(57)【要約】【課題】高価な純水製造装置や廃水処理設備が不要となり、水質汚濁防止法や下水道法などの法律に基づいた、廃水を公共下水道に流すための許認可が不要な黒化処理方法および装置を提供する。【解決手段】ＣＯ２レーザ加工用基板を水酸化ナトリウムにより脱脂処理する脱脂処理槽と、脱脂処理後の水洗を行う第１水洗槽と、過硫酸ナトリウムによりマイクロエッチング処理を行うためのマイクロエッチング処理槽と、マイクロエッチング処理後の水洗を行う第２水洗槽と、酸洗処理を行うための酸洗槽と、酸洗処理後の水洗を行う第３水洗槽と、黒化処理を行うための黒化処理槽と、黒化処理工程後に水洗を行うための第４水洗槽と、第３および第４の２つの水洗槽に、ｐＨを監視するためのｐＨ測定手段と、電気伝導率を監視するための電気伝導率測定手段を設ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層基板表面の銅層から内層の銅層に達する穴を明けるＣＯ２レーザ加工用基板の表面を黒化処理する黒化処理方法において、
前記ＣＯ２レーザ加工用基板を水酸化ナトリウム溶液により脱脂処理する脱脂処理工程と、
前記脱脂処理後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板を水洗する第１の水洗工程と、
過硫酸ナトリウム溶液によりマイクロエッチング処理を行うエッチング処理工程と、
前記エッチング処理工程後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第２の水洗工程と、
希硫酸溶液により酸洗処理を行う酸洗処理工程と、
前記酸洗処理工程後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板を水洗する第３の水洗工程と、
亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウムの混合溶液で構成される黒化処理液により黒化処理を行う黒化処理工程と、
前記黒化処理工程後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第４の水洗工程とからなり、
前記水洗工程で使用する水洗水を水道水とし、
前記第３および第４の水洗工程で、水洗水のｐＨ値と電気伝導率を監視する黒化処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の黒化処理方法において、
前記各水洗工程のいずれかは水洗工程を複数回連続して繰返すことを特徴とする黒化処理方法。
【請求項３】
請求項１に記載の黒化処理方法において、
前記第３および第４の水洗工程のｐＨまたは電気伝導率の少なくともいずれか一方が所定の値を超えた場合に、所定の値を超えたｐＨおよび電気伝導率の少なくともいずれか一方の値を調整する
ことを特徴とする黒化処理方法。
【請求項４】
前記ｐＨは６．０から８．４の間の範囲を外れた場合、電気伝導率は４０ｍＳ／ｍを超えた場合に調整を行う
ことを特徴とする請求項３に記載の黒化処理方法。
【請求項５】
多層基板表面の銅層から内層の銅層に達する穴を明けるＣＯ２レーザ加工用基板を脱脂するための脱脂処理槽と、
前記脱脂処理後のＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第１水洗槽と、
前記第１水洗槽による水洗後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の表面の銅層をエッチングするマイクロエッチング処理を行うためのエッチング処理槽と、
前記エッチング処理後の前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第２水洗槽と、
前記第２水洗槽による水洗後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の酸洗処理を行う酸洗処理槽と、
前記酸洗処理後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第３水洗槽と、
前記第３水洗槽による水洗後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の黒化処理を行う黒化処理槽と、
前記黒化処理後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第４水洗槽とが設けられ、
前記第３水洗槽および第４水洗槽には、
ｐＨを測定するためのｐＨ測定手段と、電気伝導率を測定するための電気伝導率測定手段とが
