JP2011061013A

JP2011061013A - ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置

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Publication number: JP2011061013A
Application number: JP2009209229A
Authority: JP
Inventors: Kenshiro Ikeda; 剣志郎池田
Original assignee: Toppan Printing Co Ltd
Current assignee: Toppan Inc
Priority date: 2009-09-10
Filing date: 2009-09-10
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-10
Also published as: JP5333092B2

Abstract

【課題】一様な表面粗化を可能とするビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置を提供する。
【解決手段】略直方体形状の処理槽を有しエッチング液を循環させながら処理を行う表面粗化装置であって、基板保持ホルダは基板を垂直かつ互いに平行に保持し、基板上部には所定距離を隔てて仕切り板が配置され、処理槽内で処理される基板の面と直角をなす側面の一方と基板との間に供給パイプが側面に対し平行に設けられ、前記供給パイプには複数の供給口が側面側に設けられ、処理槽内のもう一方の側面の上部に一つの排出口が設けられ、前記基板と供給パイプの間、及び前記基板と排出口が設けられた側の処理槽の側面との間にはそれぞれ整流部材が設けられ、供給口から排出口に向かってエッチング液を流動させることを特徴としたビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、大きいサイズの半導体パッケージ基板の製造工程で用いられる表面粗化装置に関するものであり、特に、絶縁層のエッチング量に偏りのない一様な粗化を行う場合に好適に利用できる、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置に関する。

ＢＧＡ基板を始めとする、高集積、高周波用途向け半導体パッケージ用基板には、一般に、コア材の表面に絶縁層となる樹脂を塗布し、これに直接メッキ形成しパターンエッチングすることによりプリント基板を形成するビルドアップ方式が採用されている。このビルドアップ方式では、絶縁層とメッキとの密着性を良好にするために、メッキ処理前に絶縁層の表面を荒らす粗化処理を施す必要がある。その方法としては、エッチング液を満たした処理槽内に基板を浸す、ディップ式エッチングによる粗化が主に採用されている。

ディップ式による方法では、エッチング液の反応効果を持続させるために、処理済みのエッチング液を電解再生槽で再生しながら循環させている。したがって、基板は静止したエッチング液内ではなく、常に流動しているエッチング液内に浸される。この時、基板近傍のエッチング液の温度が一定で、流れが一様であれば、均一なエッチング速度が得られる。しかしながら、従来のディップ式の処理槽では、エッチング液面で蒸発し気化熱が生じるために温度分布が発生する上、処理槽内で発生する自然対流によってエッチング液の滞留が生じ、エッチング液の疲労分布に差が生じる。そのため、エッチング速度にばらつきが生じるといった問題がある。

このエッチング速度のばらつきを低減するために様々な提案がなされている。例えば、特許文献１に示すように、基板（被処理物）を装着したフレームを処理槽内で振動させ、エッチング液を撹拌させることで、エッチング速度のばらつきを低減し、基板のエッチングを均一化する表面粗化装置が提案されている。また、特許文献２では、基板を装着したカセットを処理槽内で回転させ、エッチング液を撹拌させることで、エッチング速度のばらつきを低減し、基板のエッチングを均一化する表面粗化装置が提案されている。

特開平８−４１６５９号公報特開２００６−３２６０９号公報

しかしながら、大型基板においては、特許文献１の方法では基板端部に比較して基板中央部のエッチング液の攪拌が少ないため、相対的にエッチング速度が遅くなり、エッチング量が十分に均一化されないといった問題がある。また、特許文献２の方法では、基板中央部のエッチング液の攪拌が十分でないことに加え、基板の回転に必要な処理槽の大きさを確保しなければならない。また、処理槽を大きくしたことに伴って循環させるエッチング液量も増やす必要があり、エッチング液を供給する供給ポンプの高性能化と、駆動のための消費エネルギーの増加によってコストアップにつながる。

ディップ式以外の方法としては、スプレーノズルでエッチング液を基板に吹き付けてエッチングするスプレー式がある。しかし、このスプレー式では、エッチング液を基板に均一に当てることが困難であるためにエッチング速度にばらつきが生じるといった問題や、スプレー圧力でエッチング部の底部が不均一な形状となるなどの問題がある。また、この他の方法としては、プラズマ方式によりエッチングを行う方法も知られているが、Ａ３サイズ以上の面積の基板の両面を同時に均一にエッチングすることは困難である。

