JP4380505B2

JP4380505B2 - プリント配線板の製造装置およびそれを用いたプリント配線板の製造方法

Info

Publication number: JP4380505B2
Application number: JP2004334112A
Authority: JP
Inventors: 一智比嘉
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-11-18
Filing date: 2004-11-18
Publication date: 2009-12-09
Anticipated expiration: 2020-01-11
Also published as: JP2005101645A

Description

本発明は各種電子機器等に使用されるプリント配線板の製造装置およびそれを用いたプリント配線板の製造方法に関するものである。

近年、各種電子機器等に数多く使用されているプリント配線板は電子機器の小型化や多機能化に伴い、配線の高密度化とともに高い信頼性が要求されるようになってきている。

以下に、従来のプリント配線板の導体パターン形成に用いられる製造装置において、特にエッチング装置について説明する。

図４は従来のプリント配線板の製造装置としてのエッチング装置の概略を示すものである。図４において、３１はスプレーノズル、３２は上面用ノズルパイプ、３３は下面用ノズルパイプ、３４は上面用圧力計、３５は下面用圧力計、３６は上面用圧力調整バルブ、３７は下面用圧力調整バルブ、３８は上面用スプレーポンプ、３９は下面用スプレーポンプ、４０は送りローラー、４１はエッチングブース、４２はプリント配線板である。

以上のように構成されたエッチング装置におけるプリント配線板のエッチング方法について、以下に説明する。

まず、所定の大きさに切断された銅張積層板（図示せず）にスクリーン印刷法や写真法などによりエッチングレジストを形成したプリント配線板４２をエッチングブース４１内にプリント配線板４２の進行方向に対して平行またはある角度に配管された上面用ノズルパイプ３２及び下面用ノズルパイプ３３の間に送り、ローラー４０上で所定の速度で搬送し、上下面に塩化第２銅などの処理液としてのエッチング液をスプレーノズル３１から吹き付けてエッチングレジスト非形成部分の露出した銅を溶解（以下、エッチングと称す）し、導体パターンを得る。この際、上面用ノズルパイプ３２及び下面用ノズルパイプはプリント配線板４２の進行方向に対して４５°〜６０°の角度で揺動（オシレーション）させることも可能である。その後、エッチングレジストの剥離や水洗・乾燥などの工程を経
て銅張積層板より導体パターンを形成している。

しかしながら、従来のエッチング装置及びエッチング方法では、基板の上下面とも精度よく、かつ均一な銅のエッチングを行うことは困難であり、特に、プリント配線板の上面と下面ではエッチングスピードに大きな差が生じやすい。これはプリント配線板上面においては、その中央部に溶解した銅を多量に含む劣化したエッチング液が滞留しやすいが、その周辺部分の劣化したエッチング液は、直ちにプリント配線板上より流れ落ちるため滞留することがなく、またプリント配線板下面ではエッチング液の滞留がなく、常にエッチング能力の高い新液状態のエッチング液がその下面に供給されるためである。

これにより上面のプリント配線板中央部と周辺部では導体パターンのエッチング精度に大きな差が生じ、さらに上下面ではその差は著しく、高密度・高精度のプリント配線板の導体パターンのエッチングは極めて困難となり、工程歩留まりを著しく悪化させ、プリント配線板の板厚が薄く、導体パターンが密であるほど顕著であるという問題点を有していた。

これらの問題の解決方法として、従来はプリント配線板を傾斜させたり垂直に立て、横方向のスプレーノズルからエッチング液を噴出させ、エッチング液の滞留をなくす方法が考案されたが、プリント配線板の搬送およびエッチング条件の設定も困難であり、その生産性は著しく阻害され、また製造装置の製造コスト高騰を招くことにより、一般的に普及していないのが現状である。

