(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁材料からなる基体に導電層が形成された被処理基板の表面を、当該被処理基板の上方に配置された電極手段からのコロナ放電により処理する基板の表面処理装置において、
前記電極手段は、棒状若しくは板状であって前記被処理基板の表面処理対象領域を横断して跨ぐように配置された放電電極と、前記被処理基板と前記放電電極の間に介在するように前記放電電極に取り付けられた誘電体部材とを有して構成され、
更に、
前記電極手段の上方に沿うように配置され、長手方向一方側と他方側の懸垂ポイントで当該電極手段を懸垂保持する電極保持部材と、
前記一方側と他方側の懸垂ポイント間の前記電極保持部材に取り付けられ、前記電極手段を吊下することにより当該電極手段の自重による撓みを除去する撓み除去機構と、
前記電極保持部材を支持し、前記電極保持部材と前記被処理基板との間隔を調整する距離調整部材と
を備えることを特徴とする基板の表面処理装置。
【請求項２】
前記被処理基板は、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であり、前記表面処理対象領域に前記ビアホールが形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板の表面処理装置。
【請求項３】
前記放電電極の長手方向の寸法が前記被処理基板の最大直線寸法値よりも長くなるように形成されており、
前記長手方向一方側と他方側の懸垂ポイントは、前記被処理基板を挟んでそれぞれ外側にある
ことを特徴とする請求項１又は２記載の基板の表面処理装置。
【請求項４】
前記撓み除去機構が前記電極手段を吊下する吊下ポイントにおいて、
前記撓み除去機構が、前記電極保持部材と前記電極手段との間隔を変えられるように伸縮可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の基板の表面処理装置。
【請求項５】
前記距離調整部材は、前記電極保持部材を長手方向一方側と他方側の支持ポイントで支持し、前記支持ポイントにおいて前記電極保持部材を上下移動させるように伸縮可能に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の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、被処理基板の表面を電極手段からのコロナ放電により処理する、基板の表面処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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】
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。
【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いる。
【０００５】
乾式のデスミア処理に用いられる従来の基板の表面処理装置のうち、コロナ放電を利用したものとしては、特開平７−６２５６６号公報、特開平７−２１４４２７号公報、特開平８−１３２３９２号公報、特開平７−２４１７３１号公報、特開平７−２６６１４２号公報、特開平８−１５０５１４号公報、特開平７−２５６５２１号公報、特開平８−２１５９３４号公報に開示されているものが挙げられる。
【０００６】
【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、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。
【０００７】
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、線状電極は自重により撓むことがある。線状電極が自重により撓むと、撓んだ部分においてコロナ放電の電流密度が上がり、電流集中が発生しやすくなるおそれがあった。特に、プリント基板といった被処理基板が大型化して、一辺が６００ｍｍを超えるようになると、被処理基板と線状電極との間隔を最適に保つことは困難であった。
【０００８】
そこで、本発明では、被処理基板の表面を電極手段からのコロナ放電により処理する基板の表面処理装置であって、安定したコロナ放電を発生させることができ、均一な表面処理を可能とする表面処理装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る基板の表面処理装置は、絶縁材料からなる基体に導電層が形成された被処理基板の表面を、被処理基板の上方に配置された電極手段からのコロナ放電により処理することを特徴とする。電極手段は、棒状若しくは板状であって被処理基板の表面処理対象領域を横断して跨ぐように配置された放電電極と、被処理基板と放電電極の間に介在するように放電電極に取り付けられた誘電体部材とを有して構成されることを特徴とする。