(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板の処理対象面をコロナ放電によって表面処理する表面処理装置に用いられるコロナ放電用電極であって、
棒状の金属電極と、
硬質の材料によって構成されており、前記金属電極の長手方向の外周に沿って前記金属電極を被覆する第１の誘電体部材と、
柔軟性を有する材料を用いて形成されており、前記金属電極と前記第１の誘電体部材との間の隙間に充填されていて、前記金属電極と前記第１の誘電体部材との双方に密着している第２の誘電体部材と
を備え、
前記金属電極の長手方向において前記第１の誘電体部材が前記金属電極より長いことを特徴とするコロナ放電用電極。
【請求項２】
前記第１の誘電体部材を形成する硬質の材料は、ガラス、アルミナ、多結晶サファイア、単結晶サファイア、ジルコニア、ステアタイトからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載のコロナ放電用電極。
【請求項３】
前記第２の誘電体部材を形成するために用いる柔軟性を有する材料は、一液型のシリコーンゴム、二液型のシリコーンゴム、二液型のフッ素ゴムからなる群から選択されることを特徴とする請求項１記載のコロナ放電用電極。
【請求項４】
基板の処理対象面をコロナ放電によって表面処理する表面処理装置であって、
棒状の金属電極と、
硬質の材料によって構成されており、前記金属電極の長手方向の外周に沿って前記金属電極を被覆する第１の誘電体部材と、
柔軟性を有する材料を用いて形成されており、前記金属電極と前記第１の誘電体部材との間の隙間に充填されていて、前記金属電極と前記第１の誘電体部材との双方に密着している第２の誘電体部材と
を備えて構成されるコロナ放電用電極が前記処理対象面と対向する位置に配置されている表面処理装置。
【請求項５】
前記第１の誘電体部材を構成する硬質の材料は、ガラス、アルミナ、多結晶サファイア、単結晶サファイア、ジルコニア、ステアタイトからなる群から選択されることを特徴とする請求項４記載の表面処理装置。
【請求項６】
前記第２の誘電体部材を形成するために用いる柔軟性を有する材料は、一液型のシリコーンゴム、二液型のシリコーンゴム、二液型のフッ素ゴムからなる群から選択されることを特徴とする請求項４記載の表面処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属電極を誘電体部材で被覆して構成されるコロナ放電用電極及びそのコロナ放電用電極を用いた基板の表面処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年の情報通信技術の発展に伴い、パーソナルコンピュータや携帯情報端末等のディスプレイ部や、デジタルカメラのモニタ画面部に用いられる液晶ディスプレイの需要が高まっている。液晶ディスプレイの製造方法は、ガラス基板上に電極パターンを形成する電極工程と、２枚のガラス基板を所定の間隔ではり合わせて液晶を注入するパネル組立工程と、組み立てたパネルをドライバＩＣなどと共に実装する実装工程とを有する。
【０００３】
電極工程では、アンダーコート膜の形成前や、電極パターンの形成前にガラス基板の表面を洗浄する工程がある。また、パネル組立工程では、オーバーコート膜の形成後で液晶の注入前に、ガラス基板の表面を洗浄する工程がある。これらの洗浄工程では、薬剤や有機溶剤を用いたウェット洗浄法が用いられていた。
【０００４】
しかしながら、このようなウェット洗浄法では、洗浄後に僅かな残留物が残ったり、洗浄処理装置が大掛かりになったり、洗浄後の廃液の処理が必要であったりといった技術的な課題があった。このため、プラズマ放電を用いた処理や、コロナ放電を用いた処理等が用いられるようになってきている。
【０００５】
また、同様に情報通信技術の発展に伴い、多層プリント基板が急速に普及している。このような多層プリント基板は、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を交互に積み重ねて一体化した積層体から構成されている。多層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。
【０００６】
多層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。
【０００７】
ところで、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いる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
