JP4894547B2

JP4894547B2 - 基材処理装置

Info

Publication number: JP4894547B2
Application number: JP2007034354A
Authority: JP
Inventors: 直樹加藤; 和明仙北屋; 琢磨片瀬
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 2007-02-15
Filing date: 2007-02-15
Publication date: 2012-03-14
Anticipated expiration: 2027-02-15
Also published as: JP2008196028A

Description

本発明は、帯状の被処理用の基材にメッキ液等の処理液によってメッキ処理等の湿式処理を施し、フレキシブル基板等を製造する基材処理装置に関するものである。

このフレキシブル基板の一例として、例えば、携帯電話やディスプレイ等のプリント配線板として利用される銅積層ポリイミドフィルム等がある。この銅積層ポリイミドフィルムは、一般的に、厚さ数十μｍのポリイミドフィルムの片面又は両面に、順次、ニッケルクロム合金のスパッタ層と、この合金スパッタ層の上に銅スパッタ層とが形成された帯状の被処理用の基材に、銅メッキ処理が施されることによって構成されている。

そして、この銅メッキ処理は、基材を硫酸銅等のメッキ液が充填されたメッキ槽に供給し、メッキ槽の外部に配設された電極によって合金スパッタ層と銅スパッタ層とからなるスパッタ層が通電され、銅スパッタ層の上に、メッキ層を形成することにより行われる。その際、基材は、スパッタ層の膜厚が著しく薄いため、スパッタ層を流れる電流量に上限があり、１槽のメッキ槽によるメッキ処理では、銅スパッタ層上に薄いメッキ層しか形成されない。

このため、銅積層ポリイミドフィルムの製造装置は、一般に、製造ラインに沿って複数のメッキ槽が配設されており、各メッキ槽は、対向側面にそれぞれ基板を通過させる細長状の開口が上下方向に向けて形成されている。

一方、基材は、その帯幅方向が上下方向に向けて配設され、順次、各メッキ槽に形成された開口を通じて、各メッキ槽内に供給されるとともに、各メッキ槽外に排出され、製造ラインに沿って搬送される。そして基材は、１槽目のメッキ槽において薄いメッキ層が形成されると、２槽目のメッキ槽においてスパッタ層と銅メッキ層の肉厚分だけ電流量が流れるため、１槽目のメッキ層よりも膜厚のメッキ層が形成され、同様に、３槽目、４槽目と段階的に膜厚のメッキ層が形成され、最終的に薄いスパッタ層上に漸次、膜厚の銅メッキ層が形成され、所望の厚みの銅メッキ層が形成された銅積層ポリイミドフィルムとなる。

ところで、この銅積層ポリイミドフィルムの製造装置は、上述のように、メッキ槽の対向側面に一対の開口が形成され、この開口を通じて基材が搬送されるため、そのままでは基材とともに開口から硫酸銅等のメッキ液が流出してしまう。
このため、各メッキ槽は、それぞれ上記開口の周囲に、上記メッキ液の流出を抑制するシール機構を設けて、製造ラインに沿って配設される必要があり、このシール機構としては、一般的に、特許文献１に示すように、上記開口の周囲において基材を挟持する一対のシールローラを備えたものが知られている。
この一対のシールローラは、上記開口を封じるように配設することによって、基材を挟持しつつ上記メッキ液の流出を抑制することができる。

しかしながら、このシールローラは、上記開口からのメッキ液の流出を抑制するために基材に強く密着させており、これによって、当該ローラに異物が付着している場合、この異物を基材に転写してしまう恐れがある。一方、基材は、繰り返し、メッキ槽に供給されるために、銅スパッタ層又はメッキ層上に異物が転写される確率が高くなり、異物が転写されると、その転写された異物上にメッキ処理が施されてしまう。このため、基板には、異物上にメッキ層が形成されることによって突起が形成され、又は異物上にメッキ層が付着しないことによって凹部が形成されてしまう。

加えて、シールローラは、その回転速度が基材の搬送速度と一致していない場合に、基材の表面を擦りつけて、基材の表面に擦り傷を形成してしまうことがある。すると、基材には、繰り返しのメッキ処理によって、この擦り傷上に所望の膜厚のメッキ層が形成されずに凹部が形成され、又はメッキ層の下に擦り傷が残存してしまう。
このようにして、シールローラは、銅メッキ層の欠陥発生原因となっていた。

特開２００３−１４７５８２号公報

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、シールローラによって基材を挟持することなく、メッキ槽等の処理槽に形成された開口からのメッキ液等の処理液の流出を抑制できるシール機構を備えた基材処理装置を提供することを課題とするものである。

