JPH03130389A - 選択めっき装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は選択メツキ装置、特に電気コネクタ用コンタク
トの接触部等に金等の貴金属を部分的にめっきする装置
に関する。

〔従来の技術と問題点〕

本願特許出願人の出願に係る米国特許出願箱２７３．３
８１号明細書にはレーザービーム支援された選択めっき
方法を開示している。レーザー支援めっきの好適実施例
は本願特許出願人の出願に係る米国特許第４．８７７．
８４４号にも開示している。

また、レーザーを使用せず、めっき溶液中でガイド（案
内）端子用の回転軸を含む装置を用いる選択めっき法も
ある（米国特許第４，５５５．３２１号及び同第４．４
７３．４４５号参照）。斯る従来の装置に関連する１つ
の困難として、キャリアストリップの隣りの端子に極め
て近接する極めて小さい接触領域に貴金属の被着を制御
することがある。

めっき工程にレーザー技法を導入することにより、斯る
工程に新しいアプローチが得られた。

めっき処理の前に基板面を溶融する工程に関するトレー
バー等による米国特許第４．３４８．２６３号は、基板
に第１保護層を形成し、この保護層及び基板の一部をめ
っき処理に電子又はレーザービームで溶融する工程によ
り電気接点を製造する方法を開示している。これに関連
する事項は、同じトレーバーによりＧｏｌｄ　Ｂｕｌｌ
ｅｔｉｎ　１９１１ｆｉ、　１Ｂに出版された「レーザ
ーによる金の表面合金化」に開示されている。即ち、こ
の刊行物には集束したレーザーパルスを使用するレーザ
ーによる表面合金化のメカニズムを解説している。

ここに例示として挙げられたレーザー支援めっきは、め
っき処理に先立って基板を改善するか、めっきレジスト
層を正確に除去して所定のめっき領域のみを露出させる
か、又は真空中でレーザーめっき処理を行うかしている
。後二者の技法は夫々ワ等による米国特許節４，８７７
．６４４号及びスウエインによる米国特許節４．４２７
，７２３号に開示されている。米国特許節４，８７７．
６４４号は金属基板により十分に吸収される、即ち反射
率が約７０％未満のレーザー波長を選択し、レーザー波
長（一般には約２４８〜３８０ｎｍ）の光学吸収率が低
いポリマー系めっきレジスト層を選択し、このレジスト
層を硬化し、好ましくは約２４８〜３ＢＯｎ１１の波長
のエキシマレーザ−をレジスト層の選択された領域に１
回当てて金属基板を加熱して基板上の選択された領域上
のレジスト層を除去可能にし、この基板上の露出部分に
金属めっき処理を行う金属基板の選択めっき方法を開示
している。

一方、米国特許節４，４２７，７２３号は真空蒸着及び
アニーリング方法及び装置を開示している。ここで、コ
ーティング材料をレーザービームの作用により蒸着し、
被コーテイング基板を別のレーザービームで走査して、
局部加熱してコーティング材料を基板表面に蒸着させる
ようにしている。

斯るエキシマレーザ−等の特性上比較的広い出力ビーム
を発射し、レーザー出力の大きさ及び形状が主に放射電
極のみにより決定されユーザーが制御できない場合には
、このレーザービームの全エネルギーを方向付は又は伝
送して完全に利用しようとする努力は殆んどなされてい
ない。特に、エキシマレーザ−で処理する材料では、特
別な作用領域はビームを制限する為の開口を利用して決
定するのが一般的である。従って、開口が小さい場合に
は、エキシマレーザ−は普通大面積の出力ビームを有す
るので、ビームの大半は浪費されていた。これに代って
全ビームを小さい開口に集束すると、開口及び光学系を
破損し且つビームの散乱を増大する。多数の開口を有す
るマスクをビーム断面内に配置すると、一種の並列処理
が可能となるが、開口間の部分で浪費されるビーム光の
比率はまだ大きい。

米国特許出願節２７３．３８１号の明細書中には、レー
ザーのエネルギーをより有効に利用する装置が開示され
ている。この装置は予め定めた断面積のビームを放射す
るエキシマレーザ−１このビームを案内するロッド、ス
トリップ又はファイバ等の１以上の細長い光ガイド及び
このビームを成形し且つ集束してワークピース上に縮小
した像を形成する手段とを具えている。ここで、この光
ガイドの断面はレーザービームの断面を完全に覆うこと
ができるものである。

