JP3215412B2 - 基板上に微細な回路パターンを形成する装置 - Google Patents

基板上に微細な回路パターンを形成する装置

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Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 発明の分野 本発明は、電気回路実装のための微細な電気回路パタ
ーンを基板上に形成するための装置に関する。本発明
は、特に、間隔をあけて配置した細線から成る相互接続
部を必要とするプリント基板（PCB）、テーブル自動化
接着、（TAB）、並びに、その他の電子装置に適用され
る。
PCB類の技術的内容は、３つの要素、すなわち電子回
路の密度、層の数、及び、基板の積層に使われる材料の
品質に基づいている。本発明は、第１の要素、すなわち
基板の密度に関係する。密度は、電気素子の相互間距離
と基板の単位面積当たりの素子数によって決められる。
基板上の電気素子の大部分を構成する要素は、鋼製の導
体線である。従って、PCBの密度は、導体線の幅とそれ
らの間隔とに依存する。
従来技術の説明 線幅と線間隔の縮小化の傾向は、近年に於いて強くな
ってきており、将来も続くであろう。本件に関する幾つ
かの記事がある。1988年５月の「PC製作」誌の「小さく
なる半導体」という記事の中で、アール・ダブリュー・
アリソン ジュニア（R.W.Allison,Jr.）、その他の者
達は、「一貫して小さくなるIC線の幅は、基板上に形成
される接続部の数を増やしている。これらは、PCB線の
密度の増大と、基板に於ける層の数の増大とを必要とす
る」と述べている。この分野に於ける多くの権威者達と
同様に、２百万本の線のあるPCBが、1990年代初期には
業界で標準になろうと彼らは結論付ける。
「プリント基板回路製作」の1987年６月号、第10巻、
No.6の37−44ページの中で、「細線技術：ドライ・プラ
ズマ処理の影響」と題するアール・ディー・ルスト（R.
D.Rust）の書いた記事は、回路基板回路製作に関して、
ドライ・プラズマ処理が湿式化学的工程に取って代わる
事を論じている。ルストが注目した問題点の一つは、一
定規格以下の細線パターンの生成に対する必要性であ
る。ルストは、写真印刷法は、これらのパターンを生成
する上で制限となる工程ではなく、むしろ、それに続く
現像、エッチング、或いは、鍍金の各工程が制限となる
工程であると述べている。
従来のプリント回路基板は次の方法で製造されてい
る：この工程では、まづエポキシと銅のラミネートを熱
と圧力により接合する。エポキシ・ラミネートは、機械
的支持体として機能させるため、銅製のラミネートより
もずっと厚く形成される。熱と圧力を加えるので、エポ
キシは柔らかくなり、銅製のラミネートに接着する。銅
の表面は化学的に処理されるか、或いは、樹枝状処理で
電気化学的に処理され、その両方は、顕微鏡的規模でギ
ザギザの表面を生じ、それが接着を促進する。
フォト・レジスト（感光性レジスト）が、次に、銅表
面に塗付される。液体フォト・レジスト処理は、最近
「乾式」フォト・レジスト処理に取って代わられた。乾
式フォト・レジスト技術に於いては、フォト・レジスト
・フイルムが再び熱と圧力によって銅の上に積層され
る。
次いで、回路パターンがフォト・レジスト上に焼き付
けられ、更に適当な化学溶液でフォト・レジストを溶解
することにより、基板上に現像される。これにより、次
に行われる銅エッチング処理で腐食（エッチング）すべ
き部分の銅が基板上に露出する。
銅エッチング処理に於いて、現像された基板は化学薬
品噴霧室を通され、そこでは、銅を溶かす化学薬品を噴
霧する。化学薬品が銅のみを腐食（エッチング）し、フ
ォト・レジストを腐食しないように、フォト・レジスト
と銅エッチングの溶液が選択される。銅エッチング工程
の結果としては、フォト・レジストのオーバーレイに覆
われた境界の明瞭な導体パターンが、エポキシ基板上に
残される。
フォト・レジストのオーバーレイは、次に、フォト・
レジストのみを腐食し、銅を腐食しない他の化学薬品溶
液によて腐食除去される。
「多重層」を有するプリント基板の、すなわち、銅製
導体とエポキシ・ラミネートの交互の幾つかの層を含む
基板の製造に於いては、色々なレベルでの銅製導体間の
相互接続が必要である。これは、適当なレベルで穴明け
を行い、銅のエポキシ側壁への接着を確実にする前処理
をして、その穴に銅を蒸着する事で達成される。
このエッチング技術は、パターンを形成したラミネー
