(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層にビアホール用の孔が形成され、当該絶縁層に接して導電層を有するプリント基板の表面をコロナ放電で処理するプリント基板の表面処理装置であって、
前記プリント基板の、前記コロナ放電で処理されるビアホール用の孔が形成された被処理面とは反対側の面が粘着固定される設置台と、
前記被処理面と対向する位置に配置され前記導電層との間にコロナ放電を発生させるための電極と、
前記被処理面と前記電極との間に配置された誘電体部材と、
前記プリント基板を粘着固定するために前記設置台上に形成された粘着剤と
を備え、
前記粘着剤は、周波数０．０１〜１ｒａｄ／ｓの動的な変位を与えた場合に得られる動的せん断弾性率が１×１０5〜１×１０7μＮであり、０．４９〜０．９８Ｎ／２５ｍｍの粘着力を有することを特徴とするプリント基板の表面処理装置。
【請求項２】
前記電極は、線状に放電点が連続する電極であることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の表面処理装置。
【請求項３】
前記電極は、格子状又は平面状に放電点が連続する電極であることを特徴とする請求項１に記載のプリント基板の表面処理装置。
【請求項４】
前記電極を複数備えることを特徴とする請求項２又は３に記載のプリント基板の表面処理装置。
【請求項５】
前記電極は、長手方向の放電点の長さが前記被処理面の最大直線寸法値以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のプリント基板の表面処理装置。
【請求項６】
前記誘電体部材は、前記電極の少なくとも前記被処理面と対向する部位に被覆されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のプリント基板の表面処理装置。
【請求項７】
更に、前記プリント基板を前記設置台に押し付けるための押圧手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のプリント基板の表面処理装置。
【請求項８】
更に、前記電極と前記被処理面とを互いに相対的に移動させる移動手段を備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載のプリント基板の表面処理装置。
【請求項９】
更に、前記プリント基板を搬送するための搬送手段を備え、
前記設置台が、前記搬送手段に載置されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプリント基板の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板の表面処理を行なうための表面処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
プリント基板は、ポリマー等からなる絶縁層と、当該絶縁層に接して形成され金属等からなり平面回路パターンを有する導電層とから構成されている。特に、導電層と絶縁層を交互に積み重ねて一体化した積層体から構成された多層プリント基板は産業上広く利用されている。このプリント基板においては、立体的な電気回路を形成するためにビアホールと呼ばれる電気的な導通孔が絶縁層に設けられ、導電層間が電気的に接続される。なお、本願でビアホールとは、ブラインドビアホール等と呼ばれる基板を貫通しないものをいい、基板を貫通するスルーホールを区別するものとする。
【０００３】
一般に、プリント基板にビアホール用の孔を形成する際、この孔の底面又は内壁面にスミアと呼ばれる絶縁層の構成物質を含む残滓が残ったり、導電層を構成する金属のバリが発生してしまうことがある。スミアは導電層の露出を妨げてビアホールの導通不良の原因となるため、過マンガン酸カリウム溶液等の酸化剤溶液によってスミアを除去するデスミア処理が行なわれる。また、導電層の酸化物被膜を除去する処理や、孔内表面を粗化してメッキの乗りをよくする黒化処理等の他の湿式処理が行なわれることもある。その後、孔内部に金属等の導電性メッキを被覆することにより導電層間が電気的に接続され、ビアホールが完成する。
【０００４】
ところで、プリント基板特に多層プリント基板の高密度実装化に伴って、要求されるビアホールの径が例えばφ５０μｍ程度と小さくなってきており、従来の湿式処理では十分にスミアを除去できなくなってきた。そのため、酸化剤溶液を用いた湿式のデスミア処理に代え、溶液等によらない乾式のデスミア処理が用いられつつある。乾式のデスミア処理としては、プラズマ放電を用いた処理や、針状電極又は線状電極によるコロナ放電を用いた処理等が知られており、こうした処理技術は、特開平８−２１５９３４号公報、特開平３−２６８８８９号公報、特開平３−２８１０８７号公報、特許第２６２５０７８号公報、特許第２５００２９３号公報、特許第２５７２１９９号公報、特開平８−１３２３９２号公報、特許第２５７２２０１号公報、特許第２６１４６９７号公報、特許第２６１８２１１号公報、特許第２６８０９８６号公報、特開昭６０−２２５４９３号公報、特開昭６１−３６９９１号公報、特開平５−１７５０６９号公報、特開昭６２−９８７９８号公報及び特開平７−９９３７８号公報等に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
