(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を吸引固定する吸引手段と、
前記被処理面と対向する位置に配置され且つ前記被処理面と平行に配置され、前記導電層との間にコロナ放電を発生させるための棒状の電極と、
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設置するための設置台と
を備え、
前記吸引手段が前記設置台に設けられており、
前記吸引手段が、前記設置台に形成された溝であって少なくとも前記プリント基板の外周よりも内側に形成され前記プリント基板とによって閉空間を形成する吸引溝を有し、
前記吸引溝の平面形状が略方形状であ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】
前記吸引手段は、外部へ排気する排気口、及び、前記吸気溝と前記排気口とを接続する連通路を更に有す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、
前記吸引手段が、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起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、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、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を吸引固定する吸引手段と、被処理面と対向する位置に配置され且つ被処理面と平行に配置され、導電層との間にコロナ放電を発生させるための棒状の電極と、被処理面と電極との間に配置された誘電体部材と、プリント基板を設置するための設置台とを備え、吸引手段が設置台に設けられており、吸引手段が、設置台に形成された溝であって少なくともプリント基板の外周よりも内側に形成されプリント基板とによって閉空間を形成する吸引溝を有し、吸引溝の平面形状が略方形状であ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、吸引手段でプリント基板を吸引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、本発明によれば、プリント基板を設置するための設置台に吸引手段が設けられているようにしてもよく、このようにすればプリント基板を設置台に反りや歪みのない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。また、本発明によれば、プリント基板を設置台に載置した状態で吸引溝の空気を吸引し減圧することでプリント基板を設置台に吸引固定することができるので、プリント基板を設置台に反りや歪みのない状態で設置することができ、コロナ放電をより安定させ特定の位置に集中させないようにすることができる。
【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を容易にすることができる。
【００１５】
また本発明では、吸引手段は、外部へ排気する排気口、及び、吸引溝と排気口とを接続する連通路を更に有してもよい。このようにすれば、プリント基板を設置台に載置した状態で例えば吸引ポンプのような減圧手段を排気口に接続し、吸引溝から連通路にかけての空気を吸引し減圧することでプリント基板を設置台に吸引固定することができるので、プリント基板を設置台に反りや歪みのない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ことができる。
【００１７】
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よく、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。
【００１８】
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、吸引手段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。
【００１９】
【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。
【００２０】
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（以下第１の電極）が搬送手段１２に対向する位置に懸架されている。第１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。
【００２１】
コロナ放電処理対象のプリント基板２００は、第２の電極２５上の設置台１００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と第１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、第２の電極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。第１の電極２３及び第２の電極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。設置台１００には連結ホース３２を介して吸引ポンプ３１が連結されており、プリント基板２００を設置台１００に吸引固定している。
【００２２】
図３は、設置台１００の平面図である。図１〜３を用いて設置台１００について詳細に説明する。設置台１００は、吸引部１０１及びスペーサ１０２とからなっている。吸引部１０１には略方形状に第１の吸引溝１０３が三重に設けられ、当該第１の吸引溝１０３をそれぞれ接続する形で第２の吸引溝１０４が更に設けられ、連通路１０５の吸気口１０７に接続されている。連通路１０５は、吸気口１０７、Ｌ字コネクタ１０８、及び、ホース１０９より形成されている。吸気口１０７は吸引部１０１に穴を空ける形で設けられており、第２の吸引溝１０４が接続されているのとは反対側にはＬ字コネクタ１０８が接続されている。Ｌ字コネクタ１０８は更にホース１０９に接続されており、Ｌ字コネクタ１０８及びホース１０９はスペーサ１０２内に配置されている。スペーサ１０２には外部へ排気するための排気口１０６が設けられており、ホース１０９が接続されている。
【００２３】
排気口１０６の、ホース１０９が接続されているのとは反対側の口は、連結ホース３２を介して吸引ポンプ３１に接続されており、吸引ポンプ３１を作動させることにより、排気口１０６、ホース１０９、Ｌ字コネクタ１０８、吸引口１０７、第２の吸引溝１０４、第１の吸引溝１０３を経由して内部の空気が吸引減圧されいわゆる真空状態となり、プリント基板２００を設置台１００に密着させることができ、プリント基板２００に生じているそりや歪みを矯正することができる。プリント基板２００が第１の吸引溝１０３及び第２の吸引溝１０４を覆いきれなかった場合には、覆いきれない部分を薄い板で覆うか、吸引ポンプ３１の吸引力を増してプリント基板２００が設置台１００に密着する程度に吸引するのが好ましい。
【００２４】
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４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５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。
【００２５】
