JP4046697B2

JP4046697B2 - 両面エッチングシステム

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Publication number: JP4046697B2
Application number: JP2004026564A
Authority: JP
Inventors: 博基玉野
Original assignee: Sony Chemical and Information Device Corp
Current assignee: Dexerials Corp
Priority date: 2004-02-03
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: JP2005220370A

Description

本発明は、可撓性を有する配線用基板の両面に導体パターンを形成する際、その配線用基板をウエットエッチングする両面エッチングシステムに関する。

近年、例えば、図８（ａ）に示すように、ＣＯＦやＴＡＢ等の実装方式に用いられるフレキシブル配線板においては、導体３ａの狭ピッチ化が進み、ライン／スペース＝１５／１５μｍ以下の高精度が要求されている。また、ＬＣＤ等のように高精細化に伴って、ドライバー用のフレキシブル配線用基板３は、片面仕様のものから、両面仕様のものに移行しつつある。

一般に、フレキシブル配線用基板３を用いて、導体パターンを有するフレキシブル配線板を形成するにあたって、サブトラクティブ法を採用した場合、ポリイミド等の絶縁性フィルム３ｂ上に積層した銅箔３ａに対し、エッチングレジスト３ｃを塗布した後、所定のパターンを通して現像し、露出した銅箔３ａをエッチングにより除去するようにしている。
そして、フレキシブル配線用基板３の両面について、狭ピッチ化を実現するためには、材料、前処理（清浄処理）、エッチングレジスト、露光、エッチング等の全ての工程で、精度向上の対策が必要になるが、特に、エッチング工程で高精度のエッチングが重要である。

ところで、従来より、図７（上側のエッチングのみ図示）に示すように、エッチング工程においては、水平搬送するフレキシブル配線用基板３に対し、上方及び下方位置に、それぞれ、スプレーノズル１００を配置し、そのスプレーノズル１００から、エッチング液５を扇状又は円錐状に噴霧して広範囲にエッチングするようにしている（例えば、特許文献１参照）。
また、フレキシブル配線用基板３上にエッチング液５が溜まる現象を回避するため、下側のスプレーノズル１００のみからエッチング液５を噴霧する場合もある（例えば、特許文献２参照）。

他方、特許文献３には、金属薄板を搬送ベルトにより支持搬送しながら、その金属薄板の下面に対し、エッチング液を噴射するように構成されたエッチング装置が記載されている。

特開平７−１５０３７０号公報特開２００３―５５７７９号公報特開平６−４１７６９号公報

しかしながら、上述した従来のエッチングには、次のような問題があった。
上記特許文献１、２に示すようなエッチングにおいて、上側のエッチングにあっては、スプレー液の打力や上面に溜まったエッチング液５の重さにより、フレキシブル配線用基板３が撓み、その撓んだ部分にエッチング液５が溜まる部分（液溜まり部分５’）が生じ、その液溜まり部分５’に新しいスプレー液が当たらずに遅くエッチングされるため、導体３ａ幅の大きい部分が生じるという問題があった（図８（ｂ）参照）。

たとえ、スプレーノズル１００を揺動させても、液溜まり部分５’がフレキシブル配線用基板３の上面を水平移動するだけであり、これにより、サイドエッチング（オーバーエッチング）の原因となって、導体３ａ幅の小さい部分が生じるという問題があった（図８（ｃ）参照）。このように、液溜まり現象は、導体３ａ幅や導体形状にバラツキを生じさせていた。

もっとも、液溜まり現象に起因する諸事態を回避するため、例えば、フレキシブル配線用基板３の上面に配置したローラにより液溜まり部分を液切りする方法、液溜まり部分を吸引する方法、液溜まり部分をエアーにより吹き飛ばす方法等が提案されている。

ところで、高精度なエッチングには、フレキシブル配線用基板３に対し、常に新しいエッチング液５を打ちつけ、反応後の古いエッチング液５を瞬時に除去する必要がある。しかし、上記方法では、液溜まり部分５’を除去する間に、エッチングがされる部分と、エッチングがされない部分とを生じさせ、この点が導体３ａ幅や導体形状のバラツキの原因となっていた。