設けられていることを特徴とする黒化処理装置。
【請求項６】
請求項５に記載の黒化処理装置において、
前記各水洗槽のいずれかは複数の水洗槽から構成されることを特徴とする黒化処理装置。
【請求項７】
請求項５に記載の黒化処理装置において、
前記第３水洗槽および第４水洗槽のうち少なくともいずれか一方には、
前記ｐＨ測定手段および電気伝導率測定手段により測定された結果により、
水洗槽内の液体のｐＨおよび電気伝導率を調整するためのｐＨ調整手段および電気伝導率測定手段を設けた
ことを特徴とする黒化処理装置。
【請求項８】
請求項７に記載の黒化処理装置において、
前記ｐＨ調整手段は水酸化ナトリウム溶液あるいは希硫酸溶液を供給する供給手段が設けられていることを特徴とする黒化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント基板の銅箔にレーザで穴明け加工を行うために、銅箔表面を粗化させる黒化処理の方法及び装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の小型軽量化に伴い、プリント配線板の配線の高密度化が要求されている。そのために、複数の絶縁層と配線層を有する多層プリント配線板の技術が進化している。多層プリント配線基板の製造技術では、配線層の間を電気的に接続する層間接続が重要な要素となっている。
【０００３】
層間接続方法としては、貫通穴であるスルーホールや非貫通穴のブラインドビアホールを使用する方法、インタースティシャルビアホールを使用する方法等がある。プリント基板の穴の形成方法には、ドリル加工法、レーザ加工法などがあるが、加工穴の小径化、加工速度の高速化などの面からレーザ加工法が主流となっている。レーザ加工用の発振源も様々なものがあるが、その中でも高いレーザエネルギを有するＣＯ２レーザが最も普及している。
【０００４】
ＣＯ２レーザの波長領域では銅箔表面でレーザ光が反射するため、ＣＯ２レーザによる加工が困難である。そこで、予め穴形成周辺部の銅箔のみをエッチング除去してからレーザ加工を行うコンフォーマルマスク法が採用されている。しかし、コンフォーマルマスク法では銅箔のパターニング工程では必要とされることや穴の位置ずれの修正も困難であることから、直接、レーザで銅箔を加工するための銅箔表面処理技術が検討されている。銅箔表面のレーザ光の吸収率を高くする方法としては、銅箔表面にレーザ光吸収率の高い金属層または有機被膜を設ける方法と直接銅箔表面を粗化する特許文献１に記載の黒化処理方法がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−３３９２５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１のように黒化処理工程においては、工程中における水洗槽の水が汚れると、表面処理品質が悪くなるため、純水を水洗槽に給水し、それと同時に使用済みの純水を槽外へ廃水する作業を行っていた。この方法を用いた場合、水洗用の水として純水を用いるため、高価な純水製造装置が必要となる。また使用済みの廃水は、高価な廃水処理設備が必要となる。水質汚濁防止法や下水道法などの法律に基づき、廃水を公共下水道に流すための許認可が必要であるという問題があった。
【０００７】
そこで本発明の目的は、上記問題点を解決した黒化処理方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、多層基板表面の銅層から内層の銅層に達する穴を明けるＣＯ２レーザ加工用基板の表面を黒化処理する黒化処理方法において、ＣＯ２レーザ加工用基板を水酸化ナトリウム溶液により脱脂処理する脱脂処理工程と、脱脂処理後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板を水洗する第１の水洗工程と、過硫酸ナトリウム溶液によりマイクロエッチング処理を行うエッチング処理工程と、エッチング処理工程後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第２の水洗工程と、希硫酸溶液により酸洗処理を行う酸洗処理工程と、酸洗処理工程後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板を水洗する第３の水洗工程と、亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウムの混合溶液で構成される黒化処理液により黒化処理を行う黒化処理工程と、黒化処理工程後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第４の水洗工程とからなり、水洗工程で使用する水洗水を水道水とし、第３および第４の水洗工程で、水洗水のｐＨ値と電気伝導率を監視することを主要な特徴とする。
