(57)【要約】【課題】研磨面に段差が発生し難く、また、反りの発生もなく、基板表面を平坦で平滑な研磨が行える高寿命な研磨ベルトを提供する。【解決手段】回転走行する研磨ベルト１を基板に摺接させて該基板の表面を研磨する研磨ベルト１において、基板の表面を研磨する研磨層６を、コルク３と研磨砥粒４と接着樹脂５とを混合してなるペーストをベルト基材２上に塗布乾燥して形成した。この研磨ベルト１によれば、コルク３がクッションの役割を果たして研磨砥粒単独からなる研磨層を有した研磨ベルトにて研磨したものに比べて傷が無くソフトな仕上がりに研磨することができる。また、混合されたコルク３によって、基板表面の凹凸に研磨ベルト１が追従するため、基板全面に亘って平坦且つ平滑に研磨することが可能となる。【選択図】  図１
2004338064.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転走行する研磨ベルトを基板に摺接させて該基板の表面を研磨して平坦化する研磨ベルトにおいて、
コルクと研磨砥粒と接着樹脂とを混合してなるペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層を備えた
ことを特徴とする研磨ベルト。
【請求項２】
請求項１記載の研磨ベルトであって、
前記コルクの粒径を２５０μｍ以下としたことを特徴とする研磨ベルト。
【請求項３】
コルクと研磨砥粒と接着樹脂とを混合してなるペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層を有した研磨ベルトと、
前記研磨ベルトを回転走行させる駆動機構部と、
被研磨物である基板表面に前記研磨ベルトを押し当てる押圧手段とを備えた
ことを特徴とする研磨装置。
【請求項４】
回転走行する研磨ベルトを基板に押し当てながら摺接させることにより該基板の表面を研磨して平坦化するに際し、
コルクと研磨砥粒と接着樹脂とを混合してなるペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層を有した研磨ベルトで、前記基板の表面を研磨する
ことを特徴とする研磨方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば電子部品実装用の基板を平坦化する研磨ベルト、研磨装置及び研磨方法に関する。詳しくは、研磨砥粒を含む接着樹脂中にコルクを混合させて形成した研磨層を有した研磨ベルトにより基板の平坦化を行う平坦化技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、例えば携帯電話機やノートパソコン（ノート型のパーソナルコンピュータ）などの電子機器には、小型化及び薄型化が求められている。これに応じて、電子機器の筐体内に実装されるプリント配線板には、小型の基板でより多くの配線回路を有した高密度化が求められている。プリント配線板を高密度化するには、一層づつ絶縁層を形成し、その絶縁層上に導体パターンを作成し、各層間の導体パターン同士の接続を行うことにより、導体層を何層も積層化させるビルドアップ工法を使用した手法が一般的である。
【０００３】
ビルドアップ工法を利用したプリント配線板の製造に際しては、エッチングによって導体パターンが形成された基板表面の凹凸を覆って絶縁樹脂を印刷し、その絶縁樹脂を平坦化する必要がある。例えば、サブトラクティブ法（フォトレジストなどでマスクを行い銅箔を部分的に化学薬品で腐食除去して電気回路の導電部を形成する技術）などで銅箔をエッチングして形成された実装基板の表面は、銅箔の厚み分、２０〜３５μｍ程度の凹凸が出来ている。このため、基板表面に絶縁樹脂をスクリーン印刷などで供給し、該絶縁樹脂を硬化させて凹みを埋め、凹凸となった絶縁樹脂を研磨装置により研磨して平坦化を図る。
【０００４】
研磨装置としては、所定間隔を置いて配置させたホイール間に研磨ベルトを掛け、その研磨ベルトを回転走行させ、エアーシリンダーの先端に取り付けたパッドで固定テーブルに固定させた基板表面に前記研磨ベルトを摺接させることにより研磨する、いわゆるベルトサンダー方式の研磨装置が使用される（例えば、特許文献１など参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−１３８２０２号公報（第３頁及び第４頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した研磨装置によるベルトサンダー方式では、全く性質の異なる２種類の基材（樹脂と銅）よりなる基板を研磨するため、木材などのように単一材を研磨するのとは違い、平坦で平滑な研磨面を得ることは容易ではない。特に、プリント配線板には反りがあるため、研磨ベルトが基板のうねりに追従せず、研磨ベルトと接触する部分のみが削れてしまい、ムラのある研磨面となってしまう。
