JP4652794B2 - 連続設備で平坦な材料を接触せずに搬送および処理する方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、水平搬送式の連続設備において平坦な材料を、接触せずに搬送および処理することに関する。

本発明は、回路基板および非常に薄いこともあり得る回路箔に湿式化学処理や電解処理を施すために用いられる。これら処理は、回路基板技術では、例えば表面の洗浄並びにエッチング、孔からの削り屑の除去、孔の層間接続、導電性の皮膜並びにパターンの電解処理による強化、導電路の現像、剥離並びにエッチング、表面の酸化と還元、及びその他のプロセスに関する。微細回路基板では、構造と孔の寸法がより小さいものとなっている。これら導体パターンおよび間隔は、幅２５μｍ以下となっている。表面の銅皮膜の厚さは、例えば初期膜厚４μｍである。このことは、このように薄い全面的な銅表面の処理は非常に慎重に行わなければならないことを意味する。実用的には回路基板および回路箔は搬送ローラによって連続設備を搬送される。このとき、不純物が粒子として敏感な表面にローラで押し込まれたり、圧入されたりする虞がある。かかる堆積物や凹部は、例え小さくても、それ以降の回路基板の製造において微細基板構造に欠陥部を生じさせ、それによって不良品を作り出させる。全面回路基板を層間接続した後、導体パターンを取り付ける。そのために光に敏感な非導電性のめっきレジストが全面的に塗布される。めっきレジストはマスクを用いてパターン化されて、露光、現像および剥離される。導体パターンはその後のプロセスにおいて電解処理によって強化される。このプロセスでは、めっきレジストで覆われた範囲は処理されないままでなければならない。めっきレジストにおけるパターンの寸法は、形成すべき導体パターンに対応して非常に小さい。このパターン化されためっきレジストは、機械的負荷に対して非常に敏感である。めっきレジスト上を転動する搬送ローラはパターンを損傷する虞がある。それゆえ微細基板技術においては、処理すべき材料を接触せずに搬送することが必要である。少なくとも材料の有効範囲上を搬送ローラが転動したり、案内部材が滑動することは回避しなければならない。これに対して通常大きいパネルの縁部は問題がない。これら縁部は回路基板が完成した後で切除、破棄される。

厚さが５０μｍ以下の範囲にあって非常にフレキシブルな回路箔の搬送は、より困難である。すなわち表面に電解質を当てると、回路箔が搬送軌道から逸脱する虞がある。このとき表面が案内部材をこすり、最悪の場合には搬送停滞を招く。しかし同じ連続設備で生産される回路基板において孔内の物質交換（Stoffaustausch）を達成するためには、材料に電解質流を当てることが必要である。

特許文献１は、連続設備において平板な処理材を搬送するための装置と方法を開示している。搬送は、材料の表面を損傷しない搬送ローラで行われる。このためにそれぞれ一つの上側搬送ローラと下側搬送ローラは、交互にずれて直径が僅かに異なっている。これにより薄くフレキシブルな材料はローラ圧を回避して、損傷から保護され得る。厚く剛性的な回路基板の場合は加圧箇所の割合が少なくなり、それによって欠陥個所の割合も減るが、ローラ圧の回避はもはや行われない。

特許文献２は、湿式化学処理設備における回路箔の搬送を開示している。回路基板または回路箔は傾けられた搬送ローラによって縁部を把捉されて搬送される。回路箔は緊張せしめられ搬送平面内で引っ張られる。それによって有効範囲の表面は実質的に接触しない。このように緊張させて引っ張ることは回路基板の搬送では不利な影響を与えない。しかしながら回路箔の場合は張力によって寸法精度に影響を受ける危険がある。すなわち、完全かつ均一に搬送平面内に保持するためには、回路箔が薄くなるにつれて張力を高めなければならない。例えば作業容器内の電解質流や、電解質を材料の表面に誘導するスプレーノズルによって回路箔が搬送平面から逸れると、搬送時に回路箔が構成部材にぶつかって破損する危険がある。これは最も不都合な場合には、回路箔の搬送停滞を招く。それゆえ回路箔の厚さの減少に伴い、張力を高めなければならない。しかしこれは、微細回路基板技術では寸法精度を非常に厳密に守らなければならないために可能ではない。それゆえ、例えば厚さ２５μｍの最も薄い回路箔は、この装置ではもはや信頼性をもって生産することはできない。

特許文献３は、連続設備で材料を搬送するための非常に類似の方法、および類似の装置を開示している。ここでも搬送ローラが回基板と回路箔の縁部で転動し、この搬送ローラが斜めに傾けられているため材料をぴんと張るための張力が生み出される。それによって有効範囲においては同様に接触しない。しかしこの装置においても、一方では回路箔を円滑に搬送するために必要な張力が、他方では微細回路基板技術で回路箔に対する許容張力が、実用的に用途を制限している。

