JP4410387B2 - ビアホール充填装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、ビアホール充填装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
多層回路基板を製造するための基礎技術として、プリント基板の絶縁層に貫通形成したビアホールに導電性材料を充填して、プリント基板の両側の回路を電気的に接続する方法が知られている。この際、ビアホールに導電性材料を充填するための装置として、電気メッキ装置を使用することができる。これは、ビアホールを形成させた片面銅張積層板をメッキ液に浸漬し、銅箔を一方の電極として使用した電気メッキ法によってビアホール内に導電性材料であるメッキ金属を析出させることにより、ビアホール内の充填を行うものである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のような装置を使用して、短時間でメッキを完了させようと思い電流密度を上げていくと、ビアホール内へのメッキ液の供給が不充分になり、焼けやメッキがつかないビアが発生してしまい、高速化に限界があった。
【0004】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、ビアホールへのメッキ金属の充填時間を短縮できるビアホール充填装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために請求項1の発明に係るビアホール充填装置は、メッキ液を貯留可能なメッキ槽と、前記メッキ液に浸漬可能な正の電極とが備えられ、一面側に導電層を設けた片面銅張積層板において他面側の絶縁層から前記導電層に到達するように形成されたビアホールの開口が前記正の電極に対向するように前記片面銅張積層板を前記メッキ液中に浸漬し、前記導電層を負の電極として電気メッキ法によって前記ビアホール内にメッキ金属を充填するビアホール充填装置であって、前記メッキ槽内には、前記片面銅張積層板の前記ビアホールが開放された面側へ前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられ、前記メッキ槽内において前記片面銅張積層板と垂直方向の側面、および底面にも前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられていることを特徴とする。
【0006】
【発明の作用、および発明の効果】
請求項1の発明によれば、ビアホール充填装置のメッキ槽内には、片面銅張積層板のビアホールが開放された面側へメッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられている。このため、ビアホールの周辺に常に濃度の高いメッキ液を供給することができ、メッキ金属の析出につれてビアホール周辺のメッキ液の濃度が薄くなることを回避できる。これにより、メッキ金属の充填時間を短縮することができ、プリント基板の生産性を向上させることができる。
【0007】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のビアホール充填装置を具体化した一実施形態について、図1〜図6を参照しつつ詳細に説明する。
【0008】
ビアホール充填装置1の設置台2上には、メッキ槽3が設置されている。メッキ槽3は、例えば合成樹脂により箱状に成形されており、その内部にはメッキ液8を貯留可能とされている。メッキ液8としては例えば硫酸銅メッキ浴が使用される。
【0009】
メッキ槽3内の中央部には片面銅張積層板4が吊下部材(図示の簡略のため省略)により垂下されている。この片面銅張積層板4は、例えばガラスエポキシ樹脂製の厚さ75μmの絶縁性基板(本発明の絶縁層に該当する)5の一方の面に、厚さ12μmの銅箔6(本発明の導電層に該当する)が全面に貼り付けられた周知の構造であり、同じ大きさの2枚が互いに銅箔6側の面を貼り合わせられた状態でめっき槽3内に垂下されている(図4参照)。銅箔6は図示しない直流電源装置に接続されて陰極(本発明の負の電極に該当する)とされる。また、絶縁性基板5には、絶縁性基板5の厚さ方向に貫通して銅箔6に到達する、例えば内径100μmのビアホール7が所定の位置に形成されている。このビアホール7の形成手段としては、例えばパルス発振型炭酸ガスレーザ加工装置によるレーザ照射によって行うことができる。
【0010】