本発明は上記従来の問題点を解決するもので、製造装置の製造コスト高騰を招くことなく簡便かつ普及が容易なプリント配線板の製造装置としてのエッチング装置とそれを用いたプリント配線板の製造方法を提供するものであり、これによりプリント配線板のエッチングの生産性を低下させることなく上下面のエッチング精度を均一にし、高密度・高精度のプリント配線板を歩留まりよく生産することを目的とするものである。

この目的を達成するために本発明は、基板を所定の速度で搬送する送りローラーと、スプレーノズルを複数個取り付けかつプリント配線板の進行方向に平行またはある角度で配管された複数のノズルパイプと、ノズルパイプ毎にノズルパイプの揺動機構と処理液を供給するポンプを備え、前記ポンプはインバータ回路または電流または電圧制御回路にてポンプ出力が制御され、前記揺動機構は、ノズルパイプ毎に独立してステッピングモータと連動し、ステッピングモータの制御・駆動回路にて揺動角度および揺動速度を変更できることを特徴とするプリント配線板の製造装置を用いて、ノズルパイプ毎にポンプ出力を制御して圧力を設定し、ノズルパイプ毎に揺動機構を制御して揺動角度および揺動速度を設定し、ノズルパイプを揺動して処理液を基板に吹き付けながら所定の速度で搬送することによりプリント配線板を製造するというものである。

以上のように本発明は、各ノズルパイプ毎にスプレー圧力および揺動角度、揺動速度を設定することのできるプリント配線板の製造装置の構成により、上面・下面および上下面のエッチング精度を均一にし、高密度・高精度のプリント配線板を歩留まりよく生産することができる。

またエッチング面積に応じたエッチング条件を自動で設定することができる簡便かつ普及が容易であるプリント配線板の製造装置を提供することができる。

本発明の請求項１に記載の発明は、基板を所定の速度で搬送する送りローラーと、スプレーノズルを複数個取り付けかつプリント配線板の進行方向に平行またはある角度で配管された複数のノズルパイプと、ノズルパイプ毎にノズルパイプの揺動機構と処理液を供給するポンプを備え、前記揺動機構は、ノズルパイプ毎に独立してステッピングモータと連動し、ステッピングモータの制御・駆動回路にて揺動角度および揺動速度を変更できることを特徴とするプリント配線板の製造装置というものであり、プリント配線板の上面中央部にエッチング液が滞留せず直ちに流れ落ちるようにするため、ノズルパイプの位置に応じて、ノズルパイプの揺動角度、揺動速度の条件をノズルパイプ毎に独立して設定することができる。これによりプリント配線板上のエッチング液の流れをエッチング力が均一になるように設定し、中央部と周辺部および上下面のエッチング速度の均一化を図り、高精度を要求されるプリント配線板の条件設定が容易かつ自動化が可能となるエッチング装置を提供するものである。

本発明の請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプリント配線板の製造装置を用いたプリント配線板の製造方法であって、ノズルパイプ毎に揺動機構を制御して揺動角度および揺動速度を設定し、ノズルパイプを揺動して処理液を基板に吹き付けながら所定の速度で搬送することにより基板を処理することを特徴とするプリント配線板の製造方法というものであり、ノズルパイプの配管位置によるエッチング力に応じてノズルパイプ毎に揺動速度をおよび揺動速度を揺動機構を制御することにより、高精度の導体パターンを形成することができるエッチング条件を自動で設定することができる。これによりプリント配線板上中央部のエッチング液の液流れを速くすることにより上面中央部にエッチング液が滞留せず直ちに流れ落ちるようになるため、中央部と周辺部および上下面のエッチング速度の均一化を図り高精度の導体パターンを形成することができる。

（実施の形態１）
以下本発明の実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。

図１、図２は、本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造装置としてのエッチング装置の概略を示す図であり、図３（ａ）、図３（ｂ）は、本発明の実施の形態１における製造装置としてのエッチング装置のノズルパイプの揺動機構の詳細を示す図である。