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、処理対象面が広く平面的に分布している場合には、多数の針状電極を設けるか、針状電極を移動させる必要があり、処理対象面を一様に処理することが困難であった。
【０００９】
一方、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、処理対象面を損傷してしまうおそれがあった。
【００１０】
このような状況に対し、本発明者らは棒状の電極表面に誘電体部材を被覆し、放電が不安定になることを防止する手段を見出した。本発明者らは更に技術的検討を重ね、電極表面に誘電体部材を被覆する際の解決すべき課題を発見した。一つの解決すべき課題は、ガラスやセラミックスといった硬質の材料から構成されている誘電体部材を電極表面に被覆しようとする場合には、電極と誘電体部材との間に隙間が生じやすく、より安定した放電が得にくいことである。別の解決すべき課題は、シリコーンゴムやフッ素ゴムといった柔軟性を有する材料を用いて電極表面を被覆し誘電体部材を電極表面に形成しようとする場合には、電極と誘電体部材との間に隙間が生じないものの、放電処理時に誘電体部材の一部が飛散（スパッタ）し、微細なパーティクルが発生して処理対象面を汚してしまうことである。
【００１１】
そこで本発明は、電極と誘電体部材との間に隙間が生じにくく、放電処理時に誘電体部材の一部が飛散しにくいコロナ放電用電極及びそれを用いた表面処理装置を提供することを課題とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のコロナ放電用電極は、基板の処理対象面をコロナ放電によって表面処理する表面処理装置に用いられるものであって、棒状の金属電極と、硬質の材料によって構成されており、金属電極の長手方向の外周に沿って金属電極を被覆する第１の誘電体部材と、柔軟性を有する材料を用いて形成されており、金属電極と第１の誘電体部材との間の隙間に充填されていて、金属電極と第１の誘電体部材との双方に密着している第２の誘電体部材とを備え、金属電極の長手方向において第１の誘電体部材が金属電極より長いことを特徴とする。
【００１３】
本発明によれば、棒状の金属電極を、硬質の材料によって形成されている第１の誘電体部材で被覆しているので、コロナ放電時に特定の箇所に電流集中が生じることがなく、誘電体部材の飛散によって処理対象面が汚れることがない。また、金属電極と第１の誘電体部材との間の隙間を第２の誘電体部材で充填しているので、金属電極と、第１の誘電体部材及び第２の誘電体部材との間に空隙が生じずにコロナ放電がより安定する。
【００１４】
また本発明のコロナ放電用電極は、第１の誘電体部材を形成する硬質の材料を、ガラス、アルミナ、多結晶サファイア、単結晶サファイア、ジルコニア、ステアタイトからなる群から選択されるようにしてもよい。このようにすれば、コロナ放電時に特定の箇所に電流集中が生じることがなく、誘電体部材の飛散によって処理対象面が汚れることがない。
【００１５】
また本発明のコロナ放電用電極は、第２の誘電体部材を形成するために用いる柔軟性を有する材料を、一液型のシリコーンゴム、二液型のシリコーンゴム、二液型のフッ素ゴムからなる群から選択されるようにしてもよい。このようにすれば、金属電極と第１の誘電体部材との間の隙間に充填して硬化させることができ、金属電極と、第１の誘電体部材及び第２の誘電体部材との間に空隙が生じることがないのでコロナ放電がより安定する。
【００１６】
本発明の表面処理装置は、基板の処理対象面をコロナ放電によって表面処理するものであって、棒状の金属電極と、硬質の材料によって構成されており、金属電極の長手方向の外周に沿って金属電極を被覆する第１の誘電体部材と、柔軟性を有する材料を用いて形成されており、金属電極と第１の誘電体部材との間の隙間に充填されていて、金属電極と第１の誘電体部材との双方に密着している第２の誘電体部材とを備えて構成されるコロナ放電用電極が処理対象面と対向する位置に配置されている。
【００１７】
本発明によれば、棒状の金属電極を、硬質の材料によって形成されている第１の誘電体部材で被覆しているので、コロナ放電時に特定の箇所に電流集中が生じることがなく、誘電体部材の飛散によって基板の処理対象面が汚れることがない。また、金属電極と第１の誘電体部材との間の隙間を第２の誘電体部材で充填しているので、金属電極と、第１の誘電体部材及び第２の誘電体部材との間に空隙が生じずにコロナ放電がより安定し、更には、第１の誘電体部材及び第２の誘電体部材における発熱を抑制することができる。
【００１８】
また本発明の表面処理装置は、第１の誘電体部材を構成する硬質の材料を、ガラス、アルミナ、多結晶サファイア、単結晶サファイア、ジルコニア、ステアタイトからなる群から選択されるようにしてもよい。このようにすれば、コロナ放電時に特定の箇所に電流集中が生じることがなく、誘電体部材の飛散によって基板の処理対象面が汚れることがない。
