JP2010287881A - 基板材の表面処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】この表面処理装置6は、電子回路基板の製造工程で使用され、基板材Aに対し、スプレーノズル7から処理液Bを噴射して表面処理する。スプレーノズル7は、2流体ノズルよりなり、処理液BとエアーDを混合して噴射すると共に、基板材Aとスプレーノズル7間が、5mm〜40mmの距離間隔Eとなっており、エアーDと共に噴射された処理液Bは、微小粒子となって基板材Aにスプレーされる。そして基板材Aに対し、強いインパクトでスプレーされると共に、左右方向Fへの水平往復移動により、広く均一にスプレーされる。エアーDは、圧送源14のブロワから温度上昇して圧送供給される。
【選択図】図1
Description
プリント配線基板,その他の電子回路基板の代表的な製造工程では、銅張り積層板よりなる基板材の外表面に、→まず、液状やドライフィルム状の感光性レジストが、塗布又は張り付けられる。
→それから、回路のネガフィルムを当てて露光した後、→回路形成部分以外のレジストを、現像により溶解除去し、→もって露出した回路形状部分以外の銅箔を、エッチングにより溶解除去してから、→回路形成部分のレジストを、剥離により溶解除去する。
このようなプロセスを辿ることにより、基板材の外表面に残った銅箔にて電子回路が形成され、電子回路基板が製造されている。なお、この種の銅箔としては、電解銅,メッキ銅,両者を併用したもの、等が使用されている。
さて、図5の(1)図に示したように、上述した現像工程,エッチング工程,剥離工程等では、それぞれ、現像装置,エッチング装置,剥離装置等の表面処理装置1にて、搬送される基板材Aに対し、スプレーノズル2(1液体ノズル)から現像液,エッチング液,剥離液等の処理液Bが、噴射される。
もって、基板材Aについて、現像,エッチング,剥離等の表面処理が、順次実施されていた。図5の(1)図中、3は、基板材Aを搬送するコンベア4の搬送ローラーであり、5は処理液Bの液槽である。
《課題となる問題点》
電子回路基板は、パターン形成される回路C(図5の(2)図を参照)の微細化,高密度化の進展が顕著である。例えば、回路幅Lや回路間スペースSで15μm〜40μm程度まで、微細化,高密度化されている。
これに対し、その基板材Aのエッチング等の表面処理について、精度や安定性に問題が指摘されていた。例えば、図3の(4)図に示したように、略富士山状・急傾斜台形状の断面形状の回路Cが形成されてしまう、サイドエッチング・オーバーエッチングの発生が、報告されていた。
図3の(4)図の例では、40μmの回路幅L,40μmの回路間スペースS,20μmの回路高さH等の設定下において、頂面幅Xが25μm〜35μm程度でサイドエッチング幅Yが左右5μm前後程度となった回路C箇所が、多々エッチング形成されてしまっていた。もって、エッチング評価の目安であるエッチングファクターは、3前後程度と低かった。
そして、このようなサイドエッチング・オーバーエッチングの発生は、上述した回路Cの微細化,高密度化傾向にとって、大きな問題となっていた。回路Cにこのような箇所が発生すると、通電容量,抵抗値等が設定値に対し大きく変動してしまい、信号伝達等にも支障が生じ、発熱することもあった。
回路Cがこのようにサイドエッチング・オーバーエッチングされ、回路幅Lが狭く細くなる原因としては、エッチング液等の処理液Bのインパクト不足が、まず挙げられる。例えば、エッチング噴射による回路Cパターン形成には、基板材Aへの最大衝撃値200mN以上のインパクトが必要とされているが、この種従来例では大きく不足していた。
そこでこの種従来例では、基板材Aについて、スプレーされたエッチング液の更新が妨げられ、液溜まりや滞留も生じて、エッチング不足箇所が発生し、これをカバーすべくエッチング量を増やすと、上述したようにエッチング過多のサイドエッチング・オーバーエッチングが発生していた。
更に、このようなサイドエッチング・オーバーエッチングの発生原因としては、基板材Aにスプレーされるエッチング液等の処理液Bの粒径が大きく、微細化,高密度化された回路Cパターン内への入り込みが、不確実化することも挙げられていた。