【０００９】
また、本発明は、多層基板表面の銅層から内層の銅層に達する穴を明けるＣＯ２レーザ加工用基板を脱脂するための脱脂処理槽と、脱脂処理後のＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第１水洗槽と、第１水洗槽による水洗後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の表面の銅層をエッチングするマイクロエッチング処理を行うためのエッチング処理槽と、エッチング処理後の前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第２水洗槽と、第２水洗槽による水洗後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の酸洗処理を行う酸洗処理槽と、酸洗処理後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第３水洗槽と、第３水洗槽による水洗後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の黒化処理を行う黒化処理槽と、黒化処理後に前記ＣＯ２レーザ加工用基板の水洗を行う第４水洗槽とが設けられ、第３水洗槽および第４水洗槽には、ｐＨを測定するためのｐＨ測定手段と、電気伝導率を測定するための電気伝導率測定手段とが設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の黒化処理方法及び装置によれは、廃水の排出を最小限に止め、純水製造装置および廃水処理施設の設置が不要となる。また、水質汚濁防止法や下水道法などの法律に基づいた廃水を公共下水道に流すための許認可が不要となる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明における黒化処理装置の模式図である。
【図２】本発明の黒化処理プロセスを示すブロック図である。
【図３】本発明における黒化処理装置を用いて黒化処理を行った黒化処理被膜の厚みを測定した測定結果である。
【図４】本発明における黒化処理装置の第３水洗槽および第４水洗槽のｐＨの経時変化である。
【図５】本発明における黒化処理装置を用いた第３水洗槽および第４水洗槽の電気伝導率の経時変化である。
【図６】本発明のｐＨおよび電気伝導率の調整手段を説明する図である。
【図７】本発明の別の実施例における黒化処理プロセスを示すブロック図である。
【図８】本発明の別の実施例である搬送方式が異なる黒化処理装置の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例】
【００１２】
図１に基づいて本発明における黒化処理装置について説明する。図１は黒化処理装置の模式図である。
黒化処理装置１は複数の槽からなり、黒化処理装置１の装置全体に亘って槽から漏出した液を受けるためのトレイ２とトレイ２に対して黒化処理装置１を支持するための支持手段３が設けられている。このトレイ２および支持手段３の材質として、強アルカリや強酸に対する耐性が強く、腐食し難く、耐熱（７０℃以上）で重量物の支持に適しているステンレス、チタン等が望ましい。
【００１３】
本発明における黒化処理装置１は、黒化処理の対象であるプリント基板４を左側の槽から順次浸漬、搬送するための搬送アーム５と、脱脂処理を行うための脱脂処理槽６と、脱脂処理後の水洗を行うために脱脂処理槽６の右隣に配置された第１水洗槽７と、この第１水洗槽７で水洗されたプリント基板４の銅層をエッチングするためのマイクロエッチング処理を行うために第１水洗槽７の右隣に配置されたエッチング処理槽８と、マイクロエッチング処理後の水洗を行うためにエッチング槽８の右隣に配置された第２水洗槽９と、第２水洗槽９で水洗されたプリント基板４の酸洗処理を行うために第２水洗槽９の右隣に配置された酸洗処理槽１０と、酸洗処理後のプリント基板４を水洗するために酸洗処理槽１０の右隣に配置された第３水洗槽１１と、第３水洗槽１１によるプリント基板４の水洗後に黒化処理を行うために第３水洗槽１１の右隣に配置された黒化処理槽１２と、黒化処理を行った後にプリント基板４を水洗するために黒化処理槽１２の右隣に配置された第４水洗槽１３により構成されている。
【００１４】
