JP2004511110A - 印刷回路の為の板への乾式フォトレジスト膜の熱積層成形 - Google Patents

Abstract

印刷回路板（１）に、剥離可能なカバーシートに裏打ちされた乾式フォトレジスト膜（３、４）を熱積層成形するための自動機械は、少なくとも一対の熱積層成形ロールと、予熱された板を該積層成形ロール対（１１、１２）の導入側に供給する搬送手段と、少なくとも前記裏打ちされた乾式フォトレジスト膜の連続リボンを巻いた供給ロールと、裏打ちされた乾式フォトレジスト膜リボンの自由端部を保持する真空保持手段（５、６）と、真空によって保持されたリボンの自由端部の前記前端を、前記積層成形ロール対の導入側に向かって移動する板面の所定位置に押し付けて仮付けする手段と、前記リボン端保持及び仮付け手段と連動して、前記仮付け手段によってリボンの前端が仮付けされた移動する板（１）と共に搬送された乾式フォトレジスト膜リボンを、供給された板の長さに従って、寸法どうりに切断する切断手段（１７、１８）と、前記ロール対により積層成形される前に前記裏打ちされた乾式フォトレジスト膜を所定の温度に加熱する手段（１３、１４）を含む。前記保持、仮付け及び切断手段は板（１）と共に平行移動し、その後その開始位置まで戻る。

Description

【０００１】
発明の背景
本発明は印刷回路板の製造に関し、特に印刷回路用板に乾式フォトレジスト膜を積層成形する技術及び機械に関するものである。
【０００２】
周知技術の検討
印刷回路の製造工程は、その初期段階の一つにおいて、銅を積層成形した印刷回路用板の露出される一面あるいは両面に、フォトレジスト膜を貼付し、実現されるべき回路の夫々の写真式マスク膜を通して紫外線源により重合させることを意図している。
フォトレジスト層は液状、あるいはよりしばしば、フォトレジストを露出させるよう容易に剥離できるカバーシートに裏打ちされた乾式フォトレジスト膜の状態で貼付することができる。
【０００３】
板の一面あるいは両面に乾式フォトレジスト膜を貼付するには、特別な熱積層成形機が使用され、それは通常金属（鋼鉄）コアとシリコンラバーの外側面を有する一対の積層成形ロールよりなる。ロールはフォトレジスト剤を塑性リフローさせるに十分な温度、通常１００℃乃至１３０℃に熱せられ、調節可能な圧力で空圧アクチュエータにより互いに押圧されている。ロールの接線方向速度、温度及び圧力は板の銅面にフォトレジストが最もよく接着されるように操作者によって調節される積層成形変数である。生産性の理由により、板及び裏打ちされたフォトレジスト膜が機能的に供給されるべき自動積層成形機を略連続的に使用しなくてはならない。板は連続的に供給される一方、裏打ちされた乾式フォトレジスト膜は通常裏打ちされた乾式フォトレジスト膜の連続リボンの供給ロールより引き出される。
【０００４】
裏打ちされた乾式フォトレジスト膜の経済的に耐え難いほどの無駄を省くため、自動積層成形機にはリボンの前端を、導入される板の面に、通常は板の前側に隣接する位置である、正確に決められた位置に仮付けする手段が設けられており、それは乾式フォトレジストを軟化させ、それを銅面にしっかりと仮付けするのに十分な時間間隔でリボンの前端を銅面に押圧する加熱された押圧バーによるものである。
通常は３から５秒続くこのような仮付け段階の後、板は積層成形位置の導入側への運行を再開し、その間仮付けされた裏打ちされた乾式フォトレジスト膜を共に引っ張って行く。第一世代の自動機械においては、一旦板の前端がロールに捕らえられると、リボンの後端を寸法どうりに切断できるように、動作を再び停止する。裏打ちされた乾式フォトレジスト膜のリボンを必要な長さ切断した後、板と切断されたフォトレジスト膜は運行を再開し、一対の冷間積層成形ロールの間を、そしてその後、一対の熱積層成形ロールの間を通過して塑性リフローしたフォトレジスト膜を板の表面に最終熱積層成形する。
【０００５】
