JP2675719B2 - シート状物への穴あけ加工方法 - Google Patents

シート状物への穴あけ加工方法

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康志 澤田
明治 後藤
幸子 岡崎
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、大気圧付近の圧力下
で生起させられたプラズマを利用して被処理物たるシー
ト状物に穴をあける方法に関する。
【0002】
【従来の技術】電子機器の高性能化の進展とともに、そ
れを実現するための技術を確立する上で、回路やICに
おいて、高密度化・高集積化が必要になってきている。
具体的には、回路基板の多層化という形が一つ進行して
おり、コンピュータは言うに及ばず、ビデオカメラなど
の民生用機器においても、4層以上の多層基板が使用さ
れ始めている。これらの多層基板におけるスルーホール
の個数も必然的に増加し、スルーホール用の穴をドリル
で穿孔する際、ドリルの回転のシェアのためにドリル先
端が高温になり、その結果、多層基板の樹脂が溶融しス
ルーホール内に残留物となって付着する。回路基板の製
造においては、スルーホール形成の後、銅メッキを行う
が、この残留物(スミア)は導通不良の原因となるた
め、スミアの除去が不可欠で非常に手間がかかる。ま
た、直径の小さなスルーホールも必要になり、その場
合、ドリルでの穿孔は難しい。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この発明は、上記事情
に鑑み、シート状物に対する穴あけを、スミア付着など
の不都合を回避し、大きな面積であってもむらのない状
態で行え、しかも、連続的な処理も容易な実用的な方法
を提供することを課題とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】発明者らは、上記の課題
を解決するため、いわゆる大気圧グロー放電プラズマに
着目した。この大気圧グロー放電プラズマは、各種材料
の表面処理に使われている(特公平2−48628号公
報)。この方法は、常圧付近での処理であるため、被処
理物(系内)に揮発成分を含有するような材料でも大面
積にむらのない状態の処理が施せる。
【0005】この方法は、平行に対向設置された一対の
電極の間に大気圧付近の圧力下で生起させられたプラズ
マを用いるのであるが、上部電極として、図5および図
6にみるような多数のブラシ42のあるブラシ状電極4
1や、図7および図8にみるような同心円状の溝52を
表面に掘った電極51となっている(J.Phy.D:Appl.Phy
s.23(1990) 374-377 , Nuclear Instrument and Method
in Physics ResearchB37/38 (1989) 842-845) 。これ
は、電極のエッジ部分でのプラズマ集中を防いで、処理
の均一化を図るものである。この大気圧プラズマは電極
の非対称部分で集中し易い。この集中部分に高密度プラ
ズマが生じることになるのである。この高密度プラズマ
でシート状物に穴をあけることを思いつき、さらに検討
を続け、この発明を完成させることが出来た。
【0006】したがって、この発明にかかるシート状物
への穴あけ加工方法は、一対の電極のうちの少なくとも
一方の電極の表面に突起を形成しておいて、両電極を突
起が他方の電極の表面に向かうように対向させた状態で
平行に設置し、この両電極の間に大気圧付近の圧力下で
プラズマを生起させておいて、生起したプラズマにおけ
る前記突起による集中作用で生じた高密度プラズマによ
り、前記両電極の間に配置されたシート状物に穴をあけ
る構成となっている。
【0007】以下、この発明を具体的に説明する。この
発明におけるプラズマの種類としては、大気圧付近の圧
力下、プラズマ生起用ガス中でのグロー放電の発生に伴
って生起するグロー放電プラズマが挙げられる。大気圧
付近の圧力としては、普通は、200〜1500mmHg
の範囲の圧力であり、好ましくは500〜1000mmH
g、より好ましくは700〜850mmHgの範囲の圧力
である。200mmHgを下回ったり、1500mmHgを
越えると、大気との圧力差が増すため、大気圧付近の圧
力であることに起因する利点が薄れてくる。具体的に
は、200mmHg未満だと反応槽を気密なものにしない
と空気が流入し処理できないという不都合が生じるし、
1500mmHgを越えるとプラズマが不安定になり易い
という不都合が生じる。
【0008】プラズマ生起の際、電極の間に導入される
ガスは、プラズマ生起の容易なヘリウムガスが挙げられ
る。プラズマを反応性プラズマにする場合には、プラズ
マに反応用ガスを導入するのであるが、反応用ガスとし
ては、酸素ガス、4フッ化炭素(CF4 )ガス、水素ガ
ス、アルゴンガス(Ar)、窒素ガス(N2 )、反応用
モノマーなどのガスが挙げられ、普通は、前記ヘリウム