尚、この従来のレーザー装置にホログラフを使用するこ
とは比較的新しいが、とにかく知られている。例えばク
ラフト発明の米国特許節４．１７０，３９６号はキャリ
ア部材とそれに形成された複数のサブホログラムを含む
ホログラフ装置を開示している。この装置はビームを分
割して空間的にコヒーレントな放射を複数の異なる部分
ビームにする。この装置はホログラフ蓄積（記憶）装置
に、又はレーザーを用いて半田付は又は溶接する光学材
料処理装置に使用可能である。連続動作するＹＡＧレー
ザーがレーザー光源として使用される。この装置はビー
ムを分割して別個の離れた場所を半田付は又は溶接に使
用される。

更に別の例として、ホーナー等の発明による米国特許節
４，３５９，２５９号は入射ビームを複数の出射ビーム
に分離し、複数の入射ビームを逆方向の単一出射ビーム
に合成するホログラフファイバ光学方向性結合器を開示
している。この装置は光フアイバ通信システムに使用さ
れる。

これら両特許共にレーザー支援めっき処理にホログラフ
レーザービーム分割器（スプリッタ）及びイメージング
技法を使用する効率的な装置を開示していない。更に、
これら特許はキャリアストリップで連結された電気端子
（ターミナル）等の移動するワークピースの速度に同期
するパルス状レーザーを使用し多数の端子を同時に処理
することを開示せずまた暗示すらしていない。

従って、本発明の目的は単一のレーザー光源を使用して
複数の電気コネクタ端子の接触部等の複数の領域を同時
に効率よく処理可能な改良された選択めっき装置又は方
法を提供することである。

〔課題解決の為の手段〕

本発明はエキシマレーザ−等のパルス状レーザービーム
を分割し、ワークピース上にイメージング且つ集束し、
金属めっき処理効率を改善するものである。このレーザ
ー支援めっきの好適実施例では、除去可能なレジストで
覆われている電気端子の複数の接触領域をレーザーで除
去する。

この装置は複数の端子が取付けられたキャリアストリッ
プと、このキャリアストリップに放射光を導くパルス状
レーザーと、このレーザーとキャリアストリップ間の放
射路内に取付けられレーザーからの放射光を複数の接触
領域に向けられた複数の放射ビームに分割且つイメージ
ングするホログラムと、このレーザーのパルス（脈動）
をキャリアストリップの運動に同期させ接触領域がホロ
グラムを通過するとき複数の出射ビームの各々が対応す
る接触部（コンタクト）のレジストを除去するようにす
る手段とを具える。

〔実　施　例〕

以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

先ず、本発明の特徴の一層の理解を助ける為に、レーザ
ーにつき説明する。レーザ一応用分野では、異なる波長
で動作するいくつかの市販ユニットがある。例えば、エ
キシマレーザ−はパルス化高圧希ガスハライドレーザー
群であって、レーザー媒体によって１９３ｎｍ、　２４
８ｎｍ、　３０ｇｎｏ＋及び３５Ｌｔｖの如く異なる紫
外線波長を放射する。スペクトラムの反対側である赤外
線領域で動作するレーザーには二酸化炭素（ＣＯ２）及
びネオジウムをドーピングしたイツトリウムガーネット
（Ｎｄ　：　ＹＡＧ）レーザー源がある。例示及び比較
の為に、市販されている３種のレーザーユニットの代表
的な波長は次のとおりである。

エキシマレーザ−１９３，２４８，３０８，３５１ｎｉ
ＣＯレーザー　　　１０．　ＢＯＯｎｔａＮｄ：ＹＡＧ
レーザ−１，０８４ｎｉ エキシマレーザ−はレーザー支援めっき処理に特に有効
であることが判っている。その理由は、波長レンジが金
属基板とのカップリングに特に好適であり且つめっきレ
ジストに対して透明である為である。従って、以下の説
明は表−Ｉに示す特性パラメータを有するエキシマレー
ザ−を使用する場合に限定する。