本発明の基板材の表面処理装置は、このような実情に鑑み、上記従来例の課題を解決すべくなされたものである。
そして本発明は、第1に、基板材の表面処理が精度高く安定的に実施され、第2に、もって電子回路基板を精度高く安定的に製造可能な、基板材の表面処理装置を提案することを、目的とする。
このような課題を解決する本発明の技術的手段は、次のとおりである。まず、請求項1については次のとおり。
請求項1の基板材の表面処理装置は、電子回路基板の製造工程で使用され、搬送される基板材に対し、スプレーノズルから処理液を噴射して表面処理する。
そして該スプレーノズルは、2流体ノズルよりなり、処理液とエアーとを混合して噴射し、該基板材と該スプレーノズル間が、5mm以上〜40mm以下の距離間隔となっている。
また該スプレーノズルは、各スプレー管にそれぞれ複数個設けられており、各該スプレー管は、左右方向に向けて配列され、前後の搬送方向に相互間隔を存しつつ、複数本設けられると共に、左右方向に水平往復移動可能である。
かつ該エアーは、圧送源であるブロワから、0.01MPa以上〜0.08MPa以下のエアー圧で、該スプレーノズルに圧送供給される。
更に、該ブロワから該スプレーノズルに圧送供給される該エアー、そして該スプレーノズルから該エアーと混合して噴射される該処理液は、該基板材の表面処理に適した温度へと設定可能に温度上昇しており、もって該処理液が該基板材にスプレーされることにより、該基板材の表面処理精度向上機能を発揮すること、を特徴とする。
本発明は、このような手段よりなるので、次のようになる。
(1)この表面処理装置は、電子回路基板の製造工程、例えばエッチング工程で使用される。
(2)もって、そのスプレーノズルから処理液を噴射して、基板材を表面処理する。
(3)そして、2流体ノズル製のスプレーノズルを、基板材に対し5mm〜40mmの距離間隔で配設すると共に、水平往復移動させる構成よりなる。エアーは、0.01MPa以上〜0.08MPa以下のエアー圧で、スプレーノズルに圧送供給される。
(4)そこで、スプレーノズルからエアーと共に噴射された処理液は、微小粒子化されると共に、最大衝撃値200mN以上の強いインパクトで、基板材にスプレーされる。
(5)又、スプレーノズルが左右へ往復移動されるので、処理液は広いスプレー範囲のもと、基板材に対し満遍なく均一にスプレーされる。
(6)以上により、微細化,高密度化した回路パターン形成に際しても、基板材の表面処理が精度高く安定的に実施されるようになる。
(7)すなわち処理液は、回路パターン内に確実に入り込むことができると共に、更新が進展し液留まりや滞留発生は回避され、もってエッチング不足そしてオーバーエッチング等は、発生しなくなる。
(8)このようにして、理想に近い断面形状の回路が得られるようになる。
(9)そして本発明は、エアー圧送源としてブロワを採用したので、スプレーノズルに圧送供給されて噴射されるエアーそして処理液が、温度上昇している。もって、基板材の表面処理が、一段とスムーズかつ迅速に精度高く実施され、極めて理想に近い断面形状の回路が得られるようになる。
(10)さてそこで、本発明は次の効果を発揮する。
第1に、基板材の表面処理が精度高く安定的に実施される。本発明の表面処理装置は、まず、2流体ノズル、5mm〜40mmの距離間隔、水平往復移動等を、組み合わせて採用してなる。もって、例えばエッチングに際しては、微小粒子状となったエッチング液が、最大衝撃値200mN以上の強いインパクトで基板材にスプレーされると共に、往復移動により、広く均一にスプレーされる。
そこで、1流体スプレーを用いた前述したこの種従来例のようなサイドエッチング・オーバーエッチングは回避されて、回路幅が狭く細くなる箇所の発生は防止され、もって理想に近い断面形状の回路が形成されるようになる。本発明の表面処理装置では、このようにエッチングその他の表面処理が、精度高く安定的に実施されるようになる。
又、上述した理由に基づき、例えばエッチングスピードも早くなる等、装置全体の処理スピードが向上する、という利点もある。
すなわち、温度上昇した処理液が基板材にスプレーされるので、基板材のエッチング等の表面処理が、一段とスムーズ化し精度高く安定的に実施されると共に、エッチングスピード等の処理スピードも向上する。