本発明者らは、シールローラによって基材に付着する異物がメッキ液中に浮遊するメッキ処理用のアノード電極から発生するスライムであり、シールローラの材質を変更してもシールローラによる基材への異物の転写を防ぐことができないことを見出し、本発明を完成させたものである。

すなわち、請求項１に記載の発明に係る基材処理装置は、内部に処理液が収容された処理槽を有し、上記処理槽の対向側面に、それぞれ帯幅方向を上下方向に向けた状態で搬送される帯状の基材を通過させる細長状の開口が形成され、上記基材の上端よりも上方位置に、上記処理槽内の液面高さを一定に保持するためのスリットが形成されるとともに、上記処理槽の外部には、上記対向側面を一側面として上記開口を囲繞し、当該開口から流出した上記処理液を回収する有底筒状の回収槽が設けられ、当該回収槽内の上記開口の周囲にそれぞれ上記処理液の流出を抑制するシール機構が備えられた基材処理装置であって、上記シール機構は、上記基材の両側方に軸線方向を上下方向に向けて回転自在に配設された一対の回転ローラと、これら回転ローラの回転駆動手段と、上記回転ローラの上記基材に対して背面側の外方に設けられた流路形成部材とを備えており、上記回転ローラは、少なくとも上記開口の上記液面から当該開口の下端部に至る長さ寸法を有し、かつその外周面が上記基材との間に０．１ｍｍ以上であって２．５ｍｍ以下の間隔を隔てた位置に配設されるとともに、上記流路形成部材は、少なくとも上記回転ローラよりも上下方向に向けて大きく形成されるとともに、上記回転ローラ側の対向面と上記基材との間には、上記開口に連通する上記処理液の狭小の流出路が形成され、かつ上記対向面には、上記回転ローラの外周に沿う略半円弧状の凹部が形成され、この凹部と回転ローラとの間には、最小の路幅が０．０５ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下の幅狭の流路が形成され、かつ、上記回転駆動手段は、上記外周面の周速が上記基材の搬送速度と同期して、上記外周面の上記基材側の対向部が上記基材と同方向に回転するように、上記回転ローラを駆動することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、基材の両側方に、少なくとも開口の液面から開口の下端部に至る長さ寸法を有する回転ローラを、基材との間に０．１ｍｍ以上であって２．５ｍｍ以下の間隔を保つようにして配設したため、処理槽の開口から基材の両面に沿っての処理液の流出を充分に抑制できるとともに、回転ローラによる基材表面への異物の転写を防止することができる。
加えて、回転駆動手段によって、回転ローラを、外周面の周速が基材の搬送速度と同期して、基材側の対向部が基材と同方向に回転するように駆動させるため、万が一、回転ローラが基材に接触して、基材に点状の傷が形成されることがあっても、基材表面を擦ってしまうことにより、基材に線状の擦り傷が形成されることを阻止でき、基材やメッキ層に製品化に際して問題となる欠陥が生じることを防止できる。

特に、流路形成部材を、少なくとも上記回転ローラよりも上下方向に向けて大きく形成して、流路形成部材の回転ローラ側の対向面と基材との間に開口に連通する狭小の流出路を形成したため、この流出路に滞留する処理液の液圧によって上流側の処理液を処理槽側に押圧することができ、処理液の流出量を減少させることができる。

加えて、この流路形成部材における回転ローラに対向する位置に、上記回転ローラの外周に沿う略半円弧状の凹部を形成することによって、この凹部と回転ローラとの間に形成される狭小の流路の最小の路幅を０．５ｍｍ以下としたため、回転ローラの基材ｗに対して背面側の離間部が処理槽側に向けて回転することによって流路内の処理液を処理槽側に向けて流動させることができ、処理液の流出を抑制することができる。
他方、この流路の最小の路幅を０．０５ｍｍ以上としたため、回転ローラの回転の自由度を確保することができ、確実に回転ローラを基材と同期させて回転させることができる。

以下、本発明に係るメッキ装置について、図１ないし図５を用いて説明する。

本実施形態のメッキ装置は、内部に硫酸銅のメッキ液が充填されるメッキ槽（処理槽）１を有しており、このメッキ槽１は基体１９によって床上に支持されている。

メッキ槽１は、上部が大気中に開放された平面視長方形状に構成されており、長手方向に沿って配設された１対の側壁１ａと長手方向の両端部に配設された１対の端部側壁（対向側面）１ｂと底部とによって構成されている。そして、端部側壁１ｂには、それぞれ側壁１ａ間の中央部に帯状の基材ｗを通過させる細長矩形状のスリット（開口）１０が互いに対向して垂直に形成されている。これらのスリット１０は、それぞれスリット幅が基材ｗの厚みよりも大きく形成されるとともに、基材ｗの接触防止及びメッキ液の流出防止の観点から、その全長が基材ｗの垂直方向の全長よりも長く形成されて、その上端及び下端がそれぞれ基材ｗの上端及び下端との間に、１０ｍｍ以下、より好ましくは５ｍｍ以下の隙間を有するように形成されている。