ガスに混合された形で導入される。ヘリウムガスがキャ
リアガスのような働きをするのである。
【0009】この発明の方法により穴あけを行う対象で
あるシート状物としては、多層回路基板に使われるポリ
イミドフィルムやテフロンフィルム等が挙げられる。多
層回路基板用のフィルムの場合、厚みが薄く、開ける穴
の直径も100μm以下の小さいものが要求される。こ
の発明におけるプラズマ生起用の一対の電極のうち少な
くとも一方の電極の表面には、プラズマ集中のための突
起が設けられているのであるが、突起の数や位置は、普
通、シート状物の穿孔パターンに合わせて設定されてい
る。突起の大きさは、普通、40μm以上(好ましくは
50μm以上)5mm以下程度である。40μm未満だ
と集中の度合いが小さく、フィルムの穿孔が困難となる
傾向がみられ、5mmを越すとプラズマが広がり、適切
な集中状態でなくなる傾向がみられるからである。
【0010】また、プラズマのエネルギーを突起部に集
中させる上では突起のある電極の表面は出来るだけ平滑
な方がよい。具体的には、電極の表面平滑度に関して
は、Rmaxが20μm以下の平滑度が好ましく、Rm
axが5μm以下の平滑度がより好ましい。Rmaxが
20μmを越す平滑度の場合には、全体的にプラズマが
不均一化し、突起部における集中の度合いが弱まってし
まう傾向が顕著となる。なお、表面平滑度は、例えば、
JIS−B0601により測定することが出来る。
【0011】続いて、この発明にかかるシート状物への
穴あけ方法の実施に用いる装置を図面を参照しながら説
明する。図2に示すプラズマ処理装置は、反応槽1を備
え、この槽壁にはガス導入口11およびガス排出口12
が設けられており、槽内には上部電極2と下部電極3の
二つの平板状電極が平行に所定距離を隔てて対面した状
態で設置されている。下部電極3の表面には固体誘電体
6が置かれている。上部電極2の方は交流電源5の出力
に接続され、下部電極3の方は接地されている。なお、
10は絶縁体である。そして、図3および図4にもみる
ように、上部電極2の下部電極3に臨む面には多数の突
起8が設けられている。
【0012】処理の際には、まず、プラズマ生起ガスと
キャリアガスを兼ねるヘリウムガスをガス流入口11か
ら導入するとともに交流電源5を稼働して交流電力の供
給を開始する。そうすると、電極2,3の間にグロー放
電が発生してプラズマが生起するので、その後、必要に
応じて反応にあずかる適当な種類の反応用ガスをヘリウ
ムガスに混入する。プラズマでは、図1にみるように、
突起8による集中作用で高密度のプラズマ7が生じてい
る。一方、電極2,3の間には、穴あけ加工を施すシー
ト状物9が配置されている。突起8は、シート状物9へ
の穴あけパターンに合わせて形成されていて、シート状
物9を所定の位置にセットすれば、高密度プラズマ7が
シート状物9の穴あけ位置に丁度くる。そして、この高
密度プラズマ7による穿孔作用で短時間のうちに穴があ
くことになるのである。
【0013】なお、使用される交流電源5の周波数は、
特に限定されるものではないが、通常、100Hz〜20
MHz程度である。周波数が高いほど処理時間が短くてす
み厚いフィルムに穴あけを行うことも可能になるが、シ
ート状物の加熱作用も強まるため、周波数が高い場合は
シート状物を冷却するようにするのがよい。
【0014】
【作用】この発明の場合、ドリルを使わずに高密度プラ
ズマで穴を掘るため、スミア付着が回避できるし、径の
小さな穴も容易に開けられる。この発明の場合、処理用
プラズマが大気圧付近の圧力下で生起させられたプラズ
マ(大気圧プラズマ)であるため、低圧雰囲気の形成・
制御用の装備が不要であり、大面積処理の実現および製
造コストの低減が図り易い。
【0015】プラズマが存在する処理空間が大気圧付近
の圧力である場合、処理空間を広く採り易くて、一度に
広い面積を処理するのに適するだけでなく、シート状物
の処理空間への搬入および処理空間からの搬出が簡単か
つ迅速に行えるようになり、連続処理も容易となる。ま
た、シート状物が揮発成分を含むような場合でも、均一
な処理が施せる。なお、電極間に固体誘電体が配置され
ていると、突起部のみにストリーム状の集中した放電す
なわち高密度プラズマが生成し易くなり、好ましい。そ
の理由は以下のように考えられる。 一般的に、対向する
電極の間では、一定の放電条件を満足してさえいれば、
電極表面の任意の位置で放電が起こり得る可能性があ
る。勿論、片側の電極に突起部があれば、当然、突起部
からの放電が最も起き易いが、状況によっては、あるい
は、確率的には、通常は放電が起き難い突起部以外の個
所でも放電する可能性がある。また、放電のエネルギー
が突起部のみに集中せず、突起部以外の場所でも弱い放
電が生じて放電エネルギーの一部が消費されてしまうこ
とがある。 電極間に介在する固体誘電体すなわち電気的
な絶縁体は、放電を起き難くする作用があるので、固定