第2に、そこで微細化,高密度化された回路の電子回路基板であっても、精度高く安定的に製造可能となる。
すなわち、本発明の表面処理装置では、上述したように、エッチングその他の表面処理が、精度高く安定的に実施される。そこで、回路幅や回路間スペースで15μm〜40μm程度まで微細化された回路を、パターン形成する際も、所期のとおり表面処理が実施され、もって高精度の電子回路基板を安定的に製造可能となる。
1流体ノズルを用いた前述したこの種従来例のように、製造された電子回路基板の回路について、通電容量,抵抗値等が設定値に対して変動するようなこともなく、信号伝達に支障が生じたり、発熱したりすることも防止される。
このように、この種従来例に存した課題がすべて解決される等、本発明の発揮する効果は、顕著にして大なるものがある。
《表面処理装置6について》
図1,図2に示したように、本発明の基板材Aの表面処理装置6は、電子回路基板の製造工程で使用され、搬送される基板材Aに対し、スプレーノズル7から処理液Bを噴射して、表面処理する(製造工程等については、前述した背景技術欄も参照)。
すなわち、この表面処理装置6は、エッチング工程を始め現像工程や剥離工程、更にはこれらの工程に付随して設けられた洗浄工程等において、エッチング装置,現像装置,剥離装置,又は洗浄装置等として、使用される。又、代表的にはサブトラクティブ法に適用されるが、それ以外の電子回路基板の各種の製造方法、例えばセミアディティブ法にも適用可能である。
そして、この表面処理装置6では、チャンバー8内において、コンベア4の搬送ローラー3等(図1等では図示を省略、前述した図5の(1)図を参照)で、水平搬送される基板材Aに対し、エッチング液,現像液,剥離液,又は洗浄液等の処理液Bが、噴射される。もって、処理液Bがスプレーされた基板材Aが、所定の薬液処理や洗浄処理される等、表面処理される。
なお、表面処理後の処理液Bは、液槽5へと流下,回収,貯留された後、ポンプ9,フィルター10,配管11等を経由して、スプレー管121からスプレーノズル7へと、循環供給されて再使用される。
表面処理装置6は、概略このようになっている。
以下、本発明の表面処理装置6について、図1〜図4を参照して説明する。まず、その概要について述べる。
この表面処理装置6のスプレーノズル7は、2流体ノズルよりなり、処理液BとエアーDとを混合して噴射する。基板材Aとスプレーノズル7間は、5mm以上〜40mm以下の距離間隔Eとなっている。エアーDは、0.01MPa以上〜0.08MPa以下のエアー圧で、スプレーノズル7に圧送供給される。
そしてスプレーノズル7は、各スプレー管12にそれぞれ複数個設けられており、各スプレー管12は、左右方向Fに向けて配列され、前後の搬送方向Gに相互間隔を存しつつ、複数本設けられると共に、左右方向Fに水平往復移動可能となっている。
そしてスプレーノズル7からエアーDと共に噴射された処理液Bは、微小粒子となって基板材Aにスプレーされる。処理液Bは、極めて近い前記距離間隔Eのもと、基板材Aに対し強いインパクトでスプレーされると共に、基板材Aに対しその分だけ狭くなるスプレー範囲が、スプレー管12そしてスプレーノズル7の前記水平往復移動によりカバーされており、もって基板材Aに対し、広く均一にスプレーされる。
なお処理液Bは、基板材Aに対し、最大衝撃値200mN以上の強いインパクトで、広く均一にスプレーされる。
そして本発明では、エアーDがブロワを圧送源14として、圧送供給されるようになっている。
本発明の概要は、このようになっている。
このような表面処理装置6について、更に詳述する。まず、図1や図3の(1)図中に示したように、そのスプレーノズル7は2流体ノズルよりなる。
そして、この2流体ノズル製のスプレーノズル7では、圧送供給されたエアーDが内部噴射路13を直進し、圧送供給された処理液Bが、直進するエアーDに対し、内部噴射路13の途中で直交する横方向から供給,混合される。
エアーDは、このように直進することにより、内部抵抗が少ないという利点がある。これに対し処理液Bは、直進するエアーDに対し横から供給されることにより、スムーズにエアーDに吸い込まれて混合されるという利点がある。又これにより、その圧送供給圧が低くてよいという利点もある。