一方、上記特許２６２５０７８号公報等に開示されたような針状電極によるコロナ放電を用いた従来の処理技術では、針状電極を孔近傍に正確に配置する必要があるため、多数の孔が不規則的に配列されている場合等には針状電極の正確な位置合わせが困難であった。また、上記特開平８−２１５９３４号公報に開示されたような線状電極によるコロナ放電を用いた従来の処理技術では、針状電極における位置合わせの困難性は軽減されているものの、放電が不安定になりやすく、一箇所に電流集中が生じてアーク放電に移行することがあり、基板表面を損傷してしまうおそれがあった。更に、プリント基板の厚みが薄くなり面積が大きくなると反りや歪みが発生し、その場合には電極とプリント基板の距離が短くなった部分において電流集中が発生しやすくなるおそれがあった。
【０００６】
本発明は、従来の処理技術が有する上記問題点を解決して、電極とコロナ放電加工部分との位置あわせの困難性を解消した上に、放電を安定させ電流集中がおきないようなコロナ放電加工が可能なプリント基板の表面処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るプリント基板の表面処理装置は、絶縁層にビアホール用の孔が形成され絶縁層に接して導電層を有するプリント基板の表面をコロナ放電で処理するプリント基板の表面処理装置であって、プリント基板のコロナ放電で処理されるビアホール用の孔が形成された被処理面とは反対側の面が粘着固定される設置台と、被処理面と対向する位置に配置され導電層との間にコロナ放電を発生させるための電極と、被処理面と電極との間に配置された誘電体部材と、プリント基板を粘着固定するために設置台上に形成された粘着剤とを備え、粘着剤は、周波数０．０１〜１ｒａｄ／ｓの動的な変位を与えた場合に得られる動的せん断弾性率が１×１０5〜１×１０7μＮであり、０．４９〜０．９８Ｎ／２５ｍｍの粘着力を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、被処理面と電極との間に誘電体が配置されることにより、この誘電体が微小コンデンサの集合体として機能し、コロナ放電を安定させ特定の位置に集中させないようにする。また、設置台にプリント基板を粘着固定することにより、プリント基板に生じる反りや歪みを矯正し電極とプリント基板との距離を一定に保つことで、コロナ放電を安定させ特定の位置に集中させないようにする。また、プリント基板を粘着固定するための粘着剤が設置台上に形成されていることにより、表面処理後にプリント基板を容易に取り外すことができる。粘着剤は設置台上に形成されているので、プリント基板を交換しても粘着剤を再び形成することなく粘着固定できる。
【０００９】
また本発明では、電極を線状に放電点が連続する電極としてもよく、このようにすれば１次元的な広がりを持った範囲に対して同時にコロナ放電を起こさせることができ、１次元的な広がりを持った範囲に不規則に存在する加工対象孔に対して電極をそれぞれ正確に位置あわせをする必要がなくなる。
【００１０】
また本発明では、電極を格子状又は平面状に放電点が連続する電極としてもよく、このようにすれば２次元的な広がりを持った範囲に対してコロナ放電を起こさせることができ、２次元的な広がりを持った範囲に不規則に存在する加工対象孔に対して電極をそれぞれ正確に位置あわせをする必要がなくなる。
【００１１】
また本発明では、電極を複数備えていてもよく、より広い範囲にコロナ放電加工を行なうことができ、また電極の設置数を増減させることで様々な加工形態に対応することができる。
【００１２】
また本発明では、電極の長手方向の放電点の長さが被処理面の最大直線寸法値以上である電極を用いてもよく、このようにすれば例えば電極の端部とプリント基板の端部をそろえておけばプリント基板上を電極が常に通過するようにすることができるので、プリント基板を電極に対して正確に平行に配置しなくても一度に加工することができる。
【００１３】
また本発明では、誘電体部材を電極の少なくとも被処理面と対向する部位に被覆してもよく、このようにすれば誘電体部材と電極とを一体構造とすることができ、電極や誘電体部材の設置や移動が容易にすることができる。
【００１４】
また本発明では、更にプリント基板を設置台に押し付けるための押圧手段を備えてもよく、このようにすればプリント基板をより確実に設置台に密着させることができるので、プリント基板に大きな反りや歪みが発生していてもそれらを矯正した状態で設置することができ、コロナ放電を安定させ特定の位置に集中させないようにする。
【００１５】
また本発明では、更に、電極と被処理面とを互いに相対的に移動させる移動手段を備えるようにしてもく、このようにすれば電極として例えば線状の電極を用いた場合でも被処理面全体に対して処理を行なうことができ、処理時間の短縮を図ることが可能になる。
【００１６】