誘電体があると、突起部のない平坦な電極部分で放電が
起きる確率は、突起部で放電が起きる確率に比べて極端
に少なくなる。あるいは、平坦な電極部分では、放電条
件のしきい値を超えることが出来なくなる。 その結果、
突起部以外の場所での放電エネルギーの無駄な消費が抑
えられ、突起部のみで集中した放電が行われて、高密度
プラズマが得られ、穴あけ加工が効率的に行えることに
なる。
【0016】
【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。この発
明は、下記の実施例に限らない。 −実施例1− 実施例1では、図1に示す構成のプラズマ処理装置を用
い、下記のポリイミドフィルムに対し、下記の条件で穴
あけ加工を行った。
【0017】 ポリイミドフィルム: 東レ・デュポン社製 カプトンH 厚み50μm 上部電極2の突起8: 尖った円錐状で直径100μm 上部電極2の表面平滑度: Rmax 10μm JIS-B0601 使用ガスおよびその流量: ヘリウム 4000sccm 酸素 80sccm プラズマ条件: 周波数 60kHz : 電力 50W : 処理時間 10秒 上記の条件の処理により、フィルムには約100μmの
ほぼ真円のスルーホールが形成できた。勿論、スルホー
ルにはスミア付着はみられない。
【0018】−実施例2− 実施例2では、図1に示す構成のプラズマ処理装置を用
い、下記のテフロンフィルムに対し、下記の条件で穴あ
け加工を行った。 テフロンフィルム: アドバンテック社製 ポリフロン
PF040 厚み0.95mm 上部電極2の突起8: 尖った円錐状で直径0.5mm 上部電極2の表面平滑度: Rmax 20μm JIS-
B0601 使用ガスおよびその流量: ヘリウム 4000scc
m プラズマ条件: 周波数 60kHz : 電力 50W : 処理時間 10秒 上記の条件の処理により、フィルムには約0.5mmの
ほぼ真円のスルーホールが形成できた。勿論、スルホー
ルにはスミア付着はみられない。
【0019】
【発明の効果】この発明のプラズマ処理方法は、ドリル
を使わずに高密度プラズマで穴をあけるため、スミア付
着が生じ難く、径の小さな穴も容易にあけられ、しか
も、プラズマが大気圧付近の圧力下でのプラズマである
ため、低圧雰囲気の形成・制御用の装備が不要であり、
処理空間を広く採り易くて、一度に広い面積を処理する
のに適するだけでなく、連続処理も容易となる上、むら
の無い均一な加工が行え、非常に実用的である。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の方法におけるプラズマ生起状態をあ
らわす説明図である。
【図2】この発明の実施に用いる装置をあらわす説明図
である。
【図3】図2の装置の上部電極をあらわす平面図であ
る。
【図4】図3の上部電極の断面図である。
【図5】従来のプラズマ処理装置の上部電極をあらわす
平面図である。
【図6】図5の上部電極の断面図である。
【図7】従来のプラズマ処理装置の他の上部電極をあら
わす平面図である。
【図8】図7の上部電極の断面図である。
【符号の説明】
1 反応槽 2 上部電極 3 下部電極 5 交流電源 6 固体誘電体 7 高密度プラズマ 8 突起 9 シート状物
フロントページの続き (72)発明者 後藤 明治 大阪府門真市大字門真1048番地松下電工 株式会社内 (72)発明者 岡崎 幸子 東京都杉並区高井戸東2丁目20番11号 (72)発明者 小駒 益弘 埼玉県和光市下新倉843−15 (56)参考文献 特開 平5−285895(JP,A) 特開 昭64−32698(JP,A) 特開 昭63−302591(JP,A)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 一対の電極のうちの少なくとも一方の電
    極の表面に突起を形成しておいて、両電極を突起が他方
    の電極の表面に向かうように対向させた状態で平行に設
    置し、この両電極の間に大気圧付近の圧力下でプラズマ
    を生起させておいて、生起したプラズマにおける前記突
    起による集中作用で生じた高密度プラズマにより、前記
    両電極の間に配置されたシート状物に穴をあけるように
    するシート状物への穴あけ加工方法。
  2. 【請求項2】 プラズマがグロー放電プラズマである請
    求項1記載のシート状物への穴あけ加工方法。
  3. 【請求項3】 電極の表面がRmaxが20μm以下の
    平滑度であって、突起の大きさが40μm以上5mm以
    下である請求項1または2記載のシート状物への穴あけ
    加工方法。
JP20158592A 1992-07-28 1992-07-28 シート状物への穴あけ加工方法 Expired - Lifetime JP2675719B2 (ja)

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