この黒化処理装置１の第３水洗槽１１および第４水洗槽１３には水洗槽内のｐＨおよび電気伝導率を測定するための測定子１４および１５が設けられている。本実施例において、測定子１４および１５はｐＨ測定用と電気伝導率測定用のそれぞれ個別の測定子で測定するようになっている。
【００１５】
この黒化処理装置１を用いてプリント基板４を黒化処理する黒化処理工程について図２を用いて説明する。
まず、ステップＳ１１でプリント基板４の銅箔表面の洗浄として水酸化ナトリウム溶液による脱脂処理を脱脂処理槽６で行い、その後ステップＳ１２で第１水洗槽７にプリント基板４を浸漬させて水洗を行った。次にステップＳ１３で過硫酸ナトリウム溶液によりエッチング処理槽８でマイクロエッチング処理を行い、その後ステップＳ１４で第２水洗槽９にプリント基板４を浸漬させて水洗を行った。次にステップＳ１５で希硫酸溶液により酸洗処理槽１０で酸洗処理を行い、その後ステップＳ１６で第３水洗槽１１にプリント基板７を浸漬させて水洗を行った。次にステップＳ１７で亜塩素酸ナトリウム、水酸化ナトリウム、リン酸ナトリウムの混合溶液からなる黒化処理溶液による黒化処理を黒化処理槽１２で行い、その後ステップＳ１８で第４水洗槽１３にプリント基板４を浸漬させて水洗し、水洗後乾燥させることでプリント基板４の黒化処理が完了する。なお、プリント基板４の黒化処理終了後、第３水洗槽１１および第４水洗槽１３に設けたｐＨおよび電気伝導率を測定するための測定子１４および１５で測定したｐＨおよび電気伝導率に基づき、水洗槽の水を交換する必要が生じたときは、交換すべき水洗槽の水を排水し、新たな水道水を供給する。
【００１６】
図３は、この黒化処理の工程で、各水洗槽に水道水を用いて黒化処理を行い、プリント基板４表面の黒化処理被膜の厚みを測定した測定結果である。図３の実験条件は水槽への給水および排水なしで水洗水として水道水を用いたときの処理枚数ごとの黒化処理被膜の膜厚の変化を示す図である。グラフ上の各点は横軸である処理枚数を右方向に１点進む度に１日経過していることを示し、開始膜厚とは実験日の最初の基板の黒化処理被膜の膜厚であり、終了膜厚とはその日の最後に黒化処理を行った黒化処理被膜の膜厚を示している。図３より、黒化処理の総処理枚数約６５０枚、１３日経過時点でも黒化処理被膜の膜厚は安定している。今回の実験条件の場合、黒化処理被膜の厚みが０．７μｍ以上で良好な品質と言えるが、図３における黒化処理実験終了後ではまだまだ良好な品質を確保できる。
【００１７】
図４は第３水洗槽１１および第４水洗槽１３におけるｐＨ測定の結果を処理枚数毎に示した図である。この図は処理枚数の経過に伴う第３水洗槽１１および第４水洗槽１３のｐＨの変化を示したものである。この図の縦軸はｐＨ、横軸はプリント基板４の黒化処理枚数の総数を示しており、実験条件は前述の図３のものと同様である。なお、黒化処理枚数が４００枚に達した時点で各水洗槽内の水を１度廃水し、新たな水道水を給水しなおした。この結果、ｐＨについても黒化処理開始から６５０枚処理終了、実験開始から１３日経過時点でｐＨは安定しており、黒化処理後の品質も安定した状態を保っていた。
【００１８】
図５は第３水洗槽１１および第４水洗槽１３における電気伝導率測定の結果を黒化処理枚数毎に示した図である。この図は処理枚数の経過に伴う第３水洗槽１１および第４水洗槽１３の電気伝導率の変化を示したものである。この図の縦軸は電気伝導率、横軸はプリント基板４の黒化処理枚数の総数を示しており、実験条件は前述の図３のものと同様である。なお、黒化処理枚数が４００枚に達した時点で各水槽内の水を１度廃水し、新たな水道水を給水しなおした。この結果、電気伝導率についても黒化処理開始から６５０枚処理終了、実験開始から１３日経過時点で電気伝導率は安定しており、黒化処理後の品質も安定した状態を保っていた。
【００１９】
以上図３から図５の結果より、本発明の条件で、各水洗槽の水として水道水を用いてもｐＨおよび電気伝導率を調整することで、良好な黒化処理被膜を得ることができるということが明らかとなった。
【００２０】
次に、本発明の実施例１における別例で、水洗槽内のｐＨおよび電気伝導率を自動的に調整する調整手段を設けた実施例について図６を用いて説明する。
図６は、図１の第４水洗槽１３にｐＨおよび電気伝導率測定手段を設け、さらに調整手段を設けた図を示している。
以下、図６に基づいて水洗槽内のｐＨおよび電気伝導率を自動的に調整する調整手段について説明する。