裏打ちされた乾式フォトレジスト膜の切断された部分が板の面に早まって落ちて不本意なしわができるのを避けるため、裏打ちされたフォトレジスト膜の切断部分は真空保持部により板面から離れるよう維持される。従って冷間ロールの間の運行を再開すると、乾式フォトレジスト膜は板面にロールによって順次敷かれる。
このような冷間前積層成形を含むこの周知の技術には、このように敷かれた比較的に固体である乾式フォトレジスト膜が、最終熱積層成形中に殆ど解放されないミクロ泡という形で空気が閉じ込められてしまうという欠点がある。これは最終的に再固化したフォトレジストと銅面との間の接着が劣った、あるいは接着されないという領域ができるという結果を生むことがある。
【０００６】
この周知技術の他の欠点は、リボンが部分的にでさえ引き止められることなく確実に引きずられていくようにするには、裏打ちされたフォトレジスト膜の前端の仮付けが比較的強固でなくてはならないことに起因する。さらに、この方法は、一度目はリボンの前端の仮付けを実行するため、二度目はリボンを寸法どおりに切断するため、前進する板が停止する二度の期間を意味し、よって機械の生産性を大いに制限するものである。
最近は板と裏打ちされた乾式フォトレジスト膜を別々に直接一対の熱積層成形ロール間に供給し、前進するリボンと共に移動するフォロワに搬送されたカッタで乾式膜のリボンを切断することにより、板の停止を不要にする試みがなされている。
【０００７】
ヨーロッパ出願公開公報０３５６２２１は、仮付けバーが熱積層成形ロールの周りを偏心して回転する積層成形機を開示する。このようにすればリボンの前端を仮付けした後、これらは積層成形領域外に移動し、この段階では停止したままの板にロールが接近することが可能になる。この装置において、仮付け操作はリボンが移動する板によって共に引っ張られる必要がないので、もはや決定的な段階ではないが、全工程が減速する。実際、板が熱積層成形ロール間への前進を再開させる前には、仮付けに必要な時間に加え、積層成形領域からバーを外すために回転させる時間及びロールを閉じる時間が必要である。この機械においてさえも、裏打ちされた乾式フィルムリボンの切断は「飛行」状態で実行される。
【０００８】
これら全ての周知の積層成形機械において、熱積層成形を実行するために必要な乾式フォトレジストの塑性リフロー（溶融）は熱積層成形ロール間を通過する間に行われる。これは導入される板を所定の温度まで加熱し、赤外線ランプまたは所謂「ろうそく型」と呼ばれる内部電気ヒータ要素を使用することにより積層成形ロールに外側エラストマー面を制御された温度に維持することにより達成できる。
【０００９】
従って、フォトレジスト剤に積層成形ロールにより最大圧力がかかる前にフォトレジスト剤が塑性リフロー温度（溶解温度）に達するように異なる変数が通常調整される。これは通常、作動圧において十分な弾性変形を確保できるエラストマー面を使用することによって達成され、その弾性変形は、弾性変形したロールの外表面により最大圧力がかかる点を通過する時にフォトレジスト剤自体が正確な積層成形温度に確実に達するように板面に積層されるフォトレジスト層のカバーシートとの接触を十分な期間維持するような弾性変形である。
このような要求は空気の閉じ込めを防ぐ条件と対立し、最適な結果のためにはこれらの要件の妥協点を確立しなくてはならない。
【００１０】
発明の目的及び要約　最高の生産性のため、積層成形工程の無駄時間を減少させることができ、同時に、積層成形のエラストマー面の弾性変形を最小に限定することにより最終的に閉じ込められる空気の解放に不適当な条件を回避することのできる自動積層成形機の必要性及び、または利便性は明らかである。
これらの目的及び関連する利点は本発明の自動積層成形機によって達成でき、それにおいて、裏打ちされた乾式フォトレジスト膜リボンの自由端部の保持手段、仮付け手段及び切断手段の全ては、板面上に、リボンの保持された自由端部の前端を仮付けする間及びその後も板と共に平行移動し、前記積層成形ロール対の直近傍位置まで到達する。裏打ちされた乾式フォトレジスト膜リボンの寸法どうりに切断され、板面より離れて保持された部分は、積層成形ロールに係合する前に望ましい温度に予熱される。