吊下部材はメッキ槽3の上端縁付近に設けられる支持腕33により支持されていて、この支持腕は揺動装置18の揺動アーム18Aに接続されている。揺動アーム18Aはその下端部が基台18Dに固定されており、その上下方向の中心部分には軸18Bの一端部が取り付けられている。軸18Bの他端部は回転板18Cの円周部分に固定されていて、回転板18Cをモータにより回転させると、軸18Bの回転板18Cに固定されている側の端部が回転運動する。これにつれて軸18Bの揺動アームに固定されている側の端部が左右方向に揺動し、揺動アーム18Aの先端部を左右方向に揺動させる。これにより片面銅張積層板4を幅方向(図1の左右方向)に揺動させ、ビアホール7内の液流促進および気泡除去を行うことが可能とされている。
【0011】
メッキ槽3の上部には、一対の支持板11が、片面銅張積層板4の幅方向の端部よりやや外側の位置に、片面銅張積層板4と垂直方向にメッキ槽3を横切るように渡されている。そして、その先端はメッキ槽3の片面銅張積層板4と平行方向の側壁23の上端に、支持部材12によって取り付けられている。この支持板11の上部には、一対の棒状の陽極支持体13が片面銅張積層板4と平行方向に渡されており、その先端は支持板11上に取付部材14によって取り付けられている。
【0012】
この陽極支持体13からは、ステンレス製の網籠状のアノードケース15が、2枚の片面銅張積層板4の絶縁性基板5の面の近傍にそれぞれ複数個並列して垂下されている。アノードケース15の外側はポリプロピレン製の袋状のアノードバック(図示せず)で覆われ、その内部には、球状の銅ボール16が複数個積み重ねられて収容されている。このアノードケース15は、図示しない直流電源装置に接続されて陽極(本発明の正の電極に該当する)として使用される。
【0013】
また、アノードケース15と片面銅張積層板4とのほぼ中間の位置には、遮蔽板17が片面銅張積層板4と平行に垂下されている。遮蔽板17はロの字状に形成されてその外形寸法が片面銅張積層板4の外形寸法よりもやや大きく、またその開口部17Aが片面銅張積層板4の外形寸法よりもやや小さくされており、アノードケース15側から片面銅張積層板4を見た場合に片面銅張積層板4の端部を覆い隠すようにされている。
【0014】
メッキ槽3の底面10には、エア噴出管27が片面銅張積層板4の下方の位置に片面銅張積層板4と平行して配されている。このエア噴出管27には、多数の噴出孔がエア噴出管27の長さ方向に沿って複数箇所穿孔されている。エア噴出管27はその一端が閉鎖され、他端がメッキ槽3外に延設されてエアポンプ28と連結されている(図6参照)。そして、エアポンプ28から空気を送ることにより、噴出孔から気泡をメッキ液8中に噴出させてメッキ液8を攪拌可能とされている。
【0015】
さて、このビアホール充填装置1のメッキ槽3内には、噴出ノズル20が備えられ、メッキ槽3内に設置された片面銅張積層板4のビアホール7が開放された面側へメッキ液8を噴出可能とされている。
【0016】
メッキ槽3内には、その側面9および底面10に沿って、メッキ液8を噴出する噴出ノズル20を備えた吐出管19が配されている。片面銅張積層板4と平行方向の側面9Aには、片面銅張積層板4の右端から左端までの範囲に対応する位置に、それぞれ鉛直方向に伸ばされた4本の吐出管19Aが並列に配置されている。それぞれの吐出管19Aにおいて片面銅張積層板4の上端から下端までの範囲に対応する位置には、片面銅張積層板4の表面へ向けて開口された4個の噴出ノズル20Aが、上下方向にほぼ均一ピッチで設けられている。
【0017】
また、片面銅張積層板4と垂直方向の側面9Bには、それぞれ鉛直方向に伸ばされた2本の吐出管19Bが配されている。各吐出管19Bには、互いに対向する側面9Bの方へ向けて開口された4個の噴出ノズル20Bが、吐出管19Aと同様にほぼ均一ピッチで設けられている。さらに、メッキ槽3の底面10にも2本の吐出管19Cが、それぞれ片面銅張積層板4の幅方向に沿って配されている。これらの吐出管19Cにおいて片面銅張積層板4の右端から左端までの範囲に対応する位置には、上方に向けて開口された4個の噴出ノズル20Cがほぼ均一ピッチで設けられている。これらの噴出ノズル20A、20B、20Cは長さ120mm、内径2mmの略円筒状とされており、吐出管19A、19B、19Cとの接続部分付近には噴出ノズル20A、20B、20Cの長さ方向に約20mmの切り欠き部21が設けられている(図5参照)。また、ノズル口22はラッパ状に広げられて内径5mmとされている。
【0018】
各吐出管19A、19B、19Cはそれぞれ一端が閉鎖され、他端はメッキ槽3外に延設されてメッキ槽3の側壁23および排出槽29を跨ぐようにして逆U字状に折り曲げられ、メッキ槽3の外周を取り囲むように配されたパイプ24に接続されている。パイプ24にはポンプ26が接続されて(図6参照)、メッキ液8をメッキ槽3内に送液可能とされている。また、各吐出管19A、19B、19Cにはバルブ25が取り付けられて、任意の吐出管19A、19B、19Cに取り付けられた噴出ノズル20A、20B、20Cからメッキ液8を噴出させることが可能とされている。
【0019】