第４水洗槽１３には黒化処理後のプリント基板４を洗浄するための水道水が充填されており、ｐＨおよび電気伝導率を測定するための測定子１５が、その一部が水道水に浸漬するように設けられている。また、第４水洗槽１３内に注入口を持つｐＨ調整タンク２１および水道水を供給するための水源２４が設けられ、それぞれに第１バルブ２２および第２バルブ２３が設けられており、この第１バルブ２２および第２バルブ２３は常時閉じられている。この図において、第４水洗槽１３は黒化処理後のプリント基板４を水洗するため、処理枚数が増えるに従ってアルカリ性側にシフトする。そのため、ｐＨ調整タンク２１には希硫酸溶液が充填されている。また、第４水洗槽１３の底部には槽内の溶液を排出するための排出経路および第３バルブ２６が設けられており常時は閉じられた状態である。測定子１５は測定装置２５に接続され、第４水洗槽１３内の水道水のｐＨおよび電気伝導率の測定値が制御装置２０に送信される。制御装置２０は第１バルブ２２、第２バルブ２３および第３バルブ２６に接続されており、それぞれバルブの開閉を制御可能である。なお、第３水洗槽１１は酸洗処理後の水洗工程であるため、充填されている水道水のｐＨは酸性側にシフトする。そのため、第３水洗槽１１のｐＨ調整タンク２１には水酸化ナトリウム溶液が充填されている。このように、他の水洗槽にこの調整手段を設ける場合は、前工程の溶液によりｐＨが酸性、アルカリ性のどちら側にシフトするかが異なるので、水洗槽ごとにｐＨ調整タンク２１に充填する物質を選択する必要がある。
【００２１】
この調整手段によるｐＨおよび電気伝導率の調整方法について説明する。第４水洗槽１３内の水道水のｐＨおよび電気伝導率は測定子１５により測定され、測定値はこの測定子１５に接続された測定装置２５より制御装置２０に送信される。この測定値に応じてそれぞれ第１バルブ２２、第２バルブ２３および第３バルブ２６の開閉を制御することにより第４水洗槽１３内の水道水のｐＨおよび電気伝導率を調整するようになっている。良好な黒化処理の品質を得るためにはｐＨが６．０から８．４、電気伝導率が４０ｍＳ／ｍ以下が望ましい。また、この第４水洗槽１３内の水道水は処理を重ねるたびにアルカリ性側にシフトする。このような条件下で、水道水のｐＨの測定値が８．４を超え、かつ電気伝導率が４０ｍＳ／ｍ以上である場合、制御装置２０により、第１バルブ２２を開放して第４水洗槽１３内にｐＨ調整タンク２１に充填された希硫酸溶液を注入してｐＨが７付近になるように調整する。また、電気伝導率が４０ｍＳ／ｍを超えた場合はｐＨがいずれの値でも制御装置２０は第３バルブ２６を開放し、第４水洗槽１３の槽内の溶液を全て排出した後に第３バルブ２６を閉鎖した後、第２バルブ２３を開放し、第４水洗槽１３内に水道水を注入する。
【００２２】
この実施例で、図３の黒化処理工程は、水洗工程をそれぞれ１回のみとしているが、工程によっては１回の水洗工程のみではプリント基板４の表面の汚れが取りきれないこともあるので、図７のように工程によって、水洗の回数を増やすこともある。また、図７のＳ３２にも示すように水洗の条件を、水道水の温度を変えて湯洗とすることも可能である。例えば、図７の場合は条件として水道水の温度を６０℃に設定している。このように、水洗回数を増加したり、水洗の条件を変更することでより良好な黒化処理品質が得られ、各水洗槽の水道水の交換周期も長くすることができる。
【００２３】
また、黒化処理装置１のプリント基板４が薄い基板（０．１μｍ未満）である場合は、図８に示すようにフレキシブルプリント基板１８を連続で搬送し、回収することも可能である。以下、この図に基づいてフレキシブルプリント基板１８をロールで搬送する場合の実施例について説明する。なお、実施例１と重複する構成については説明を省略する。
【００２４】
供給ロール１６によりロール状に巻き取られているフレキシブルプリント基板１８は供給ロール１６の供給により、工程中の複数のガイドローラ１９を通して各処理槽６〜１３を経て黒化処理を行い、黒化処理が行われたフレキシブルプリント基板１８は巻き取りローラ１７に巻き取られて回収されるようになっている。このような搬送方式を採用することにより、基板の厚さは限定されるが、フレキシブルプリント基板１８に連続で黒化処理を行うことができ、生産効率を向上させることができる。
【符号の説明】
【００２５】
１    黒化処理装置
４    プリント基板
６    脱脂処理槽
７    第１水洗槽
８    エッチング処理槽
９    第２水洗槽
１０    酸洗処理槽
１１    第３水洗槽
１２    黒化処理槽
１３    第４水洗槽
１４、１５    測定子
【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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