【００１１】
フォトレジストが未だ板面より離れて保持されている時から熱積層成形ロールに係合されるまで、積層成形温度に予熱しておくことにより、積層成形ロールに比較的に硬いエラストマー面を使用することができ、その弾性変形の範囲を限定することができる。
熱塑性流動するフォトレジスト膜を、熱積層成形ロール対より付与される積層成形作用により板に接着させるためのこれらの条件は、ロールの筒状外側面の弾性変形を最小限にし、残留する空気の閉じ込めが略無視できるような空気の顕著に効果的放逐に有利である。
【００１２】
更に、通常は１０乃至１００Ｈｚの振動数で、移動振幅は数十ミリメートルで往復運動するように長手方向に互いに平行移動させることにより、接着、及び空気のミクロ泡の閉じ込めの解放が促進されることが分った。熱積層成形中に、一方のロールを他方に対して長手方向に相互に振動させることは塑性リフローフォトレジスト剤の「拡散」を促し、接着の改良及びいくらかでも閉じ込められた空気の解放の双方を確実にする。
本発明の機械のこの及び他の態様及び利点は、以下の好ましい実施例の説明により、また添付の図面を参照することにより、より明確になるであろう。
【００１３】
発明の幾つかの好ましい実施例の説明
本発明の自動機械の全ストローク（サイクル）の個別の段階は一連の図１乃至７に概略的に図示されている。
図示された例において、これが最も一般的であるので、乾式フォトレジスト膜は印刷回路用板の両面にわたって貼付されることを想定している。無論、本機械は板の一方の面にのみ乾式フォトレジスト膜を貼付するのにも全く適当で、単に板の他面の乾式フォトレジスト膜の積層成形に関連する機構を不能にするだけでよい。
【００１４】
図１は本発明による自動機械の必須機関の待機期間、または、一般的には前もって所定温度に熱せられている新たな板１が到着するのを待っている状態を図示する。
板１はやがてコンベヤ２上を機械の積層成形部門に向かってに移動する。
この新板１を待機する段階において、剥離可能なカバーシートに裏打ちされた乾式フォトレジスト膜の二本のリボン３と４の自由端は夫々保持バー５及び６に保持されている。各保持バーは通常中空で、内部はリボン保持面に均一に配置された多数の孔５ｂ、６ｂを介して外部と連通している。バーの内部は真空に維持され、依って膜リボンは吸引され、バーの外側面に密着するように保持され、実質的に吸引孔５ｂと６ｂを塞いでいる。
【００１５】
リボン３、４は夫々供給ロール７、８から引き出され、それらは通常の実施方法に従って夫々のガイドキャプスタンあるいはプーリー９、１０により適当に張られている。
熱積層成形ロール１１、１２は正確に制御された温度に維持されている。
積層成形ロールの導入側に近接して二次真空保持バー１３、１４が設けられており、それらは一次保持バー５、６と同様の中空構造を有し、以下により詳細に説明するように、裏打ちされた乾式フォトレジスト膜が寸法に従って切断された後、吸引し、保持するようになっている。
【００１６】
この二個の固定二次保持バー１３、１４、より正確にはその鋭角状端部１３ａ、１４ａは熱積層成形領域の導入間隙を形成しており、これもまた正確に制御された温度に熱せられている。
二次固定保持バー１３、１４の乾式膜保持面と同一平面には、それより間隔をおいて夫々中空対向刃バー１５、１６が設けられ、これらもまた本技術分野における通常の実施方法に従って、真空ポンプに制御可能に接続され、やがてこれらの乾式膜保持面に穿設された多数の孔によって乾式膜リボンを保持するようになっている。
【００１７】
図１に図示したこの作動段階において、二個のカッタユニットは、夫々全体として１７、１８として示されているが、距離をおいて全体的に板搬送列の駆動ロール１９、２０の最終対と同一平面に保持されている。