更に、電極手段の上方に沿うように配置され、長手方向一方側と他方側の懸垂ポイントで電極手段を懸垂保持する電極保持部材と、一方側と他方側の懸垂ポイント間の電極保持部材に取り付けられ、電極手段を吊下することにより電極手段の自重による撓みを除去する撓み除去機構と、電極保持部材を支持し、電極保持部材と被処理基板との間隔を調整する距離調整部材とを備えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、被処理基板と放電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、撓み除去機構が電極手段を吊下することにより電極手段の自重による撓みを除去するので、被処理基板と電極手段との間隔を最適に保つことができ、均一なコロナ放電が可能となる。更に、撓み除去機構と距離調整部材とが別個に設けられているので、電極手段の自重による撓みを除去した状態で、電極保持部材と被処理基板との間隔を調整することが可能となる。また本発明の棒状又は板状の電極は、中空のパイプ状又は箱状の電極であってもよい。
【００１１】
また本発明では、被処理基板は、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であり、表面処理対象領域にビアホールが形成されているようにしてもよい。
【００１２】
また本発明では、放電電極の長手方向の寸法が被処理基板の最大直線寸法値よりも長くなるように形成されており、長手方向一方側と他方側の懸垂ポイントは、被処理基板を挟んでそれぞれ外側にあるようにしてもよい。このようにすれば、例えば放電電極の端部と被処理基板の端部をそろえておくことにより、被処理基板上を放電電極が常に通過するようにすることができるので、被処理基板を放電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、撓み除去機構が電極手段を吊下する吊下ポイントにおいて、撓み除去機構が、前記電極保持部材と前記電極手段との間隔を変えられるように伸縮可能に形成されていてもよい。このようにすれば、吊下ポイントにおいて電極手段を上下に移動させることによって、電極手段の自重による撓みを除去することができるので、電極手段の撓みをより木目細かく除去することができる。
【００１４】
また本発明では、距離調整部材は、電極保持部材を長手方向一方側と他方側の支持ポイントで支持し、支持ポイントにおいて電極保持部材を上下移動させるように伸縮可能に形成されていてもよい。このようにすれば、撓み除去機構により電極手段の撓みが除去された状態のままで、電極保持部材を上下移動させることによって電極保持部材と被処理基板との距離を変えることができる。
【００１５】
【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。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係る表面処理装置１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。引き続いて、図１及び図２を用いて、表面処理装置１について説明する。表面処理装置１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が配置されている。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いる。このローラー状の部材が回転することで、搬送手段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移動させることができる。
【００１７】
コロナ放電用の放電電極を支持するための電極保持部材１３が、距離調整部材１４によって両端を支持されて、基台１１上に搬送手段１２を跨ぐように配置されている。コロナ放電用の放電電極２３は両端を折り曲げられ、その折り曲げられた両端を第１の懸垂ポイント２３ａ及び第２の懸垂ポイント２３ｂとして、電極保持部材１３に懸架されている。第１の懸垂ポイント２３ａ側の放電電極２３の端部は、電極保持部材１３よりも突出するように配置されており、後述する高電圧高周波トランス２２と接続されている。放電電極２３はステンレスといった金属製の丸棒又はパイプからなる電極である。放電電極２３には、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。
【００１８】
放電電極２３は、更に撓み除去機構２６によって電極保持部材１３と連結されている。撓み除去機構２６は、第１の懸垂ポイント２３ａ及び第２の懸垂ポイント２３ｂ間に３個配置されている。放電電極２３は、撓み除去機構２６によって吊下されることにより、自重による撓みが除去されている。また、撓み除去機構２６は、調整ダイヤル２６ａを有している。調整ダイヤル２６ａを回転することにより、放電電極２３と電極保持部材１３との間隔を調整することができる（詳細は後述）。
【００１９】