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、ディップ式による絶縁層の表面粗化において、Ａ３サイズ以上の大きな面積の基板の両面に形成された絶縁層を、同時に均一に低コストで粗化処理を行うことが可能な、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明の請求項１においては、処理槽内で基板の絶縁層の表面を粗化した処理済みエッチング液を、排出口から管路を通して電解再生槽内に導いて再生し、再生後のエッチング液を、管路を通して供給口から前記処理槽内に戻し、エッチング液を循環させながら粗化処理を行う表面粗化装置であって、
昇降機構により昇降可能な基板保持ホルダで、複数の前記基板を垂直かつ互いに平行に保持し、かつ基板上部に所定距離を隔てて配置された平板状の仕切り板とともに、前記処理槽上部からエッチング液へ浸漬および引揚し、
前記処理槽は略直方体の形状であり、処理槽内で処理される基板の面と直角をなす側面の一方と基板との間に供給パイプが側面に対し平行に設けられ、前記供給パイプには複数の供給口が側面側に設けられ、処理槽内のもう一方の側面の上部に一つの排出口が設けられ、前記基板と供給パイプの間、及び前記基板と排出口が設けられた側の処理槽の側面との間にはそれぞれ整流部材が設けられ、供給口から排出口に向かって側面と垂直方向にエッチング液を流動させており、前記基板と処理槽内エッチング液面との間に水平に前記仕切り板が設けられたことを特徴とする、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置としたものである。

また請求項２においては、請求項１記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記仕切り板は、前記基板に平行な1本の水平軸を中心に回動可能に前記基板保持ホルダに取り付けられていることを特徴とした、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置である。

本発明は、処理槽の側面に挿入した供給パイプからエッチング液を供給し整流部材を通して、淀みの少ないエッチング液の流れを基板に与え、対向する側面の排出口から排出させる構造の粗化装置において、基板の上部かつエッチング液面下に仕切り板を配置することにより、基板間を流れるエッチング液が抵抗の少ないエッチング液面側に流出し流速が不均一になることを防ぎ、仕切り板と処理槽の側面及び底面で略矩形管を形成し、エッチング液の流れを循環方向に均一化し、基板のエッチング速度のばらつきを減少させることができる。

仕切り板を設置することによって、基板の漬け込みや引揚げ時に、仕切り板にエッチング液の抵抗力が働き装置へ負荷がかかることや、基板を引揚げ後、仕切り板に溜まったり付着したりしたエッチング液が粗化装置周辺に落下することによって、作業環境を悪化させる問題がある。しかし、請求項２のように仕切り板を回動可能にし、基板の漬け込みや引揚げ時は仕切り板を基板と平行な角度にすることによって、エッチング液の抵抗による無駄な加重を抑えて装置への負荷を低減させ、かつ、仕切り板に付着したエッチング液のきれを容易にする。

本発明の表面粗化装置の、第１の実施形態を示す概略構成図図１中のＦ及びＧにおける断面図本発明の表面粗化装置の、供給パイプの模式図本発明の表面粗化装置の、整流部材の平面図本発明の表面粗化装置の、基板を配置した基板保持ホルダの模式図図５の基板保持ホルダに仕切り板を設置した場合の模式図図５の基板保持ホルダに仕切り板を回動するように設置した実施例であって、基板保持ホルダを垂直に向けた場合の模式図図５の基板保持ホルダに仕切り板を回動するように設置した別の実施例であって、基板保持ホルダを垂直に向けた場合の模式図

以下、本発明の実施形態について図面に従って説明する。

（実施形態）
図１は、本発明によるビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置の第１の実施形態を示す概略の構成図である。図１に示すように、表面粗化装置は、エッチング液１を満たす高さＨ、幅Ｗ、長さＬの略直方体の処理槽２、基板３の絶縁層表面を粗化した処理済みエッチング液を排出する排出口８、排出管路８１、オーバーフロー槽８２、電解再生槽６、再生後のエッチング液を供給する供給パイプ５、供給管路５１、循環供給ポンプ９１を備えている。

複数枚の基板３は、昇降機構１００に取り付けられた基板保持ホルダ１１によって保持された状態で、処理槽２の上部から処理槽２内のエッチング液１に浸けられる。この時、図２に示すように、処理槽２に満たされたエッチング液１の液面１２と基板３上部までの間隔Ｎ、処理槽２側面から基板までの間隔Ｋ、処理槽２底面から基板３下部までの間隔Ｍが所定の値になるように設置する。仕切り板１１０は、基板３の上方でエッチング液面１２よりも下の位置に水平に設置され、仕切り板１１０と基板３上部との距離をＳとする。