図２は導入される板１が搬送列の駆動ロール１９、２０の最終対と係合された後、二個の一次保持バー５、６間の間隙に進む段階を示している。
板１の前端１ａが、夫々の一次保持バー５、６の熱せられた仮付けガスケットまたは差込部５ａ、６ａの下に突出する位置に進むと、バーは乾式フォトレジスト膜の切断端の前端部を板の夫々の面に押圧するように、二個の矢印Ａが示すように一方が他方に対向するように移動し、これにより、そこにリボンの切断端を仮付けする。
【００１８】
本発明ではこの操作は板の搬送を停止させた期間に行われるのではない。反対に、ロールコンベア２の最終部２ａ、一次保持・仮付けバー５、６、カッタユニット１７、１８は全て板１と共に前進を開始する。
図２に示すように、ロールコンベアの最終部２ａは、その上に両面に乾式フォトレジストリボンの前端が仮付けされる板１を載置した状態で、その固定部２より離れる。
これらの部品の前進中、ガイドプーリー９、１０は二本のリボン３、４の適正な張力を維持する。
【００１９】
図３はコンベアの支持部２ａと共に板１が熱積層成形ロールに向かって近づく段階を示す。
板１の前端への二本の乾式膜リボンの前端の仮付けが完了し、本機械のこの作動段階においては、部品群全体が積層成形ロール１１、１２に向かって移動する一方、二個の一次保持バー５、６への真空の供給は中断され、二個のバー５、６は矢印Ｂに示すように、夫々の乾式膜リボンを裏打ちするカバーシート上を摺動しながら積層成形領域から外れ始める。
【００２０】
図４は板１が前端を仮付けした乾式膜リボンを引っ張って機械の積層成形領域の導入口に到達したときの自動機械の様々な機能部品がとる相対位置を示す。
図示するように、一対の一次保持バー５、６は完全に積層成形領域より脱しており、その保持面は対向刃バー１５、１６の面及び二次保持バー１３、１４の真空吸引面と略同一平面にある。
この時点で、一対の最終駆動ロール１９、２０は回転を開始し、熱積層成形ロール１１、１２に向かって板を前進させ続け、同時に真空が一次バー５、６及び対向刃バー１５、１６に供給され、一次バー５、６は矢印Ｃに示すように、対向刃バー１５、１６と共に積層成形領域に後戻りし始め、よってリボンを供給し、夫々の仮付けに対して応力がかかるのを防いでいる。
このようにして二本の乾式膜リボンは、熱せられた二次バー１３、１４と接触して摺動することにより、前進する板１の夫々の面上に均一に敷かれ、最後には熱積層成形ロール１１、１２間を通過することによりそこに接着される。
【００２１】
この工程は最終的に熱積層成形ロール１１、１２に係合した板の前端を示す図５に図示されている。
この時点で、一次バー５、６の内方移動（図４の矢印Ｃ）は停止し、移動コンベアの部分２ａの駆動ロール１９、２０の最終対は空転し、コンベアの前進部分２ａはコンベア２の固定部に向かって後退する。
やがて光学センサ２１が板１の後端が通過したことを検知し、カッタユニット１７、１８の作動を引き起こし、図６に示すように、夫々の乾式膜リボンを寸法に従って飛行状態で切断する。
夫々の保持バー５、６によって保持されたリボンの切断端部は、直ちに吸引され、夫々のバーの湾曲角に均等に敷かれ、切断されたリボンの最先端部は夫々仮付け差込部５ａ、６ａに突出するように敷かれる。
【００２２】
板１が積層成形ロール１１、１２間を前進し、塑性リフローフォトレジスト膜を板面に接着する間、カッタユニットは図７に示すように、駆動ロール１９、２０の最終対と略一直線上の元の位置に戻る。
対向刃バー１５、１６の真空吸引動作は停止され、乾式膜片の端を離し、これらはその待機位置に矢印Ｄに示すように戻ることができる。
ここに説明したサイクルは、導入される板毎に繰り返される。
【００２３】
図８ａは固定された二次保持・膜予熱バー１３の熱積層成形ロール１１、対向刃バー１５、カッタユニット１７及び一次保持・仮付けバー５が図５に示される機械の作動ストロークの段階においてとる相対位置を示す拡大図である。
移動カッタ車１７ａは図８ｂの部分図にその機能を示すように示すように通常の構造を有してよく、他方、移動カッタユニット１７及び協働する固定対向刃バー１５の副組立ての部分三次元図は図８ｃに示されている。