一方、下側のエッチングにあっては、液溜まりの現象が生じにくく、上側のエッチングと比べてエッチング精度は向上するものの、両面の導体３ａにエッチングする場合には、上側のエッチングで生じる液溜まり現象の発生を避けられず、また、下側から打ちつけたエッチング液５が、天井等に当たって、フレキシブル配線用基板３の上面に跳ね返ってしまうという問題もあった。このような下側のエッチングについての問題は、フレキシブル配線用基板３のエッチングに、上記特許文献３の従来技術を適用したとしても解決されない。

従って、本発明の目的は、第１導体面及び第２導体面のエッチングを共に均一に行い、導体両面の狭ピッチ化を実現して高精度な両面導体パターンを形成し得る両面エッチングシステムを提供することにある。

本発明は、両面に第１、第２導体面を有する配線用基板につき該第１導体面をエッチングする第１エッチング処理室と、該第１導体面と該第２導体面との上下位置を逆転させる反転搬送室と、該第２導体面をエッチングする第２エッチング処理室とを備えた両面エッチングシステムであって、前記第１、第２エッチング処理室には、前記配線用基板の搬送面を定める複数の搬送ローラと、該搬送面の下方に配置され該搬送面に対しエッチング液を噴射するノズルと、前記エッチング液の付着防止手段とが設けられており、前記反転搬送室は、前記第１エッチング処理室の第１搬送面を、前記第２エッチング処理室の第２搬送面に変更する複数の反転ローラが設けられ、前記配線用基板を反転させているとともに、該配線用基板を洗浄するように設けられ、前記配線用基板と前記反転ローラとの間に生じる摩擦を洗浄水で軽減させており、上記搬送ローラは、上搬送ローラと、該上搬送ローラの所定のものと接触する下搬送ローラとからなり、前記付着防止手段は、一対の断面Ｌ字状の板状体が、前記配線用基板を両側から挟むように配置されて前記ノズルと対向する導体面と反対側の導体面に、前記エッチング液が付着するのを防止するように構成され、且つ前記板状体の切り起こし部分は、前記上搬送ローラを軸支する機能を有している両面エッチングシステムを提供することにより上記目的を達成したものである。

本出願において、「導体面」とは、エッチングされる前の導体の面をいい、「第１導体面」とは、両面に導体を有する配線用基板につき、最初にエッチングする導体面をいい、「第２導体面」とは、次にエッチングする導体面をいう。

本発明によれば、第１導体面に対し、下側からエッチング液を吹き付けると共に、下側に反転した第２導体面に対しても、第１導体面と同一条件でエッチングすることにより、液溜まり現象等を回避して、第１、２導体面のエッチングを共に均一に行うことができ、その結果、導体両面の狭ピッチ化を実現して、高精度な両面導体パターンを形成することができる。また、システム自体の縮小化を図ると共に、配線用基板と反転ローラと間に生じる摩擦を低減することができる。

以下、本発明の両面エッチングシステム及び両面エッチング方法の参考実施形態を詳細に説明する。
図１又は図２に示すように、本実施形態の両面エッチングシステム１は、両面に第１、第２導体面３１、３２を有するフレキシブル配線用基板（配線用基板）３につき、それぞれ導体パターンを形成する際、サブトラクティブ法の各工程のエッチング工程に適用されるものである。

両面エッチングシステム１は、フレキシブル配線用基板３の搬送方向について、第１水平方向Ａから上向き方向Ｃに曲がった後、第１水平方向Ａと逆向きの第２水平方向Ｂに再度曲がるような略Ｓ字状経路に従い、第１エッチング処理室１０、第１洗浄室１１、反転搬送室１２、第２エッチング処理室１３、第２洗浄室１４等からなる。