また、整流部材Ａは基板３が浸けられている領域と供給パイプ５の配置されている領域を仕切るように配置され、整流部材Ｂは基板３が浸けられている領域と排出口８の配置されている領域を仕切るように配置されている。

処理槽２は略直方体であり、整流部材Ａ及びＢは、それぞれ供給パイプ５及び排出口８のある側の処理槽２の側面に平行に配置される。

図３は、供給パイプ５の一部分を模式的に示した図である。供給パイプ５には、エッチング液を噴出するエッチング液供給孔が筒状の側面に所定ピッチで形成されている。図３には、供給パイプ５の同じ高さの位置にエッチング液供給孔が２個形成されている場合を示しているが、同じ高さに１個ずつでもかまわない。また供給パイプ５が処理槽２内に配設される時には、エッチング液供給孔から供給されるエッチング液が整流部材Ａに直接当たらないような向きに設置する。

整流部材Ａ及びＢは、平板状の板材に複数の孔を形成したものであり、その材質は、処理槽２内を循環するエッチング液により変質しないものであればよく、各種の金属、プラスチック、セラミック、ガラス、あるいはこれらを複合した材質のものなど、適宜のものを用いることができる。

また、整流部材Ａ、Ｂの孔の形状や配置の例を、図４に示す。図４においては等ピッチ（図４では３０ｍｍ）の６０°千鳥で孔を配置した場合を示しているが、６０°千鳥以外の配列に孔を配置してもよい。また、孔のサイズと形状については、図４においては所定の直径（図４では６ｍｍ）を有する円形である場合を示す。孔の形状は円形状に限らなくともよく、長円形状、楕円形状、矩形状などであっても良いし、不定形な孔形状であってもかまわない。

仕切り板１１０は、平板状の板材であり、その材質は、処理槽２内を循環するエッチング液により変質しないものであればよく、各種の金属、プラスチック、セラミック、ガラス、あるいはこれらを複合した材質のものなど、適宜のものを用いることができる。

図５〜８は、基板保持ホルダ１１を模式的に示した図である。図５は、仕切り板１１０を用いない従来の基板保持ホルダ１１を示したものである。本発明では、図６のように基板保持ホルダ１１の上部に仕切り板１１０を配設して固定できるようにし、さらに図７に示すように仕切り板１１０の一辺を軸Ｖとして回動可能としたものである。基板保持ホルダ１１の昇降中は、図７のように仕切り板１１０を９０°回動し垂直にするか、図８のように仕切り板を２７０°回動して垂直にする構成にすることができる。

処理槽２の側面には、高さＨ’から上部を処理槽２と同じ幅Ｗで開口した排出口８が設けられ、前記排出口８にオーバーフロー槽８２が設置され、その底部に排出管路８１の開口部が配置されている。排出口８からあふれ出したエッチング液１が、オーバーフロー槽８２で回収され、排出管路８１を介して電解再生槽６に送られる。

電解再生槽６で再生されたエッチング液１は、循環供給ポンプ９１や供給管路５１を介して、供給パイプ５のエッチング液供給孔から処理槽２内に供給される。

以上のように構成された表面粗化装置を用いた、基板３の粗化処理の実施例について説明する。

処理槽２は、図１のような構成のステンレス製で、高さＨ＝８４ｃｍ、幅Ｗ＝１５ｃｍ、長さＬ＝１２０ｃｍの略直方体であり、排出口の高さＨ’＝６７ｃｍとした。基板３は、サイズが横ａ＝６１ｃｍ、縦ｂ＝５１ｃｍのビルドアップ基板とし、エポキシ樹脂が塗布されている。エッチング液１として過マンガン酸カリウム溶液を満たした処理槽２に、前記基板３の１４枚を基板間の間隔ｃ＝１ｃｍで平行に並べ、液面からの深さＮ＝１２ｃｍ、処理槽２と基板との間隔Ｋ＝１ｃｍの位置に２０分浸けて粗化処理を行った。なお、前記基板３の１４枚のうち、最も外側に配置する２枚は同じサイズのステンレス等でできたダミー板でも良い。