【００１９】
また本発明の表面処理装置は、第２の誘電体部材を形成するために用いる柔軟性を有する材料を、一液型のシリコーンゴム、二液型のシリコーンゴム、二液型のフッ素ゴムからなる群から選択されるようにしてもよい。このようにすれば、金属電極と第１の誘電体部材との間の隙間に充填して硬化させることができ、金属電極と、第１の誘電体部材及び第２の誘電体部材との間に空隙が生じることがないのでコロナ放電がより安定する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して重複する説明を省略する。
【００２１】
本発明の実施形態である表面処理装置１について、図１を用いて説明する。図１は、表面処理装置１の構成を示した図である。表面処理装置１は、基台１３と、搬送ローラ１２と、コロナ放電用電極１１と、搬送台１４と、高周波高電圧電源１５とを備えて構成されている。引き続いて各構成要素について説明する。
【００２２】
搬送ローラ１２は、図示しない係止手段によって基台１３に取り付けられており、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状部材の集合体として構成されている。搬送ローラ１２が回転することで、搬送ローラ１２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矢印Ａの方向に移動させることができる。
【００２３】
搬送台１４は、搬送ローラ１２上に載置されていて、その上には基板１６を載置している。搬送台１４は、基板１６よりも大きい金属板で形成されていて、外部回路１５ｂを介して高周波高電圧電源１５に接続されており、接地されていても接地されていなくてもよい。
【００２４】
高周波高電圧電源１５は、高電圧側の外部回路１５ａを介してコロナ放電用電極１１と、低電圧側の外部回路１５ｂを介して搬送台１４とそれぞれ接続されており、コロナ放電用電極１１及び搬送台１４に対し、５ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波数で５ｋＶ〜１４ｋＶの交流電圧を印加することが可能になっている。５ｋＶ未満ではコロナ放電が発生しなかったり、あるいは不均一なコロナ放電となる場合があり、１４ｋＶ以上では基板１６の被処理面に損傷を発生させる危険性があるからである。
【００２５】
コロナ放電用電極１１については、図２を用いて説明する。図２は、図１のＩ−Ｉ断面を示した図である。コロナ放電用電極１１は、図示しない電極支持梁に取り付けられており、電極支持梁の両端は図示しない支持部材によって固定されている。支持部材は、電極支持梁を支持しつつ上下に移動可能に構成されている。そのような支持部材の例としては、ベース部と、ネジ部と、調整つまみと、支持部と、位置針とを有する構成がある。より具体的には、ベース部は、基台１３に固定されていて、基台１３に固定されているのとは反対側には雌ネジが形成されており、ネジ部の雄ネジが螺合されている。ネジ部の雄ネジが形成されているのとは反対側の端部には、調整つまみが取り付けられていて、調整つまみを回すことでベース部に対してネジ部を上下に動かすことができる。支持部は、コロナ放電用電極とネジ部とを固定していて、支持部に対してネジ部は回動自在に取り付けられている。位置針は、支持部に取り付けられており、ベース部上に形成されている目盛を指し示していて、コロナ放電用電極１１と基板１６との間の放電距離ａを調整することができる。
【００２６】
コロナ放電用電極１１と基板１６との間の放電距離ａは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ未満ではコロナ放電用電極１１と基板１６との間隔を保つ精度が困難となり、５ｍｍ以上ではコロナ放電印加電圧が高くなりすぎるためにトランスが大きくなり消費電力の無駄が大きくなる。また、放電距離ａのばらつきは、放電距離ａの１／５以下なるように調整している。
【００２７】
コロナ放電用電極１１は、パイプ状の金属電極１１ａと、同じくパイプ状の第１の誘電体部材１１ｂと、金属電極１１ａと第１の誘電体部材１１ｂとの間の隙間に充填される第２の誘電体部材１１ｃとを備えて構成されている。金属電極１１ａの長さは、少なくとも基板１６の一辺よりも長く、材料としてはステンレスが用いられている。第１の誘電体部材１１ｂは、金属電極１１ａよりも長く、その内径ｄ２は、金属電極１１ａの外径よりも大きい。第１の誘電体部材１１ｂを構成する材料は、石英ガラスが用いられているが、コロナ放電の際に飛散しない程度に硬質の材料で構成されていることが好ましく、石英ガラスの他には、アルミナ、多結晶サファイア、単結晶サファイア、ジルコニア、ステアタイトといった材料が用いられる。