例えば、厚さが０．２ｍｍ以上の回路基板では、張力は問題ない。この場合、処理において貫通孔および盲孔内の物質交換が重視される。特許文献４は、材料を水平方向に搬送する連続設備において、液面下で回路基板を湿式化学処理するための装置および方法を開示している。搬送方向に対して横断方向に配置されたノズルパイプから電解質が流出して、搬送ローラでせき止められる。ノズルパイプと搬送ローラとは材料の上側と下側とで搬送方向にずらして配置されている。これにより表面に沿って流れる電解質によって、ノズルパイプの範囲で材料の両側に異なる静圧および動圧が生じる。そのためベルヌーイの原理により、電解質は静圧の大きい側から貫通孔を通って圧力のより低い方に向かって流れる。静圧が低い場所では、電解質が材料の反対側の流速より大きい速度で材料の表面に沿って流れる。これは貫通孔内で非常に良好な物質交換を生じさせる。それゆえこの発明は回路基板の処理に適している。しかし搬送ローラが材料上で転動する。それによりこの発明は微細回路基板の処理には適していない。表面がパターン化されためっきレジストを装備されている場合には、特に適していない。しかし微細回路基板技術で作製したパターンを備えた回路基板および多層基板、または小さい貫通孔や盲孔が非常に小さいながら徹底的な物質交換を必要とする回路基板および多層基板を処理することが、ますます多くなっている。盲孔の場合は、ベルヌーイの原理は物質交換に寄与しない。なぜならば、材料の両側における圧力の違いが効果を発揮できないからである。したがってこの発明は盲孔の処理にはほとんど効果がない。

独国特許第１０２０６６６０号明細書（ＤＥ１０２０６６６０Ｃ１） 独国特許第４０３５９３２号明細書（ＤＥ４０３５９３２Ｃ２） 独国特許第１０１５４８８４号明細書（ＤＥ１０１５４８８４Ａ１） 独国特許第１９５１９２１１号明細書（ＤＥ１９５１９２１１Ａ１）

本発明の課題は、連続設備において、編成替えを行うことなく貫通孔や盲孔を有する厚い回路基板や、孔を有する極めて薄い回路箔を確実に搬送することを可能にし、しかも有効範囲の大きい表面に接触せず、同時に非常に薄い回路箔においても寸法精度が守られるようにした方法および装置を提供することである。さらに、貫通孔および盲孔を徹底的な物質交換に曝露する。

上記課題を解決するために、第１の発明では、材料を水平方向に搬送する湿式化学処理および／または電解処理の連続設備で、平坦な材料、好ましくは回路箔および回路基板を有効範囲に接触せずに電解質中で搬送および処理する方法であって、傾けて押し付けられる搬送ローラおよび接触ローラを用い、これらローラが当該材料を二つの縁部で把捉して材料上を転動しながら搬送方向に対して横断方向に緊張させて搬送するようにした方法において、上記材料に作用する緊張力を小さく調節して回路箔でも寸法精度の損失が生じないようにし、さらに該材料を搬送平面内で少なくとも第一の電解質流に通し、該少なくとも第一の電解質流が材料の上側と下側とでそれぞれ電解質噴霧管に設けた一列の第一の孔から材料に向かって鏡像対称に流出して、材料に加わる力の作用がほぼ相殺され、しかも搬送を支援するために少なくとも第一の電解質流の流出方向が搬送方向に向いており、少なくとも第一の電解質流が対をなして配置された電解質噴霧管の若干の開口部から流出し、該開口部が上側と下側とでそれぞれずれて向き合って、しかも両側の表面に交互に電解質中の静圧が小さい局所的な範囲と静圧が大きい局所的な範囲とが向き合って生じるようになっており、これら範囲が材料内に設けた孔の貫流を引き起こすと同時に、流れに起因して材料に加わる力を相殺し、それにより緩やかに緊張せしめられた回路箔も確実に搬送軌道内を案内されるようになっている。
第２の発明では、第１の発明において、上記両側の電解質噴霧管がそれぞれ別の少なくとも一列の開口部を備えていて、これら開口部から第二の電解質流が最初の列の開口部の角度αとは異なる角度βで流出し、さらにこの第二の電解質流が流出する電解質の流量および流速に関して、最初の列の第一の電解質流とは独立に変更でき、材料の要件に適合させ得る。
第３の発明では、第１の発明または第２の発明において、第一の電解質流を通る材料の搬送の支援が材料の両側で行われ、該第一の電解質流が電解質噴霧管から搬送平面を基準にして５°〜６０°の角度αで流出する。
第４の発明では、第１〜第３のいずれか一つの発明において、材料の両側で第二の電解質流により盲孔内で物質交換が行われ、該第二の電解質流が電解質噴霧管から搬送平面を基準にして６０°〜９０°の角度βで流出する。
第５の発明では、第１〜第４のいずれか一つの発明において、第一の電解質流と第二の電解質流の流量および流速について互いに独立に強さを調節でき、材料の要件に適合させ得る。
第６の発明では、第１〜第５のいずれか一つの発明において、より少ないスペースですむ「管内管」配置により、第一の電解質流と第二の電解質流が一つの構成部材から流出するようにしたことによって、搬送区間に沿った材料の処理の持続時間を向上させる。
第７の発明では、第１〜第６のいずれか一つの発明において、搬送ローラの軸を、１．５°を越えない角度γで傾けて、材料に過大な張力が加わるのを避ける。
第８の発明では、第１〜第７のいずれか一つの発明において、搬送ローラの軸に作用する力Ｆを調整することによって、材料に加わる張力を、寸法精度および搬送確実性に関しての材料の必要性に適合させる。
第９の発明では、第１〜第８のいずれか一つの発明において、材料の電解処理が可溶性の陽極または不溶性の陽極で行われる。