【０００７】
ベルトサンダー方式には、樹脂板やゴムやスポンジを積層し、潤滑を兼ねてフッ素樹脂シートでその表面を覆って形成したパッドを使用するパッド方式と、ゴムロールを回転させて所定圧力でこのゴムロールをベルトに押し付けるロール方式と、例えばロールにブラシを取り付け、該ブラシを基板表面に押し当てて研磨するバフ方式とがある。
【０００８】
ゴムロール方式では、材質による研磨速度差が出て樹脂部分と銅部分の境界に何十μもの段差が発生する。バフ方式では、このような段差の発生は抑制されるものの基板に反りが発生し易く、特に２００μｍ以下の薄板には顕著に反りが現れる。
【０００９】
そこで、本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、研磨面に段差が発生し難く、また、反りの発生もなく、基板表面を平坦且つ平滑に研磨を行うことのできる研磨ベルト、研磨装置及び研磨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】
本発明の研磨ベルトは、研磨層を、コルクと研磨砥粒と接着樹脂とを混合してなるペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成したことを特徴としている。
【００１１】
本発明の研磨ベルトによれば、研磨層に弾性作用に富んだコルクが含まれているので、このコルクがクッションの役割を果たして研磨砥粒単独からなる研磨層を有した研磨ベルトで研磨したものに比べて、傷が少なくソフトな仕上がりに研磨されることになる。
【００１２】
また、本発明の研磨ベルトによれば、研磨層にコルクを混合させているので、研磨される基板表面の凹凸に追従し、当該基板全面に亘って研磨可能となる。さらに、本発明の研磨ベルトによれば、研磨砥粒中にコルクを混合させたペーストを塗布乾燥させることにより研磨層を形成しているので、研磨層表面に露出するコルクの割合が少なくなることから、研磨ベルト自体の寿命が延びる。
【００１３】
本発明の研磨装置は、研磨ベルトを回転走行させる駆動機構部と、基板表面に研磨ベルトを押し当てる押圧手段とを有した、ベルトサンダー方式の研磨装置である。研磨ベルトには、コルクと研磨砥粒と接着樹脂とを混合してなるペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層を有したベルトを使用する。
【００１４】
本発明の研磨装置によれば、コルクを混合した研磨層を有した研磨ベルトで基板表面を研磨すると、コルクの弾性によって基板表面の凹凸に該研磨ベルトが追従可能となり、基板表面の全面に亘る研磨が行えるようになる。
【００１５】
本発明の研磨方法は、回転走行する研磨ベルトを基板に押し当てながら摺接させることにより該基板の表面を研磨して平坦化するに際し、コルクと研磨砥粒と接着樹脂とを混合してなるペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層を有した研磨ベルトで、前記基板の表面を研磨する。
【００１６】
本発明の研磨方法によれば、回転走行する研磨ベルトを基板に押し当てながら摺接させて基板を研磨するに際し、研磨砥粒が含まれた接着樹脂中にコルクを混合させたペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層により基板表面を研磨することから、コルクがクッションとなり、基板表面に傷が付かずソフトな仕上がりに研磨される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施の形態は、ベルトサンダー方式の研磨装置と、この研磨装置で使用される研磨ベルト、この研磨ベルトを用いて研磨する研磨方法に、本発明を適用したものである。
【００１８】
本発明者等は、ベルトサンダー方式による研磨において、衝撃吸収性能と圧縮回復性能に優れた弾力性豊かなコルクを、研磨砥粒と共に接着樹脂中に混合させて形成した研磨層を備えた研磨ベルトを使用することで、研磨対象物である基板表面の凹凸に該研磨ベルトが追従し、全面研磨、傷の無いソフトな仕上がり、及び研磨ベルトの耐摩耗性の向上が図れることを知見した。
【００１９】
［研磨ベルト］