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から図３を用いて説明する。まず、設置台１００にプリント基板２００を載置し吸引して、プリント基板２００を設置台１００に密着させプリント基板２００の反りや歪みを矯正する。設置台１００は第２の電極２５を介して搬送手段１２上に載置されており、吸引後第１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により第１の電極２３及び第２の電極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、第１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、第１の電極２３から発生した放電の一部がプリント基板２００の孔２０４が形成された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を第１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、孔２０４が形成された被処理面とは反対側の面に、ビアホール用の孔が更に形成されていてもよい。このビアホール用の孔が形成された面を表面処理する際には、プリント基板２００を裏返して同様に表面処理する。
【００２６】
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を第１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、第１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、ここでは基板２００を第１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第１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。
【００２７】
なお、プリント基板２００が矩形の場合には第１の電極２３の長さを基板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、第１の電極２３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の一辺と第１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。
【００２８】
また、本実施の形態では第１の吸引溝１０３は三重に設けられているが、これは載置されるプリント基板２００の大きさやそり等の状況によって適宜変更可能なものである。また、形状も本実施の形態では略方形としているが、これは載置されるプリント基板２００の形状（図３中二点鎖線で示す。）に合わせたものであり、例えば円形のプリント基板では溝を円形にする等の設計を行なうことが好ましく、例えば溝を放射状に形成してもよい。
【００２９】
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の実施形態の設置台１００を図６に示す設置台３００に置き換えたものである。図６は設置台３００の平面図であり、図７は図６のＡ−Ａ断面図である。設置台３００以外の構成は第１の実施の形態と同様であるので、設置台３００について詳細に説明する。設置台３００は、吸引部３０１及びスペーサ３０２とからなっている。吸引部３０１には吸引孔３０３が、吸引部３０１を貫通する状態で多数設けられている。スペーサ３０２には、吸引孔３０３に接続するように設けられた空間３０４と、空間３０４に接続されている通路３０５が設けられ、連通路３０６を形成している。更にスペーサ３０２には外部へ排気するための排気口３０７が設けられており、通路３０５が接続されている。
【００３０】
排気口３０７の、通路３０５が接続されているのとは反対側の口は、連結ホース３２を介して吸引ポンプ３１に接続されており、吸引ポンプ３１を作動させることにより、排気口３０７、通路３０５、空間３０４、吸引孔３０３を経由して内部の空気が吸引され真空状態となり、プリント基板２００を設置台３００に密着させることができ、プリント基板２００に生じているそりや歪みを矯正することができる。プリント基板２００が吸気孔３０２を覆いきれなかった場合には、覆いきれない部分を薄い板で覆うか、吸引ポンプ３１の吸引力を増してプリント基板２００が設置台３００に密着する程度に吸引するのが好ましい。
【００３１】
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の実施形態の第１の電極２３及び誘電体部材２４を、格子状金属部材からなる第１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８は、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第１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第１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。
【００３２】
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の実施形態の第１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９は、第４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１０は図９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本の第１の電極７１ａ、７１ｂ、７１ｃを用いる。図１０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、第１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。
【００３３】
なお、実施の形態は上記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１００に接触した状態で第２の電極２５を配置する必要はなく、設置台１００と第２の電極２５との間にも別途の誘電体部材を配置してもよい。また、第１の電極２３と設置台１００を高周波電源２１及び高電圧高周波トランス２２により接続し、第２の電極２５の役割を設置台１００に果たさせるようにしてもよい。
【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、吸引手段によりプリント基板を吸引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の実施形態に係るプリント基板の設置台を説明する図である。
【図４】第１の実施形態の処理を説明する斜視図である。
【図５】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６】第２の実施形態に係るプリント基板の設置台を説明する図である。
【図７】第２の実施形態に係るプリント基板の設置台を説明する断面図である。
【図８】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９】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。
【図１０】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】
１００…設置台、１０１…吸着台、１０２…、スペーサ、１０３…第１の吸気溝、１０４…第２の吸気溝、１０５…連通路、１０６…排気口、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、２５…第２の電極、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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【図９】
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【図１０】
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