第１エッチング処理室１０、第１洗浄室１１は、下層において水平方向に連結配置されている。第２エッチング処理室１３、第２洗浄室１４は、上層において水平方向に連結配置されている。反転搬送室１２は、下層と上層との連結する部分に上下方向にわたって配置されている。なお、両面エッチングシステム１においては、搬送方向の下流側でのテンション制御により、フレキシブル配線用基板３が各処理室で一定の張力に保たれるようになっている。以下、かかる各処理室の詳細を述べる。

図１又は図２に示すように、第１、第２エッチング処理室１０、１３は、上下にわたって設置され、第１エッチング処理室１０は、フレキシブル配線用基板３の第１、第２導体面３１、３２のうち、最初に第１導体面３１を下側からエッチングする処理室であり、第２エッチング処理室１３は、次に第２導体面３２を下側からエッチングする処理室である。

図２又は図３に示すように、第１エッチング処理室１０には、複数の搬送ローラ２０が設けられており、この搬送ローラ２０は、上搬送ローラ２１と、このうち所定のものと接触する下搬送ローラ２２とからなる。上搬送ローラ２１は、フレキシブル配線用基板３の搬送面の基準となる第１水平面（第１搬送面）αに上側から接するように配列されている。下搬送ローラ２２は、下側のノズル３２から噴射されたエッチング液５を遮らないような位置に配置されてる。

上搬送ローラ２１及び下搬送ローラ２２の下方には、ノズル装置３０が配設されている。このノズル装置３０は、第１水平方向Ａに延びる複数とダクト３１と、各ダクト３１の上面に一定間隔ごとに配置されたノズル３２等からなる。ダクト３１は、エッチング液の供給系路に接続されている。ノズル３２は、一定の加圧下で、ダクト３１内のエッチング液５を、第１水平面αに向けて円錐状に噴射するように構成されている。

図３に示すように、第１エッチング処理室１０には、この処理空間を、第１水平面αを境界に、上側の空間と、下側のエッチング空間とに隔てる仕切り板（エッチング液の付着防止手段）４０が取り付けられている。この仕切り板４０は、ノズル３２から噴射されたエッチング液５がフレキシブル配線用基板３の上面側に反射してノズル３１と対向する導体面と反対側の導体面に、エッチング液が付着するのを防止するものである。仕切り板４０は、一対の断面Ｌ字状の板状体が、フレキシブル配線用基板３を両側から挟むように配置されてなる。なお、板状体の切り起こし部分４１は、上搬送ローラ２１を軸支する機能を有する。

このような第１エッチング処理室１０の構成は、第２エッチング処理室１３についても同様であるが、ここでの上搬送ローラ２１及び下搬送ローラ２２は、フレキシブル配線用基板３の第２水平面（第２搬送面）βを定めるように配置されている。第２水平面βは、この第２水平方向Ｂが、第１水平面αの第１水平方向Ａと逆向きである。

図１に示すように、第１、第２洗浄室１１、１４は、共に、エッチング後のフレキシブル配線用基板３から水やエアーにより不純物等を取り除く処理室であり、それぞれ、第１、第２エッチング処理室１０、１３の流出側に隣接して設置され、搬送方向の上流側から順に、液切り室１１Ａ、水洗室１１Ｂ、水切り室１１Ｃに分割される。

反転搬送室１２は、フレキシブル配線用基板３の第１導体面３１とその第２導体面３２との上下位置を逆転させる処理室であり、上搬送室１２Ａと、下搬送室１２Ｂとに分割されている。上搬送室１２Ａは、第２エッチング処理室１３の流入側に隣接して設置され、下搬送室１２Ｂは、第１洗浄室１１の最下流側に位置する上記水切り室１１Ｃと共通にしている。そして、反転搬送室１２は、上搬送室１２Ａ、下搬送室１２Ｂを上下に並べて構成され、第１、第２エッチング処理室１０、１３を上下方向に連結している。

反転搬送室１２には、第１エッチング処理室１０の第１水平面αを、第２エッチング処理室１３の第２水平面βに変更する２組の反転ローラ列（反転ローラ）５０が設けられている。この反転ローラ列５０は、上搬送室１２Ａに設置された上反転ローラ５０Ａと、下搬送室１２Ｂに設置された下反転ローラ５０Ｂとからなる。