第１０の発明では、第１〜第９のいずれか一つの発明に係る方法を実施するための装置であって、材料を水平方向に搬送する湿式化学処理および／または電解処理の連続設備で、平坦な材料、好ましくは回路箔および回路基板を、有効範囲に接触せずに電解質中で搬送および処理し、しかも傾けて押し付けられる搬送ローラおよび接触ローラを用い、これらローラが該材料を二つの縁部で把捉して材料上を転動しながら搬送方向に対して横断方向に緊張させて搬送するようにしたものにおいて、回路箔について寸法精度の損失が生じないように、搬送ローラおよび接触ローラの傾斜と押圧力が小さく調節されており、電解質噴霧管が対をなして材料の搬送方向に対して横断方向に向けられて、搬送平面の上側と下側とにそれぞれ一列の開口部を備えており、しかもこれら開口部の向きは、両電解質噴霧管の電解質流が搬送方向に角度αで鏡像対称に流出して、両側で等しい大きさの電解質流の材料に加わる力の作用が互いに相殺され得るようにした。
第１１の発明では、第１０の発明において、電解質噴霧管内に一列の第二の開口部を有しており、第二の電解質流の流出角度βが、第一の電解質流の流出角度αとは異なる。
第１２の発明では、第１０または第１１の発明において、電解質噴霧管内に間隔を置いて設けた第一の開口部が、上側と下側とでそれぞれ開口部の間隔の半分だけ互いにずれて向き合っていて、表面に電解質中の静圧が小さい局所的な範囲と、静圧が大きい局所的な範囲とが交互に形成される。
第１３の発明では、第１０〜第１２のいずれか一つの発明において、第一の電解質流の角度αが、材料の表面を基準として５°〜６０°である。
第１４の発明では、第１０〜第１３のいずれか一つの発明において、第二の電解質流（１１）の角度βが材料の表面を基準にして７０°〜９０°の範囲にある。
第１５の発明では、第１０〜第１４のいずれか一つの発明において、電解質噴霧管が「管内管」構成を有しており、外側の管内には第一の開口部の列が配置され、内側の小さい管内には第二の開口部の列が配置されており、第二の開口部が同時に外側の管の壁を貫通している。
第１６の発明では、第１０〜第１５のいずれか一つの発明において、電解質の電解質流に個別的に影響を与えるための手段としてポンプ、バルブ、フラップ、スライドおよびバッフルプレートが設けられている。
第１７の発明では、第１０〜第１６のいずれか一つの発明において、軸の角度γが０．０５°〜１．５°である。
第１８の発明では、第１０〜第１７のいずれか一つの発明において、搬送ローラの軸に作用する力Ｆの調節装置を有する。
第１９の発明では、第１０〜第１８のいずれか一つの発明において、電解処理連続設備で可溶性または不溶性の陽極を有する。
第２０の発明では、第１０〜第１９のいずれか一つの発明において、第一の電解質流に対する電解質噴霧管と、該電解質噴霧管から分離して配置された第二の電解質流に対する電解質噴霧管との対を有する。

本発明において、材料の連続設備における搬送は、材料を有効範囲の外部で二つの縁部のみを把捉する搬送ローラによって行われる。有効範囲は搬送ローラや、その他の案内部材と接触しない。しかしながら、非常にフレキシブルな回路箔も搬送平面内で案内することが必要である。これは、材料の搬送方向に対して横断方向に回路箔に作用する張力によっては部分的にしか実現できない。張力が大きすぎると回路箔の寸法精度は失われ、張力が小さいと回路箔搬送は確実に行われない。電解質が流れると、緩やかに緊張せしめられた回路箔は搬送軌道から逸れる。本発明によれば、この短所は電解質流が搬送方向斜めに材料の両側に当たることによって取り除かれる。これら流れは材料の上側と下側とで表面に鏡像対称に当たるため、流れによって生じた力が相殺される。これにより、例え緩やかに緊張せしめられたにすぎない場合でも材料は搬送平面内にとどまる。流れの方向を搬送方向に選択することによって、薄い回路箔の搬送が追加的に支援される。それにより総じて非常に薄い回路箔も、有効範囲に接触することなく、しかも必要な寸法精度を守りながら確実に搬送できる。微細回路基板技術では寸法精度を守ることに関する要求は非常に大きい。導体パターンと隙間との寸法が５０μｍの場合、例えば±１０％の位置決め誤差が許容されるとすれば±５μｍである。連続設備では処理すべき材料の寸法は、最大６６０×６６０ｍｍ²である。これらのいわゆるパネルから、製作時に、原則として更に小さい本来の回路基板が裁断される。位置決めの絶対的許容誤差が±５μｍの場合、相対的許容誤差は±８ppｍである。このことは、連続設備における回路箔の湿式化学処理において実用的に寸法の永久変化が生じてはならないことを意味する。なぜならば、後続のプロセスにおいても同様に誤差が予想されるからである。このために許容される適度な張力は、ごく僅かに傾けて材料を二つの縁部で把捉する搬送ローラによって、材料の搬送方向に対して横断方向にもたらされる。この傾斜位置に対して、搬送ローラの軸の角度は、垂直方向から材料搬送方向に最小限しか偏っていない。そうすることによって、搬送方向に対して横断方向に生じて材料に作用する引張荷重は非常に小さいものとされる。このことは、搬送されるべき薄い回路箔の永久伸びを避けるために必要である。