【００２８】
第２の誘電体部材１１ｃとしては、一液型のシリコーンゴムを熱硬化させて用いている。一液型のシリコーンゴムとしては、接着性がよく腐食性の少ない縮合型の、アルコール型、オキシム型、アセトン型といった分類のものが好適に用いられる。第２の誘電体部材１１ｃに用いられる材料は、硬化後に温度によって特性が変化せず、外部応力の分散吸収のため柔軟性に富み、密着性の高いものが用いられる。このような材料としては、一液型のシリコーンゴムの他に、二液型のシリコーンゴムやフッ素ゴムも用いられる。フッ素ゴムとしては、ＵＤＦ−ＨＦＰ系、ＴＦＥ−Ｐ系、含フッ素シリコン系、含フッ素ビニルエーテル系、含フッ素フォスファゼン系といった種類のものが用いられる。
【００２９】
次に、コロナ放電用電極１１の製造方法について図３を用いて説明する。図３は、コロナ放電用電極１１の製造方法を示した図である。まず、金属電極１１ａと、第１の誘電体部材１１ｂと、ガイド部材３１とを準備する（図３（ａ））。
ガイド部材３１は、金属電極１１ａの中空部分に挿入される棒状部３１ｂと、棒状部３１ｂの一端部に取り付けられているテーパ部３１ａとから構成されている。テーパ部３１ａは円錐台形状をしており、棒状部３１ｂの一端部に取り付けられている部分が金属電極１１ａの外径ｄ１とほぼ同じ直径の円形状で、反対側の部分は直径が金属電極１１ａの外径ｄ１よりも小さい円形状をしている。ガイド部材３１は、矢印Ｂの方向に沿って金属電極１１ａの中空部分に挿入される。
【００３０】
次に、第１の誘電体部材１１ｂの内周に第２の誘電体部材１１ｃ（一液型のシリコーンゴム）を、塗膜厚が金属電極１１ａの外径ｄ１と第１の誘電体部材１１ｂの内径ｄ２との差よりも大きくなるように塗布する（図３（ｂ））。その後、第１の誘電体部材１１ｂに金属電極１１ａを、ガイド部材３１が取り付けれている側から矢印Ｄ方向へ挿入する。その際に、矢印Ｃ方向に回転させると滑らかに挿入することができる（図３（ｂ））。金属電極１１ａが第１の誘電体部材１１ｂ内に完全に挿入される位置までゆっくりと挿入する（図３（ｃ））。その後、ガイド部材３１を矢印Ｅ方向に取り去り（図３（ｄ））、金属電極１１ａ及び第１の誘電体部材１１ｂを矢印Ｆ方向に同時にゆっくりと回転させながら６０〜８０℃で加熱し、第２の誘電体部材１１ｃを促進硬化させてコロナ放電用電極１１を完成させる（図３（ｄ））。
【００３１】
図３（ｅ）は、図３（ｄ）の、II−II断面を示した図である。図３（ｅ）に示すように、第２の誘電体部材１１ｃは金属電極１１ａと第１の誘電体部材１１ｂとの双方に密着している。また、図３（ｅ）のＨ部分のように、金属電極１１ａを第１の誘電体部材１１ｂに挿入する際に第２の誘電体部材１１ｃが削り取られていても、金属電極１１ａに接する部分で密着していればよい。同様に、ガイド部材３１を取り去る際に、図３（ｅ）のＧ部分のように第２の誘電体部材１１ｃが削り取られていても、金属電極１１ａに接する部分で密着していればよい。
【００３２】
図４は、図３（ｄ）の、III−III断面を示した図である。金属電極１１ａと第１の誘電体部材１１ｂとの位置関係は、図４（ａ）に示すように同心円状に配置されることが好ましいが、図４（ｂ）に示すように金属電極１１ａの配置位置が偏心しており、第１の誘電体部材１１ｂと部分的に接するようになっていてもよい。
【００３３】
本発明の実施形態である表面処理装置１を用いて、基板１６の表面を処理する方法について図１及び図２を用い、具体的数値を挙げながら説明する。なお、基板１６としては、３３０ｍｍ×３００ｍｍのガラス板を用いている。金属電極１１ａとしては長さが３６０ｍｍ、外径ｄ１が１５ｍｍ、肉厚保が２ｍｍのステンレスパイプを用いている。また、第１の誘電体部材１１ｂとしては、長さが４００ｍｍ、内径ｄ２が１６ｍｍ、肉厚が１ｍｍの石英ガラス管を用いている。
【００３４】
まず基板１６の表面の凹凸やうねりを解消するために表面の研磨を行なった後、基板１６を被処理面を上にして搬送台１４上に載置し、搬送ローラ１２によって矢印Ａの方向に５ｍｍ／秒の速度で搬送する。コロナ放電用電極１１と基板１６との間の放電距離ａは１ｍｍとしている。また、放電距離ａのばらつきは、放電距離ａの１／５以下なるように調整している。
【００３５】
