(57)【要約】  本発明は、基板の表面をスプレー処理するための装置に関する。この装置は、処理される基板の表面に流体を供給するための少なくとも１つの第１のスプレーノズルを有し、第１のスプレーノズルは、基板に対して第１の間隔を置いて配置されている。少なくとも１つの第２のスプレーノズルは、基板に対して第２の間隔を置いて配置されていて、第１の間隔に対する第２の間隔の比は、０．１〜０．８の範囲にある。少なくとも１つの第１のスプレーノズルを通じて、流体の第１の体積流量が最大限通過可能であり、少なくとも１つの第２のスプレーノズルを通じて、流体の第２の体積流量が最大限通過可能である。第１の体積流量に対する第２の体積流量の比は、０．００５〜０．５の範囲にある。
2013524007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理される基板の表面に流体を供給する少なくとも１つの第１のスプレーノズルを有し、該第１のスプレーノズルは、前記基板に対して第１の間隔を置いて配置されていて、少なくとも１つの第２のスプレーノズルが前記基板に対して第２の間隔を置いて配置されていて、前記第１の間隔に対する前記第２の間隔の比が、０．１〜０．８の範囲にあり、前記少なくとも１つの第１のスプレーノズルを通じて、流体の第１の体積流量が最大限通過可能であり、前記少なくとも１つの第２のスプレーノズルを通じて、流体の第２の体積流量が最大限通過可能であり、前記第１の体積流量に対する前記第２の体積流量の比が、０．００５〜０．５の範囲にあることを特徴とする、基板の表面をスプレー処理する装置。
【請求項２】
前記基板は、進入開口を備えた進入側から進出開口を備えた進出側へと、前記装置を通じて搬送可能であることを特徴とする、請求項１記載の装置。
【請求項３】
前記基板は搬送方向に見て、まず前記少なくとも１つの第１のスプレーノズルによってスプレー処理可能であり、次いで前記少なくとも１つの第２のスプレーノズルによってスプレー処理可能であり、次いで前記基板に対して第３の間隔を有する少なくとも１つの第３のスプレーノズルによってスプレー処理可能であり、前記第３の間隔は、前記第２の間隔と同一であるか又は前記第２の間隔よりも大きいことを特徴とする、請求項２記載の装置。
【請求項４】
前記装置は、前記進入側を備えた第１の半部と、前記進出側を備えた第２の半部とを有し、前記少なくとも１つの第２のスプレーノズルは、前記装置の第２の半部にのみ配置されていることを特徴とする、請求項２又は３記載の装置。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第１のスプレーノズルのうちの１つの第１のスプレーノズルと、前記少なくとも１つの第２のスプレーノズルのうちの１つの第２のスプレーノズルとは、互いに隣り合っていて、かつ前記第１のスプレーノズルのスプレー範囲が、前記第２のスプレーノズルのスプレー範囲に触れないように互いに間隔を置いて配置されていることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか一項記載の装置。
【請求項６】
流体を少なくとも１つの第１のスプレーノズルにより、スプレー処理される基板の表面に供給し、前記少なくとも１つの第１のスプレーノズルは、前記基板に対して第１の間隔を置いて配置されており、流体を、前記基板に対して第２の間隔を置く少なくとも１つの第２のスプレーノズルを通じて供給し、前記第１の間隔に対する前記第２の間隔の比が、０．１〜０．８の範囲にあり、前記少なくとも１つの第１のスプレーノズルを通じて、流体の第１の体積流量が最大限通過し、前記少なくとも１つの第２のスプレーノズルを通じて、流体の第２の体積流量が最大限通過し、前記第１の体積流量に対する前記第２の体積流量の比が、０．００５〜０．５の範囲にあることを特徴とする、基板の表面をスプレー処理する方法。
【請求項７】
流体は、オゾンが添加されたエッチング媒体、又は前記基板の表面を活性化する液体を含むことを特徴とする、請求項６記載の方法。
【請求項８】
前記基板を、進入側から進出側へと装置を通って搬送し、前記基板を、搬送方向に見てまず、少なくとも１つの第１のスプレーノズルによりスプレー処理し、次いで少なくとも１つの第２のスプレーノズルによりスプレー処理し、次いで前記基板に対して第３の間隔を有する少なくとも１つの第３のスプレーノズルによりスプレー処理し、前記第３の間隔は、前記第２の間隔と同一又は前記第２の間隔よりも大きいことを特徴とする、請求項６又は７記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は基板をスプレー処理するための装置及び方法に関する。
【０００２】