比較的厚い回路箔や回路基板は、大抵非常に小さい盲孔も備えている。これら孔の物質交換は、本発明の別の電解質流によって実現される。電解質は、同様に材料の搬送方向に対して横断方向に配置されている噴霧管からほぼ垂直の流動方向で材料の表面へと流れる。この材料に所定角度で鏡像対称の電解質流は、材料の下側における電解質流に対して搬送方向において僅かにずれている。電解質流の中心は互いに一致しない。これにより、盲孔の中でも追加の物質交換が行われる。特に垂直の電解質流の流量および／または流速が大きい場合には、緩やかに緊張せしめられた回路箔が搬送軌道から逸れることがあるので、この電解質流が優先的に投入されるのは、盲孔を有する比較的厚い回路箔または回路基板が製造される場合に限られる。材料により与えられた要件に適合させるように電解質流を絞ったり、別様に修正したりすることが可能である。薄い回路箔の場合は、実質的に盲孔は存在しない。その境目はほぼ厚さ１００μｍである。それ以下の場合には垂直電解質流は必要とされないか、または比較的小さい流量のみ必要とされる。

特に材料にほぼ垂直に当たる第二の電解質流については、調節可能なポンプ、チョーク、バッフルプレートまたはフラップを電解質循環内に設けることによって流量を可変に形成でき、材料の厚さに適合させることができる。

本発明によれば、さらにベルヌーイの原理を応用して貫通孔内の物質交換を実現できる。液面下には材料の両側近傍で、搬送方向に対して横断方向に電解質噴霧管がある。これらの噴霧管から搬送方向斜めに電解質が流出して、表面に沿って流れる。材料の両側で電解質の流速が異なるために大きさの異なる静圧が生じて、回路基板内に設けた貫通孔の貫流を惹起する。緩やかに緊張せしめられた回路箔の場合、圧力の差により基板は搬送軌道から偏向するであろう。傾けた搬送ローラで材料を強く緊張させて搬送軌道に保持することは、回路箔の寸法精度の理由から可能ではない。それゆえ本発明では、材料の両側における圧力の差を局所的に制限し、上側と下側とで小さい面積範囲において搬送方向に対して横断方向に交互させる。そうすることによって、流れにより回路箔全体に作用する力が相殺されて、回路箔は搬送軌道から偏向できなくなる。電解質が電解質噴霧管から搬送方向斜めに搬送平面に対して鏡像対称に流出することにより、回路箔の搬送が追加的に支援される。これにより緩やかに緊張せしめられた回路箔も確実に搬送平面内にとどまる。電解質中の異なる静圧が材料の両側で局所的に交互するため、ベルヌーイの原理は維持される。このことは、材料の厚さが次第に増しても同一の連続設備で回路箔と同様の処理を施す場合は、貫通孔内の物質交換のために決定的な意味を持っている。

以下に、本発明を縮尺に従った概念的な図面１〜５に基づいて詳細に説明する。

図１では、処理すべき材料１は、軸４を備えた被動搬送ローラ２により搬送方向３に搬送される。搬送ローラ２は材料１を、当該材料の有効範囲には属していない両側縁部のみで把捉する。これにより表面が敏感な材料を製造できる。薄い材料や非常に薄い材料も湿式化学処理および／または電解処理されるケースが増えている。回路箔の厚さｄは、回路基板技術では５０μｍ以下である。回路箔のコアがたとえばポリアミドから成る場合、回路箔は特にフレキシブルで、表面が非常に敏感である。このことが、湿式化学処理設備を通して搬送することを著しく困難にしている。

微細回路基板技術の回路箔では、さらに寸法精度を守ることが要求される。これら回路箔に加わる引張荷重は制限されなければならない。そのため、従来技術で公知のように、搬送する際に搬送ローラをより大きく傾けて回路箔を緊張させることはできない。しかし緊張せしめられない回路箔は、乱流や電解質流によって搬送軌道から逸れ、搬送停滞を招く虞がある。

本発明によれば、寸法精度に影響しない回路箔の搬送は、搬送ローラ２の軸４をごく僅かに傾けることによって達成される。同時に調節装置によって小さい押圧力Ｆが矢印５の方向に調節されて、上側の軸４に作用する。この二つの方策により、回路箔は搬送時にごく緩やかに緊張せしめられる。大きさの等しい第一の電解質流８が、搬送平面２０の上側６と下側７とにおいて材料の表面に対して鏡像対称に向けられていることにより、材料１は搬送平面２０内で確実に案内される。これら電解質流８は搬送方向３を向いている。両側から第一の電解質流８を角度αで正確に調整して斜めに材料１に当てることにより、緩やかに緊張せしめられた回路箔も搬送平面内で案内される。これら第一の電解質流８は、搬送平面に向かって対をなして配置された電解質噴霧管１０から流出せしめられる。電解質噴霧管１０は一列に配置された開口部９を備えている。開口部９は、例えば孔やノズルであってもよい。電解質噴霧管１０は搬送平面２０の両側で、搬送方向に対して横断方向に少なくとも材料の全幅に亘って延びている。電解質は循環において、図示されていないポンプによって電解質噴霧管１０を通って、同様に図示されていない作業容器に満たされ、そこからポンプサンプに送られる。