先ず、本発明を適用した研磨ベルトについて説明する。本実施の形態の研磨ベルト１は、図１に示すように、ベースとなるベルト基材２上に、コルク３と研磨砥粒４と接着樹脂５とを混合してなるペーストを塗布し乾燥させて研磨層６を形成した構造である。
【００２０】
ベルト基材２には、例えばキャンパス地などの布が使用される。このベルト基材２は、長尺の帯状として形成され、その長手方向の両端部を結合させたエンドレスベルトとされる。
【００２１】
研磨層６は、コルク３と研磨砥粒４と接着樹脂５とを混合してなるペーストをベルト基材２上に塗布した後、所定時間乾燥させることにより形成される。コルク３には、例えば粒径２５０μｍ以下のものを使用することが好ましい。コルク３の粒径が２５０μｍを越えると、研磨層６の表面にコルク３が露出する割合が多くなってしまい、耐摩耗性が悪くなる。コルク３の粒径の下限値としては、基板表面の凹凸への追従性能及び耐摩耗性能を考慮して、例えば４０μｍとすることが望ましい。コルク３の粒径を４０μｍ未満とすると、コルク３が細かくなり過ぎてコルク本来の有する弾性作用が損なわれ、被研磨物である基板表面の凹凸に研磨ベルトが追従できなくなる。
【００２２】
研磨砥粒４には、研磨する基材に応じて異なるが、例えば樹脂と銅を研磨する場合は、炭化珪素（ＳｉＣ）やアルミナなどの砥粒を使用することが好ましい。研磨砥粒４の粒径としては、例えば４０〜２０μｍ（粗さは、＃４００〜＃８００となる）とするのが望ましい。研磨砥粒４の粒径が４０μｍを越えると、コルク３の有する豊かな弾力性を活かすことができず研磨傷が大きくなり場合によっては回路切断の原因になる。２０μｍ未満であると、コルク３の摩耗が早まり耐摩耗性が劣化する。
【００２３】
接着樹脂５には、ウレタン樹脂またはエポキシ樹脂が使用される。この接着樹脂５にコルク３と研磨砥粒４を混合してペースト状としたものを、ベルト基材２上に所定厚となるように塗布し乾燥させることによって、前記研磨層６が形成される。
【００２４】
接着樹脂５とコルク３と研磨砥粒４を混合させる容積比としては、例えば、１：３：１とすることが好ましい。この容積比を１：１０：１としてしまうと、研磨層６中に含まれるコルク３の占める割合が多くなってしまい、耐摩耗性が劣化すると共に、一部の研磨砥粒４のみしか研磨に使用されず、該研磨砥粒４が無駄になる。
【００２５】
研磨層６の厚みとしては、例えば０．４〜０．６ｍｍ程度とすることが望ましい。研磨層６の厚みが０．６ｍｍを越えると、ベルト自体が硬くなり基板の凹凸への対応が悪くなる。一方、研磨層６の厚みが０．４ｍｍ未満であると、ベルトの耐久性が短くなる。
【００２６】
前記した研磨ベルト１を製造するには、例えば、炭化珪素砥粒と粒径２５０μｍ以下のコルク粒と接着樹脂を混合してペースト状とした混合ペーストを作成する。そして、この混合ペーストを、ベルト基材２となる基材布の一面に塗布する。次に、基材布上に塗布したペーストを乾燥させた後、硬化したところで所定長さに切断する。そして、研磨層６が基材布上に形成されたベルト基材２の端部同士を接合してベルト状にする。
【００２７】
なお、この研磨ベルト１は、例えば幅が１００ｍｍ、長さが２０００ｍｍ、厚みが０．８〜１．０ｍｍの大きさに形成される。前記研磨ベルト１の大きさ及び厚みは、一例であり、研磨する対象物の大きさに応じてその大きさ及び厚みが決められる。
【００２８】
ところで、前記したように、研磨砥粒４を含む接着樹脂５中にコルク３を混合しペーストとしたものを研磨層６として使用するのではなく、図２に示すように、粉砕したコルク３をベルト基材２上に接着剤７によって固定させた後、そのコルク３の上に接着剤８を塗布して研磨剤砥粒９を振りかけてコルク３の表面を覆って形成した研磨ベルト１０を使用した場合には、以下の理由によって研磨ベルト１０の耐摩耗性が著しく低下する。
【００２９】
この研磨ベルト１０は、例えば４０μｍ〜２０μｍ（粗さは、＃４００〜＃８００）の粒径である研磨剤の炭化珪素（ＳｉＣ）に比べて、コルク３の粒径を約１０００μｍ〜２０００μｍ（２厘〜３厘）と数十倍大きなものとしている。かかる研磨ベルト１０では、粒径の大きなコルク粒子の上に塗布された研磨剤砥粒９が作用して研磨が行われ、コルク３がクッションの役割を果たして研磨剤単独で使用した研磨ベルトより傷が少なくソフトな仕上がりになると共に、被研磨材である基板表面の凹凸に追従して基板全面の研磨が可能となる。
【００３０】