コロナ放電処理対象のプリント基板２００は、設置台２５上に載置され搬送手段１２上を搬送されてくる。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。放電電極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の出力が放電電極２３に接続されており、放電電極２３及び設置台２５に対し、５ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの高周波数で４ｋＶ〜１５ｋＶの交流電圧を印加することが可能になっている。設置台２５には連結ホース３２を介して吸引ポンプ３１が連結されている。吸引ポンプ３１が、設置台２５内部の空気を吸引することにより、プリント基板２００を設置台２５に吸引固定している。プリント基板２００は、設置台２５に吸引固定されることにより、反りが除去されている。
【００２０】
距離調整部材１４は、ベース部１４ｆと、ネジ部１４ｃと、調整つまみ１４ａと、支持部１４ｂと、位置針１４ｄを有している。ベース部１４ｆは、基台１１に固定されている。ベース部１４ｆには雌ネジが形成されており、ネジ部１４ｃの雄ネジが螺合されている。ネジ部１４ｃ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１４ａが取り付けられている。支持部１４ｂは、電極保持部材１３とネジ部１４ｃとを固定している。支持部１４ｂに対して、ネジ部１４ｃは回動自在に取り付けられている。位置針１４ｄは、支持部１４ｂに取り付けられており、ベース部１４ｆ上に形成されている目盛１４ｅを指し示している。
【００２１】
次に、図１及び図２を用いて、本実施形態に係る表面処理装置１を用いてコロナ放電加工を行なう方法について説明する。
【００２２】
まず、設置台２５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２５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２５は搬送手段１２上に載置されており、吸引後放電電極２３下を通過するように搬送されてくる。
【００２３】
図２に示すように、撓み除去機構２６で放電電極２３を吊下することにより放電電極２３の自重による撓みが除去されている場合は、そのまま次の工程に進む。しかし、初期設定の状態で放電電極２３の自重による撓みが完全には除去されていない場合もあり得る。また、各部材の寸法精度によっては、放電電極２３とプリント基板２００との間隔が均一でなく微調整が必要な場合もある。このような場合には、撓み除去機構２６の調整ダイヤル２６ａを回転することによって、放電電極２３と電極保持部材１３との間隔を調整する。間隔を調整することにより、放電電極２３の撓みが除去される。
【００２４】
次に、誘電体部材２４とプリント基板２００との距離を調整する。距離調整部材１４の調整つまみ１４ａを回転することにより、ネジ部１４ｃを上下させ、誘電体部材２４とプリント基板２００との距離を調整することができる。２つのネジ部１４ｃの上下位置は、位置針１４ｄが指し示す目盛１４ｅを読み取ることにより合わせることができる。放電電極２３とプリント基板２００との間隔は、設定値ａとなるように調整する。間隔ａとしては、０．５ｍｍ〜５ｍｍが好ましい。
【００２５】
次に、高周波電源２１及び高電圧高周波トランス２２により放電電極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、放電電極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、放電電極２３から発生した放電の一部がプリント基板２００の孔形成面に照射されることにより、孔形成面を迅速に親水化することができる。
【００２６】
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を放電電極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、孔形成面全体を親水化することができる。また、搬送手段１２によりプリント基板２００を移動させる際に、搬送手段１２の振動が距離調整部材１４と電極保持部材１３とを介して放電電極２３に伝わり、放電電極２３が振動する。しかし、撓み除去機構２６を設けることにより、放電電極２３の支持点間隔が短くなって共振周波数が高くなる。放電電極２３の振動が抑制されてコロナ放電が安定する。
【００２７】
本実施形態において実験を行なった具体的数値について説明する。電極保持部材１３は厚さ３０ｍｍのフェノール樹脂、放電電極２３は直径１５ｍｍのＳＵＳパイプ、誘電体部材２４は厚さ２．５ｍｍのシリコンゴムを用いた。プリント基板２００は、６００ｍｍ×２００ｍｍ、厚さが１．６ｍｍである。設置台２５は、７５０ｍｍ×４００ｍｍであり、プリント基板２００と誘電体部材２４との距離が１．５ｍｍであるようにした。高周波電２１の交流出力を９．２ｋＶ、周波数１０ｋＨｚで放電させたところ、均一なコロナ放電が発生しプリント基板２００を均一にコロナ放電処理することができた。
【００２８】
図３は、撓み除去機構２６の断面図である。図３を用いて、撓み除去機構２６について説明する。撓み除去機構２６は、調整ダイヤル２６ａと、吊下棒２６ｂと、ストッパ２６ｃと、雄ネジ部２６ｄとを有している。調整ダイヤル２６ａと、吊下棒２６ｂと、ストッパ２６ｃと、雄ネジ部２６ｄとは互いに連結されており、調整ダイヤル２６ａを回転することによって、吊下棒２６ｂと、ストッパ２６ｃと、雄ネジ部２６ｄとがその回転に倣って回転する。