また本発明では、更にプリント基板を搬送するための搬送手段を備え、設置台が搬送手段に載置されているようにしてもよく、このようにすれば例えば前工程等から搬送してきたプリント基板にそのまま処理を行なうことができ、処理時間の短縮を行なうことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るプリント基板の表面処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は相当要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
【００１９】
図１は、第１の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する斜視図であり、図２は、図１の電極付近の断面図である。表面処理装置の基台１１上には、図示しない係止手段を介して搬送手段１２が設置されている。搬送手段１２は、任意の速度及びタイミングで回転することができる複数のローラー状の部材で構成されており、当該ローラーが回転することでローラー上に載置された搬送対象物を所定の速度及びタイミングで移動させることができる。基台１１上には更にコロナ放電用の電極２３を支持するための支持部材１３が搬送手段１２を跨ぐように設置されており、支持部材１３にはコロナ放電用の電極２３が搬送手段１２に対向する位置に懸架されている。コロナ放電用の電極２３は金属製の丸棒又はパイプからなる電極であり、ガラス、セラミックス又はゴム等からなる誘電体部材２４がほぼ全幅に渡って被覆されている。
【００２０】
コロナ放電処理対象のプリント基板２００は、粘着剤１００を介して設置台２５上に載置され搬送手段１２上を搬送されてくる。プリント基板２００とコロナ放電用の電極２３に被覆された誘電体部材２４の間隔はａ（０．１ｍｍ〜９ｍｍ、より好ましくは０．３ｍｍ〜５ｍｍ）となるようにされている。また、設置台２５はプリント基板２００より面積の広い金属板から形成されており、接地されていても接地されていなくてもよい。コロナ放電用の電極２３及び設置台２５は、外部回路により高周波電源２１及び高電圧高周波トランス２２を介して接続される。高周波電源２１は、高電圧高周波トランス２２の１次入力電圧を制御している。高電圧高周波トランス２２の出力が第１の電極２３に接続されており、第１の電極２３及び第２の電極２５に対し、５ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波数で４ｋＶ〜２０ｋＶの交流電圧を印加することが可能になっている。
【００２１】
本実施の形態に係る粘着剤１００の形成方法について説明する。本実施の形態においては、粘着力の調整の容易さの観点からアクリル系粘着剤を用いている。アクリル系粘着剤の形成方法は、まず、アクリル酸アルキルエステルを用いて懸濁重合を行ない、粒径１〜３００μｍのアクリル系粘着剤の微小球を含む懸濁物を得る。次にそれを設置台２５に塗布し、表面に多数のアクリル系粘着剤微小球を付着させることで粘着剤１００を形成している。
【００２２】
次に誘電体部材２４について詳細に説明する。誘電体部材２４は、図３に示すような微小コンデンサ２６ａ、２６ｂ、…、２６ｎの集合として機能し、コロナ放電を特定の位置に集中させないようにする役割を果たす。すなわち、印加される高周波電圧の半周期において、ある微小コンデンサが充電されてしまえばその微小コンデンサの位置で電流は流れなくなって他の微小コンデンサの位置で電流が流れ、またその微小コンデンサが充電されてしまえば他の微小コンデンサの位置で電流が流れ、といったように、電流が流れる位置が順次変化することになる。また、次の半周期においては、微小コンデンサには逆向きの充電が行なわれ、逆向きの電流が流れる位置が順次変化することになる。つまり、高周波電圧Ｖの半周期ごとに図４に示すような電流Ｉが流れることになる。このように、本実施形態に係るプリント基板の表面処理装置では、特定の位置への放電集中を防止してアーク放電への移行を抑制することができ、絶縁層２０１等に損傷を与えるおそれがない。
【００２３】
次に、本実施の形態に係るプリント基板の表面処理装置を用いてコロナ放電加工を行なう方法について図１及び図２を用いて説明する。まず、設置台２５にプリント基板２００を載置し粘着剤１００により粘着固定して、プリント基板２００の反りや歪みを矯正する。設置台２５は搬送手段１２上に載置されており、プリント基板２００を粘着固定した後、コロナ放電用の電極２３下を通過するように搬送されてくる。次に、高周波電源２１及び高電圧高周波トランス２２によりコロナ放電用の電極２３及び設置台２５に電圧を印加していくと、各電極間の電界が増大し、電界がある臨界値に達するとコロナ放電が発生する。このとき、コロナ放電用の電極２３から発生した放電は、ビアホール用の孔２０４において露出した導電層２０２へと集中する。これにより、ビアホール用の孔２０４の底部に残るスミア２０５を分解又は蒸発させて除去することができる。また、コロナ放電用の電極２３から発生した放電の一部がプリント基板２００の被処理面に照射されることにより、被処理面を迅速に親水化することができる。こうしたコロナ放電処理を、搬送手段１２によりプリント基板２００をコロナ放電用の電極２３の長手方向と直交する方向に移動させながら行なうことで、すべてのビアホール用の孔２０４の底部に残るスミア２０５を除去すると共に、被処理面全体を親水化することができる。また、プリント基板２００の被処理面の裏側にビアホール用の孔が形成されていてもよく、その場合はプリント基板２００を裏返して同様のコロナ放電処理を行なう。