ト上に、典型的には鉄、銅、或いは、過酸化硫酸イオン
から成る酸化溶液を噴霧することにより行われる。引き
続く工程に於いては、絶縁フイルムで保護された銅の表
面は、薬品分解によりフイルムを除去することにより回
路の一部となる。
典型的な噴霧処理の流体力学的性質により、エッチン
グ溶液は、５ミル程度より狭い幅の溝には深く浸透する
事は出来ない。従って、幅の狭い空間の中のエッチング
工程は非常に遅くなり物質の交換が低下する。その結
果、より広い幅の空間と比較して必要なだけの銅を除去
することができない。物質移送に於けるこれらの制約
は、化学薬品噴霧エッチング工程に於ける大きな制限と
なる。
本技術分野では、２つの手法が知られている。これら
の方法の内の１つに於いては、回路は付加物とされる。
負のパターンのマスキングが回路形成のための開口部を
残す。これらの開口部に於ける裸の基板は、無電解銅に
於いて採用されるようなパラジューム活性化剤で鋭敏化
処理される。活性化の後には、無電解銅を必要厚さまで
成長させる操作が行われる。
材料の移動は、エッチング工程と同様にこの工程の制
限要因となる。この技術での他の問題は線の形成速度が
遅いことである。また、形成された銅の機械的性状と品
質にも問題がある。
従来技術で採用されているもう１つの方法は、化学的
エッチングを電気化学的に促進する事を含んでいる。こ
の方法では、プラスの電解がラミネートに加えられる。
電気的接続は、典型的に、基板の片側のみで行われる。
電気的接触が維持される限り、化学的分解と電気的分解
との両方が生じる。この方法での問題は、形成されたパ
ターンに電気的な不連続性が生じることである。
デレックプレッチャー（Derek Pletcher）は、「工業
電気化学」という彼の本の中で（1982年Chapman ＆ Hal
lから出版）、PCBを作成するための電気化学的エッチン
グ法を述べている。この例では、エッチングされる事に
なる部分のみを露出して現像されたフォト・レジストを
有する積層された銅が黒鉛粒子と硫酸の混合液に曝され
る。黒鉛粒子は、陽極と接触する事によって、前もっ
て、帯電している。しかしながら、この工程は、黒鉛の
使用、その回収、並びに、高い濃度のエッチング溶液を
要する経費のかかるエッチング法である故に、商業規模
では成功しないと判明している。加えて、この方法は、
材料除去技術に於ける標準的問題、例えば、物質移送の
制限、並びに、分解が全ての方向に同じ速度で広がるた
めに生じる動のアンダーカットを伴う。
発明の概要 上記の化学的工程と、電気化学的工程とは、形成され
る事になる細線パターンの様々な線間隔における本質的
な不均等な接近性の故に微細な回路パターンを形成する
には幾つかの問題を持つ。
本発明は、プリント回路基板に関して、並びに、電子
産業一般に於いて、細線パターンを形成する装置を提供
する。この発明は、全ての部分に同時に均一に到達する
事の出来る非導体または導体のファイバーの形の機械的
手段を含んでいる。化学的処理と電気化学的処理との両
方に於ける分解の速度は等しい。かくして、本発明は、
プリント回路基板に於いて現在実用上限界となっている
幅５ミルを越えることが可能となっている。
本出願人の米国特許番号4,159,923は、ワークピース
を鍍金する電気的に導体のブラシ・アプリケーター（塗
布器）を開示している。本発明は、この特許の延長と改
良であり、プリント回路基板の製作に類似の技術の利用
を可能にする。
液体を介してのファイバーの突出は、方向性があり、
均一である。本発明では、処理される事になる全面に亙
って、均等な圧力を付加する。これは結果的に、化学反
応の、並びに、電界効果を均一にする。米国特許番号4,
159,934に於いては、鍍金用アプリケータ（塗布器）で
用いられているブラシを使って選択的鍍金用アプリケー
タ（塗布器）が示されている。ブラシは、鍍金用ブラシ
が一端に取り付けられた電気伝導コアーを含んでいる。
鍍金電流は、コアーと、陽極を形成する柔軟性ある導体
及び非導体のファイバーからなるブラシ・ヘッドとに加
えられる。ブラシ・ヘッドの柔軟性ある非導体ファイバ
ーは、導体ファイバーがワークピースに接触することに
より生じる機器の短絡と電着とを防止する。伝導ファイ
バーのこの接触を防止する色々な構造が示されている。
電流を均一に供給する方法が米国特許番号4,159,934
に示されている。この方法は、金属の選択的鍍金に関す
るものである。鍍金される事になる金属はDC電源のマイ
ナス極に電気的に接続される。電気的に導体のワイヤー
と非導体のワイヤーとの混合体からなる装置が、選択的