積層成形ロール１１、１２は従来通り、５０乃至１００ショア硬さ、最も好ましくは６０乃至７０ショア硬さよりなるシリコンラバーの面を設けた鋼鉄製でよい。積層成形ロールの非圧縮シリコンラバーの厚さは３乃至１０ミリメートル、典型的には約５ミリメートルよりなるのがよい。
【００２４】
積層成形ロールの面は、ロールの内側鋼鉄コア内に挿入された電気ヒータ要素及び、または外部赤外線ランプの何れかにより、フォトレジストの性質に応じて積層成形に望ましい温度に維持される。いずれの場合にも温度は通常のセンサとそれに関連する制御回路の使用により調節される。
一次保持・仮付けバー５、６の仮付けガスケットまたは差込部５ａ、６ａもまたシリコンラバー製でよく、電気ヒータにより同様に望ましい仮付け温度に熱せられる。
乾式フォトレジスト膜は二次保持バー１３、１４の加熱面上をそのカバーシートと共に摺動するときに、あるいは最も好ましくはシリコンラバーを被せた電気ヒータ要素を含んでもよいその鋭角状端部１３ａ、１４ａ上を摺動するときに、適切な塑性リフロー温度に予め熱せられる。
【００２５】
このようにして、フォトレジストは敷かれる直前に塑性リフロー温度にされ、最終的に熱積層成形ロールにより板面に熱積層成形される。
より好ましくは、上記のように、導入される板１は機械の熱積層成形位置に到達する前に、所定の温度、通常はフォトレジストのリフロー温度の近辺に予め加熱される。
本発明の機械の随意的態様によれば、板１は熱伝導により熱せられる。
これは板を、移動する板１とは接触せず、その面を赤外線ランプにより照射して熱せられる熱再循環テープの間を通過させ、それと接触させることによりなされる。
【００２６】
図９、１０は板予熱装置の好ましい実施例を図示する。
熱再循環テープ３０、３１は夫々一対のプーリー３２−３３、３４−３５に亙って走行する。無論、各一対のプーリーの一方は適切なモータにより回転される駆動プーリーである。
制御を容易にするため、図１０に明瞭に示すように、各熱せられたテープは実際は、複数のプーリー軸上を走行し、分割された幅を有する複数のテープよりなる。
循環するテープの移動する板１と接触しない面は適当な温度センサ３８で検知されて制御された温度に赤外線ランプ３６、３７で熱せられる。
熱再循環テープ３０、３１と接触するように移動することにより、熱は板１の銅表面に伝達される。
【００２７】
このようにして、銅の反射率が比較的に高いために直接照射による板の加熱が不充分なものになるという問題は効果的に克服され、よって工程のエネルギー消費管理は高められる。
本発明の熱積層成形機の随意的ではあるが好ましい実施例によれば、二個の熱積層成形ロール１１、１２は互いに、一方が他方に対して往復運動するように、ロールの接線方向速度の関数として調整可能で、一般的には１０乃至１００Ｈｚで、移動振幅は０．１乃至０．６ミリメートルで長手方向に平行移動するようにしてもよい。
【００２８】
この随意実施例は図１１に概略的に示されており、図は一方の他方に対する長手方向振動をロールに与える手段を設けた積層成形ロール１１、１２の正面図である。これは板表面上の塑性リフローフォトレジスト剤の「拡散」動作を起こす。
中心ピボット４１を中心に自由に回転し得る単一のあるいは一対の連結板４０によりロールの軸をピボット連結することにより長手方向振動をロール１１、１２に与えればよい。
【００２９】
連結板４０の一端は適切なクランク組立４２により、往復するように変位させればよい。
高頻度の長手方向振動は、軸の反対端に作用するバネ４３、４４によって弾性的に対照させてもよい。
図１２は板予熱ユニットを含む機械全体を簡略的、概略的に示した図である。
【図面の簡単な説明】
図１、２、３、４、５、６及び７は本発明による積層成形機械の全作動ストロークの種々の段階にある機械の必須機関の機能的構造、相互位置、及び関連する動作を概略的に示す図である。