【００２４】
導電層２０２が銅から構成される場合、コロナ放電処理の時間が長いと銅が酸化してしまうため、酸化を防止するにはコロナ放電処理の時間を基板長さ１ｃｍ当たり１〜５秒程度にとどめることが好ましい。上述のように、プリント基板２００をコロナ放電用の電極２３の長手方向と直交する方向に移動させることによって被処理面全体にコロナ放電処理を行なう場合には、プリント基板２００の移動速度を変えることで放電処理時間を調整することができ、導電層２０２の酸化を防止することができる。例えば、コロナ放電用の電極２３が径５ｍｍの丸棒である場合、プリント基板２００の移動速度は１０ｍｍ／秒程度とすればよい。また、ここではプリント基板２００をコロナ放電用の電極２３の長手方向と直交する方向に移動させることによって被処理面全体に処理を行なう例について説明したが、プリント基板２００を移動させる代わりにコロナ放電用の電極２３を移動させることによって被処理面全体に処理を行なうこととしてもよい。
【００２５】
なお、プリント基板２００が矩形の場合には、コロナ放電用の電極２３及び誘電体部材２４の長さをプリント基板２００の短辺の長さ以上とすれば、プリント基板２００に一次元状に形成された複数のビアホール用の孔２０４に対して一度に処理を行なえるため好ましい。更に、コロナ放電用の電極２３及び誘電体部材２４の長さをプリント基板２００の最大直線寸法値である対角線の長さ以上とすれば、プリント基板２００の一辺とコロナ放電用の電極２３の長手方向とを正確に平行に配置しなくても、プリント基板２００の端部まで一度に処理を行なえるためより好ましい。
【００２６】
第２の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置は、第１の実施形態のコロナ放電用の電極２３及び誘電体部材２４を、格子状金属部材からなるコロナ放電用の電極６１及び板状絶縁体部材６２に置き換えたものである。図５は、第２の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する斜視図である。電極付近以外の構成は第１の実施形態と同様であるので、電極近傍について詳細に説明する。格子状金属部材からなるコロナ放電用の電極６１は板状絶縁体部材６２に蒸着されており、高周波トランス２２からの出力は同様にコロナ放電用の電極６１に接続されている。このようにすれば、放電点を格子状に形成することができるので２次元的な広がりをもった範囲に同時に放電加工することができ、処理時間の短縮を図ることができる。また、格子状金属部材を平面状金属部材にして放電用の電極を構成すれば、より密度が高い状態で放電加工することができる。
【００２７】
第３の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置は、第１の実施形態のコロナ放電用の電極２３及び誘電体部材２４を複数設置したものである。図６は、第３の実施の形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する斜視図であり、図７は図６のＰ視方向からみた装置中央付近の断面図である。電極付近以外の構成は第１の実施形態と同様であるので、電極近傍について詳細に説明する。本実施の形態では絶縁体部材７２ａ、７２ｂ、７２ｃが被覆された３本のコロナ放電用の電極７１ａ、７１ｂ、７１ｃを用いる。図７に示すようにこれらは支持部材１３により鉛直方向は同位置で、等間隔を置いて支持されている。このようにすれば、線状に形成された放電点を所定の間隔をおいて連続的に形成することができるので、２次元的な広がりをもった範囲に同時に放電加工することができ、処理時間の短縮を図ることができる。また、処理対象のプリント基板２００の大きさや加工速度に応じて、コロナ放電用の電極の設置数を適宜設定することができより効率的である。
【００２８】
第４の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置は、第１の実施形態に押圧手段としてのローラー８１を更に設けたものである。図８は本実施の形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する図である。図中矢印が工程の進行方向を示したものであり、プリント基板２００が図８中の二点鎖線で示すように大きく反っていたとしても、ローラー８１により設置台２５に押し付けられ密着固定される。このようにすれば、コロナ放電用の電極２３とプリント基板２００との距離が所定の値に保たれるのでコロナ放電が安定することとなる。押圧手段としてはこの他に、プリント基板全体をプレスするプレス手段等が好適に用いられる。
【００２９】