な方法で電流を供給する。導体、並びに、非導体のワイ
ヤーはブラシに於ける剛毛の形で配置されている。導体
ワイヤーは、非導体ワイヤーに比べて、長さが短い。導
体と非導体の両方のワイヤーは、共通の金属の心棒に接
合されている。この金属の心棒は、電気的にDC電源のプ
ラスの極に接続される。上記装置は、非導体ワイヤーが
鍍金される事になる金属と接触するときに充分な量の電
着溶液がその部分で利用できるような方法で、ブラシの
コアーに該当電着溶液を流す適切な設備を備えている。
非導体ワイヤーが鍍金される事になる金属と物理的接触
をすると、導体ワイヤーはその金属からある距離だけ離
されるが電着溶液とは物理的に接触しており、その結
果、電着溶液中に電界が構成される。電着溶液、並び
に、マイナスの電荷を帯びた金属とプラスの電荷を帯び
た金属ワイヤーで形成された電気化学的セルは、プラス
に電荷された金属イオンを電着溶液から金属に向かわせ
る。これにより、鍍金される事になる基板（金属）上に
金属が析出する。ワイヤー・ブラシの金属部分の全体的
寸法が、鍍金金属が析出する部分の面積を決定する。鍍
金金属を析出させる部位へブラシを移動する事によっ
て、選択的に金属基板を鍍金する事が出来る。
上記装置の改良された考え方が本発明の方法で使用さ
れる。
本発明に於いては、金属ワイヤー又はファイバーは中
空の円筒形金属コアーに取り付けられている。金属ワイ
ヤーまたはファイバーは非常に小さな直径を有する。電
解液の移送のために円筒形金属コアには穿孔が設けられ
ており、電解液は円筒形金属コア内の中空部からこの穿
孔を通り金属ワイヤーに沿って流れて積層板上の銅基板
に供給される。
この方法では、金属ワイヤまたはファイバーは円筒形
金属コアを介してDC電源のプラス極（陽極）に電気的に
接続される。金属ワイヤまたはファイバは、基板上の腐
食すべき金属にも直接接触する。円筒形金属コア内の中
空部内の、コア壁面から隔離された部分には、穿孔を有
する、またはメッシュ状の銅電極で配置されており、こ
の銅電極は上記DC電源のマイナス極（陰極）に電気的に
接続される。これにより、金属ワイヤを介してDC電源の
プラス極に接続された腐食すべき金属層（すなわち銅ラ
ミネート）と、DC電源のマイナス極に接続された、穿孔
を有するコア内の銅電極との間にセルが形成される。す
なわち、銅ラミネート（陽極）の銅は電解液中に溶解し
ラミネートから除去され、円筒形金属コア内の穿孔され
た銅電極（陰極）上に析出する。この作用は、米国特許
番号4,159,934号の作用とは逆である。金属ワイヤまた
はファイバは柔軟で順応性があるため、腐食すべき金属
に溝が形成されても金属との接触を保ち続ける。腐食
（エッチング）処理が終了するとこの部分への電気の供
給は遮断される。
上記と同様な装置を電着用に使用することが可能であ
る。この場合、金属ワイヤまたはファイバは整流器（DC
電源）の陰極に接続されるとともに、コアの中空部内に
配置された上記銅電極の代わりには、陽極として酸化処
理された不溶導体電極が使用される。マイナスに帯電し
た金属ワイヤまたはファイバを活性化処理された、また
は金属の、基板に接触させることにより、基板上に金属
を析出させることができる。
ブラシの寸法と、ブラシの色々な要素の形状（ファイ
バー、陰極、シリンダー寸法、並びに、金属シリンダー
上の穴の形状）を変化させて、PCBのサイズと複雑さ、
或いは、その他の細線パターンの形成の用途に合わせる
事が出来る。この方法によれば、金属ファイバーが電流
（電場）を全体的面積に亙って均一に分配できるため、
シリンダ長さを変えても電気を局所的に流す事が出来
る。
この方法はまた、平面処理パッドの形成で処理装置を
採用する事もできる。この種の装置は、数百平方インチ
の面積をエッチングする必要のある時には、上述の円筒
形装置以上の利点を有する。例えば、パッド装置はPCB
の全面に同時に当てる事が出来る。かくして、パターン
精度を保持したまま装置生産が増大される。
フラワーズ（Flowers）氏の特許番号2,365,529は、ス
テンレス・スチールの板の半だ付けするために研磨した
あ表面をエッチングする。この装置は、柔らかい半だを
ステンレス・スチールの板と共にエッチングする可動電
極を構成する導体のブラシを使っている。
ブラント（Brandt）氏他の特許番号21,590,927の図４
には、剛毛の中に、電極74を埋め込んだ電気的導体のブ
ラシを利用し、ワークピース30の加工表面32からバリを
除去する方法を開示している。この特許の教えるところ