表面処理、例えば流体で基板をスプレー処理する場合、処理の達成可能な正確性に課される要求は高い一方で、経済性の理由から処理時間が可能な限り短いことが望まれる。基板がプリント配線板であると、表面処理は洗浄若しくは洗流し、又は薄膜形成、銅エッチング、レジスト除去等を含んでいることがある。
【０００３】
表面処理の強度が増すに伴い、確かに処理時間は減じられるが、これと同時に、処理されるパターンの達成可能な正確性は悪化する。例えば銅でもって全面をラミネートされた、レジストパターンを備えたプリント配線板に、エッチング処理を施す場合、このことは、プリント配線板の表面へのエッチング剤の塗布により行うことができる。塗布の強さが高まると、レジストを備えていない領域の過度なエッチングが行われるが、この構成においては、付加的にレジストの下方に設けられている銅軌道の側壁が浸食される。この作用は、アンダカット若しくはサイドエッチングと称呼される。このアンダカットが強力に行われればそれだけ一層、レジストパターンの間の領域における物質交換（Stoffaustausch）が集中的に行われる。このために当業者は、導体路の達成可能な正確性と処理時間との妥協点を選択する。したがって実地において一貫して良好な結果を得ることができる。
【０００４】
しかし導体路の幅及び互いの導体路の間隔の寸法が一層小さくなるに伴い、導体路の間の領域から銅はもはや完全に取り除かれない、という困難性が生じ、通路の間に電気的な短絡が発生することがある。エッチング処理の強度を減じることにより、導体路の間の狭幅な領域においても十分な物質交換が成功する、ということが可能である。しかしこの構成において、処理時間は著しく増大する。さらに互いの導体路間隔の寸法が比較的小さい場合には、互いの導体路の間隔が大きい場合には起こらない外形誤差が併発する。この外径誤差は、以下のように記載することができる。通常、プリント配線板の基材はその表面において粗く加工される。次いでラミネートにより被着された銅層が、プリント配線板の基材の表面における凹部において機械的に良好に係止して固定され得るので、平均的な肉厚を備えた銅層がもたらされるだけでなく、プリント配線板の基材の表面縁における銅に沿った微細な枝分かれ部ももたらされる。エッチング流体を用いたスプレー処理によるプリント配線板の表面のエッチングが行われると、確かに銅は、互いに隣り合って比較的近くに並んで延在している導体路からプリント配線板の基材の表面まで除去される、ということは大抵うまくいく。しかし、表面の枝分かれ部に存在する銅は完全にエッチングされず、まだ残ったままである、ということが起こり得る。その原因は、微細な枝分かれ部におけるエッチング流体と銅との間の物質交換が少なく、比較的長い処理時間であっても銅は完全に取り除かれない、という点にある。枝分かれ部における上記細かな銅残留は、導体路を通って続けて電流が流れる場合に邪魔となる。その理由は、信号の品質が劣悪化されるか、若しくは比較的大きなノイズ信号が発生するからである。さらに一方の導体路から、隣り合う導体路にまで枝分かれ部が達するので、導体路を通って電流が流れる場合に、２つの導体路の間に短絡が発生する、という危険性がある。
【０００５】
したがって本発明の目的は、高い表面品質と正確性とを備えたパターン構造を備えると同時に、短い処理時間で達成可能である基板をスプレー処理するための装置及び方法を提供することである。
【０００６】
上記目的は、独立請求項１が対象とする装置、及び独立請求項６が対象とする方法により達成される。本発明の有利な構成は、従属請求項の対象である。
【０００７】
基板の表面をスプレー処理する本発明に係る装置は、処理したい基板の表面に流体を供給するための少なくとも１つの第１のスプレーノズルを有している。この第１のスプレーノズルは、基板に対して第１の間隔を持って配置されている。さらにこの装置は、基板に対して第２の間隔を置いて配置されている、少なくとも１つの第２のスプレーノズルを有している。第１の間隔に対する第２の間隔の比は、０．１〜０．８の範囲にある。本発明により、少なくとも１つの第１のスプレーノズルを通じて、流体の第１の体積流量が最大限通過可能である。この構成において、少なくとも１つの第２のスプレーノズルを通じて、流体の第２の体積流量が最大限通過可能であり、第１の体積流量に対する第２の体積流量の比は、０．００５〜０．５の範囲にある。
【０００８】