なお、上記各実施形態ではアクリル系粘着剤を用いたが、粘着剤１００は、プリント基板２００の被処理面とは反対側の面を粘着固定することによりプリント基板２００に生ずる反りや歪み等を矯正し、コロナ放電用の電極２３とプリント基板２００の導電層２０２との距離を一定に保ちコロナ放電を安定させるためのものである。従って、粘着剤１００の粘着力はプリント基板に生ずる反りや歪みを矯正できれば足りるものであり、使用温度において周波数０．０１〜１ｒａｄ／ｓの動的な変位を与えた場合に得られる動的せん断弾性率が１×１０5〜１×１０7μＮであるような粘着剤が好適に用いられる。
【００３０】
更に、粘着剤１００の粘着力は、コロナ放電加工中にはプリント基板２００を粘着固定し、コロナ放電加工後には再剥離できることが好ましく、使用温度において０．４９〜０．９８Ｎ／２５ｍｍの粘着力（ＪＩＳ  Ｚ  ０２３７に準拠した１８０度引き剥がし粘着力）を有する粘着剤が好適に用いられる。このような粘着剤としては例えば、アクリル基の炭素数が４〜２０の（メタ）アクリル酸アルキルエステルを（メタ）アクリル酸等と共重合して得られたアクリル系粘着剤、ゴム（天然ゴム、合成ゴム等）に粘着付与剤（ロジン、ロジンエステル、テルペンフェノール等）等を添加したゴム系粘着剤、シリコーン（ポリジメチルシロキサン等）に粘着付与剤（ＭＱレジン等）を添加して得られたシリコーン系粘着剤を例示することができるが、これらに限定されるものではない。
【００３１】
また、粘着剤を用いる場合には、以下のような手法も好ましい。アクリル系粘着剤は、水を媒体として重合した場合はエマルジョンやディスパージョンとして得られ、有機溶剤を媒体として重合した場合には有機溶剤溶液として得られるので、これらを設置台２５及び／又はプリント基板２００に塗布して、水や有機溶媒を乾燥除去することにより粘着剤を形成することができる。また、アクリル系粘着剤の合成に用いられる単量体を設置台２５及び／又はプリント基板２００に塗布し、それに紫外線等を照射することにより重合させてアクリル系粘着剤を形成することも可能である。
【００３２】
ゴム系粘着剤やシリコーン系粘着剤は、通常有機溶剤中で原料を混合して得られるので上記と同様に有機溶剤溶液として設置台２５及び／又はプリント基板２００に塗布して、有機溶媒を乾燥除去することにより粘着剤を形成することができる。アクリル系粘着剤、ゴム系粘着剤、及び、シリコーン系粘着剤は、水や有機溶剤等の媒体なしで重合や混練により得ることもでき、その場合は粘着剤を加熱溶融させて塗布することにより粘着剤を形成することができる。
【００３３】
なお、実施の形態は上記記載の態様に限定されるものではなく、他の条件等に応じて種々の変形態様をとることが可能である。例えば、設置台２５とは別途に第２の電極を設けてもよく、その場合に更に設置台２５と第２の電極との間にも別途の誘電体部材を配置してもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明に係るプリント基板の表面処理装置によれば、従来の処理技術が有する問題点を解決し、迅速かつ効果的な表面処理を行なうことが可能になる。すなわち、被処理面とコロナ放電を発生させるための電極との間に誘電体部材が配置されることにより、この誘電体部材が微小コンデンサの集合体として機能し、放電を特定の位置に集中させないようにする役割を果たす。そのため、線状電極によるコロナ放電を用いた従来の処理技術のようなアーク放電への移行を抑制することができ、被処理面等に損傷を与えることなくビアホール用の孔内部のスミアを除去することが可能になる。また、コロナ放電により被処理面を親水化することができるため、小径の孔に対しても湿式処理やメッキ処理等を容易に行なうことが可能になり、ひいては十分な電気的導通を備えたビアホールを形成することができる。更に、基板を設置台に粘着固定して反りや歪みを矯正しているので、基板と電極との間隔が一定に保たれコロナ放電が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する図である。
【図２】第１の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する図である。
【図３】第１の実施形態の処理を説明する斜視図である。
【図４】第１の実施形態における処理を説明するグラフである。
【図５】第２の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する図である。
【図６】第３の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する図である。
【図７】第３の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する図である。
【図８】第４の実施形態に係るプリント基板の表面処理装置を説明する図である。
【符号の説明】
２５…設置台、１００…粘着剤、２００…プリント基板、２０１…絶縁層、２０２…導電層、２０３…絶縁層、２０４…孔、２０５…スミア、２１…高周波電源、２２…高電圧高周波トランス、２３…第１の電極、２４…誘電体部材、２６…微小コンデンサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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