第１水平方向Ａから上向き方向Ｃを経て第２水平方向Ｂに向かう「コ」字状の搬送経路において、フレキシブル搬送板３の第２導体面３２（上面）は、下反転ローラ５０Ｂにより、内面側に変更され、さらに、上反転ローラ５０Ａにより、下面側に変更され、第１導体面３１（下面）についても、同様に、外面側の変更を経て、上面側に変更されるようになっている。

次に、本実施形態の両面エッチング方法を、両面エッチングシステム１の使用態様及び作用と併せて説明する。
本実施形態の両面エッチング方法は、第１エッチング工程と、第１洗浄工程と、反転工程と、第２エッチング工程と、第２洗浄工程とを含む方法である。
図１に示すように、第１エッチング工程においては、第１導体面３１が下向きのフレキシブル配線用基板３を、上流側の露光工程等を経た後に、第１エッチング処理室１０に流入させる。この第１エッチング処理室１０では、フレキシブル配線用基板１０を、搬送ローラ２０によって、第１水平面α上に沿って搬送し、ノズル装置３０の上方を通過させる。一方、エッチング液５を、ノズル装置３０によって、第１水平面αに向けて上方に噴射させ、第１導体面３１を下側からエッチングする。

この場合、フレキシブル配線用基板３の下面には、常に新しいエッチング液５が打ちつけられる。一方、反応後の古いエッチング液は、新しいエッチング液５によって瞬時に第１導体面３１から除去される。また、跳ね返ったエッチング液５や噴霧状のエッチング液５は、仕切り板４０によって遮られたエッチング空間内に止まり、上方の第２導体面３２側に移行しない（図３参照）。このような処理を続けると、第１導体面３１においては、エッチングレジストで被膜されていない導体が、常に、ノズル３２から噴射されたエッチング液５のみを受けて均一に溶解する。

第１洗浄工程においては、第１エッチング処理室１０から流出したフレキシブル配線用基板３を、第１洗浄室１１に流入させる。この第１洗浄室１１では、第１段階の液切り室１１Ａにおいて、エアー吹きつけにより、エッチング液５等を除去し、第２段階の水洗室１１Ｂにおいて、洗浄水を下側から噴射することにより、不純物等を除去し、第３段階の水切り室１１Ｃにおいて、エアー吹きつけにより、洗浄水を除去する。

反転工程においては、下反転ローラ５０Ｂ及び上反転ローラ５０Ａによって、第１エッチング処理室１０において上面であった第２導体面３２を、下面に反転させ第２エッチング処理室１３に向ける。この場合、フレキシブル配線用基板３が下反転ローラ５０Ｂと上反転ローラ５０Ａとの間で上方に走行する際、フレキシブル配線用基板３に残留したエッチング液５等は、流れ落ちて第２エッチング処理室１３に持ち込まれない。

第２エッチング工程においては、第２導体面３２が下向きのフレキシブル配線用基板３を、第２エッチング処理室１３に流入させ、第１エッチング工程と同一の条件で、第２導体面３２を下側からエッチングし、第２洗浄工程においては、第１洗浄工程と同様に、フレキシブル配線用基板３上の不純物等を除去する。

以上述べたように、両面に第１、第２導体面３１、３２を有するフレキシブル配線用基板３について、第１導体面３１に対し、下側から常に新しいエッチング液５を吹き付け反応後の古いエッチング液５を瞬時に除去すると共に、下側に反転した第２導体面３２に対しても、第１導体面３１と同一条件でエッチングするようにしたことから、液溜まり現象や古いエッチング液５による反応を回避して、第１、２導体面３１、３２のエッチングを共に均一に行うことができるため、導体両面の狭ピッチ化を実現して、高精度な両面導体パターンを形成することができる。

また、本実施形態によれば、第１、第２エッチング処理室１０、１３において、跳ね返ったエッチング液５や噴霧状のエッチング液５を、仕切り板４０によって遮られたエッチング空間内に止め、上側の導体面に移行しないようにしたため、導体両面のエッチングをより均一に行うことができる。