通常、基板の表面に対して第１の間隔を置いている少なくとも１つの第１のスプレーノズルでもって基板の表面処理を行うことができる。第２の間隔を置いている少なくとも１つの第２のスプレーノズルによって、第２のスプレーノズルが基板の表面近くに配置されていて、ひいては流体と基板の表面との間の、第１の間隔を置いて配置されている第１のスプレーノズルによってとは異なる別の物質交換が達成可能である、ということになる。本発明により、第２のスプレーノズルを通じては、第１の流体体積流量の０．００５〜０．５倍の流体体積流量しか通過しない。導体路のエッチング時に、第２のスプレーノズルの少ない流体体積流量により、導体路の側面はほとんど浸食されないので、導体路のアンダカットはほぼ完全に回避される。しかし基板の表面に対する第２のスプレーノズルの近い間隔に基づき、プリント配線板基材の表面における細かな凹部における銅に良好に到達することができる。凹部における少ない量の銅に作用し溶解するためには、第２のスプレーノズルを通る流体体積流量は少なくても十分であり、基板の表面に形成したいパターンの比較的高い正確性は、短い加工時間と同時に達成される。
【０００９】
プリント配線板に対して比較的近い間隔に全てのスプレーノズルが配置されている場合には、物質交換は、体積流量が変わらずに大きい場合には全体的に極めて高いので、パターンに要求される正確性を達成することはできず、アンダカットが発生することになる。しかし本発明によれば、第１の流体体積流量と、基板に対して第１の間隔とを備えた少なくとも１つの第１のスプレーノズルが設けられていて、また少ない流体体積流量を備えた少なくとも１つの第２のスプレーノズルが、基板の表面に対して第１のスプレーノズルより近い間隔を置いて設けられているので、本発明に係る発明において、強烈で「粗い」エッチングと、弱く繊細なエッチングとが組み合わされる。
【００１０】
第２のスプレーノズルの少ない流体体積流量は、例えば別のノズル形式により達成することができる。このノズル形式において流体の細かな噴霧が発生し、ひいてはスプレーノズルからの極めて多くのかつ細かな流体滴が発生する。したがって、プリント配線板基材の表面領域における銅の細かな枝分かれ部をエッチングするために有利である流体の、化学反応に有効な表面は拡大される。
【００１１】
本発明に係る装置において、基板は個々に装置内に挿入され、次いでスプレー処理され、このスプレー処理の終了後に再度装置から取り出すことができる。また好ましくは、装置は、基板が進入開口を備えた進入側から、進出開口を備えた進出側へと装置を抜けて搬送可能であるように形成されている。したがって、装置は、表面処理と同時に、処理したい基板を、所定の一定の速度でもって装置を抜けて搬送される通過設備として利用することができる。したがって、装置は製造ラインにおけるモジュールとしても適している。
【００１２】
装置は、処理したい基板を搬送方向に見て、まず少なくとも１つの第１のスプレーノズルによってスプレー処理可能であり、次いで少なくとも１つの第２のスプレーノズルによってスプレー処理可能であり、次いで少なくとも１つの第３のスプレーノズルによってスプレー処理可能であるように構成されていてよい。この構成において、第３のスプレーノズルは、基板に対して第３の間隔を有しており、この第３の間隔は第２の間隔と同一であるか、又は第２の間隔よりも大きい。第１のスプレーノズルでもって基板の表面の通常のスプレー処理が行われる。第１のスプレーノズルよりも基板の近くに配置されている第２のスプレーノズルでもって、基板の表面の比較的繊細な処理を行うことができる。第２のスプレーノズルによる処理によって形成された反応生成物を可能な限り完全に取り去るために、第３のスプレーノズルが設けられている。さらに第３のスプレーノズルは、第２のスプレーノズルと同一の間隔を持って配置されていてよいか、又は好ましくは第２のスプレーノズルよりも大きな間隔を置いて配置されていてよい。好ましくは第３のスプレーノズルを通じての流体体積流量は、第２のスプレーノズルを通じての流体体積流量よりも大きいので、短期間に反応生成物を除去することができる。
【００１３】
本発明の別の構成によれば、装置は進入側を備えた第１の半部と、進出側を備えた第２の半部とを有している。この構成において、少なくとも１つの第２のスプレーノズルは、装置の第２の半部にのみ配置されている。したがって第１の半部において少なくとも１つの第１のスプレーノズルを、集中的な表面処理のために使用することができるようになっているので、装置幅の少なくとも５０％、つまり第１の半部を通過して初めて、少なくとも１つの第２のスプレーノズルによる表面の繊細な処理が行われる。好ましくは第２のスプレーノズルは、装置における処理区間に関して第２の半部の最後の４分の１に配置されているので、基板は、装置の幅の約７５％の通過後に、少なくとも１つの第２のスプレーノズルによって処理される。
【００１４】