材料１の両側で電解質流８によって引き起こされた力はほぼ相殺される。電解質の流動方向を角度αで搬送方向に向けることによって、搬送時に材料は追加的に支援される。角度αは材料の表面を基準にして５°〜６０°、好ましくは１５°である。

特定の回路箔に対する軸４の必要な傾斜は、電解質中における搬送ローラ２の摩擦係数、および搬送ローラ２の軸４に作用する力Ｆにほぼ依存しない。搬送ローラ２は上側６では、作用する力Ｆに抗して材料１の厚さｄに適合できるように支承されている。材料の下側７における搬送ローラは、搬送平面を固定的に指定するように支承されている。力Ｆは、ばね力または錘によって加えると好都合である。この力は調節可能に形成することもできる。一般に回路基板の厚さが増すと、より大きい力Ｆが必要である。摩擦係数が大きいと力Ｆはより小さくてすみ、また摩擦係数が小さいとその逆である。搬送ローラの接触面は軟らかいゴムからなる場合は、電解質中でも摩擦係数が大きい。この場合は、図１に示されていない軸４の傾斜は非常に小さくてもよく、例えば０．１°である。搬送ローラ２が硬く平滑な素材、例えばポリエチレンからなる場合は、材料を緩やかに緊張させるために軸４をより大きく、たとえば０．３°傾ける必要がある。図１および図２では、見やすさの理由から搬送方向３における搬送ローラ２の間隔を大きく示してある。搬送ローラ２はこれより密に並べて配置することもできる。この場合は、電解質噴霧管１０は両縁部の搬送ローラ２の間にある。

図２の配置構成は、盲孔を有する回路基板の処理を補助する。この材料も、やはり軸４を有する被動搬送ローラ２によって搬送される。一列に並んだ第二の開口部１２から電解質噴霧管１０を通って第二の電解質流１１が流出し、盲孔内でも徹底的な物質交換を生じさせる。開口部１２は内側噴霧管１３と外側噴霧管１０の壁を通して案内される。この第二の電解質流１１の流出角度βは、流出角度αとは著しく異なる。流出角度βは６０°〜９０°、好ましくは８０°である。流出角度βが９０°より小さいと、第二の電解質流１１も材料１の搬送方向に向けられる。この第二の電解質流１１は、第一の電解質流８と同じ電解質噴霧管１０から供給される。この廉価な構成は、厚さが大きいために第二の電解質流１１によって搬送軌道から逸れることのない盲孔付き回路基板の処理に適している。図２に示すように、第二の電解質流１１が材料の上側６と下側７とで搬送方向に少しずれている場合も該当する。このずれは貫通孔の追加的な貫流を引き起こし、盲孔内の物質交換が維持される。しかしながら非常に敏感な薄い回路箔にとって、第二の電解質流１１は障害になることが分かった。流れが強いと回路箔の搬送安定性が損なわれ、流れが弱いと同じ連続設備で処理される回路基板の盲孔内の物質交換が不足する。それゆえ、両電解質流８、１１は二つの電解質噴霧管から、好ましくは互いに独立に調節可能な電解質循環によって供給される。二つの電解質噴霧管は、搬送方向３において、材料の両側に相前後して配置することもできる。設備の長さを短縮し、若しくは処理時間を向上させるために、設備に組み込むためのスペースが少なくてすむ「管内管」構造を選択することが好ましい。方形管を互いに入れ子式に組み立ててもよい。フライス加工、接着または押し出し成形によって、二つの電解質循環を一つの構成部材内に形成することも同様に可能である。電解質噴霧管１０および内側噴霧管１３内の電解質流８、１１は、互いに独立に調節できる。これは流量および流速に当てはまる。特に非常に薄い、例えば厚さｄが５０μｍ以下の回路箔の場合に、第二の電解質流を完全に遮断できる。この構成により、一つの連続設備で設備の編成替えをすることなく、極薄の回路箔および回路基板を相前後して処理することができる。その都度必要な電解質流８、１１の強さは、図示されない電解質ポンプとバルブを制御することによって調節できる。

例えば厚さ１．６ｍｍ以上の回路基板においては、特に孔の直径が例えば０．２ｍｍ未満の場合には、第二の電解質流を投入しても連続処理における貫通孔の貫流の持続時間が不足することが分かった。孔内の物質交換のための処理時間をより長く持続させるためには、搬送方向に見て電解質噴霧管の数を増やさねばならないであろう。この設備技術上のコスト上昇を避けるために、本発明の別の構成において、第一の電解質流８は、電解質噴霧管の数を増やすことなく、設備のより長い区間にわたって電解質が材料内の貫通孔を貫流するように形成される。これはベルヌーイの原理を応用して行われる。材料１の上側６と下側７とで電解質の圧力に差がある結果、孔を貫流させることができる。電解質はこれらの孔を通って、静圧の大きい方の側から静圧の小さい方の側に流れる。ただし、材料の両側でこのような圧力の差があると、緩やかに緊張せしめられた回路箔も搬送軌道から逸れるであろう。その結果、再び回路箔が停滞することになろう。このため、本発明によれば、材料の上側６と下側７とで異なる圧力が互いに向き合って局所的に交互するように調節すると、回路箔に作用する力が互いに相殺される。材料は引き続き搬送平面内で案内される。