また、メッキ槽3の側壁23の外側には、排出槽29が設けられている。そして、側壁23における片面銅張積層板4の上端よりやや上方に相当する位置には排出槽29に連通する排出孔30が設けられていて、メッキ槽3内に供給されたメッキ液8をオーバーフローさせることが可能となっている。メッキ槽3から排出されたメッキ液8は、排出槽29に接続された排出管31を通じてポンプ26に送られ、ポンプ26によって再びパイプ24に送り出されてメッキ槽3内に供給される。
【0020】
次に、本実施形態の作用および効果について説明する。
【0021】
上記のように構成されたビアホール充填装置1のメッキ槽3内にメッキ液8を注ぎ入れて、片面銅張積層板4全体がメッキ液8に浸漬されるようにする。次いで、アノードケース15と片面銅張積層板4の銅箔6とを直流電源装置のプラス端子およびマイナス端子に接続し、直流電圧を印加する。すると、還元反応によりビアホール7の底部に露出している銅箔6上にメッキ金属32である銅が析出してメッキ金属32の層を形成し、これが時間とともに成長していく。同時にアノードケース15中の銅ボール16が溶解してメッキ液8中に銅イオンが供給され、メッキ液8の濃度が一定に保たれる。
【0022】
このときメッキ槽3内の片面銅張積層板4の近傍には、噴出ノズル20A、20B、20Cが設けられている。このうち片面銅張積層板4の表面に向けて開口された噴出ノズル20Aからは、片面銅張積層板4に向けてメッキ液8が噴出される。噴出ノズル20Aは、上下左右に各四列ずつ均等に配置されているので、片面銅張積層板4の全面に均等にメッキ液8を当てることができるようになっている。また側面9Bおよび底面10に設けられた噴出ノズル20B、20Cからもメッキ液8が噴出され、メッキ槽3内のメッキ液8を循環させる役割を果たしている。
【0023】
このようにして、ビアホール7の周辺に常に濃度の高いメッキ液8が供給されるため、メッキ金属32の析出につれてビアホール7周辺のメッキ液8の濃度が低下することを回避でき、メッキ析出の高速化が可能となる。これにより、メッキ金属32の充填時間を短縮することができ、プリント基板の生産性を向上させることができる。
【0024】
なお、本発明は以下のように変形して実施することもできる。また、本発明の技術的範囲は、これらの実施形態によって限定されるものではなく、均等の範囲にまで及ぶものである。
(1)本実施形態では、片面銅張積層板4の表面に向けて開口された噴出ノズル20Aは、上下左右に四列ずつ設けられているが、本発明によれば、噴出ノズルの個数および配置は本実施形態に限るものではなく、片面銅張積層板の全面に均等にメッキ液が当たる程度に配置されていればよい。同様に噴出ノズル20B、20Cの個数および配置も本実施形態に限るものではなく、メッキ液が循環可能な程度に配置されていればよい。
(2)本実施形態では、アノードケース15はステンレス製であるが、本発明によれば、アノードケースの材質は導電性かつメッキ液中に溶解しない材質であればよく、例えばチタン製であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本実施形態のビアホール充填装置の平面図
【図2】図1のA−A線断面図
【図3】図1のB−B線断面図
【図4】図1の楕円R内の拡大断面図
【図5】(A)噴出ノズルの拡大断面図
(B)噴出ノズルの側面図
【図6】本実施形態のビアホール充填装置の配管図
【符号の説明】
1…ビアホール充填装置
3…メッキ槽
4…片面銅張積層板
5…絶縁性基板(絶縁層)
6…銅箔(導電層・負の電極)
7…ビアホール
8…メッキ液
15…アノードケース(正の電極)
20…噴出ノズル
32…メッキ金属
Claims (2)
- メッキ液を貯留可能なメッキ槽と、前記メッキ液に浸漬可能な正の電極とが備えられ、一面側に導電層を設けた片面銅張積層板において他面側の絶縁層から前記導電層に到達するように形成されたビアホールの開口が前記正の電極に対向するように前記片面銅張積層板を前記メッキ液中に浸漬し、前記導電層を負の電極として電気メッキ法によって前記ビアホール内にメッキ金属を充填するビアホール充填装置であって、
前記メッキ槽内には、前記片面銅張積層板の前記ビアホールが開放された面側へ前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられ、
前記メッキ槽内において前記片面銅張積層板と垂直方向の側面、および底面にも前記メッキ液を噴出させる噴出ノズルが備えられていることを特徴とするビアホール充填装置。 - 前記メッキ槽には、このメッキ槽内に垂下された前記片面銅張積層板を幅方向に揺動させる揺動装置が備えられていることを特徴とする請求項1に記載のビアホール充填装置。
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