図１〜図３において、１はスプレーノズル、２ａ〜２ｆはスプレーノズル１を複数個取り付けかつプリント配線板の進行方向に平行またはある角度に配管された複数の上面用ノズルパイプ、３ａ〜３ｆは上面用圧力計、４ａ〜４ｆは処理液としてのエッチング液をノズルパイプ２ａ〜２ｆに供給する上面用スプレーポンプ、５ａ〜５ｆは上面用スプレーポンプ４ａ〜４ｆに対応するインバータ回路部、６は送りローラー、７ａは処理ブースとしての第１のエッチングブース、７ｂは第２のエッチングブース、８は基板としてのプリント配線板、９ａ〜９ｆは上面用ノズルパイプの揺動機構、１０ａは制御用モータ、１０ｂはステッピングモータ、１１はカム、１２ａ，１２ｂはリンク機構、１２ｃは回転板とリンク機構の支点、１３ａは制御用モータ１０ａに対応するインバータ回路部、１３ｂはス
テッピングモータの制御・駆動回路部である。

まず、本発明の実施の形態１におけるプリント配線板のエッチング装置について説明する。

本発明の実施の形態におけるエッチング装置の構成は、従来と同様に上面および下面からの両面同時にエッチングできる構成の装置であり、上面と下面の構成は基本的に同じである。したがって、本発明の説明を容易にするため、上面の構成のみを図面を用いて説明する。

図１に示すように、第１のエッチングブース７ａに平行または１〜５°の角度で上面用ノズルパイプ２ａ〜２ｆが配管され、このノズルパイプは各々独立した揺動機構９ａ〜９ｆを備えている。

また、図２は、第１のエッチングブース７ａ、第２のエッチングブース７ｂの二つのエッチングブースを備えており、第１のエッチングブース７ａ内にプリント配線板８の進行方向に対して１〜５°の角度で上面用ノズルパイプ２ａ〜２ｆが配管され、第２のエッチングブース７ｂにおいては、上面用ノズルパイプ２ａ’〜２ｆ’が第１のエッチングブースのノズルパイプとは逆方向に１〜５°の角度で配管されている。

図３（ａ）に、本発明の実施の形態の、ノズルパイプの独立した揺動機構の詳細を示す。

各ノズルパイプに対応した独立した揺動機構は、カム（回転板）１１とリンク機構１２ａ，１２ｂで構成され、回転板とリンク機構の支点１２ｃの位置を移動することによって、揺動角度を変えることができる。またカム１１は、制御用モータ１０ａに直接またはベルトやギアにより連動し、制御用モータ１０ａはインバータ回路部１３ａにて回転数を容易に変更できる。

この構成により各ノズルパイプにおいて独立して揺動角度と揺動速度を変更することができる。

揺動角度のみを各ノズルパイプ毎に変更する場合は、制御用モータ１０ａは１つだけ用い、設備コストを低減することも可能である。

また、図３（ｂ）にノズルパイプの独立した揺動機構の別の例を示す。

各ノズルパイプに対応した独立した揺動機構は、ステッピングモータ１０ｂに直接またはギアにより連動し、ステッピングモータ１０ｂは、制御・駆動回路部１３ｂにて揺動角度と揺動速度を電気的に容易に変更することができる。

本発明の実施の形態の図１におけるプリント配線板の第１のエッチングブース７ａのみをエッチング装置での条件として、まず中央のノズルパイプ２ｃと２ｄの揺動角度を揺動機構におけるリンク機構のカム１１とリンク支点１２ｃの位置を移動することによって、他のノズルパイプ２ａと２ｂおよび２ｅと２ｆの揺動角度を程度小さくなるように設定し、さらに中央のノズルパイプ２ｃと２ｄまた揺動速度を他のノズルパイプ２ａと２ｂおよび２ｅと２ｆに比較して大なるようにインバータ回路部１３ａ、電流または電圧制御回路にて設定する。