は、一定期間毎にブラシを燐酸の中に浸漬し、ブラシと
ワークピースとに電流を流すことにより加工面32上のバ
リ等を手動で取り除く事である。
井上氏の特許番号3,474,013は、導体層と絶縁層から
構成される回転電極を開示している。ワークピースの機
械加工を電気化学的に高めるために回転電極が採用され
ている。
井上氏の特許番号4,417,962は、侵食処理工程で電極
として役立つ色々な材質の開口端部のあるケーシングを
採用している電気侵食法とその装置を開示している。同
特許の図４に示されているように、電気侵食電極材料と
して、金属ワイヤをある実施例に採用する事もできる。
正しい場所へ均一な方法で電気を供給する際の問題は
このようにして解決され、次には物質移送と溶液の流体
力学的問題は、小さな化学的修正を行い、液体力学的制
御を行う事によって最適化する事が出来る。この工程
は、業界に於いて最も進んだ生産方法により今日達成さ
れている限界を拡げることができる。
本発明の処理方法は幾つかの他の利点を持つ。細線パ
ターンを有するPCB製造に於いて、本発明は、除去工程
からエッチング工程に至るまでの工程に必要な全ての機
器を利用する。この工程に使われる化学薬品は商業的に
使用されるものであり、かくして、従来の基礎的な方法
で使用される薬品に対してコスト的に対抗できる。特別
なマスキング・ステップは一切必要とされず、特別な溶
液回収システムも必要とされない。この技術の実行の速
度は、従来の基礎的なエッチング方法に対して対抗可能
である。加えて、この工程は、電気鍍金（付加）工程が
有利である場合に適用できる。更に、同じ属性の装置は
化学エッチングに適合できる。
その他の潜在的な用途の例は、間隔を置いて配置した
細線を必要とする、テープ自動化接合（TAB）システム
とハイブリッドIC回路とである。
図面の簡単な説明 本発明のこれら、並びに、その他の目的と利点とは、
本発明の詳細な説明と添付図面とを参照する事により明
らかになろう。
ここで、 図１は、細線パターンを形成するプリント回路基板上
で使用する本発明のブラシ透視図である。
図２は、エッチング器具として採用されたブラシの側
面図である。
図３は、電気鍍金器具として採用されたブラシの側面
図である。
図４は、ブラシの断面図である。
図５は、本発明のブラシのアッセンブリーの側面図で
ある。
図６は、図１から５までに記載された発明の平面ブラ
シ改良型の斜視図である。
発明の詳細な説明 図１に示されるように、ファイバー・ブラシ５は、パ
ターンを形成する回路基板１上での使用に採用される。
ブラシは、１秒当たり0.1から100センチメートルの間の
周速でゆっくりした回転で作動する。ブラシ上の直径0.
2から200ミクロンの細い金属のファイバーは露出した銅
の部分に接触し、円筒形ブラシが帯びる電界をプリント
回路基板に加える。
ファイバーは、同じ材料の穿孔を有するシリンダーと
電気的に接触し、同一の陽性を有する電極を構成する。
この電極は、ブラシがエッチング器具として使われてい
る時にはプラスであり、ブラシが電気鍍金工程で使われ
ている時にはマイナスである。
ブラシの使用を通じて、プリント回路基板上に露出さ
れた銅は、ブラシのファイバーが基板上の全ての部分と
接触するので、パターン上のどの部分に配置されている
かに拘らず、エッチングにより溶解される。
電気鍍金モードで採用されるときには、プリント回路
基板は基板上にマイナスのフォト・レジスト・パターン
を形成し、露出した線は化学鍍金活性化剤で鋭敏化処理
される。必要に応じて簡単な化学鍍金金属蒸着処理を行
った後に、マイナスに帯電したブラシは、化学鍍金処理
のみを行った場合よりも早く、しかも、より均一に、細
線のパターンに銅を析出させる。
図２と３とはブラシの働きの詳細を示す。ファイバー
は、タングステン、チタニウム、ニオビウム、タンタラ
ム、黒鉛、プラチナ、ローディウム、の他、例えば、酸
化チタニウムのような導体セラミクス、或いは、導体プ
ラスチック素材のような不溶性導体材料から作られる。
好ましい材料はタングステンとチタニウムである。ファ
イバーの長さは、ファイバーの厚さ（直径）に応じて、
ファイバーが所定の柔軟性を持つように決定される。す
なわち、ファイバーの厚さが大きいほどファイバー長さ
は大きくなる。金属シリンダーは、ブラシ・シリンダー
の内側に電解液の流通が可能なように穿孔されている。
カウンター（対向）電極、即ち、ブラシが陰極として使
われるときには不溶性金属、黒鉛、又は、導体セラミク
スのメッシュ、あるいは、ブラシが陽極として使われる
ときには銅、又は、ステンレス・スチールのメッシュ
