(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
メッキ液を貯留可能なメッキ槽と、前記メッキ液に浸漬可能な正の電極とが備えられ、一面側に導電層を設けた片面銅張積層板において他面側の絶縁層から前記導電層に到達するように形成されたビアホールの開口が前記正の電極に対向するように前記片面銅張積層板を前記メッキ液中に浸漬し、前記導電層を負の電極として電気メッキ法によって前記ビアホール内にメッキ金属を充填するビアホール充填装置であって、
前記メッキ槽内には、前記片面銅張積層板の前記ビアホールが開放された面側へ前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられ、
前記メッキ槽内において前記片面銅張積層板と垂直方向の側面、および底面にも前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられていることを特徴とするビアホール充填装置。
【請求項２】
前記メッキ槽には、このメッキ槽内に垂下された前記片面銅張積層板を幅方向に揺動させる揺動装置が備えられていることを特徴とする請求項１に記載のビアホール充填装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビアホール充填装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
多層回路基板を製造するための基礎技術として、プリント基板の絶縁層に貫通形成したビアホールに導電性材料を充填して、プリント基板の両側の回路を電気的に接続する方法が知られている。この際、ビアホールに導電性材料を充填するための装置として、電気メッキ装置を使用することができる。これは、ビアホールを形成させた片面銅張積層板をメッキ液に浸漬し、銅箔を一方の電極として使用した電気メッキ法によってビアホール内に導電性材料であるメッキ金属を析出させることにより、ビアホール内の充填を行うものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような装置を使用して、短時間でメッキを完了させようと思い電流密度を上げていくと、ビアホール内へのメッキ液の供給が不充分になり、焼けやメッキがつかないビアが発生してしまい、高速化に限界があった。
【０００４】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビアホールへのメッキ金属の充填時間を短縮できるビアホール充填装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項１の発明に係るビアホール充填装置は、メッキ液を貯留可能なメッキ槽と、前記メッキ液に浸漬可能な正の電極とが備えられ、一面側に導電層を設けた片面銅張積層板において他面側の絶縁層から前記導電層に到達するように形成されたビアホールの開口が前記正の電極に対向するように前記片面銅張積層板を前記メッキ液中に浸漬し、前記導電層を負の電極として電気メッキ法によって前記ビアホール内にメッキ金属を充填するビアホール充填装置であって、前記メッキ槽内には、前記片面銅張積層板の前記ビアホールが開放された面側へ前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられ、前記メッキ槽内において前記片面銅張積層板と垂直方向の側面、および底面にも前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の作用、および発明の効果】
請求項１の発明によれば、ビアホール充填装置のメッキ槽内には、片面銅張積層板のビアホールが開放された面側へメッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられている。このため、ビアホールの周辺に常に濃度の高いメッキ液を供給することができ、メッキ金属の析出につれてビアホール周辺のメッキ液の濃度が薄くなることを回避できる。これにより、メッキ金属の充填時間を短縮することができ、プリント基板の生産性を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のビアホール充填装置を具体化した一実施形態について、図１〜図６を参照しつつ詳細に説明する。
【０００８】
ビアホール充填装置１の設置台２上には、メッキ槽３が設置されている。メッキ槽３は、例えば合成樹脂により箱状に成形されており、その内部にはメッキ液８を貯留可能とされている。メッキ液８としては例えば硫酸銅メッキ浴が使用される。
【０００９】
メッキ槽３内の中央部には片面銅張積層板４が吊下部材（図示の簡略のため省略）により垂下されている。この片面銅張積層板４は、例えばガラスエポキシ樹脂製の厚さ７５μｍの絶縁性基板（本発明の絶縁層に該当する）５の一方の面に、厚さ１２μｍの銅箔６（本発明の導電層に該当する）が全面に貼り付けられた周知の構造であり、同じ大きさの２枚が互いに銅箔６側の面を貼り合わせられた状態でめっき槽３内に垂下されている（図４参照）。銅箔６は図示しない直流電源装置に接続されて陰極（本発明の負の電極に該当する）とされる。また、絶縁性基板５には、絶縁性基板５の厚さ方向に貫通して銅箔６に到達する、例えば内径１００μｍのビアホール７が所定の位置に形成されている。このビアホール７の形成手段としては、例えばパルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によるレーザ照射によって行うことができる。
