JP2012028375A - ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、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。
【解決手段】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、電解再生槽内に導いて再生し、再生後のエッチング液を該処理槽内に戻し、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、該表面粗化装置は、昇降機構および回動機構を有する基板保持ホルダを含む構成であり、エッチング液供給孔からエッチング液排出孔に向かって、該処理槽内で処理される該基板面に対して平行方向にエッチング液を流動させ、該基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる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である。
【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、エッチング液面での気化熱によって温度分布が生じる上、処理槽内で発生する自然対流によってエッチング液が滞留し、エッチング液の疲労分布に差が生じる。そのため、基板面のエッチング速度がばらつく問題がある。

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。

上記課題を解決するために、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、電解再生槽内に導いて再生し、再生後のエッチング液を該処理槽内に戻し、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、
該表面粗化装置は、
該処理槽は略直方体の形状であり、該処理槽内で処理される該基板面と直角をなす位置にある該処理槽側面の一方と該基板との間にエッチング液供給孔を有する供給パイプ、
該処理槽内で処理される該基板面と直角をなす位置にある該処理槽側面のもう一方と該基板との間にエッチング液排出孔を有する排出パイプ、
該基板と該供給パイプとの間、および、該基板と該排出パイプとの間に整流部材、
昇降機構および回動機構を有する基板保持ホルダを含む構成であり、
該エッチング液供給孔から該エッチング液排出孔に向かって、該処理槽内で処理される該基板面に対して平行方向にエッチング液を流動させ、
該基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる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、前記基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる際、該基板保持ホルダはエッチング液中に浸漬している状態であることを特徴とする、請求項１に記載の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３においては、前記基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる際、該基板保持ホルダはエッチング液中から引揚げた状態であり、回動後、再度、該基板保持ホルダをエッチング液中に浸漬することを特徴とする、請求項１に記載の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４においては、前記ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記基板保持ホルダは、前記基板に垂直な水平軸を中心に回動することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の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５においては、前記ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記基板保持ホルダは、前記基板に平行な水平軸を中心に回動することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の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６においては、前記ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記基板保持ホルダは、前記基板に平行な垂直軸を中心に回動することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の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。

本発明は、処理槽の側面側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、対向する側面側に挿入した排出パイプから排出させる構造のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、整流が不十分なために上流から下流にかけて生じるエッチング液の流速ばらつきや淀みの問題、空気との熱伝達や気化熱で生じる上下方向のエッチング液の温度差が原因のエッチング速度ばらつきの問題に対し、基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させることによって、前記問題の影響をエッチング液の流れ方向と上下方向で平均化させ、基板面内の粗化ばらつきを減少させることができる。
また、基板保持ホルダが前記基板に垂直な水平軸を中心に回動することによって、回動時に基板面に垂直な方向のエッチング液の抵抗を受けないため、基板のたわみ等の変形不良を抑制し、回転機構の負荷を低減させることができる。

本発明の表面粗化装置の実施形態を示す概略構成図 本発明の表面粗化装置の実施形態を示す概略水平断面図 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排出パイプの模式図 本発明の表面粗化装置の整流部材の平面図 従来の基板保持ホルダの模式図 本発明の表面粗化装置における、基板に垂直な水平軸を中心に回動可能な基板保持ホルダの模式図 本発明の表面粗化装置における、基板に平行な水平軸を中心に回動可能な基板保持ホルダの模式図 本発明の表面粗化装置における、基板に平行な垂直軸を中心に回動可能な基板保持ホルダの模式図

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実施形態の一例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パイプ８、排出管路８１、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。排出パイプ８から回収したエッチング液１は、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。図１には、供給パイプ５や排出パイプ８が一本ずつの場合を示したが、供給管路５１や排出管路８１からそれぞれ分岐して、複数本の供給パイプ５や排出パイプ８を設置しても良い。

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。

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パイプ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およびＢは、それぞれ供給パイプ５および排出パイプ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供給パイプ５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、エッチング供給孔の数は同じ高さに１個でも３個以上でもかまわない。また、供給パイプ５を処理槽２内に配置する時には、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。

図４は、排出パイプ８の一部分を模式的に示した図である。排出パイプ８には、エッチング液を吸引するエッチング液排出孔が筒状の排出パイプ８の側面に所定ピッチで形成されている。図４には、排出パイプ８の同じ高さの位置にエッチング液排出孔が２個形成されている場合を示しているが、エッチング液排出孔の数は同じ高さに１個でも３個以上でもかまわない。

また、整流部材Ａ、Ｂの孔の形状や配置の例を図５に示す。図５においては、等ピッチ（図５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、孔のサイズや形状について、図５においては所定の直径（図５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、短形状などであってもよいし、また、不定形な孔形状であっても構わない。