少なくとも１つの第１のスプレーノズルのうちの１つの第１のスプレーノズルと、少なくとも１つの第２のスプレーノズルのうちの１つの第２のスプレーノズルとが互いに隣り合っていて、第１のスプレーノズルのスプレー領域が、第２のスプレーノズルのスプレー領域に接触しない程度の間隔を置いて互いに配置されていると、基板のスプレー処理は特に有効にうまくいく。したがって、例えば干渉による、場合によっては補強するか又は消滅する効果の相互作用は起こらないので、表面処理は良好に規定されて調節することができる。
【００１５】
本発明は、基板の表面をスプレー処理する方法にも関する。この方法において、好ましくはオゾンが添加されたエッチング媒体又は基板の表面を活性化する液体を有する流体が、少なくとも１つの第１のスプレーノズルを通じてスプレー処理したい基板の表面に供給される。この構成において、少なくとも１つの第１のスプレーノズルは、基板に対して第１の間隔を置いて配置されていて、流体は、基板に対して第２の間隔を置いている少なくとも１つの第２のスプレーノズルにより供給される。この構成において、第１の間隔に対する第２の間隔の比は０．１〜０．８の範囲にある。この構成において、少なくとも１つの第１のスプレーノズルを通じて、流体の第１の体積流量が最大限貫流し、少なくとも１つの第２のスプレーノズルを通じて、流体の第２の体積流量が最大限貫流する。この構成において、第１の体積流量に対する第２の体積流量の比は、０．００５〜０．５の範囲にある。第１のスプレーノズルと比較して基板の表面近くに配置されている第２のスプレーノズルでもって、より良好な物質交換を達成することができるので、強烈でかつ同時に繊細な処理が、短い処理時間において可能である。
【００１６】
本発明の別の構成において、基板は進入開口を備えた進入側から、進出開口を備えた進出側へと装置を抜けて搬送することができる。この構成において、基板は搬送方向に見て、まず少なくとも１つの第１のスプレーノズルによりスプレー処理され、次いで少なくとも１つの第２のスプレーノズルによりスプレー処理され、次いで基板に対して第３の間隔を有する少なくとも１つの第３のスプレーノズルによりスプレー処理される。この構成において、第３の間隔は、第２の間隔と同一であるか又は好ましくは第２の間隔よりも大きい。これにより、装置を通過設備において一定の搬送速度でもって使用することができる。この構成において第３のスプレーノズルは、第２のスプレーノズルの使用によりもたらされた反応生成物を有効に搬出する、ということをもたらす。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る装置の第１の実施の形態を示す概略図である。
【図２】本発明に係る装置の第２の実施の形態を示す概略図である。
【図３】本発明に係る方法を使用する前の、処理されるプリント配線板を示す横断面図及び平面図である。
【図４】本発明に係る装置の少なくとも１つの第１のスプレーノズルが通過した後の、処理されたプリント配線板を示す横断面図及び平面図である。
【図５】本発明に係る装置の少なくとも１つの第２のスプレーノズルが通過した後の、処理されたプリント配線板を示す横断面図及び平面図である。
【００１８】
以下に、図面を参照した複数の詳細な実施の形態についての、本発明のさらなる利点及び特徴を詳細に説明する。
【００１９】
図１に、本発明に係る装置５０の第１の実施の形態の概略図を示す。この装置は、支持部材２を備えた容器１を有している。この支持部材２には、例えばプリント配線板といった処理される平坦な基板３が配置されている。容器１には、基板３をエッチングするための流体４がある。この流体４は、管路５を介してポンプ６に供給することができる。ポンプ６の出口において、流体４を付加的な管路７によりオゾン発生器８に案内することができる。このオゾン発生器８において流体は、オゾンを添加されてスプレー管９，１０に圧送される。スプレー管９，１０にはスプレーノズルが備え付けられており、これらのスプレーノズルから流体４を基板３に向かって吹き付けることができる。本発明の第１の実施の形態において、スプレー管９は少なくとも１つの第１のスプレーノズル９０を有する。このスプレーノズル９０は基板に対して所定の間隔９１を置いて配置されている。第２のスプレー管１０は、少なくとも１つの第２のスプレーノズル１００を有している。このスプレーノズル１００は、基板３に対して所定の間隔１０１を置いて配置されている。図１に示した実施の形態において、間隔９１に対する間隔１０１の比は、約０．５である。基板３がプリント配線板として容器１内を左から右へと搬送されると（矢印２０参照）、まずプリント配線板のスプレー処理が、少なくとも１つの第１のスプレーノズル９０により行われる。矢印２０の方向でのさらなる運動時に、プリント配線板は、少なくとも１つの第２のスプレーノズル１００のスプレー領域に達する。第２のスプレーノズル１００は、基板３の表面付近に所定の間隔１０１を置いて配置されている。本発明のさらに改良した実施の形態により、スプレー管９に隣り合って、他のスプレーノズル９０を備えた他の複数のスプレー管９を、プリント配線板３に対して夫々同じ間隔９１を置いて設けることができる。