しかしながら、コルク３は脆い材質なので基板１１の研磨中に欠けたり、先端がすり減って、図３中１２ａ，１２ｂ，１２ｃの箇所で示すように、その先端面が比較的大きくなってきたとき、基板１１との接触に寄与する研磨剤の効果が急激に低下して切削研磨力の低下が起きる。このため、研磨効果を上げるために、通常４０〜７０ｇｆ／ｃｍ２    のパッド加圧力の１．５〜２倍に上げて研磨ベルト１０を基板１１により強く押し付けて研磨すると、パッドと研磨ベルト１０との摩擦の増加により、当該パッド上のフッ素樹脂シートがすり減って破れ易くなる。また、この研磨ベルト１０では、全研磨剤の数％しか研磨に使用されないため、効率が悪くしかも短寿命となる。
【００３１】
このように、前記研磨ベルト１０では、機械強度の小さいコルク３の粒度は大きく平均約０．５×１．５ｍｍ位あり、大きいものは３ｍｍ位ある。このため、かかる研磨ベルト１０では、サイズが不揃いのため、表面に突き出した一部の大き目のコルク表面上の研磨剤砥粒９のみが研磨に寄与することから、その部分が破損・消耗すると耐摩耗性が低下してしまう。そこで、本実施の形態では、前記したように、大面積のコルク面が表面に現れ難いようにして、コルク３の持つクッション性及び良好な追従性を活かしながら、粒径を２５０μｍ以下のコルク３を研磨砥粒中に混在させて高寿命を実現した。
【００３２】
［研磨装置及び研磨方法］
次に、本実施の形態の研磨ベルト１を使用した研磨装置及び研磨方法について説明する。図４は、本実施の形態の研磨装置を示す概略構成を示す正面図である。この研磨装置は、ベルトサンダー方式の研磨装置であり、研磨ベルト１と、この研磨ベルト１を回転走行させる駆動機構部と、被研磨物である基板１１の表面に研磨ベルト１を押し当てる押圧手段と、基板１１を固定する固定手段とを備える。
【００３３】
駆動機構部は、所定間隔を置いて配置された２つのホール１２、１３と、一方のホール１２を駆動する駆動手段である駆動モータ（図示は省略する）とを有している。これら２つのホール１２、１３には、無端形状の研磨ベルト１が掛けられている。そして、この研磨ベルト１は、前記した駆動モータにより図４中矢印Ａで示す方向に回転可能とされている。
【００３４】
押圧手段は、環状に掛けられた研磨ベルト１の内側に配置されており、研磨ベルト１の裏面（研磨層６とは反対側の裏面１ａ）に接触するパッド１４と、このパッド１４を所定の圧力で基板１１に押し付けるエアーシリンダー１５とからなる。
【００３５】
パッド１４は、樹脂板やゴムやスポンジなどを積層した構造とされ、基板１１との滑りを良くするために潤滑を兼ねてその表面にフッ素樹脂シートが形成されている。このパッド１４は、研磨ベルト１に沿って図４中矢印Ｂで示す左右方向に移動自在となっている。
【００３６】
エアーシリンダー１５は、そのシリンダ軸１６の先端にパッド１４を固定させている。そして、このエアーシリンダー１５は、シリンダ軸１６を前進させることによって、前記パッド１４を研磨ベルト１の裏面１ａから前記基板１１に対して所定の圧力で押し付けるようになっている。
【００３７】
固定手段は、基板１１を表面に固定させるテーブル１７と、このテーブル１７に基板１１を位置決め保持させる保持手段（図示は省略する）とにより構成されている。テーブル１７は、基板１１を載置させるに充分な面積を有したベースからなり、広い面積の研磨が可能となるように、研磨ベルト１の走行方向とほぼ直交する前後方向にある周期を持って移動自在とされている。
【００３８】
保持手段は、例えば真空チャックなどからなり、テーブル１７上に無数の小さな孔が形成され、その小穴からテーブル１７裏面に設けられた真空装置によってエアーを吸引することにより、テーブル１７上に基板１１を位置決め固定させる。もちろん、保持手段には、真空チャック方式ではなく、その他の保持手段を使用することもできる。
【００３９】
次に、上記した研磨装置を使用して基板１１の表面を研磨する研磨方法について説明する。ここでは、銅をエッチングして形成した電気回路を覆って絶縁樹脂を印刷してなるプリント配線板の表面（銅及び絶縁樹脂）を研磨するものとする。
【００４０】
先ず、テーブル１７上に基板１１を真空チャックによって固定する。そして、駆動モータを駆動させてホール１２、１３を回転させることにより、研磨ベルト１を走行させる。次に、エアーシリンダー１５を作動させてシリンダ軸１６を突出させ、そのシリンダ軸１６の先端に固定したパッド１４を研磨ベルト１の裏面１ａ側より押し付けて当該研磨ベルト１を基板１１に押圧させる。
【００４１】
そして、パッド１４を研磨ベルト１の走行方向に沿って移動させる。また、基板１１の全面を研磨ベルト１によって研磨させるために、テーブル１７を研磨ベルト１の走行方向とほぼ直交する前後方向に移動させる。
【００４２】