は、円筒形穴空き隔離板（セパレーター）７を介してブ
ラシから隔離される。この隔離板（セパレータ）は、例
えば、酸・亜鉛バッテリー隔離板としてW.R.Grace社に
より販売されている商標名DARMICで形成する事もでき
る。
電界は、DC又はAC電源により２つの電極間に印加され
る。図５に示されたスリップ・リング55は電流をブラシ
に供給する。機械的回転は、モーターから直接に、ある
いは、ベルト・タイプの転送を通して、作動する事の出
来る歯車装置51,53を介して与えられる。
使用に於いては、パターンの素材は、絶縁用感光プラ
スチック材の層に写真技術を適用することにより形成さ
れる。このパターン素材は典型的には0.5から２ミルの
厚さである。エッチングによって取り除かれる銅の部分
は、液体の化学作用に曝される。これらの部分にはブラ
シによる電気的接触も行われる。エッチング作用によ
り、エッチング工程に於いて形成される銅の導体線の間
に絶縁基板のみが存在するようになるまで銅が除去され
る。プリント回路基板の細線パターン形成に於いて、エ
ッチングによって形成される間隔は、幅５ミル以下、深
さ２から４ミルである。深さは、フイルムと銅シート厚
みの関数である。
幅２ミル以下の空間は、化学的、あるいは、電気化学
的作用に曝すには困難な、狭いギャップとなる。本発明
のファイバー・ブラシはこのようなときに使用する事が
出来る。例えば1/4インチ長さのファイバーは、５ミル
の深さの溝の底に到達するためにはファイバー長さの２
％だけ溝内に侵入する必要がある。溝部分にあるファイ
バーの先端が溝内に侵入すると、溝内に先端が侵入して
いない、近傍のファイバーは、上記ファイバーの溝内へ
の侵入を許すためにわずかに曲げられなければならな
い。しかし、上述したように、溝内へのファイバーの侵
入長さはファイバー長さに較べて非常に小さいため、こ
の曲げは無視できる程度に小さくなる。エッチングされ
る事になる電気素子の表面上に均等な圧力を与える事、
並びに、その表面上に均一なファイバーの素材を提供す
る事により、溶液に接触する全ての部分のエッチングを
達成する事が出来る。
物質のある程度の交換を生ずるように、更に、エッチ
ングが装置の平面に対して垂直方向に優先的に進行する
ようにするため、振動運動がその面に対して平行に、あ
るいは、垂直に加えられる。典型的には、１秒当たり1c
m以下の速度での振幅1cm以下の運動は、物質の交換に必
要とされる電解液を供給するのに充分であり、しかも、
線間の溝の側面部分が過度に溶解することを防止するの
に充分なほど小さい。
必要な場合には、電気素子の平面に平行な、あるい
は、垂直な運動の方向は、使用される事になるパターン
の、並びに、使用する機器の設計に基づいて与える事が
出来る。基板に平行な方向の運動をブラシに与えること
により厚さの薄い素子の場合には接触の多重性と均一性
とが確保される。
FeCl3,CuCl2、或いは、NH4S2O8のようなエッチング溶
液を使用する時には、それらの化学的活性は、露出され
た銅のエッチング効果を生じるに充分である。かくし
て、その様な場合には、陽極電流は不要であり、パター
ン形成は電気無しで達成する事が出来る。この場合に
は、金属或いは非金属の剛毛から成るファイバーブラシ
を使用する事が出来る。これらの導体ファイバー材料に
加えて、ポリエステル、ポリアクリレート、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ポリビニール、ポリスチレン、ポ
リフェニレン硫化物等のプラスチック製ファイバー材
料、セラミック繊維、並びに、その他化学的に耐性のあ
る材料を使用することができる。
化学的エッチングの工程に於いては、ファイバーの機
械的作用により、エッチング溶液が最も効果的に接触部
に供給され、飽和溶液となって接触部から除去される。
この作用は化学的穴空け効果であり、このため、導体線
間の溝にまっすぐな壁が形成され、これらの導体の良好
な電気的性能が確保される。
PCB製造の場合には、錫、錫−鉛、ニッケル、金、又
は、ニッケル−錫合金、或いは、パラジューム、又は、
パラジューム−ニッケル合金もまた、銅基板の頂部上に
形成されるフイルム状のエッチング耐性材料として用い
られて、基板をエッチング溶液の化学作用から保護す
る。露出された銅が分解される一方で、上記のコーチン
グは不動態であり、それ故に、その下に存在する銅が分
解されるのを保護する。
図１は、プリント回路基板との組み合わせで利用され
る本発明のファイバー・ブラシ装置の斜視図を示す。プ