さらに、本実施形態によれば、反転工程において、上側の第２導体面３２を下側に反転する際、上向き方向Ｃの搬送を含めるようにしたため、第１洗浄室１１で除去しきれなかったエッチング液５等を、上向き搬送の際に流れ落とし第２エッチング処理室１３への浸入を防ぐことができる。

以下、本発明の両面エッチングシステムの好ましい実施形態を詳細に説明する。
図４に示すように、本実施形態の両面エッチングシステム１Ａは、第１、第２エッチング処理室１０、１３の配置、及び反転搬送室１２の内部構成が上記参考実施形態と異なっており、主に、この点について説明し、同一の構成等については、同一の符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の場合、第１、第２エッチング処理室１０、１３は、水平方向に連なって設置され、第１水平面α及び第２水平面βは、同一平面上にある。反転搬送室１２は、第１、第２エッチング処理室１０、１３を水平方向に連結する部分に設置されている。反転搬送室１２の反転ローラ５１は、上段反転ローラ５１Ａ、中段反転ローラ５１Ｂ及び下段反転ローラ５１Ｃからなり、これらは、その中心軸方向が互いに異なるように上下に配置されている。

図５に示すように、水平面上にｘｙ座標を設定しｘ軸を基準に反時計回り方向を正の角度とした場合、上段反転ローラ５１Ａは、その中心軸方向が（―４５°）直線Ｌ₁上にあり、中段反転ローラ５１Ｂは、その中心軸方向がｘ軸上にあり、下段反転ローラ５１Ｃは、その中心軸方向が（４５°）直線Ｌ₂上にある。

このような反転搬送室１２において、水平方向Ａに走行するフレキシブル配線用基板３は、上段反転ローラ５１Ａによって、ｙ―方向に変更され、中段反転ローラ５１Ｂによって、ｙ＋方向に変更され、下段反転ローラ５１Ｃによって、ｘ＋方向（水平方向Ａ）に変更される。この場合、上向きの第２導体面３２は、上段反転ローラ５１Ａによって、下向きに反転され、中段反転ローラ５１Ｂによって、上向きに反転され、下段反転ローラ５１Ｃによって、下向きに反転される。
また、反転搬送室１２においては、このような反転工程の他に、上記第１、第２洗浄室１１、１４と同様の洗浄工程が行われる。

以上述べたように、本実施形態によれば、フレキシブル配線用基板３について、上面と下面とを反転する際その搬送方向が同じになるようにしたため、反転に要する経路長を短くしてシステム自体の縮小化を図ることができる。
また、本実施形態によれば、反転工程と同時に洗浄工程を行うようにしたため、第１洗浄室１１を省いてシステム自体の縮小化を図ると共に、フレキシブル配線用基板３と反転ローラ５１と間に生じる摩擦を洗浄水によって低減することができる。
その他の構成及び作用効果は、上記参考実施形態と同様である。

本発明は、上記実施形態に限られることなく、種々の変更等を行うことができる。
上記参考実施形態において、第１、第２洗浄室を設けずに、反転搬送室において、反転工程と同時に洗浄工程を行うようにしてもよい。

上記実施形態において、反転搬送室において洗浄する際、上記参考実施形態のように洗浄水の噴射によらず、反転搬送室に循環させた洗浄水に、フレキシブル配線用基板をドブ漬けするようにしてもよい。この場合、反転ローラは、水中の抵抗が小さくなるように構成されることが好ましい。

上記実施形態において、反転ローラの数は、奇数であれば特に限定されないが、フレキシブル配線用基板をなるべく捻らないようにする観点では多い方が好ましい。

本発明のエッチング液の付着防止手段は、上記参考実施形態及び本発明の実施形態のように、仕切り板によって、上側の空間と下側のエッチング空間とに隔てるような構成に限られず、エッチングの対象となっていない上側の導体面に、下側から噴射したエッチング液を付着させないような構成であればよい。