【００１０】
吊下部材はメッキ槽３の上端縁付近に設けられる支持腕３３により支持されていて、この支持腕は揺動装置１８の揺動アーム１８Ａに接続されている。揺動アーム１８Ａはその下端部が基台１８Ｄに固定されており、その上下方向の中心部分には軸１８Ｂの一端部が取り付けられている。軸１８Ｂの他端部は回転板１８Ｃの円周部分に固定されていて、回転板１８Ｃをモータにより回転させると、軸１８Ｂの回転板１８Ｃに固定されている側の端部が回転運動する。これにつれて軸１８Ｂの揺動アームに固定されている側の端部が左右方向に揺動し、揺動アーム１８Ａの先端部を左右方向に揺動させる。これにより片面銅張積層板４を幅方向（図１の左右方向）に揺動させ、ビアホール７内の液流促進および気泡除去を行うことが可能とされている。
【００１１】
メッキ槽３の上部には、一対の支持板１１が、片面銅張積層板４の幅方向の端部よりやや外側の位置に、片面銅張積層板４と垂直方向にメッキ槽３を横切るように渡されている。そして、その先端はメッキ槽３の片面銅張積層板４と平行方向の側壁２３の上端に、支持部材１２によって取り付けられている。この支持板１１の上部には、一対の棒状の陽極支持体１３が片面銅張積層板４と平行方向に渡されており、その先端は支持板１１上に取付部材１４によって取り付けられている。
【００１２】
この陽極支持体１３からは、ステンレス製の網籠状のアノードケース１５が、２枚の片面銅張積層板４の絶縁性基板５の面の近傍にそれぞれ複数個並列して垂下されている。アノードケース１５の外側はポリプロピレン製の袋状のアノードバック（図示せず）で覆われ、その内部には、球状の銅ボール１６が複数個積み重ねられて収容されている。このアノードケース１５は、図示しない直流電源装置に接続されて陽極（本発明の正の電極に該当する）として使用される。
【００１３】
また、アノードケース１５と片面銅張積層板４とのほぼ中間の位置には、遮蔽板１７が片面銅張積層板４と平行に垂下されている。遮蔽板１７はロの字状に形成されてその外形寸法が片面銅張積層板４の外形寸法よりもやや大きく、またその開口部１７Ａが片面銅張積層板４の外形寸法よりもやや小さくされており、アノードケース１５側から片面銅張積層板４を見た場合に片面銅張積層板４の端部を覆い隠すようにされている。
【００１４】
メッキ槽３の底面１０には、エア噴出管２７が片面銅張積層板４の下方の位置に片面銅張積層板４と平行して配されている。このエア噴出管２７には、多数の噴出孔がエア噴出管２７の長さ方向に沿って複数箇所穿孔されている。エア噴出管２７はその一端が閉鎖され、他端がメッキ槽３外に延設されてエアポンプ２８と連結されている（図６参照）。そして、エアポンプ２８から空気を送ることにより、噴出孔から気泡をメッキ液８中に噴出させてメッキ液８を攪拌可能とされている。
【００１５】
さて、このビアホール充填装置１のメッキ槽３内には、噴出ノズル２０が備えられ、メッキ槽３内に設置された片面銅張積層板４のビアホール７が開放された面側へメッキ液８を噴出可能とされている。
【００１６】
メッキ槽３内には、その側面９および底面１０に沿って、メッキ液８を噴出する噴出ノズル２０を備えた吐出管１９が配されている。片面銅張積層板４と平行方向の側面９Ａには、片面銅張積層板４の右端から左端までの範囲に対応する位置に、それぞれ鉛直方向に伸ばされた４本の吐出管１９Ａが並列に配置されている。それぞれの吐出管１９Ａにおいて片面銅張積層板４の上端から下端までの範囲に対応する位置には、片面銅張積層板４の表面へ向けて開口された４個の噴出ノズル２０Ａが、上下方向にほぼ均一ピッチで設けられている。
【００１７】
また、片面銅張積層板４と垂直方向の側面９Ｂには、それぞれ鉛直方向に伸ばされた２本の吐出管１９Ｂが配されている。各吐出管１９Ｂには、互いに対向する側面９Ｂの方へ向けて開口された４個の噴出ノズル２０Ｂが、吐出管１９Ａと同様にほぼ均一ピッチで設けられている。さらに、メッキ槽３の底面１０にも２本の吐出管１９Ｃが、それぞれ片面銅張積層板４の幅方向に沿って配されている。これらの吐出管１９Ｃにおいて片面銅張積層板４の右端から左端までの範囲に対応する位置には、上方に向けて開口された４個の噴出ノズル２０Ｃがほぼ均一ピッチで設けられている。これらの噴出ノズル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは長さ１２０ｍｍ、内径２ｍｍの略円筒状とされており、吐出管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃとの接続部分付近には噴出ノズル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの長さ方向に約２０ｍｍの切り欠き部２１が設けられている（図５参照）。また、ノズル口２２はラッパ状に広げられて内径５ｍｍとされている。