リント回路基板１は、様々は接続線と、細線パターン11
を備える。接続線とパターン11とは、エッチング工程
か、或いは、電気エッチング工程かによって増幅され、
分離され、形成される。両方の工程は、ファイバー・ブ
ラシ５を利用して行う事が出来る。図からわかるように
ブラシ５は、ファイバー・ブラシ・ヘッド５と結合され
た回転シャフト３と共に形成される。ヘッドは３つの層
7,8,9を備えている。層７はセパレータ層であり、層９
は１つの電極であり、層８はもう１つの電極である。
電極８は、下記に説明する他の図との関係に於いて更
に詳細に示されるように、ブラシ・ヘッド５のファイバ
ーに結合されている。
図２は、図１のブラシ・アッセンブリーの、一部断面
の側面図である。図２に於いては、２つの電極が数字25
と21とで示されている。内側電極25は金属メッシュで形
成される。２つの電極は、絶縁体（DARAMIC）で形成す
る事もできる隔離板（セパレータ）層23によって分離さ
れている。
ブラシ剛毛19が電極21に取り付けてある。ブラシ剛毛
は全て同等な長さになるように形成されている。図２に
示すように、剛毛はプリント回路基板13と直接的物理接
触をしている。明らかに、プリント回路基板13は、全て
通常の方法で、その上に形成された銅ラミネート15の層
と、銅ラミネート15の上に形成されたフォトレジストの
プラスのマスキング17の層を備える。電圧が電極に加え
られ、ブラシが下記に於いて更に詳しく説明される方法
でゆっくりと回転するときの、ブラシの剛毛の機械的、
並びに、電気的接触は、細線と、フォトレジスト・マス
クを介しての銅に於ける細かい部分とを腐食するのに役
立つ。
図３は、剛毛が電気鍍金工程に使われている以外は図
２に示したと同様のブラシ37を示している。又、電極31
と35とは、その間に形成された隔離板（セパレータ）33
を備えた状態で示されている。ブラシ37の剛毛は電極31
に結合されているプリント回路基板27は、フォトレジス
ト・マスク層29を形成した状態で示されている。
例えば、パラディウム・錫活性化剤、或いは、無電解
銅の薄い層28は、基板27とマスク29との間に形成され
る。数字39はプリント回路基板のマスク29に於ける細線
経路部、或いは溝部を示す。数字41は経路部39の間のス
ペーサーを示す。本実施例では、ブラシ・ヘッド37の剛
毛は、精密に形成され狭い間隔でスペーサ41により隔離
された配置された経路39に金属を付着させる役目をす
る。
図４は、先に説明したブラシ・ヘッドの部分断面図で
ある。図４に於いては、複数の剛毛43は金属のファイバ
ーブラシ・シリンダー44に結合されている。このシリン
ダー44は電極の１つとして役目をする。多孔質の隔離板
45がブラシ・シリンダー44に結合されている。メッシュ
で形成されたもう１つの電極47は隔離板層45の内側に結
合されている。
図５は、回転機構及び、電源に接続されたシャフト３
を示す。更に詳しくは、ブラシ・ヘッド５は、図１に示
したのと同様な方法でシャフト３に結合される。図５の
シャフト３上の、数字49は、電解液の流通を可能とする
複数の穿口を示す。リング・ギヤー53,51はシャフト３
に接続され、それを回転させるように装備されている。
２つのスリップ・リング電極機構55・57、及び59・63
は、シャフト３及び、シャフト３内に形成された中心コ
アー65に接続されている。この方式に於いては、電極5
5,57からの電力はブラシに接続されるようになってい
る。リングギア装置51,53は、プリント回路基板の表面
上でブラシをゆっくり回転させるために装備されてい
る。
図６はこの装置のある形式の構成を示す。複数の剛毛
73は、裏当て材74を有する多孔質基板75に結合されてい
る。このような２つのユニットは、エッチングされ（こ
の実施例は本装置を基板の電気化学的エッチングに適用
した場合を示している）て、パターン78を形成する２つ
の銅ラミネート77を備えるプリント配線基板76をサンド
イッチ状にはさむ。電源（整流器）81との電気的接触は
フレキシブル接点79と80により為される。整流器の１つ
の極は、多孔質基板75に取り付けられる。整流器の他方
の極は、電界の生成を可能にする多孔質の（穴の空い
た）対向電極88に取り付けられる。全体の基板面に亙っ
て均一な効果を達成するためには、均一な圧力を加えな
ければならない。これは、圧力調整用器具84付きの対向
負加スプリング82で達成される。プリント配線基板は、
矢印「Ａ」によって示されるように装置内をゆっくりと
移動する。横方向、或いは、垂直方向の振動は、矢印