【００２９】
吊下棒２６ｂは、電極保持部材１３に設けられた支持穴１３ａを貫通している。ストッパ２６ｃは、支持穴１３ａを上下から挟んで、吊下棒２６ｂに取り付けられている。雄ネジ部２６ｄは、誘電体部材２４に設けられた貫通穴２４ａを貫通し、放電電極２３に設けられた雌ネジ部２３ｃに螺合されている。調整ダイヤル２６ａを回転することで、放電電極２３及び誘電体部材２４は、撓み除去機構２６に対して上下に移動する。電極保持部材１３に対して撓み除去機構２６は移動しないように配置されているので、調整ダイヤル２６ａを回転することにより、放電電極２３及び誘電体部材２４と電極保持部材１３との間隔を調整することができる。
【００３０】
図４は、撓み除去機構の第１の変形例としての撓み除去機構６０を示した図である。図４を用いて、撓み除去機構６０について説明する。撓み除去機構６０は、調整ダイヤル６０ａと、雄ネジ部６０ｂと、吊下棒６０ｃと、ストッパ６０ｄとを有している。調整ダイヤル６０ａと、吊下棒６０ｃと、ストッパ６０ｄとは互いに連結されており、調整ダイヤル６０ａを回転することによって、吊下棒６０ｃと、ストッパ６０ｄとがその回転に倣って回転する。雄ネジ部６０ｂは、電極保持部材１３に固定されている。
【００３１】
吊下棒６０ｃは、誘電体部材２４に設けられた貫通穴２４ａと、放電電極２３に設けられた支持穴２３ｃとを貫通している。ストッパ６０ｄは、支持穴２３ｃの直径よりも直径が大きい円盤状をしており、吊下棒６０ｃに取り付けられている。雄ネジ部６０ｂは、調整ダイヤル６０ａに設けられた雌ネジ部に螺合されている。調整ダイヤル６０ａを回転することにより、雄ネジ部６０ｂに対して調整ダイヤル６０ａが上下に移動する。雄ネジ部６０ｂと電極保持部材１３は固定されており、調整ダイヤル６０ａは吊下棒６０ｃを介して放電電極２３及び誘電体部材２４を吊下しているので、調整ダイヤル６０ａを回転することにより、放電電極２３及び誘電体部材２４と電極保持部材１３との間隔を調整することができる。
【００３２】
図５は、撓み除去機構の第２の変形例としての撓み除去機構７０を示した図である。図５を用いて、撓み除去機構７０について説明する。撓み除去機構７０は、調整ダイヤル７０ａと、雄ネジ部７０ｂと、吊下棒７０ｃと、ストッパ７０ｄとを有している。調整ダイヤル７０ａと、雄ネジ部７０ｂと、吊下棒７０ｃと、ストッパ７０ｄとは互いに連結されており、調整ダイヤル７０ａを回転することによって、雄ネジ部７０ｂと、吊下棒７０ｃと、ストッパ７０ｄとがその回転に倣って回転する。
【００３３】
雄ネジ部７０ｂは、電極保持部材１３に設けられた雌ネジ部１３ｂに螺合されている。吊下棒７０ｃは、誘電体部材２４に設けられた貫通穴２４ａと、放電電極２３に設けられた支持穴２３ｄとを貫通している。ストッパ７０ｄは、支持穴２３ｄの直径よりも直径が大きい円盤状をしており、吊下棒７０ｃに取り付けられている。調整ダイヤル７０ａを回転することにより、電極保持部材１３に対して撓み除去機構７０が上下に移動する。撓み除去機構７０は、放電電極２３及び誘電体部材２４を吊下しているので、調整ダイヤル７０ａを回転することにより、放電電極２３及び誘電体部材２４と電極保持部材１３との間隔を調整することができる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、被処理基板と放電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、撓み除去機構が電極手段を吊下することにより電極手段の自重による撓みを除去するので、被処理基板と電極手段との間隔を最適に保つことができ、均一なコロナ放電が可能となる。更に、撓み除去機構と距離調整部材とが別個に設けられているので、電極手段の自重による撓みを除去した状態で、電極保持部材と被処理基板との間隔を調整することが可能となる。これにより、被処理基板と電極手段との間隔を最適に保つことにより安定したコロナ放電を発生させ、均一な表面処理を可能とする表面処理装置を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係る表面処理装置を示した斜視図である。
【図２】図１に示された表面処理装置の放電電極付近の断面図である。
【図３】図１に示された表面処理装置の撓み除去機構の断面図である。
【図４】図３に示された撓み除去機構の変形例を示した断面図である。
【図５】図３に示された撓み除去機構の変形例を示した断面図である。
【符号の説明】
１１…基台、１２…搬送手段、１３…電極保持部材、１４…距離調整部材、２１…高周波電源、２２…高電圧高周波トランス、２３…放電電極、２４…誘電体部材、２５…設置台、２６…撓み除去機構、２００…プリント基板。
【図１】
0004509404.tif 000002
【図２】
0004509404.tif 000003
【図３】
0004509404.tif 000004
【図４】
0004509404.tif 000005
【図５】
0004509404.tif 000006