このエアーDは、圧送源14のブロワから、0.01MPa以上〜0.08MPa以下程度の比較的低圧の供給圧で、供給される。
圧送源14としてブロワ例えばルーツブロワが使用されるので、導入される外気の雰囲気温度より温度上昇したエアーDが、ブロワで生成される。例えば、40℃〜90℃程度に温度上昇したエアーDが、ブロワにて生成され、もって適宜供給されることになる。
他方、処理液Bは前述したように、スプレー管121からスプレーノズル7へと供給される。
そして、スプレーノズル7の噴射孔19から基板材Aまでの距離間隔Eは、上下5mm〜40mm程度に設定されている。エッチング等の表面処理による回路Cパターン形成に際し、噴射された処理液Bが基板材Aに対し、最大衝撃値が安定的に200mN以上となる打圧、つまり強いインパクトを与えることが必要とされているが、このような距離間隔Eにより、必要なインパクトが得られるようになる。
例えば図4に示したように、基板材Aに対し半径40mm程度で形成される全体的,外観的スプレー範囲中、半径20mm程度で形成される中心的,実質的スプレー範囲において、最大衝撃値は確実に200mN以上となる。
なお、距離間隔Eが40mmを超えると、最大衝撃値が200mNを下廻るのに対し、距離間隔Eが5mm未満の場合は、スプレーノズル7と基板材Aが接近し過ぎ、処理液Bの反射等によりスムーズな表面処理に支障が生じる。
スプレーノズル7としては、フラットコーンノズル(スプレーパターンが楕円形)やフルコーンノズル(スプレーパターンが円形)が、代表的に使用されるが、勿論これら以外の各種ノズルも使用可能である。
又、基板材Aとしては、表裏両面に回路Cが形成される両面基板タイプが代表的であるが、勿論、片面のみに回路Cが形成される片面基板タイプも考えられ、更に、多層基板その他各種タイプの基板についても、この表面処理装置6は広く適用可能である。
そして、各スプレー管12そしてスプレーノズル7は、左右方向Fに向け、同期連動して所定距離間を水平スライドしつつ、往復移動可能となっている。
ところで、エアーDはスプレー管122から、処理液Bはスプレー管121から、それぞれスプレーノズル7へと供給される。そして図1の例では、スプレー管122とスプレー管121とは、別個に配設されると共に同期連動して水平往復移動する。
これに対し、図2に示した例のように、共通のスプレーノズル7に対して対をなすスプレー管122とスプレー管121とを、スプレー管12として並存,一体連接設しておくと(例えば、スプレー管12内部を2流体用に区画した構成)、往復移動動作が容易化する。
本発明は、このようになっている。
本発明の基板材Aの表面処理装置6は、以上説明したように構成されている。そこで、以下のようになる。
(1)この表面処理装置6は、電子回路基板の製造工程で使用される。すなわち、製造工程の中核をなすエッチング工程を始め、現像工程,剥離工程,洗浄工程等において、エッチング装置、更には現像装置,剥離装置,洗浄装置等として、使用される。
すなわち、搬送される基板材Aに対し、スプレー管12(121,122)を経由してスプレーノズル7から、エッチング液,現像液,剥離液,洗浄液等の処理液Bを噴射し、もって基板材Aをエッチング,現像,剥離,洗浄等する(図1,図2を参照)。エッチング液としては、例えば塩化第二銅や塩化第二鉄が使用される。
本発明は、このような構成を組み合わせて採用したことを、特徴とする(図1,図2,図3の(1)図等を参照)。
そして処理液Bは、5mm〜40mmと極めて近い距離間隔Eで基板材Aに向けて噴射され、もって強いインパクトで基板材Aにスプレーされる。エッチング等の表面処理には、最大衝撃値200mN程度以上のインパクトが必要とされているが、このような強いインパクトが確実に得られる(後述する表1や図4も参照)。
そこで、狭いスプレー範囲をカバーするため、スプレー管12(121,122)そしてスプレーノズル7を、左右方向Fへ水平往復移動させるシステムが、採用されている。もって処理液Bは、基板材Aに対し強いインパクトを与えると共に、水平往復移動により広いスプレー範囲のもと、基板材Aに対し満遍なく均一にスプレーされる。
