であり、（Ａ）は、内層基板の両面に内層パターンが形
成された状態を示す図であり、（Ｂ）は、内層パターン
が形成された内層基板の両面に絶縁層が形成された状態
を示す図であり、（Ｃ）は、内層パターン上に形成され
た絶縁層に層間接続をするための非貫通孔を形成した状
態を示す図であり、（Ｄ）は、絶縁層上に外層パターン
を形成した状態を示す図である。

【図２】外層パターンを形成するための無電解銅メッキ
の前処理を説明する工程図である。

【図３】本発明が適用された基板処理装置を示す図であ
る。

【図４】脱気装置を示す要部断面図である。

【図５】脱気処理の原理を説明するための図である。

【図６】本発明により基板処理が施されるプリント基板
を示す断面図である。

【符号の説明】

１プリント配線基板、２内層基板、３，４内層パ
ターン、５第１の接続孔、５ａ貫通孔、５ｂ導電
層、６，７絶縁層、８，９第２の接続孔、８ａ，９
ａ非貫通孔、８ｂ，９ｂ導電層、１０，１１外層
パターン、２０基板処理装置、２３処理槽、２４処
理液、２５脱気装置、２７超音波振動子、４４接
続孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者河畑佳樹石川県能美郡根上町赤井町は86番ソニー根上株式会社内Ｆターム(参考） 5E317 AA24 BB01 BB11 CC31 CD01 CD11 CD27 GG16 5E346 AA43 BB01 CC02 CC08 CC32 CC51 EE31 FF02 FF03 FF13 GG15 GG16 GG28 HH07 HH33

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理液が貯留され、この処理液内に接続
孔が形成されたプリント配線基板が浸漬される処理槽
と、上記処理槽に配設され、上記処理液に超音波振動を付与
する振動付与手段とを備え、上記プリント配線基板表面の接続孔内に化学的処理を行
う前に、上記プリント配線基板を上記処理液に浸漬し、
上記処理液に超音波振動を付与することにより上記プリ
ント配線基板の表面を処理する基板処理装置。
【請求項２】上記処理槽には、上記プリント配線基板
が略鉛直方向に配設されることを特徴とする請求項１記
載の基板処理装置。
【請求項３】処理液が貯留され、この処理液内に接続
孔が形成されたプリント配線基板が浸漬される処理槽
と、上記処理槽に配設され、上記処理液に超音波振動を付与
する振動付与手段と、上記処理槽内に貯留された処理液を脱気する脱気手段と
を備え、上記プリント配線基板を上記処理液に浸漬し、上記脱気
手段により脱気処理された処理液に超音波振動を付与す
ることにより上記プリント配線基板の表面を処理する基
板処理装置。
【請求項４】上記処理槽には、上記プリント配線基板
が略鉛直方向に配設されることを特徴とする請求項３記
載の基板処理装置。
【請求項５】接続孔が形成されたプリント配線基板
を、振動付与手段が配設されるとともに処理液が貯留さ
れた処理槽に浸漬する工程と、上記処理槽に接続された脱気装置により上記処理槽に貯
留された処理液を脱気処理する工程と、上記振動付与手段が振動することにより、上記プリント
配線基板の表面を処理する工程とを有する多層プリント
配線基板の基板処理方法。