これによりプリント配線板上中央部のエッチング液の吹き付け液量および液流れを速くすることにより上面中央部にエッチング液が滞留せず直ちに流れ落ちるようになる。

この装置の構成の下まず、所定の大きさに切断され、３５μｍ厚さの銅はくが絶縁基板の両面に形成された銅張積層板（図示せず）にスクリーン印刷法や写真法などによりエッチングレジストを形成してプリント配線板８とする。

このプリント配線板８は、エッチングブース７ａ，７ｂ内に進行方向に平行またはある角度に配管された上面用ノズルパイプ２ａ〜２ｆ及び下面用ノズルパイプの間において、送りローラー６上で所定の速度で搬送させ、上下面に塩化第２銅などのエッチング液をスプレーノズル１から吹き付けてエッチングを行う。

エッチングを実施する際、上面用ノズルパイプ２ａ〜２ｆ及び下面用ノズルパイプは、プリント配線板進行方向に対して中央のノズルパイプ２ｃと２ｄを４５°に、他のノズルパイプ２ａと２ｂおよび２ｅと２ｆを６０°に設定し、それぞれ独立した揺動角度及び揺動速度で揺動（オシレーション）させ、また上面用スプレーポンプ４ａ〜４ｆから上面用ノズルパイプ２ａ〜２ｆへ供給されるエッチング液は、上面用スプレーポンプのインバータ回路部５ａ〜５ｆを用いて、上面用スプレーポンプ４ａ〜４ｆの出力が上面用圧力計３ａ〜３ｆに示すスプレー圧力になるよう調整する。

同様に、下面用スプレーポンプから下面用ノズルパイプへ供給されるエッチング液も、下面用スプレーポンプのインバータ回路部で下面用スプレーポンプの出力が下面用圧力計に示すスプレー圧力になるよう調整する。

ここで、上面用圧力計３ａ〜３ｆに表示される圧力は、中央のノズルパイプが高くなるようにそれぞれ３ａは１．２kg／cm²、３ｂは１．６kg／cm²、３ｃは２．０kg／cm²、３ｄは２．０kg／cm²、３ｅは１．６kg／cm²、３ｆは１．２kg／cm²になるように、インバータ回路部５ａ〜５ｆで調整する。

同様に下面用圧力計に表示される圧力も、インバータ回路で送りローラー６の個数や位置関係に応じてそれぞれ最も適した値に調整する。

以上のノズルパイプの揺動角度および揺動速度並びにスプレー圧力設定によりエッチングを実施すると、従来のエッチング装置及びエッチング方法によるエッチング後の導体パターン幅は設定値に対して、プリント配線板の上下面及び中央部と周辺部でそのバラツキは５０〜１００μｍであるが、本発明でのエッチング装置及びエッチング方法ではバラツキが１０〜２０μｍと極端に減少できる。

次に図２に示すように、少なくとも第１のエッチングブース７ａと第２のエッチングブース７ｂの２つのエッチングブースを有するプリント配線板のエッチング装置を用いたプリント配線板の製造方法について説明する。

第１のエッチングブース７ａの中央のノズルパイプ２ｃおよび２ｄの揺動角度を上述の揺動機構の回転板とリンク機構の支点の位置を移動することによって、両側のノズルパイプ２ａと２ｂおよび２ｅと２ｆの揺動角度よりも小さくし、かつインバータ回路部１３ａを用いて制御用モータ１０ａの回転速度をあげ、揺動速度を大とする。

次に第２のエッチングブースの複数のノズルパイプにおいて、中央のノズルパイプ２ｃ’および２ｄ'の揺動角度を両側のノズルパイプの揺動角度よりも小さくかつ揺動速度を大とし、併せて前記第１のエッチングブース７ａのノズルパイプの揺動角度よりも大とし、揺動速度を小として設定する。

第１のエッチングブース７ａにおいて、プリント配線板中央部を（エッチング液の噴射圧力を高くかつ）垂直に近い角度でエッチングすることにより、サイドエッチング量を減少するとともに揺動速度を速くすることにより、中央部のエッチング液の滞留をなくし、第２のエッチングブース７ｂでエッチング回路のサイドフットの発生を広い範囲で防止するとともに中央部のエッチング液の滞留をなくし、より高精度なプリント配線板を製造できるものである。