例えば、図６に示すように、エッチング液の付着防止手段は、第１エッチング処理室１０において、フレキシブル配線用基板３が流入の際、送り出しローラ４３により、保護フィルム４４をフレキシブル配線用基板３の上面に積層すると共に、フレキシブル配線用基板３が流出の際、巻き取りローラ４５により、この保護フィルム４４を巻き取ってフレキシブル配線用基板３から除去する等のように、フレキシブル配線用基板３の上面を露出させない構成でもよい。この場合、保護フィルム４４は、ガイドローラ４６により案内されつつ、フレキシブル配線用基板３に重なった状態で、上搬送ローラ２１と下搬送ローラ２２との間に送り込まれるようになっている。このような構成は、第２エッチング処理室においても同様である。

参考実施形態の両面エッチングシステムの概略構成を示す正面図である。図１の第１エッチング処理室を拡大して示す正面図である。図２のＰ−Ｐ切断線に沿って示す第１エッチング処理室の側方断面図である。本発明の実施形態の両面エッチングシステムの概略構成を示す正面図である。図４の反転搬送室の反転ローラの概略構成を示す平面図である。エッチング液の付着防止手段の変形例を含む第１エッチング処理室を示す正面図である。従来のエッチング装置の概略構成を示す図である。（ａ）：正常なエッチング速度の状況下で、導体の断面が矩形である状態を示す図である。（ｂ）：遅いエッチング速度の状況下で、導体断面が太った状態を示す図である。（ｃ）：早いエッチング速度の状況下で、導体断面が細った状態を示す図である。

符号の説明

３フレキシブル配線用基板（配線用基板）
３１第１導体面
３２第２導体面
１０第１エッチング処理室
１２反転搬送室
１３第２エッチング処理室
２０搬送ローラ
３２ノズル
４０仕切り板（エッチング液の付着防止手段）
４３送り出しローラ（エッチング液の付着防止手段）
４４保護フィルム（エッチング液の付着防止手段）
４５巻き取りローラ（エッチング液の付着防止手段）
５０、５１反転ローラ
Ａ第１水平方向（搬送方向）
Ｂ第２水平方向（搬送方向）
α 第１水平面（第１搬送面）
β 第２水平面（第２搬送面）

Claims

両面に第１、第２導体面を有する配線用基板につき該第１導体面をエッチングする第１エッチング処理室と、該第１導体面と該第２導体面との上下位置を逆転させる反転搬送室と、該第２導体面をエッチングする第２エッチング処理室とを備えた両面エッチングシステムであって、
前記第１、第２エッチング処理室には、前記配線用基板の搬送面を定める複数の搬送ローラと、該搬送面の下方に配置され該搬送面に対しエッチング液を噴射するノズルと、前記エッチング液の付着防止手段とが設けられており、
前記反転搬送室は、前記第１エッチング処理室の第１搬送面を、前記第２エッチング処理室の第２搬送面に変更する複数の反転ローラが設けられ、前記配線用基板を反転させているとともに、該配線用基板を洗浄するように設けられ、前記配線用基板と前記反転ローラとの間に生じる摩擦を洗浄水で軽減させており、
上記搬送ローラは、上搬送ローラと、該上搬送ローラの所定のものと接触する下搬送ローラとからなり、
前記付着防止手段は、一対の断面Ｌ字状の板状体が、前記配線用基板を両側から挟むように配置されて前記ノズルと対向する導体面と反対側の導体面に、前記エッチング液が付着するのを防止するように構成され、且つ前記板状体の切り起こし部分は、前記上搬送ローラを軸支する機能を有している両面エッチングシステム。
前記第１、第２エッチング処理室は、上下にわたって設置され、前記反転搬送室は、前記第１、第２エッチング処理室を上下方向に連結する部分に設置されており、該反転搬送室において、前記反転ローラは上下にわたって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の両面エッチングシステム。
前記第１、第２エッチング処理室は、水平方向に連なって設置され、前記反転搬送室は、前記第１、第２エッチング処理室を水平方向に連結する部分に設置されており、該反転搬送室において、前記反転ローラは、その中心軸方向が互いに異なるように上下に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の両面エッチングシステム。