図３に、局所的な圧力の差を形成するための構成を示す。内側噴霧管を有する電解質噴霧管または内側噴霧管を有しない電解質噴霧管が、搬送平面内２０の両側に対をなして配置されている。電解質噴霧管内にはそれぞれ間隔を置いて開口部が設けられている。上側６の電解質噴霧管１０の第一の開口部９は、下側７の第一の開口部９に対して、それぞれ開口部の間隔の半分だけずれている。これにより両側に、材料１の表面に沿って電解質の流速の異なる範囲が交互に生じる。電解質噴霧管１０の開口部９から電解質が急速に流出することにより、動圧の高い開口部９のすぐ近傍で材料の表面に静圧の小さい範囲１４が生じる。一方、開口部９の間では流速は小さい。ここでは動圧は小さく静圧が大きい範囲が生じる。これら範囲は搬送方向に対して横断方向に交互する。互いに向き合う側で電解質噴霧管１０内の開口部９をずらすことにより、圧力範囲も交互にずれる。これにより材料の両側で第一の電解質流８の範囲では、局所的に大きい静圧と小さい静圧とが向き合う。局所的な圧力の差は、より大きい搬送区間に亘って貫通孔の貫流、したがってまた時間的により長く効果的な物質交換を惹起する。ベルヌーイの原理を局所的に交互に利用することと、特に盲孔において効果的な第二の電解質流１１とを組み合わせることができる。この目的のために内側噴霧管１３を用いてもよい。材料の輸送は、軸４で支承された被動搬送ローラ２によって行われる。

図４は、本発明を応用した電解設備の側面図を示す。電解プロセスにおいても、孔および／または盲孔の物質交換が、方法の経済性を決定する。物質交換が大きければ、利用する電流密度も大きくなる。電気めっきにおいては、活性領域の長さ、すなわち搬送方向における陽極の長さを連続設備の長さを基準にして大きく形成することが試みられる。それゆえここでは特に「管内管」構造が適している。この構成は、回路箔にも回路基板にも適している。特に電解処理による導体パターン形成においては、材料１の有効範囲に構成部材が接触しないことが重要である。この範囲にはパターン化されためっきレジストがあるが、これは微細回路基板技術においては機械的負荷に対して非常に敏感である。第一の鏡像対称の電解流８は、緩やかに緊張せしめられた材料をも陽極１６の下で搬送軌道内に保持する。これにより、場合によっては材料の表面に接触して損傷を与える可能性のある他の絶縁材は省略できる。陽極１６は可溶性陽極または不溶性陽極であることができる。僅かに傾けた搬送ローラ２は、同時に部分的または全面的に接触ローラとして材料に電流を伝える働きをする。

図５は、電解設備の例で本発明による装置を平面図で示す。材料１は部分的にのみ一点鎖線で示されている。搬送ローラ２は材料１を両側の縁部１７のみで把捉する。有効範囲１８は設備の構成部材と接触しない。

搬送ローラまたは接触ローラ２は被動軸４に固定されている。軸方向は、材料１の搬送方向に対して図示の方向に角度γだけ偏向している。過大な引張力を回避するために、角度γは非常に小さく選択される。回路箔では０．０５°〜１．５°である。厚さｄが例えば２５μｍ以下の非常に薄い回路箔を処理する場合は、角度γは０．２°が優先される。この設備で製造される回路基板の最小厚さが増すに連れて、この値γは意味を失う。厚さ０．２ｍｍ以上の回路箔においては、軸４の傾斜を完全に不要なものとすることができる。なぜならば、この材料は第一の電解質流８がすでに十分に安定化して案内するからである。陽極１６の間には、内側噴霧管１３を組み込んだ電解質噴霧管１０が配置されている。これら管は別個の電解質循環を有しており、これら電解質循環は管継手１９を通して各ポンプに接続される。

特に非常に薄い回路箔を確実に案内するために、本発明のすべての構成において、材料１の上側６と下側７とにおける水力学的条件が正確に等しいと有利である。これは、材料１の上側６と下側７とでそれぞれ対をなして配置された電解質噴霧管１０を、共通の電解質循環に接続することによって非常に廉価に実現できる。少なくとも一対の電解質噴霧管１０が一つの循環、すなわち一つの電解質ポンプに接続されている。この方策により電解質噴霧管内で均等な水力学的な条件が確保される。同様のことは一対の内側噴霧管１３にも当てはまる。上側６と下側７とにあるこれら管は、別の共通の電解質循環に接続されている。