そこで、回路幅Lや回路間スペースSで15μm〜40μm程度まで、微細化,高密度化された回路Cのパターン形成に際しても、表面処理が精度高く安定的に実施される。
もって、断面形状が正方形や長方形の理想例(図3の(2)図を参照)に近い、回路Cが得られるようになる(図3の(3)図を参照)。この種従来例のように、略富士山状・急傾斜台形状の回路Cは(図3の(4)図を参照)、回避される。
すなわち少なくとも、頂面幅Xが36μm程度、サイドエッチング幅Yが左右2μm程度の回路Cが、形成されるようになる(図3の(4)図と比較対照)。エッチング評価の目安であるエッチングファクターは、5〜10前後程度まで向上した。
すなわち、ブロワよりなる圧送源14から圧送供給されるエアーDは、外気の雰囲気温度より温度上昇しているので、スプレーノズル7からエアーDと混合して噴射される処理液Bも、これに伴い温度上昇する。
もって、温度上昇した処理液Bが、基板材Aにスプレーされることになる。そこで、基板材Aのエッチング,現像,剥離等の表面処理が、一段とスムーズかつ迅速に精度高く実施されるので、極めて理想に近い回路Cが得られるようになる。
又、剥離工程で基板材Aを剥離処理する場合は、代表的には45℃〜50℃程度が適しており、現像工程で基板材Aを現像処理する場合は、例えば30℃〜35℃程度が適している。
これに対し、圧送源14であるブロワで生成される温度上昇したエアーDは、40℃〜90℃程度間の所定温度域にある。
そこで、その表面処理に適した温度のエアーDが、圧送源14のブロワで生成されるケースでは、ブロワからスプレーノズル7に対し、上記温度域まで温度上昇したエアーDが、そのまま圧送供給される。
これに対し、その表面処理に適した温度が、ブロワで生成される上記温度域より低いケースでは、ブロワに冷却装置が付設される。もって、その表面処理に適した温度まで温度調節,温度低下せしめられたエアーDが、スプレーノズル7に圧送供給される。
・使用したスプレーノズル7 : 2流体ノズル
・エアーDの供給量(空気量) : 200L/min
・処理液Bの供給量(噴霧水量): 0.8L/min
・エアーDの供給圧(空気圧) : 0.038MPa
・ 噴射圧(水圧) : 0.026MPa
すると、表1や図4中に示した計測結果が得られた。本発明のように距離間隔Eを5mm〜40mmに設定すると、必要なインパクトである200mN以上の最大衝撃値が、安定的に得られた。
すなわち、距離間隔Eが5mmで477mN、10mmで385mN、20mmで298mN、30mmで244mN、40mmで224mNの最大衝撃値が、それぞれ計測された。そしてこれと共に、各距離間隔E共に、基板材Aへの半径20mmの中心的,実質的スプレー範囲において、200mN以上の最大衝撃値が安定的に得られた。
なお第1に、距離間隔Eが45mmでは、212mNの最大衝撃値が計測されたが、この最大衝撃値は部分的,瞬間的であり、スプレー範囲について安定的に得られたものではない。又、距離間隔Eが50mmでは、160mN程度の最大衝撃値へと低下した。
このように、距離間隔Eが40mmを超えると、200mN未満の最大衝撃値となり、必要なインパクトは得られなかった。
なお第2に、距離間隔Eが小さくなるほど、最大衝撃値は大きくなるが、スプレー範囲は狭くなる。そこで、水平往復移動の移動距離が、大きく設定されるようになる。
実施例1については、以上のとおり。
次の表2は、実施例2の表面処理装置6に関して得られたデータを示し、表3は、この種従来例の表面処理装置1に関して得られたデータを示す。但し、データには若干の測定誤差が含まれている可能性がある。
その結果、本発明の実施例2では、上記表2に示したように、パターントップ幅(頂面幅X),パターンボトム幅(回路幅L),パターン間隔(回路間スペースS),パターン高さ(回路高さH)等の各ポイントの測定値から見て、理想に近い良い形状の回路Cが得られ(前述した図3の(3)図を参照)、もってエッチングファクター(E/F)も高かった。