図８ａ、８ｂ及び８ｃはリボンを飛行状態で寸法に従って切断する装置の拡大図である。
図９は導入される板を所定の温度に予熱する手段を示す。
図１０は図９の予熱手段の好ましい実施例を示す。
図１１は積層成形ロールを長手方向に相互に振動させる随意装置を示す。
図１２は本発明の機械の簡略図である。

Claims (11)

1. 印刷回路用板に、剥離可能なカバーシートに裏打ちされた乾式フォトレジスト膜を熱積層成形するための自動機械であって、少なくとも一対の熱積層成形ロールと、予熱された板を該積層成形ロール対の導入側に供給する搬送手段と、少なくとも前記裏打ちされた乾式フォトレジスト膜の連続リボンを巻いた供給ロールと、裏打ちされた乾式フォトレジスト膜リボンの自由端部を保持する真空保持手段と、真空によって保持されたリボンの自由端部の前記前端を、前記積層成形ロール対の導入側に向かって移動する板面の所定位置に押し付けて仮付けする手段と、前記リボン端保持及び仮付け手段と連動して、前記仮付け手段によってリボンの前端が仮付けされた移動する板と共に搬送された乾式フォトレジスト膜リボンを、供給された板の長さに従って、寸法どうりに切断する切断手段と、前記ロール対により積層成形される前に前記裏打ちされた乾式フォトレジスト膜を所定の温度に加熱する手段とよりなる自動機械において、
   前記保持、仮付け及び切断手段が、移動する板面上にリボンの保持された自由端部の前端を仮付けする間及びその後も板と共に平行移動し、前記積層成形ロール対の近傍位置まで到達し、リボンの保持された端部を寸法どうりに切断すること、
   前記保持、仮付け及び切断手段が、前記位置より上昇し、前記積層成形ロール対の導入側より後側の開始位置まで戻り、導入される新板に向かって下降し、新たに供給された板と共に仮付けと平行移動を繰り返すことを特徴とする自動機械。
2. 前記リボンの前端を押し付け、仮付けする前記手段は、これが上昇するまで板と共に平行移動する間、リボンの仮付けられた前端に対して圧力を維持する請求項１による自動機械。
3. 前記保持、仮付け手段が、前記積層成形ロール対を通過することにより板面に接着される前に、フォトレジスト膜を熱積層成形温度に予熱する電気ヒータを有する請求項１による機械。
4. 各板が上下加熱テープと接触して移動することにより予熱され、各々の加熱テープが少なくとも二個のプーリー間にわたされ、移動する板面と接触しない再循環テープ部の表面を赤外線ランプで照射することにより連続的に加熱される請求項１による機械。
5. 各再循環テープは複数のプーリー軸に亘って走行する、分割された幅を有する複数のテープより構成される請求項４による機械。
6. ロールの接線方向速度の関数として調整可能であって、１０乃至１００Ｈｚで、移動振幅は０．１乃至０．６ミリメートルで、一方のロールが他方に対して往復運動するように長手方向に互いに平行移動させる手段を有する前記何れかの請求項による機械。
7. 前記熱積層成形ロールが鋼鉄製コアと、５０乃至１００ショア硬さを有するエラストマーの外側面を有する前記何れかの請求項による機械。
8. エラストマー外側面が６０乃至７０ショア硬さである請求項７による機械。
9. 前記保持手段が、外形彎曲外周の断面を有する横断バーの形態をなし、その前側が積層成形ロールの筒状外周面と突出するように一致し、後側が彎曲した外形を有し、そこに裏打ちされたフォトレジスト膜が後側面に存在する複数の吸引孔と連通するバーの内部導管に供給される真空により保持される請求項１による機械。
10. 前記仮付け手段が、バーの前記前側と後側との接合面に形成された前記横断バーの端に沿って取付けられた加熱エラストマー面の形態をなす請求項９による機械。
11. 予熱された板を供給する搬送手段の端部が、そこに支持された板及び前記保持、仮付け及び切断手段と共に平行移動する前記何れかの請求項による機械。

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