「Ｂ」によって示される機械的、或いは、空気圧の作用
によって与えられる。
例1:チタニウムファイバーによる電気化学的パターン・
エッチング。
ブラシ・シリンダー。
直径22ミクロンのチタニウム・ファイバー（Bekaerk,
Bekinox VN 2/2×275 200/TI）が、直径２インチのチタ
ニウム・シリンダーに取り付けられた。ファイバーの束
は1/2インチの長さで、図１に示した如くシリンダー壁
の穴の間に配置された。シリンダーの内側部分は、スペ
ーサとして酸化バッテリーに於いて使用される多孔質プ
ラスチックである、「Daramic」スペーサー（隔離板）
でカバーされた。スペーサーの内側には、対向電極とし
ての銅メッシュが設けられた。1.5モルのCuSO4及び0.4
モルのH2SO4を含む硫酸銅溶液に浸漬したPCBと接触する
に当たり、ラミネートの銅のシートと内側の銅メッシュ
との間に電界を生じさせた。すなわち、PBC上のラミネ
ートの銅シートは、プラス極に接続されたチタニウムフ
ァイバーと接触してプラスの電位を有するようになり、
マイナス極に接続された銅メッシュはマイナスの電位を
有するようになる。これにより、銅シート（プラス極）
と銅メッシュ（マイナス極）との間に電解液を介して電
場が形成される。この様な条件下で、チタニウム・ファ
イバーと接触するPCBの全ての銅は分解され、一方、同
量の銅が銅メッシュ上に溶着された。チタニウムはこの
様な条件下で不動態となり、まだプラス電荷を輸送する
事の出来る電気化学的な付着物となるので、これが可能
であった。この条件下で約1amp/in2のDC電源密度を15分
間印加することによりサンプル・パターンが形成され
た。鮮明な２ミルの線と線間隔とが、FR−４基板上での
1.4ミルの銅ラミネートに於いて得られた。
例2:チタニウムファイバーによる電気化学的パターン・
エッチング。
平面ブラシ。
上記例１と同様なチタニウム・ファイバーが、平面フ
ァイバー・ブラシ（図６）を製作するのに使われた。多
孔質のチタニウム・シートがチタニウムファイバー用の
集電器として使用された。本装置では、ファイバーブラ
シは予め電解液で浸した平面ブラシとして使用された。
「Daramic」隔離板のシートを対向電極メッシュとファ
イバー状電極の間に使った。１−２回転／秒で直径２−
3mmの円を描く回転運動により厚さ４ミルの線のパター
ンが、約1amp/in2のDC電源密度で10分後に得られた。銅
ラミネートは、FR−４基板上で1.4ミルの厚さの物であ
った。この例で使われた溶液は、室温で、CuCl2,35o Be
であった。
例3:チタニウムファイバーによる化学パターン・エッチ
ング。
平面ブラシ。
図２のチタニウム・ファイバー・ブラシが、室温にあ
るFeCl3,42゜Beを用いての化学エッチング工程で使用さ
れた。例１に記載されたのと同様な運動で、厚さ４ミル
の鮮明な線のパターンが、10ミルのポリイミド基板上で
１オンスの銅ラミネートに関し10分で得られた。
例4:パイル織物による化学パターン・エッチング。
（ビロード）平面ブラシ。
50本のフィラメントを含む300デニールの糸で作られ
た2mm厚みの商業的に入手きるアクリル・パイル織物
が、エッチ・パターン形成用のブラシとして使用され
た。FeCl3溶液を使っての５分の持続時間で、均一の境
界の鮮明な１ミルの細線と３ミルの線間隔とが0.7ミル
の銅ラミネート中に形成された。
例5:パイル織物による化学パターン・エッチング （ビロード）・平面ブラシ。
2mm厚みの商業的に入手できるポリエステルのビロー
ドが、エッチ・パターン形成用のブラシとして使われ
た。ポリイミド基板上の２オンスの銅ラミネートが、４
ミルの線と４ミルの線間隔のパターンを形成するのに使
用された。腐食剤としてFeCl3を10分間使い、ブラシの
回転運動を行って、境界の鮮明なパターンが得られた。
上記全ての例に於いて、均一な機械的運動が与えられ
て、この機械的運動に曝された部分は均一に腐食され
た。
本発明の思想と範囲から逸脱する事無しに、上述の事
柄に対する変更が可能であるため、保護を求める範囲は