この際、第１のエッチングブース７ａの中央のノズルパイプ２ｃおよび２ｄの圧力表示を第２のエッチングブース７ｂの中央のノズルパイプ２ｃ'および２ｄ'の圧力表示よりも高くなるように設定することが望ましい。

これにより第１のエッチングブース７ａでプリント配線板を深掘りエッチングすることにより、サイドエッチング（横方向のエッチング）量を減少させ、基板中央部のエッチング液の滞留をなくすことができ、さらに第２のエッチングブース７ｂでエッチングされた導体回路のサイドフット（導体回路の横広がり）の発生を防止し、オーバーエッチングを防ぐとともに、基板中央部のエッチング液の滞留をなくし、より高精度なプリント配線板を製造できるものである。

以上の第１のエッチングブース７ａ及び第２のエッチングブース７ｂでのノズルパイプの揺動角度、および揺動速度の条件のもとによりエッチングを実施すると、従来のエッチング装置及びエッチング方法によるエッチング後の導体パターン幅は設定値に対して、プリント配線板の上下面及び中央部と周辺部でそのバラツキは５０〜１００μｍであるが、本発明でのエッチング装置及びエッチング方法ではバラツキが１０〜２０μｍと極端に減少できる。

なお、図２においては、図１の実施の形態と同様に各ノズルパイプに対応したスプレーポンプと圧力計を備えた形態のエッチング装置とすることも可能であり、上記の第１のエッチングブースと第２のエッチングブースにおけるノズルパイプの揺動角度と揺動速度の設定に加えて、各ノズルパイプの圧力を調整することによってさらに、精度の高いエッチング条件を設定することができる。

また、本実施の形態においては、図３（ａ）に示す揺動機構を用いて揺動角度と揺動速度を設定したが、図３（ｂ）に示す揺動機構を用いて電気的に揺動角度と揺動速度を自動的に設定することも可能であり、この場合においても同様に精度の高いプリント配線板のエッチング条件を設定できる。

本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造装置の概略図本発明の実施の形態１におけるプリント配線板の製造装置の概略図本発明の実施の形態１における製造装置のノズルパイプの揺動機構の詳細図従来のプリント配線板の製造装置の概略図

符号の説明

１スプレーノズル
２ａ〜２ｆ上面用ノズルパイプ
３ａ〜３ｆ上面用圧力計
４ａ〜４ｆ上面用スプレーポンプ
５ａ〜５ｆインバータ回路部
６送りローラー
７ａ第１のエッチングブース
７ｂ第２のエッチングブース
８プリント配線板
９ａ〜９ｆ上面用ノズルパイプの揺動機構
１０ａ制御用モータ
１０ｂステッピングモータ
１１カム
１２ａ，１２ｂリンク機構
１２ｃ回転板とリンク機構の支点
１３ａインバータ回路部
１３ｂステッピングモータの制御・駆動回路部

Claims

基板を所定の速度で搬送する送りローラーと、スプレーノズルを複数個取り付けかつプリント配線板の進行方向に平行またはある角度で配管された複数のノズルパイプと、ノズルパイプ毎にノズルパイプの揺動機構と処理液を供給するポンプを備え、前記揺動機構は、ノズルパイプ毎に独立してステッピングモータと連動し、ステッピングモータの制御・駆動回路にて揺動角度および揺動速度を変更できることを特徴とするプリント配線板の製造装置。
請求項１に記載のプリント配線板の製造装置を用いたプリント配線板の製造方法であって、ノズルパイプ毎に揺動機構を制御して揺動角度および揺動速度を設定し、ノズルパイプを揺動して処理液を基板に吹き付けながら所定の速度で搬送することにより基板を処理することを特徴とするプリント配線板の製造方法。