ここで、基材ｗは、厚さ数十μｍの帯状のポリイミドフィルムの片面全体にニッケルクロム合金のスパッタ層が形成され、この合金スパッタ層上に銅スパッタ層が形成された状態で、帯幅方向が垂直方向に向けて配設されている。そして、基材ｗは、スリット１０を通過して、メッキ槽１内に供給されるとともに、メッキ装置の上流側及び下流側の外部にそれぞれ配設された電極（図示を略す）によって、上記合金スパッタ層及び上記銅スパッタ層がメッキ装置内において通電されている。

また、側壁１ａの上部には、基材ｗの上端よりも上方位置において、長手方向に沿ってメッキ槽１内の液面高さを一定に保持するためのスリット１１１が形成され、このスリット１１１から流出するメッキ液を一時的に貯留するオーバーフロー槽１１２が一体的に設けられている。このオーバーフロー槽１１２は、底板に接続された排出管１１３によって、スリット１１１から流出したメッキ液をメッキ槽１の下方に配設された循環液貯留槽３に排出するようになっている。

メッキ槽１の底部は、側壁１ａ間の中央部が最深部となるように、漸次、幅方向の両端部から上記中央部に向けて下方に位置するように傾斜して形成されており、メッキ槽１の上記最深部には、長手方向に沿ってメッキ液を流動させるディフューザー１３が配設されている。

このディフューザー１３は、円筒状に形成され、内部に、配設方向に沿ってエアーを噴出させるパイプ１３ａが配設されるとともに、循環液貯留槽３内のメッキ液が配管及びポンプ等を備えた送液手段（図示を略す）によって供給されるようになっており、外周壁面に多数の穴が形成されている。

さらに、両端部側壁１ｂには、それぞれ端部側壁１ｂを一側面として、スリット１０を囲繞し、スリット１０から流出したメッキ液を回収する有底筒状の回収槽２２が一体に形成されている。そして、これらの回収槽２２は、それぞれ端部側壁１ｂに対向する壁面２７に、基材ｗを通過させる細長状のスリット２７ａが垂直に形成されるとともに、内部にシール機構２が設けられている。

このシール機構２は、基材ｗの両側方に軸線方向を上下方向に向けて配設された円柱状の１対の回転ローラ２０と、これら回転ローラ２０を回転自在に支持する流路形成部材２１と、これら回転ローラ２０の回転駆動手段４とによって概略構成されている。

この回転ローラ２０は、少なくともスリット１０の液面からスリット１０の下端部に至る長さ寸法を有し、かつ外周面と基材ｗとの間に０．１ｍｍ以上であって２．５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以上であって１．５ｍｍ以下の微少の間隔Ｌ１を保つようにして配設されて、その外周面の基材ｗ側の対向部が基材ｗと同方向に回転するようになっている。
これは、間隔Ｌ１が０．１ｍｍ未満であると、基材ｗが回転ローラ２０に接触する可能性が高くなるとともに、間隔Ｌ１が２．５ｍｍを超えると、基材ｗと回転ローラ２０との間から流出するメッキ液量が著しく増大するためである。

また、回転ローラ２０は、基材ｗの接触による基材ｗの傷の形成を抑制すべく、少なくとも外周面がテフロン（登録商標）等の撥水性素材によって形成されている。さらに、回転ローラ２０は、その上下端部に回転軸２０ａが一体に設けられるとともに、この回転軸２０ａにブッシュ４４が嵌合されており、このブッシュ４４は、スラスト軸受け及びラジアル軸受けとして作用する。

流路形成部材２１は、表面が端部側壁１ｂに接触している平板状の固定部２１０と、この固定部２１０の基材ｗ側の内方端部よりメッキ槽１から離間する方向に形成されて、回転ローラ２０の基材ｗに対して背面側の外方に設けられた流路形成部２１１とが一体に形成されている。