添付の請求の範囲に記載される。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−297587（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−297588（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−8284（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−169798（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−61040（ＪＰ，Ａ) 特公 昭63−45460（ＪＰ，Ｂ１) 米国特許4159934（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C25D 7/00 C25F 7/00 H05K 3/18

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】複数の導電性ファイバーと、 上記のファイバーを保持して、電解液が通過するのを可
    能にする穴を有する手段と、 上記の導電性ファイバーに電気的に接続され、該導電性
    ファイバーに第１の極性の電位を加えるための第１の手
    段と、 上記の導電性ファイバーに対して、近接して取り付けら
    れた金属手段、並びに、 上記の金属手段に電気的に接続され、該金属手段に第２
    の極性の電位を加えるための第２の手段と を備えた、基板上に微細な回路パターンを形成する装
    置。
  2. 【請求項２】前記導電性ファイバーがブラシとして形成
    された請求項１の装置。
  3. 【請求項３】前記ブラシに取り付けられて、そのブラシ
    を移動させるための手段を更に含む、請求項２の装置。
  4. 【請求項４】前記ブラシが、タングステン、チタニウ
    ム、ニオビウム、タンタラム、黒鉛、プラチナム、ルー
    セニウム、イリヂューム、ローヂューム、鉛、それらの
    合金、それらの酸化物、並びに、導体プラスチックから
    成るグループから選択された材料で形成されている請求
    項２の装置。
  5. 【請求項５】前記ブラシがタングステン、並びに、チタ
    ニウムから成るグループから選択された材料で形成され
    た請求項２の装置。
  6. 【請求項６】前記金属手段が、不溶性の導体材料、黒
    鉛、銅、並びに、ステンレス・スチールからなるグルー
    プから選択された材料で形成されたメッシュを含む請求
    項１の装置。
  7. 【請求項７】前記穴を有する手段が、前記第１の手段と
    金属手段との間に接続された多孔質の電気的絶縁体のセ
    パレータを更に含む請求項１の装置。
  8. 【請求項８】電気エネルギーを供給するために前記第１
    と第２の手段に接続された電源を更に含む請求項１の装
    置。
  9. 【請求項９】回路パターンを形成する基板に電解液を供
    給するための手段と、 前記基板に近接して取り付けられた複数の導電性ファイ
    バーを有する電気的に導体のブラシと、 上記電解液が通過する事を可能にする開口部を備えると
    共に、上記ファイバーに取り付けられてそのファイバー
    を支持する、穴空けされた絶縁手段と、 前記基板上に金属を付着させるために、電場を印加す
    る、上記絶縁手段近傍に配置された金属手段と、 第１の極性の電位を印加するために上記導電性ファイバ
    ーに電気的に接続された第１の手段と、 第２の極性の電位を印加するために上記金属手段に電気
    的に接続された第２の手段と を備えた、基板上に微細な回路パターンを形成する装
    置。
  10. 【請求項１０】回路パターンを形成する基板へ電解液を
    供給するための手段と、 前記基板に近接して取り付けられた複数の導電性ファイ
    バーを有する電気的に導体のブラシと、 上記電解液が通過するのを可能にする開口部を有すると
    共に、上記ファイバーに取り付られてそのファイバーを
    支持する、穴空けされた絶縁手段と、 前記基板から除去される金属を電気的に収集するために
    上記の絶縁手段に取り付けられた金属手段と、 第１の極性の電位を印加するために上記導電性ファイバ
    ーに電気的に接続された第１の手段と、 第２の極性の電位を印加するために上記金属手段に電気
    的に接続された第２の手段と を備えた、基板上に微細な回路パターンを形成する装
    置。
  11. 【請求項１１】前記基板上で上記ブラシを振動させるた
    めに上記ブラシに接続された手段を更に含む請求項９、
    又は10の装置。
  12. 【請求項１２】前記基板上に均一な分布の圧力を加える
    ための手段を更に含む請求項９、又は10の装置。
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