基板１６がコロナ放電用電極１１の直下を通過する際に、高周波高電圧電源１５によって、コロナ放電用電極１１及び搬送台１４に電圧１０ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加する。このようにコロナ放電用電極１１及び搬送台１４に電圧を印加していくと電界が増大し、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、コロナ放電用電極１１から発生したコロナ放電は、基板１６の被処理面上の異物を除去し、表面を親水化させる。こうしたコロナ放電処理を、搬送ローラ１２により基板１６をコロナ放電用電極１１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、基板１６の全体を処理することができる。本発明者らがこの条件にて実験を行なった結果、コロナ放電処理には十分な効果があり、長時間の使用でも第１の誘電体部材１１ｂの飛散はごく僅かであった。
【００３６】
また、本発明者らは他の条件での効果を確認するために、金属電極１１ａとして、長さが３６０ｍｍ、外径ｄ１が６ｍｍ、の中実ステンレス棒を用い、第１の誘電体部材１１ｂとして、長さが４００ｍｍ、内径ｄ２が７．５ｍｍ、肉厚が１ｍｍのアルミナを用い、第２の誘電体部材としては一液型のシリコーンゴムを用いてコロナ放電用電極１１を作成し、コロナ放電処理を行なった。搬送スピードは５ｍｍ／秒で、コロナ放電用電極１１には、電圧１１ｋＶ、周波数２０ｋＨｚの交流電圧を印加した。この条件でも、コロナ放電処理には十分な効果があり、長時間の使用でも第１の誘電体部材１１ｂの飛散はごく僅かであった。
【００３７】
なお、液晶ディスプレイに用いられるガラス基板に対して本実施形態にかかる表面処理装置１で表面処理を施す場合には、電極工程での、アンダーコート膜の形成前や、電極パターンの形成前にガラス基板の表面を洗浄する工程や、パネル組立工程での、オーバーコート膜の形成後で液晶の注入前にガラス基板の表面を洗浄する工程で表面処理が行われる。
【００３８】
また、基板としてはガラス基板に限られるものではなく、プリント基板に対しても表面処理をすることができる。その場合には、搬送台１４にプリント基板を吸着などさせてプリント基板の歪みを除去してから、表面処理を行なう。その際の数値的条件は、搬送台１４の搬送速度は５ｍｍ／秒、コロナ放電用電極１１とプリント基板との間の放電距離ａは１．５ｍｍ、コロナ放電用電極１１及び搬送台１４に印加する交流電圧は、電圧９．２ｋＶ、周波数１０ｋＨｚとするのが好ましい。なお、プリント基板に対して表面処理をする場合には、プリント基板にビアホール用の穴をあけてから本実施の形態に係る表面処理装置１で表面処理をしてスミア等を除去した後、メッキ工程で導電性メッキ層を形成する。
【００３９】
本発明の実施形態の作用及び効果について説明する。パイプ状又は中実棒状のステンレス製金属電極１１ａを、硬質の材料である石英ガラス又はアルミナによって形成されている第１の誘電体部材１１ｂで被覆しているので、コロナ放電時に特定の箇所に電流集中が生じることがなく、誘電体部材の飛散によって基板１６の処理対象面が汚れることがない。また、金属電極１１ａと第１の誘電体部材１１ｂとの間の隙間を一液型のシリコーンゴムからなる第２の誘電体部材１１ｃで充填しているので、金属電極１１ａと、第１の誘電体部材１１ｂ及び第２の誘電体部材１１ｃとの間に空隙が生じることがなくなるためコロナ放電がより安定する。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、棒状の金属電極を、硬質の材料によって形成されている第１の誘電体部材で被覆しているので、コロナ放電時に特定の箇所に電流集中が生じることがなく、誘電体部材の飛散によって処理対象面が汚れることがない。また、金属電極と第１の誘電体部材との間の隙間を第２の誘電体部材で充填しているので、金属電極と、第１の誘電体部材及び第２の誘電体部材との間に空隙が生じることがなくなるためコロナ放電がより安定する。従って、本発明の目的とする電極と誘電体部材との間に隙間が生じにくく、放電処理時に誘電体部材の一部が飛散しにくいコロナ放電用電極及びそれを用いた表面処理装置を提供することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態である表面処理装置１を示した図である。
【図２】図１のＩ−Ｉ断面を示した図である。
【図３】図１の表面処理装置１に用いられるコロナ放電用電極１１の製造方法を示した図である。
【図４】図３のIII−III断面を示した図である。
【符号の説明】
１…表面処理装置、１１…コロナ放電用電極、１１ａ…金属電極、１１ｂ…第１の誘電体部材、１１ｃ…第２の誘電体部材、１２…搬送ローラ、１３…基台、１４…搬送台、１５…高周波高電圧電源、１６…基板。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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