連続して唯一の製品しか処理しない連続設備においては、回路箔を確実に搬送するために一つの共通の電解質循環だけでも十分である。この場合、電解質流８、１１は、たとえばポンプ、バルブ、フラップまたはバッフルプレートにより固定調節される。

以上の説明において、各プロセスに対する処理液を一様に電解質と呼んでいる。湿式化学処理および電解処理では、一つのプロセスから次のプロセスに移行する際に、前のプロセス液が持ち込まれるのを防ぐために材料を洗浄しなければならない。この洗浄プロセスにおいても孔および盲孔内の物質交換は非常に重要である。それゆえ本発明は、液面下におけるこのようなプロセス、すなわち連続設備における洗浄浴にも関する。

本発明の説明では便宜上、材料を特徴付ける際に種々の厚さｄを前提としている。なぜならば、厚さは実用的に非常に簡単に測定できるからである。回路基板、回路箔および非常に薄い回路箔について説明する場合、薄い材料は厚い材料よりもフレキシブルであることが前提とされている。これは実用的にも該当する。

連続設備を通して材料を確実に搬送するために、平坦な材料のフレキシビリティ（可撓性）もしくは剛性は決定的に重要である。ここで指摘しておくと、厚さが等しい基板または箔でも異なる剛性を持ち得る。例えば、回路箔は一つのプラスチックからなるコアの厚さが減り、その上に被覆した銅の厚さが増えると、厚さｄは一定のままであっても剛性は増す。

本発明は、回路基板技術で実際に用いられるあらゆる種類の材料に適している。このことは以下の例が示している。本発明は、ソーラセルなどの水平連続設備で用いられる他の平坦な材料の湿式化学処理および電解処理にも適している。

例えば厚さ２．４ｍｍ、貫通孔の直径０．３ｍｍの回路基板においては、湿式化学処理および／または電解処理は孔内の徹底的な物質交換を必要とする。これら基板内に設けた盲孔についても同様である。本発明によりこの物質交換は非常に良好に達成される。厚さが例えば５０μｍの回路箔では孔の直径と深さの比は約１：１である。それゆえ、孔内の物質交換のために、電解質流を強く当てる必要はない。したがって回路箔の処理は、電解質を垂直に流すことなく行われる点が好都合である。搬送は僅かに傾けた搬送ローラで行い、材料の縁部のみを把捉して搬送する。したがって材料の有効範囲には接触しない。搬送ローラの軸の傾斜は、薄くフレキシブルな材料が過度に緊張せしめられないように調節されている。非常に薄い回路箔が搬送平面から逸れることは、対をなして配置された両側の電解質噴霧管から出る電解質流を、回路箔に均等な強さで的確に当てることによって防がれる。この電解質流は搬送平面に対して９０°とは明らかに異なる角度で当てられ、流動方向は材料の搬送方向に向いている。同時に上側と下側との電解質流の力は互いに相殺される。

材料の湿式化学処理および回路箔の搬送支援のための、電解質噴霧管を備えた材料の縁部で転動する搬送ローラの側面図である。 盲孔と貫通孔を有する回路基板を処理するための別の電解質流の側面図である。 材料の搬送方向で見た湿式化学処理設備の断面図と、材料の両側で交互する局所的な電解質流の側面図である。 回路箔と回路基板を処理するための電解設備の側面図である。 図４に示す電解設備の平面図である。

符号の説明

１ 材料、回路基板、回路箔
２ 搬送ローラ、接触ローラ
３ 搬送方向
４ 軸
５ 力の方向を示す矢印
６ 上側
７ 下側
８ 第一の電解質流
９ 第一の開口部
１０ 電解質噴霧管
１１ 第二の電解質流
１２ 第二の開口部
１３ 内側噴霧管
１４ 静圧が小さい範囲
１５ 静圧が大きい範囲
１６ 陽極
１７ 材料の縁部
１８ 材料の有効範囲
１９ 管継手
２０ 搬送平面

Claims (20)