尚、これらパラメータはプレナムプレス社１９８３年、
　Ｗ、　Ｗ、デュレイ著「材料のレーザー処理及び解析
」による。

エキシマレーザ−の顕著なパラメータは、そのビーム寸
法が典型的には約ＩＸ２．５ｃｍという大きな矩形状を
していることである。上述した如く、この矩形を典型的
には例えば２０×３０ミル（１／　１０００インチ）の
ダイヤモンド形又は平行四辺形に縮小且つ変形する必要
がある。従来、この縮小には、整形用開口とイメージン
グ用レンズを用いていたが、これはエネルギーの浪費を
伴うにすぎなかった。例えば、２４８〜３０８同の波長
で動作しているエキシマレーザ−の１パルス当りの典型
的な出力エネルギーは約２５０乃至８０μＪ（マイクロ
ジュール）であった。しかし、上に例示した従来技法に
よると、選択的電気めっきの為に明確に定められた形状
を得るよう金属基板からポリマーレジストを除去するに
は、最低的１．５ジュール／Ｃ−のエネルギー密度が必
要である。レーザーから放射されるビームのエネルギー
密度は約７５μＪ／ｃｄであるので、集束されたとき適
切なエネルギー密度を実現するように開口を十分大きく
する必要がある。マスクをターゲット上にイメージ（結
像）させて、レジストを除去する点の形状を定める。

典型的には、この工程で、上述した如く２０Ｘ３０ミル
の面積に必要なレジスト除去エネルギーは６μＪであり
、全ビームエネルギーは２５０μＪである。余剰エネル
ギーはマスクにより反射され廃てられるので、エネルギ
ー利用効率は約２．４％に過ぎない。

このエネルギー利用効率を改善する試みがなされたが限
界があった。同じマスク上に２つのイメージを結像する
マスクが設計され、これにより各レーザーパルスで２個
のコンタクト領域のレジストを同時に除去できるように
したが、２以上のイメージを作ることは急速に困難にな
る。その理由は、増加したマスク寸法を収容する為にビ
ームを拡大すると、エネルギー密度が減少し、その結果
マスクを拡大してレジスト除去に必要なエネルギーを捕
えるようにする必要がある為である。これを可能にする
光学系及び治具類は急激に高価となり、これら部品の正
確な位置合せが一層困難になる。これにより斯る装置の
稼動を複雑且つ困難にする。

ホログラフ技術を利用する本発明の装置では、斯る浪費
は一層逓減する。更に、レーザーを効果的に使用する為
に、維持費の大幅な節約も実現できる。即ち、この装置
は、エキシマレーザ−の信頼性はショット（発光回数）
に依存するので、レーザー媒体（ガス）、光学系及びサ
イラトロンの寿命を増加する。よって、コンタクト領域
のレジスト除去に必要とするショット回数を低減するこ
とにより、全体の信頼性を増加する。

本発明では第２図及び第３図に概要を示す如く、ホログ
ラム部品を使用することにより上述した浪費を低減して
いる。この点で、第１図は斯るホログラムを形成する技
法を示す。本発明の装置全体を十分に理解する為には、
本発明のホログラフ光学素子の製造方法を説明するのが
役立つであろう。

ここで使用可能な透過性ホログラフ素子の形成には、詳
細は後述するホログラフ用フィルムプレート１２を用意
しなければならない。しかし、ホログラフ法では２つの
特殊条件が満たされなければならないことが知られてい
る。その１つは基準（参照）ビームと目的（オブジェク
ト）ビームの特別な２つのビームがホログラフ用フィル
ムプレート１２に入射しなければならないことである。

両ビームは干渉パターンを形成する必要がある。

ホログラフで使用される光の２つ目の要件は、光がコヒ
ーレントでなければならないことである。

この条件により、レーザー光源のみが利用でき、他の通
常光源はすべて利用不能である。更に効果的にするには
、ホログラフ層を形成する材料は装置が露光されるスペ
クトル領域内で十分な感度を有しなければならない。即
ち、ホログラフ層は適当な速度の感光性媒体でなければ
ならない。材料は十分な厚さを有し、十分高い回折及び
適当な動作をする十分な空間帯域幅を有するよう典型的
には約１乃至５０ミクロンでなければならない。この目
的に適合する材料はよく知られており且つ現像可能なフ
ォトポリマ等であってもよい。

ホログラフ層の希望する屈折率の変化を形成する為に、
第１図に示す構成を使用する。アルゴンイオンレーザ−
１８からのレーザービーム１６は空間フィルタ２０によ
り空間的にろ波され、レンズ２２でコリメートされる空
間的に発散するビームを作る。

コリメートされたビーム２５はビーム分割器（スプリッ
タ）２４により目的ビーム２Ｂと基準ビーム３０との２
つのコリメートされたビームに分岐する。目的ビーム２
６は筒状レンズ２７上に入射し、ビーム整形用開口２８
を介して２色性ゼラチン製プレート１２のホログラフエ
マルジョン層上に入射する。