【００２０】
第１のスプレーノズル９０は、好ましくは３０〜９０°のスプレー角を持ったフラットジェットノズルであってよい。このフラットジェットノズルは、２ｂａｒの流体圧において毎分１〜５リットルの最大流体体積流量を可能にする。第２のスプレーノズル１００は、１２０°のスプレー角と、２ｂａｒの流体圧において毎分０．３〜０．９リットルの最大流体体積流量とを備えた円錐形スプレーノズルであってよい。第２のスプレーノズルは、２ｂａｒの流体圧において毎分０．０５〜０．１リットルの最大流体体積流量を備えたフラットジェットノズルであってよい。第２のスプレーノズルは、ジェットスプレーが、細かなスプレー滴を備えた、細かく噴霧されたスプレーによる霧を形成するように構成されている。
【００２１】
図２に、本発明に係る装置５１の第２の実施の形態を示す。この実施の形態において、図１に示した第１の実施の形態とは異なり、第１のスプレーノズル９０を備え、互いに平行に配置された複数の第１のノズル管９と、少なくとも１つの第３のスプレーノズル１１０を備えた第３のスプレー管１１とが設けられている。さらに、第２の装置５１は、容器１に進入開口３１を備えた進入側３０と、進出開口３３を備えた進出側３２とを有する。したがって処理したい基板３は、進入側３０から進入開口３１を通って容器１内に搬入することができ、進出側３２において進出開口３３を通って搬出することができるので、装置５１は、一定の搬送速度を持った通過設備におけるモジュールを形成することができる。基板３は、容器１内への進入時にまず第１のスプレーノズル９０によってスプレー処理される。容器幅４０の約７５％を通過後にようやく、基板３は第２のスプレーノズル１０のスプレー領域の下に達する。第２のスプレーノズル１０は基板３付近に配置されている。
【００２２】
さらに第３のスプレーノズル１１０は、所定の間隔１１１を置いて基板３から離されて位置決めされている。この実施の形態において、間隔１１１は間隔１０１よりも大きい。第３のスプレーノズル１１０から流出する流体により、予め第２のスプレーノズル９０によってスプレー処理された領域は、良好に洗い流すことができるので、例えばすき間における反応生成物は、導体路から搬出することができる。
【００２３】
容器１は、進入側３０を備えた第１の半部（図２における一点鎖線４１を参照）と、進出側３２を備えた第２の半部（図２における一点鎖線４２を参照）とを有する。この実施の形態において少なくとも１つの第２のスプレーノズル１０は、装置５１の第２の半部４２にのみ配置されている。したがって、基板表面の繊細な処理は最初ではなく、処理時間の第２の半分において初めて実施されるようになっている。好ましくは、基板表面のこの繊細な処理は、第２の半部４２の最後の４分の１において、およそ処理時間の最後に初めて行われる。
【００２４】
以下に、本発明に係る方法の作用を、図３〜５に基づいて説明する。図３の上側の図には基板３の横断面図を示し、下側の図には基板３の平面図を示す。基板３は、例えばＦＲ４のプリント配線板において、ラミネートされた銅層６１を備えた基材６０を有する。銅層６１は、基材６０の表面の凹部６３にも含まれている。銅層６１の個々の領域に、レジスト材料６２が被着されている。第１のスプレーノズル９０によるプリント配線板３のエッチング処理において、レジスト６２の隣の領域は、通路６４がプリント配線板の表面にまで形成されている（図４における横断面図参照）までエッチングされる。凹部６３における銅はなお存在していて、図４の平面図から認識できるように、細かな枝分かれ部６５を形成する。この枝分かれ部６５は、導体路６６から隣り合う導体路６７に達することができるので、２つの導体路６６，６７の間の電気的な短絡が可能である。
【００２５】
図５から看取可能であるように、凹部６３における銅残部は、本発明に係る方法により、枝分かれ部６５がもはや発生しない（符号６８）ように取り除くことができる。したがって、電気的な短絡、又は導体路のはっきりしない縁幅に基づき形成される、導体路を通じての電荷移動時の高い信号ノイズを回避することができる。
【図１】
2013524007.tif 000003
【図２】
2013524007.tif 000004
【図３】
2013524007.tif 000005
【図４】
2013524007.tif 000006
【図５】
2013524007.tif 000007
【国際調査報告】
2013524007.tif 000008
2013524007.tif 000009
2013524007.tif 000010
2013524007.tif 000011