固定部２１０は、それぞれ基材ｗの背面側の外方端部が複数のボルトナット等の固定部材２１４によって端部側壁１ｂに固定されており、これによって、流路形成部材２１は、端部側壁１ｂと一体的に設けられている。
また、流路形成部２１１は、少なくとも回転ローラ２０よりも上下方向に向けて大きく形成されており、この流路形成部２１１の回転ローラ２０側の対向面２１２と基材ｗとの間には、スリット１０に連通するメッキ液の狭小の流出路２４が形成されている。さらに、対向面２１２には、回転ローラ２０の外周に沿って略半円弧状に形成された凹部２１３を有しており、この凹部２１３と回転ローラ２０との間には、幅狭の流路２６が形成されている。そして、この流路２６は、その全長に亘って０．０５ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下、より好ましくは０．１ｍｍ以上であって０．３ｍｍ以下の略同一の路幅Ｌ２を有している。

これは、路幅Ｌ２が０．０５ｍｍ未満であると、回転ローラ２０の回転の自由度を確実に確保することができないためであり、路幅Ｌ２が０．５ｍｍを超えると、回転ローラ２０の回転によって、すなわち、回転ローラ２０の基材ｗに対して背面側の離間部がメッキ槽１側に回転することによって、流路２６に滞留するメッキ液をメッキ槽１側に向けて流動させることができず、メッキ液の流出量が増大するためである。

さらに、流路形成部２１１は、その上下端部に、それぞれブッシュ４４及び回転軸２０ａを挿通させる円環状の軸受け部材２１６が固定部材２１５によって一体的に設けられている。
他方、上部の回転軸２０ａは、軸受け部材２１６を貫通しており、その上端部には、水平に配設された略円板状の歯車２０ｂが一体に設けられている。

上記回転駆動手段４は、この歯車２０ｂに噛合する駆動歯車４０ａと、この駆動歯車４０ａを回転させるモータ４０とが備えられており、このモータ４０によって駆動歯車４０ａを所定回転数で回転させることによって、回転ローラ２０は、外周面の周速が基材ｗの搬送速度と同速度で同期して回転するようになっている。

次ぎに、上述のメッキ装置の作用について、説明する。
まず、基材ｗは、メッキ装置の上流側及び下流側の外部にそれぞれ配設された電極によって、スパッタ層が通電された状態で、順次、回収槽２２のスリット２７ａを通過し、一対の回転ローラ２０間を移動し、一方の端部側壁１ｂに形成されたスリット１０からメッキ槽１内に搬送される。

その際、基材ｗの両面に沿ってメッキ槽１内のメッキ液がスリット１０から流出するものの、このメッキ液は、狭小の流出路２４において、特に、基材ｗと回転ローラ２０との間隔Ｌ１によって、液圧が高くなるため、上流側のメッキ液をメッキ槽１側に押圧する。従って、メッキ液の流出量が減少するとともに、間隔Ｌ１が設けられているため、回転ローラ２０による基材ｗの表面への異物の転写が防止される。また、回転ローラ２０を基材ｗと同方向かつ同速度で回転させているため、万が一、回転ローラ２０が基材ｗに接触した場合にも、基材ｗの表面を擦って、基材ｗに線状の擦り傷が形成されて、基材ｗやメッキ層に製品化に際して問題となる欠陥が生じることが防止される。

他方、流出路２４から流出したメッキ液は、排出口２２ａから排出管２５を通じて循環液貯留槽３に排出される。

一方、メッキ槽１内に供給された基材ｗは、漸次、メッキ液によってスパッタ層上に銅メッキ層が形成された後、メッキ槽１の他方の端部側壁１ｂに形成されたスリット１０を通過し、一対の回転ローラ２０間を移動し、壁面２７のスリット２７ａから外方へと搬出される。

その際、メッキ液は、前述と同様に、スリット１０から基材ｗの両面に沿って流出するものの、流出路２４の液圧によってメッキ槽１内に向けて押圧されて、流出量が減少するとともに、流出路２４から流出したメッキ液は、排出口２２ａから排出管２５を通じて循環液貯留槽３に排出される。

一方、メッキ槽１内のメッキ液は、スリット１１１から溢れた場合にも、オーバーフロー槽１１２を介して循環液貯留槽３に排出されるとともに、循環液貯留槽３から上記送液手段によってディフューザー１３内に循環供給され、攪拌されるようになっている。

上述のメッキ装置によれば、基材ｗの両側方に、少なくともスリット１０の液面からスリット１０の下端部に至る長さ寸法を有する回転ローラ２０を、基材ｗとの間に間隔Ｌ１を保つようにして配設し、かつこれら回転ローラ２０の背面側の外方に流路形成部材２１を設けて、これらの流路形成部材２１の基材ｗ側の対向面２１２と基材ｗとの間にそれぞれ狭小の流出路２４を形成したため、特に、間隔Ｌ１によって流出路２４の液圧が高圧になり、これによって、スリット１０から基材ｗの両面に沿って流出するメッキ液の流出量を減少させることができるとともに、回転ローラ２０の接触による基材ｗへの異物の転写を防止することができる。