1. 材料を水平方向に搬送する湿式化学処理および／または電解処理の連続設備で、平坦な材料、好ましくは回路箔および回路基板を有効範囲に接触せずに電解質中で搬送および処理する方法であって、傾けて押し付けられる搬送ローラおよび接触ローラを用い、これらローラが当該材料を二つの縁部で把捉して材料上を転動しながら搬送方向に対して横断方向に緊張させて搬送するようにした方法において、
   上記材料に作用する緊張力を小さく調節して回路箔でも寸法精度の損失が生じないようにし、さらに該材料を搬送平面内で少なくとも第一の電解質流（８）に通し、該少なくとも第一の電解質流（８）が材料の上側と下側とでそれぞれ電解質噴霧管（１０）に設けた一列の第一の孔（９）から材料に向かって鏡像対称に流出して、材料に加わる力の作用がほぼ相殺され、しかも搬送を支援するために少なくとも第一の電解質流（８）の流出方向が搬送方向に向いており、
   少なくとも第一の電解質流（８）が対をなして配置された電解質噴霧管の若干の開口部（９）から流出し、該開口部（９）が上側と下側とでそれぞれずれて向き合って、しかも両側の表面に交互に電解質中の静圧が小さい局所的な範囲と静圧が大きい局所的な範囲とが向き合って生じるようになっており、これら範囲が材料内に設けた孔の貫流を引き起こすと同時に、流れに起因して材料に加わる力を相殺し、それにより緩やかに緊張せしめられた回路箔も確実に搬送軌道内を案内されるようにしたことを特徴とする方法。
2. 上記両側の電解質噴霧管（１０）がそれぞれ別の少なくとも一列の開口部（１２）を備えていて、これら開口部（１２）から第二の電解質流（１１）が最初の列の開口部（９）の角度αとは異なる角度βで流出し、さらにこの第二の電解質流（１１）の流量および流速は、最初の列の第一の電解質流（８）とは独立に変更でき、材料の要件に適合させ得ることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 第一の電解質流（８）を通る材料の搬送の支援が材料の両側で行われ、該第一の電解質流（８）が電解質噴霧管から搬送平面を基準にして５°〜６０°の角度αで流出することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 材料の両側で第二の電解質流（１１）により盲孔内で物質交換が行われ、該第二の電解質流（１１）が電解質噴霧管から搬送平面を基準にして６０°〜９０°の角度βで流出することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。
5. 第一の電解質流と第二の電解質流の流量および流速について互いに独立に強さを調節でき、材料の要件に適合させ得ることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。
6. より少ないスペースですむ「管内管」配置により、第一の電解質流と第二の電解質流が一つの構成部材から流出するようにしたことによって、搬送区間に沿った材料の処理の持続時間を向上させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。
7. 搬送ローラの軸を、前記材料の搬送方向に対して垂直な軸に関して１．５°を越えない角度γで傾けて、材料に過大な張力が加わるのを避けることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。
8. 搬送時に材料を緊張せしめるように、搬送ローラの軸に対して垂直に作用する押圧力Ｆの大きさを調整することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
9. 材料の電解処理が可溶性の陽極または不溶性の陽極で行われることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
10. 請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法を実施するための装置であって、材料を水平方向に搬送する湿式化学処理および／または電解処理の連続設備で、平坦な材料、好ましくは回路箔および回路基板を、有効範囲に接触せずに電解質中で搬送および処理し、しかも傾けて押し付けられる搬送ローラおよび接触ローラを用い、これらローラが該材料を二つの縁部で把捉して材料上を転動しながら搬送方向に対して横断方向に緊張させて搬送するようにしたものにおいて、
    回路箔について寸法精度の損失が生じないように、搬送ローラおよび接触ローラの傾斜と押圧力Ｆが小さく調節されており、電解質噴霧管（１０）が対をなして材料の搬送方向に対して横断方向に向けられて、搬送平面（２０）の上側と下側とにそれぞれ一列の開口部（９）を備えており、しかもこれら開口部（９）の向きは、両電解質噴霧管（１０）の少なくとも第一の電解質流（８）が搬送方向に角度αで鏡像対称に流出して、両側（６、７）で等しい大きさの少なくとも第一の電解質流（８）の材料に加わる力の作用が互いに相殺され得るようにしたことを特徴とする装置。
11. 電解質噴霧管内に一列の第二の開口部（１２）を有しており、該第二の開口部（１２）からの第二の電解質流（１１）の流出角度βが、第一の電解質流（８）の流出角度αとは異なることを特徴とする請求項１０に記載の装置。
12. 電解質噴霧管内に間隔を置いて設けた第一の開口部（９）が、上側（６）と下側（７）とでそれぞれ開口部の間隔の半分だけ互いにずれて向き合っていて、表面に電解質中の静圧が小さい局所的な範囲と、静圧が大きい局所的な範囲（１４、１５）とが交互に形成されることを特徴とする請求項１０または１１に記載の装置。
13. 第一の電解質流（８）の角度αが、材料の表面を基準として５°〜６０°であることを特徴とする請求項１０〜１２のいずれか１項に記載の装置。
14. 第二の電解質流（１１）の角度βが材料の表面を基準にして７０°〜９０°の範囲にあることを特徴とする請求項１０〜１３のいずれか１項に記載の装置。
15. 電解質噴霧管（１０）が「管内管」構成を有しており、外側の管内には第一の開口部（９）の列が配置され、内側の小さい管（１３）内には第二の開口部（１２）の列が配置されており、第二の開口部（１２）が同時に外側の管の壁を貫通していることを特徴とする請求項１０〜１４のいずれか１項に記載の装置。
16. 電解質の電解質流（８、１１）に個別的に影響を与えるための手段としてポンプ、バルブ、フラップ、スライドおよびバッフルプレートが設けられていることを特徴とする請求項１０〜１５のいずれか１項に記載の装置。
17. 軸（４）の角度γが０．０５°〜１．５°であることを特徴とする請求項１０〜１６のいずれか１項に記載の装置。
18. 搬送ローラ（２）の軸（４）に作用する力Ｆの調節装置を有することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれか１項に記載の装置。
19. 電解処理連続設備で可溶性または不溶性の陽極を有することを特徴とする請求項１０〜１８のいずれか１項に記載の装置。
20. 第一の電解質流（８）に対する電解質噴霧管と、該電解質噴霧管から分離して配置された第二の電解質流（１１）に対する電解質噴霧管との対を有することを特徴とする請求項１０〜１９のいずれか１項に記載の装置。

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