同様に、基準ビーム３０はｉ３２で反射されてエマルジ
ョン層上に入射する。この露光且つ周知の適切な処理の
後に、ホログラフイメージが形成される。

本実施例では、ホログラフイメージにＢｒａｇｇ補正を
施し、エキシマレーザ−の適切な波長で再生できるよう
にする。しかし、斯る処理の前に、処理をステップする
。即ち、プレート１２を予め定めた距離だけ横方向へ移
動して多数のイメージアレイ（第２図中には１０個のイ
メージを示す）を反復形成する。このイメージが形成さ
れる好適なホログラフ材料はエキシマレーザ−の波長に
対して高い透明（９９，９％以上）であり、高いダメー
ジスレッショルドを呈するので、レーザーパルスにより
ダメージを受けるのを阻止する。斯る材料は従来知られ
ている如く、二色性ゼラチン（Ｄ　ＣＧ）等の材料群か
ら選択することができる。その簡単な説明は、デザイン
及びアプリケーションズ（１９８８年）第８４−９３頁
５ＰＩＥ８８３巻ホログラフィックオプティクスを参照
されたい。

例えば第１図の技法によるホログラム４０を本発明の装
置に利用する。第２図及び第３図から理解される如く、
ホログラム４０をパルス状エキシマレーザ−４２とワー
クピース４４、即ち、複数の電気ターミナル又はコンタ
クト５０を有するキャリアストリップ間の放射路中に配
置する。ホログラム４０はレーザー４２からの放射光を
ホログラム４０の構造で決められる方法により複数の放
射ビームに分割する。この特定実施例では、角αはｂｒ
ａｓｓ再生角を表わす。即ぢ、レーザーの特定波長で再
生する補正角である。便宜上及び例示として、第２図は
レーザービームをワークピース４４上に１０個のイメー
ジに分割する状態を示している。

本発明を実施する為に、ワークピース４４は矢印で示す
方向にレーザー処理領域内を連続して移動するようにし
ている。予定距離の移動はレーザーの脈動（パース）と
同期しており、ワークピース４４表面の複数のコンタク
ト領域のレジストが除去その他の処理されるようにする
。斯る同期を実行する為に、光源４Ｂと光検知器４８を
含んでいる。第２図によく示す如く、ワークピース４４
の性質により、別個のコンタクト５０が示され、各コン
タクトは隣接するコンタクト５０から一定間隔であり、
所謂くいさく構造である。光源４Ｂは、レンズ５２を介
してそのくいさくのイメージ（像）を光検知器４８上に
結像してコンタクトの有無による光の点滅により通過す
るコンタクト５０を読み取る又は検知する。カウンタ（
計数器）５４は光検知器４８及びレーザートリガ機構５
６間に電気的に接続且つ配置され、通過するコンタクト
５０を計数する。１０個のコンタクトを処理するここに
示す実施例では、カウンタ５４は信号を１０で割り０／
１０にして）、１０カウント毎に信号を直接又はトリガ
機構５６を介してレーザー４２を駆動する。斯るシステ
ムにより、ｎｓ　（ナノ秒−１Ｏ−９秒）のオーダーの
時間に動作する単一パルスが通過するワークピースの複
数のコンタクトのレジスト除去その他の処理が可能にな
る。このワークピースは最高でもμＳ（マイクロ秒−１
０−６秒）のオーダーで移動する。

〔発明の効果〕

上述した説明から理解される如く、本発明によると、レ
ーザーの１パルス毎にワークピース上に複数のイメージ
が形成されるので、レーザーからのエネルギーを有効利
用して高速でワークピースの選択めっきが実現できると
いう実用上の効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施に利用されるホログラムを製造す
る方法を示すシステム図を示す。 第２図は本発明の装置の要部拡大図を示す。 第３図は本発明の機械的装置の簡略システム図を示す。 ４４・・・ワークピース　　　　４２・・・レーザー手
段４０・・・ホログラム手段

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）キャリアストリップにて連結された複数の金属ワ
   ークピースの一部分に選択的にめっき処理をする為の処
   理をする選択めっき装置において、比較的大きい断面の
   レーザービームを出射するレーザー手段と、 該レーザー手段及び前記ワークピース間に配置され、前
   記レーザー手段の出射光を前記複数のワークピースの選
   択領域に分割して導くホログラム手段と、 前記レーザー手段を前記ワークピースの移動に応じてパ
   ルス駆動するレーザー駆動手段と を具えることを特徴とする選択めっき装置。