【００１８】
各吐出管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃはそれぞれ一端が閉鎖され、他端はメッキ槽３外に延設されてメッキ槽３の側壁２３および排出槽２９を跨ぐようにして逆Ｕ字状に折り曲げられ、メッキ槽３の外周を取り囲むように配されたパイプ２４に接続されている。パイプ２４にはポンプ２６が接続されて（図６参照）、メッキ液８をメッキ槽３内に送液可能とされている。また、各吐出管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃにはバルブ２５が取り付けられて、任意の吐出管１９Ａ、１９Ｂ、１９Ｃに取り付けられた噴出ノズル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃからメッキ液８を噴出させることが可能とされている。
【００１９】
また、メッキ槽３の側壁２３の外側には、排出槽２９が設けられている。そして、側壁２３における片面銅張積層板４の上端よりやや上方に相当する位置には排出槽２９に連通する排出孔３０が設けられていて、メッキ槽３内に供給されたメッキ液８をオーバーフローさせることが可能となっている。メッキ槽３から排出されたメッキ液８は、排出槽２９に接続された排出管３１を通じてポンプ２６に送られ、ポンプ２６によって再びパイプ２４に送り出されてメッキ槽３内に供給される。
【００２０】
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
【００２１】
上記のように構成されたビアホール充填装置１のメッキ槽３内にメッキ液８を注ぎ入れて、片面銅張積層板４全体がメッキ液８に浸漬されるようにする。次いで、アノードケース１５と片面銅張積層板４の銅箔６とを直流電源装置のプラス端子およびマイナス端子に接続し、直流電圧を印加する。すると、還元反応によりビアホール７の底部に露出している銅箔６上にメッキ金属３２である銅が析出してメッキ金属３２の層を形成し、これが時間とともに成長していく。同時にアノードケース１５中の銅ボール１６が溶解してメッキ液８中に銅イオンが供給され、メッキ液８の濃度が一定に保たれる。
【００２２】
このときメッキ槽３内の片面銅張積層板４の近傍には、噴出ノズル２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが設けられている。このうち片面銅張積層板４の表面に向けて開口された噴出ノズル２０Ａからは、片面銅張積層板４に向けてメッキ液８が噴出される。噴出ノズル２０Ａは、上下左右に各四列ずつ均等に配置されているので、片面銅張積層板４の全面に均等にメッキ液８を当てることができるようになっている。また側面９Ｂおよび底面１０に設けられた噴出ノズル２０Ｂ、２０Ｃからもメッキ液８が噴出され、メッキ槽３内のメッキ液８を循環させる役割を果たしている。
【００２３】
このようにして、ビアホール７の周辺に常に濃度の高いメッキ液８が供給されるため、メッキ金属３２の析出につれてビアホール７周辺のメッキ液８の濃度が低下することを回避でき、メッキ析出の高速化が可能となる。これにより、メッキ金属３２の充填時間を短縮することができ、プリント基板の生産性を向上させることができる。
【００２４】
なお、本発明は以下のように変形して実施することもできる。また、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、均等の範囲にまで及ぶものである。
（１）本実施形態では、片面銅張積層板４の表面に向けて開口された噴出ノズル２０Ａは、上下左右に四列ずつ設けられているが、本発明によれば、噴出ノズルの個数および配置は本実施形態に限るものではなく、片面銅張積層板の全面に均等にメッキ液が当たる程度に配置されていればよい。同様に噴出ノズル２０Ｂ、２０Ｃの個数および配置も本実施形態に限るものではなく、メッキ液が循環可能な程度に配置されていればよい。
（２）本実施形態では、アノードケース１５はステンレス製であるが、本発明によれば、アノードケースの材質は導電性かつメッキ液中に溶解しない材質であればよく、例えばチタン製であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のビアホール充填装置の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図
【図４】図１の楕円Ｒ内の拡大断面図
【図５】（Ａ）噴出ノズルの拡大断面図
（Ｂ）噴出ノズルの側面図
【図６】本実施形態のビアホール充填装置の配管図
【符号の説明】
１…ビアホール充填装置
３…メッキ槽
４…片面銅張積層板
５…絶縁性基板（絶縁層）
６…銅箔（導電層・負の電極）
７…ビアホール
８…メッキ液
１５…アノードケース（正の電極）
２０…噴出ノズル
３２…メッキ金属
【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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