図６〜９は、基板保持ホルダ１１を模式的に示した図である。図６は、回動機構１１０のない従来の基板保持ホルダを示したものである。
なお、回動とは正逆両方向に円運動を行うことを意味する。

本発明では、図７のように支柱１３の先端に設けた回動機構１１０に基板保持ホルダ１１が設置され、基板３に垂直な水平軸Ｖを中心に回動可能としたものである。基板保持ホルダ１１を、処理槽２のエッチング液１に浸漬中に、略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる。すなわち、図７に示す基板保持ホルダの場合、１８０度または−１８０度回動させることにより、基板保持ホルダの天地が反転する。
なお、基板保持ホルダ１１は、図８に示すように、基板３に平行な水平軸Ｕを中心に回動可能としても良く、また、図９に示すように、基板３に平行な垂直軸Ｔを中心に回動可能としても良い。
また、基板保持ホルダ１１を処理槽２のエッチング液１から引揚げて回動させた後、再度浸漬させても良い。

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＝２０ｃｍ、長さＬ＝１２０ｃｍの略直方体であり、エッチング液面の高さ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、図２に示したように１４枚の前記基板３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＝３．５ｃｍの位置に２０分間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。

また、排出パイプ８は４０Ａのステンレス製とし、図４に示したような構成のもので、排出パイプ８の側面に高さ方向の間隔４ｃｍで１６ヶ所に２個ずつ合計３２個のエッチング液排出孔が形成されている。同じ高さにある２個のエッチング液排出孔は互いに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。各エッチング液排出孔は孔径６．５ｍｍの円形状である。

整流部材ＡおよびＢは、厚さ３ｍｍのステンレス板であって、図５に示すように孔径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の排出パイプ８側の側壁面から１４ｃｍ離れた位置に配置した。

図７に示すように、支柱１３の先端に設けた電動モータによる回動機構１１０に基板保持ホルダ１１が設置され、基板３に垂直な水平軸Ｖを中心に回動可能とした。基板保持ホルダ１１は処理槽２のエッチング液１に浸漬中５分毎に天地を反転させた。

従来、基板面内のエッチング液の液面側およびエッチング液の排出側でエッチングが進んでいなかったが、上記構成で表面処理を実施した結果、ほぼ均一な粗化面が得られた。

以上説明したように、本発明の表面粗化装置によれば、処理槽内の上流から下流にかけて生じるエッチング液の流速のばらつきや淀みの問題、空気との熱伝達や気化熱で生じるエッチング液の温度差が原因のエッチング速度ばらつきの問題の影響を平均化させ、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、基板保持ホルダ回動時は、基板面に垂直な方向のエッチング液の抵抗を受けないため、基板のたわみ等の変形不良を抑制し、回動機構の負荷を低減させることができる。

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・・・排出パイプ
１１・・・基板保持ホルダ
１２・・・エッチング液面
１３・・・支柱
５１・・・供給管路
８１・・・排出管路
９１・・・循環供給ポンプ
１００・・・昇降機構
１１０・・・回動機構
Ａ・・・（供給パイプ側の）整流部材
Ｂ・・・（排出パイプ側の）整流部材

Claims (6)

1. 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、電解再生槽内に導いて再生し、再生後のエッチング液を該処理槽内に戻し、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、
   該表面粗化装置は、
   該処理槽は略直方体の形状であり、該処理槽内で処理される該基板面と直角をなす位置にある該処理槽側面の一方と該基板との間にエッチング液供給孔を有する供給パイプ、
   該処理槽内で処理される該基板面と直角をなす位置にある該処理槽側面のもう一方と該基板との間にエッチング液排出孔を有する排出パイプ、
   該基板と該供給パイプとの間、および、該基板と該排出パイプとの間に整流部材、
   昇降機構および回動機構を有する基板保持ホルダを含む構成であり、
   該エッチング液供給孔から該エッチング液排出孔に向かって、該処理槽内で処理される該基板面に対して平行方向にエッチング液を流動させ、
   該基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる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。
2. 前記基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる際、該基板保持ホルダはエッチング液中に浸漬している状態であることを特徴とする、請求項１に記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
3. 前記基板保持ホルダを略一定間隔で１８０度または−１８０度回動させる際、該基板保持ホルダはエッチング液中から引揚げた状態であり、回動後、再度、該基板保持ホルダをエッチング液中に浸漬することを特徴とする、請求項１に記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
4. 前記ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記基板保持ホルダは、前記基板に垂直な水平軸を中心に回動することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
5. 前記ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記基板保持ホルダは、前記基板に平行な水平軸を中心に回動することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。
6. 前記ビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置において、前記基板保持ホルダは、前記基板に平行な垂直軸を中心に回動することを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のビルドアップ基板絶縁層の表面粗化装置。

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