その粗化処理の際のエッチング液１は、供給パイプ５から処理槽内を毎秒２リットルで循環させた。供給パイプ５は４０Ａのステンレス製とし、図３に示したような構成のもので、供給パイプ５の側面に高さ方向の間隔４ｃｍで１６ヶ所に２個ずつ合計３２個のエッチング液供給孔が形成されている。同じ高さにある２個のエッチング液供給孔は互いに９０°の位置にあり、また高さ方向には１列に並んで形成されている。各エッチング液供給孔は孔径６．５ｍｍの円形状である。

整流部材Ａ及びＢは、厚さ３ｍｍのステンレス板であって、図４に示すような孔径６ｍｍの円形状の孔をピッチ３０ｍｍの６０°千鳥で配置したものを用いた。整流部材Ａは、処理槽２の供給パイプ５側の側壁面から１０ｃｍ離れた位置に配置した。整流部材Ｂは、処理槽２の排出口８から１４ｃｍ離れた位置に配置した。

仕切り板１１０は、図６に示すような幅ｄ＝１３ｃｍ、長さｅ＝６３ｃｍのステンレス板であって、図２に示すように基板３の上辺からの高さＳ＝３ｃｍの位置に配置した。また、仕切り板１１０は、図７に示す軸Ｖに沿って基板保持ホルダ１１に蝶番で固定した。

上記構成で粗化を実施した結果、図１の断面Ｆにおける基板間平均流速０．０１９４ｍ／ｓｅｃに対し、断面Ｇにおける基板間平均流速は０．０１７２ｍ／ｓｅｃであり、１０％減少した。本発明の比較検証のため、仕切り板１１０を撤去した図５に示す基板保持ホルダ１１を同様の構成で設置して粗化を実施した。その結果、図１の断面Ｆにおける基板間平均流速０．０１９８ｍ／ｓｅｃに対し、断面Ｇにおける基板間平均流速は０．０１６６ｍ／ｓｅｃとなり、１６％減少した。仕切り板１１０を設置した場合の方が流速の減少が少ないため、淀みが抑えられ、基板間の流速の均一性が向上したことが確認された。

また、基板保持ホルダ１１の昇降時に仕切り板１１０を垂直に立てることによって、エッチング液の抵抗が抑えられ、液ダレもほとんど増えないことが確認された。

以上説明したように本発明のエッチング装置によれば、エッチング液の流れを循環方向に均一化し、淀みも減らすことができ、基板のエッチング速度のばらつきを減少させる効果が得られる。また、エッチング液の抵抗による無駄な加重を抑え、かつ、仕切り板に付着したエッチング液のきれを容易にする。

１・・・エッチング液
２・・・処理槽
３・・・基板
５・・・供給パイプ
６・・・電解再生槽
８・・・排出口
Ａ・・・供給パイプ側の整流部材
Ｂ・・・排出口側の整流部材
Ａｒｅａ２・・・基板と基板に対面する処理槽側面で形成される流路の断面
Ａｒｅａ４・・・基板と処理槽底面で形成される流路の断面
１１・・・基板支持ホルダ
１２・・・エッチング液面
５１・・・供給管路
８１・・・排出管路
８２・・・オーバーフロー槽
９１・・・循環供給ポンプ
１００・・・昇降機構
１１０・・・仕切り板

Claims

処理槽内で基板の絶縁層の表面を粗化した処理済みエッチング液を、排出口から管路を通して電解再生槽内に導いて再生し、再生後のエッチング液を、管路を通して供給口から前記処理槽内に戻し、エッチング液を循環させながら粗化処理を行う表面粗化装置であって、
昇降機構により昇降可能な基板保持ホルダで、複数の前記基板を垂直かつ互いに平行に保持し、かつ基板上部に所定距離を隔てて配置された平板状の仕切り板とともに、前記処理槽上部からエッチング液へ浸漬および引揚し、
前記処理槽は略直方体の形状であり、処理槽内で処理される基板の面と直角をなす側面の一方と基板との間に供給パイプが側面に対し平行に設けられ、前記供給パイプには複数の供給口が側面側に設けられ、処理槽内のもう一方の側面の上部に一つの排出口が設けられ、前記基板と供給パイプの間、及び前記基板と排出口が設けられた側の処理槽の側面との間にはそれぞれ整流部材が設けられ、供給口から排出口に向かって側面と垂直方向にエッチング液を流動させており、前記基板と処理槽内エッチング液面との間に水平に前記仕切り板が設けられたことを特徴とする、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
請求項１記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記仕切り板は、前記基板に平行な1本の水平軸を中心に回動可能に前記基板保持ホルダに取り付けられていることを特徴とした、ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。