このように、コルク３と研磨砥粒４と接着樹脂５とを混合してなるペーストをベルト基材２上に塗布乾燥して形成した研磨層６を有した研磨ベルト１で、基板１１の表面を研磨すれば、コルク３がクッションの役割を果たして基板表面がソフトな仕上がりになると共に、基板表面の凹凸に研磨ベルト１が追従して基板全面に亘って研磨されることになる。その結果、得られた基板１１は、表面全体に亘って凹凸の無い平坦且つ平滑な研磨面とされる。
【００４３】
また、本実施の形態では、研磨ベルト１が基板表面の凹凸に追従するため、パッド１４を研磨ベルト１に強く押し当てる必要がないから、パッド１４の寿命を大幅に延ばすことができる。また、本実施の形態によれば、研磨ベルト１に余分な力が加わることはないので、研磨作業を安定して行うことができる。
【００４４】
また、本実施の形態では、コルク３の粒径を２５０μｍ以下としたので、研磨層６の表面に現れる大面積のコルク面を減らすことができ、研磨ベルト１の寿命を大幅に延ばすことができる。また、本実施の形態の研磨ベルト１では、一部の研磨剤で研磨を行うのではなく、ベルト表面の広い面積の砥粒にて研磨を行うので、より一層研磨寿命を延ばすことが可能となる。
【００４５】
実際に、以下の条件の下に基板１１を研磨した。接着剤に、＃４００のＳｉＣ砥粒と粒径１８０μｍのコルクを混合して形成した研磨ベルト１を使用し、この研磨ベルト１を周速３６０ｍ／ｍｉｎで回転走行させ、パッド１４による研磨ベルト１の押圧力（パッド加圧力）を３ｋｇｆとし、厚み２００μｍのエポキシ両面基板を研磨した。
【００４６】
その結果、エポキシ両面基板には、反り、段差、研磨性の何れも問題なく、平均粗さ（Ｒａ）は０．２μｍで良好であった。
【００４７】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、本発明は、上述の実施の形態に制限されることなく種々の変更が可能である。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の研磨ベルトによれば、研磨砥粒とコルクを接着樹脂に混合させたペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層としているので、弾性作用に富んだコルクがクッションの役割をして研磨面をソフトな仕上がりにすると共に、基板表面の凹凸に追従して基板全面に亘り研磨可能となり、平坦でムラの無い平滑な研磨面を形成できる。
【００４９】
また、本発明の研磨ベルトによれば、研磨層の表面に大面積のコルク面が露出せずにまんべんなくコルクが混在するため、研磨層に含まれる研磨砥粒全体で研磨することが可能となり、研磨寿命を大幅に延ばすことができ、耐摩耗性の向上が実現される。
【００５０】
本発明の研磨装置によれば、研磨砥粒とコルクを接着樹脂に混合させたペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層を有した研磨ベルトを使用し、この研磨ベルトを回転走行させて基板を研磨すれば、コルクの弾性で基板表面の凹凸に研磨ベルトが追従するため、基板全面をムラ無く平滑に研磨することができる。
【００５１】
本発明の研磨方法によれば、研磨ベルトを基板に押し当てながら摺接させて基板を研磨するに際して、研磨砥粒とコルクを接着樹脂に混合させたペーストをベルト基材上に塗布乾燥して形成した研磨層により基板表面を研磨するため、弾性作用に富んだコルクのクッション作用によって基板表面をソフトな仕上がりとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した研磨ベルトの要部拡大断面図である。
【図２】図２は、粉砕したコルク上に接着剤を塗布しその上に研磨剤砥粒を振りかけて形成した研磨ベルトの要部拡大断面図である。
【図３】図３は、図２の研磨ベルトによって基板を研磨したときの様子を示す要部拡大断面図である。
【図４】図４は、本発明を適用した研磨装置の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１…研磨ベルト
２…ベルト基材
３…コルク
４…研磨砥粒
５…接着樹脂
６…研磨層
１１…基板
１４…パッド
１５…エアーシリンダー
１７…テーブル
【図１】
2004338064.tif 000003
【図２】
2004338064.tif 000004
【図３】
2004338064.tif 000005
【図４】
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