これに対し、この種従来例では、上記表3に示したように、各ポイントの測定値から見て、略富士山状・急傾斜台形状の悪い形状の回路Cとなり(前述した図3の(4)図を参照)、エッチングファクター(E/F)も低かった。
このように、データ的にも本発明の優れた作用効果が、裏付けられた。実施例2については、以上のとおり。
次の表4は、ノズル高さ(距離間隔E)を30mmに設定した実施例の表面処理装置6に関して得られたデータを示し、表5は、ノズル高さ(距離間隔E)を40mmに設定した実施例の表面処理装置6に関して得られたデータを示す。但し、データには若干の測定誤差が含まれている可能性がある。
すなわち、パターントップ幅(頂面幅X),パターンボトム幅(回路幅L),パターン間隔(回路間スペースS),パターン高さ(回路高さH)等の各ポイントの測定値から見て、理想に近い良い形状の回路Cが得られ(前述した図3の(3)図も参照)、良好なエッチングファクター(E/F)となった。
このようなデータ面からも、本発明の優れた作用効果が、裏付けられた。実施例3については、以上のとおり。
2 スプレーノズル(従来例)
3 搬送ローラー
4 コンベア
5 液槽
6 表面処理装置(本発明)
7 スプレーノズル(本発明)
8 チャンバー
9 ポンプ
10 フィルター
11 配管
12 スプレー管
121 スプレー管
122 スプレー管
13 内部噴射路
14 圧送源
15 フィルター
16 流量計
17 配管
18 圧力計
19 噴射孔
A 基板材
B 処理液
C 回路
D エアー
E 距離間隔
F 左右方向
G 搬送方向
H 回路高さ
L 回路幅
S 回路間スペース
X 頂面幅
Y サイドエッチング幅
Claims (8)
- 電子回路基板の製造工程で使用され、搬送される基板材に対し、スプレーノズルから処理液を噴射して表面処理する、基板材の表面処理装置において、
該スプレーノズルは、2流体ノズルよりなり、処理液とエアーとを混合して噴射し、該基板材と該スプレーノズル間は、5mm以上〜40mm以下の距離間隔となっていること、を特徴とする基板材の表面処理装置。 - 請求項1に記載した表面処理装置において、該スプレーノズルは、各スプレー管にそれぞれ複数個設けられており、
各該スプレー管は、左右方向に向けて配列され、前後の搬送方向に相互間隔を存しつつ、複数本設けられると共に、左右方向に水平往復移動可能となっていること、を特徴とする基板材の表面処理装置。 - 請求項2に記載した表面処理装置において、該スプレーノズルから該エアーと共に噴射された該処理液は、微小粒子となって該基板材にスプレーされ、
かつ該処理液は、極めて近い前記距離間隔のもと、該基板材に対し強いインパクトでスプレーされると共に、該スプレー管そして該スプレーノズルの前記水平往復移動により、該基板材に対し広く均一にスプレーされること、を特徴とする基板材の表面処理装置。 - 請求項3に記載した表面処理装置において、該処理液は、最大衝撃値200mN以上の強いインパクトで、該基板材にスプレーされること、を特徴とする基板材の表面処理装置。
- 請求項1に記載した表面処理装置において、該スプレーノズルでは、圧送供給された該エアーが内部噴射路を直進し、圧送供給された該処理液が、直進する該エアーに対し、該内部噴射路の途中で横方向から供給,混合されること、を特徴とする基板材の表面処理装置。
- 請求項3又は請求項5に記載した表面処理装置において、該エアーは、圧送源であるブロワから、該スプレーノズルに圧送供給されること、を特徴とする基板材の表面処理装置。
- 請求項6に記載した表面処理装置において、該ブロワから該スプレーノズルに圧送供給される該エアー、そして該スプレーノズルから該エアーと混合して噴射される該処理液は、温度上昇しており、もって該処理液が該基板材にスプレーされることにより、該基板材の表面処理精度向上機能を発揮すること、を特徴とする基板材の表面処理装置。
- 請求項1に記載した表面処理装置において、該表面処理装置は、現像工程,エッチング工程,剥離工程,又は洗浄工程で使用され、
該スプレーノズルは、現像液,エッチング液,剥離液,又は洗浄液を、該処理液として噴射すること、を特徴とする基板材の表面処理装置。
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