さらには、回転駆動手段４によって、回転ローラ２０の対向部を、基材ｗと同方向かつ同速度で回転させるため、万が一、回転ローラ２０が基材ｗに接触した場合にも、基材ｗに線状の擦り傷が形成されることを阻止でき、これによって、基材ｗやメッキ層に製品化に際して問題となる欠陥が生じることを防止できる。
加えて、流路形成部材２１の凹部２１３と回転ローラ２０との間に流路２６が形成されているため、回転ローラ２０の回転の自由度を確保することができるとともに、回転ローラ２０の背面側の離間部がメッキ槽１側に向けて回転するため、流路２６に滞留するメッキ液をメッキ槽１側に向けて流動させることができ、メッキ液の流出を抑制することができる。

なお、本発明は、上述の実施形態に何ら限定されるものでなく、例えば、回転ローラ２０は、上述の円柱状でなく、漸次上部から下部に向けて拡径する切頭円錐状に形成されていてもよい。
この場合には、メッキ槽１が大気中に開放されているため、スリット１０の下部から流出するメッキ液の流出圧力が高くなるが、基材ｗの下部に沿って流出されるメッキ液の液量を減少させることが可能である。他方、基材ｗの上部が液圧が低いために基材ｗの搬送方向に交差する方向に左右に振れやすいものの、基材ｗと回転ローラ２０とが離間して位置するため、回転ローラ２０の接触による基材ｗ表面の傷の形成が抑制される。
但し、この場合にも、回転ローラ２０は、長手方向の全長に亘って、基材ｗとの間の間隔Ｌ１及び対向面２１２との間の路幅Ｌ２を保つように配設されている。

また、流路形成部材２１の対向面２１２に形成された凹部２１３は、回転ローラ２０の外周に沿って略半円弧状に形成されて、回転ローラ２０との間に形成される流路２６が全長に亘って略同一の路幅Ｌ２を有するように形成されたものに限らず、流路２６の幅が全長に亘って増減するように形成されたものであってもよい。この場合には、流路２６の最小幅が上記路幅Ｌ２に相当する。

第１の実施形態におけるメッキ装置の横断面図である。図１のII−II線矢示図である。図２のIII−III線矢示図である。図１の要部拡大図である。図４のＶ−Ｖ線矢示図である。

符号の説明

１処理槽（メッキ槽）
１ｂ端部側壁（対向側面）
２シール機構
４回転駆動手段
１０スリット（開口）
２０回転ローラ

Claims

内部に処理液が収容された処理槽を有し、上記処理槽の対向側面に、それぞれ帯幅方向を上下方向に向けた状態で搬送される帯状の基材を通過させる細長状の開口が形成され、上記基材の上端よりも上方位置に、上記処理槽内の液面高さを一定に保持するためのスリットが形成されるとともに、上記処理槽の外部には、上記対向側面を一側面として上記開口を囲繞し、当該開口から流出した上記処理液を回収する有底筒状の回収槽が設けられ、当該回収槽内の上記開口の周囲にそれぞれ上記処理液の流出を抑制するシール機構が備えられた基材処理装置であって、
上記シール機構は、上記基材の両側方に軸線方向を上下方向に向けて回転自在に配設された一対の回転ローラと、これら回転ローラの回転駆動手段と、上記回転ローラの上記基材に対して背面側の外方に設けられた流路形成部材とを備えており、
上記回転ローラは、少なくとも上記開口の上記液面から当該開口の下端部に至る長さ寸法を有し、かつその外周面が上記基材との間に０．１ｍｍ以上であって２．５ｍｍ以下の間隔を隔てた位置に配設されるとともに、
上記流路形成部材は、少なくとも上記回転ローラよりも上下方向に向けて大きく形成されるとともに、上記回転ローラ側の対向面と上記基材との間には、上記開口に連通する上記処理液の狭小の流出路が形成され、かつ上記対向面には、上記回転ローラの外周に沿う略半円弧状の凹部が形成され、この凹部と回転ローラとの間には、最小の路幅が０．０５ｍｍ以上であって０．５ｍｍ以下の幅狭の流路が形成され、
かつ、上記回転駆動手段は、上記外周面の周速が上記基材の搬送速度と同期して、上記外周面の上記基材側の対向部が上記基材と同方向に回転するように、上記回転ローラを駆動することを特徴とする基材処理装置。