JPH09263975A - エッチング加工方法およびエッチング加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】製品寸法のバラツキを小さくし、製品の面付け
数を増加させることができるエッチング方法および装置
を提供する。 【解決手段】シート状の基材を搬送しながらその表面に
エッチング液を噴霧してエッチング加工する際に、基材
を連続的につないでエッチング槽内に通板し、エッチン
グ加工する方法。この方法は、搬送手段として、基材１
を搭載するための凹部が設けられ、この凹部の底面がそ
の周辺に基材を保持するためのステップ９を残して開口
（穴８）になっているベルトコンベア７が用いられた本
発明の装置により実施することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】プリント配線板、ブラウン管
のシャドウマスク、ＩＣリードフレーム等、電子部品の
製造に用いられる金属薄板（以下、「基材」という）の
エッチング加工方法、およびエッチング加工装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】エッチング加工方法は金属の腐食現象を
利用した加工技術であり、現在、プリント配線板、ブラ
ウン管のシャドウマスク、ＩＣリードフレーム等の電子
部品を製造する際に基材の表面に微細な加工を行う方法
として欠かせないものになっている。

【０００３】エッチング加工は、このような微細加工が
必要な製品の製造に用いられることが多く、その場合に
は高度な加工精度が要求される。例えば、リードフレー
ムを製造する際、エッチングが不十分で未貫通の場合は
不良となるのはもちろんのこと、貫通はするもののエッ
チングが十分でない場合にはピンの断面にバリが残って
しまい、後工程でピン先の折り曲げ加工などを行う際に
隣のピンと接触してしまうような不良が発生する。ま
た、逆に過剰にエッチングされた場合にはピン幅が狭く
なり、ワイヤボンディング面積が十分に得られない等の
不具合が生じる。そのため、このような電子部品におい
ては厳密な寸法精度が要求される。

【０００４】エッチング加工では、一度に大量の製品を
生産するため、図１に示すように、シート状の基材１に
多数の製品２を面付けする方法が一般的に行われる。生
産性をさらに向上させるため、大きなサイズの基材にで
きるだけ多くの製品を面付けすることが要求される。し
かしながら、基材が大きくなるほど均一なエッチングが
難しく、基材に面付けした製品の寸法のバラツキが大き
くなる。

【０００５】その原因として、エッチングの際にシート
状の基材の周辺部近傍におけるエッチング液の流速が大
きくなることが挙げられる。エッチング液は、通常、搬
送用のロールの上に水平に置かれた基材表面にスプレー
ノズルから噴霧されるが、基材上に滞留したエッチング
液が四方の端部（周辺）から流れ落ちるために、周辺部
近傍でエッチング液の流れが速くなり、その結果、基材
の中央部に比べて外周部に位置する製品のエッチング速
度が速くなって仕上がり寸法が小さくなる。

【０００６】そのため、シート状の基材の最外周部から
内側へ数センチメートルの範囲では製品の面付けを行わ
ないのが一般的であり、この面付けしない外周部（図１
における３の部分）を広くするほどエッチング速度差を
緩和することができる。しかし、製品の面付け数はその
分だけ少なくなり、生産性が低下する。

【０００７】面付けしたすべての製品を所望の寸法とす
るために、エッチング液を噴霧する際のスプレーノズル
を揺動させたり、あるいは噴霧圧力バランスを調整して
基材の中央部分におけるエッチング速度を大きくする等
の方法により、エッチングが基材の全表面で均一に行わ
れるような工夫がなされている。

【０００８】例えば、特開昭４９−４４９４４号公報で
は、エッチング液を噴霧する際のノズル配管を揺動さ
せ、それによって被加工材（基材）の上に滞留したエッ
チング液を常に新しい液と交換して均一なエッチングを
実現しようとする技術が開示されている。

【０００９】特開平４−４８０８５号、特開平４−４８
０８６号および特開平４−４８０８７号の各公報に記載
される一連の発明においては、ノズルの揺動に加えて、
基材の進行方向に直交する方向について中央部になるほ
どノズルと基材の距離を短くしたり、あるいはエッチン
グ液の噴霧量が多くなるようにスプレーを調節する等の
手段を講じることによりエッチングを均一に行う方法が
提案されている。

【００１０】これらの方法によれば、基材の進行方向に
直交する方向に関してはエッチングをある程度均一化す
ることは可能である。しかしながら、エッチング液は基
材の進行方向に平行な方向の端部、すなわち基材の先後
端からも流れ落ちるために、これらの方法では基材の進
行方向に平行な方向におけるエッチング液の流速の制御
が不可能であり、基材の先後端の近傍と中央部との間で
の製品寸法の不均一は如何ともしがたい。

【００１１】また、特開平４−１７６８４号公報では、
エッチング槽内で基材を水平方向に往復移動させること
により前記の進行方向に平行な方向におけるエッチング
のバラツキを解消する方法が提案されている。しかし、
この方法では大量の基材を連続的にエッチング加工する
ことは不可能であり、実生産には適用できない。

【００１２】特開平４−１０３７８０号公報では、エッ
チングチャンバーを二つのチャンバーに分け、それぞれ
のチャンバー内で基材に逆の勾配をつけることにより噴
霧されたエッチング液の滞留（液溜まり）を防止すると
ともに基材の進行方向に平行な方向へのエッチング液の
流れを生じさせて、その方向での基材の製品寸法のバラ
ツキを小さくするエッチング装置が提案されている。し
かしながら、この装置では基材の最外周部から内側へ数
センチメートルの範囲にある製品の寸法までも調節する
ことは不可能である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は基材表面にエ
ッチングにより微細な加工を施す際に生じる上記の問題
を解決するためになされたもので、電子部品の製造に用
いられるシート状の基材のエッチング加工において、基
材の全面にわたってバラツキの少ないエッチングを行う
ことができるエッチング加工方法およびエッチング加工
装置を提供することを目的としている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の課
題を解決するために検討を重ねた結果、基材をその進行
方向に隙間なく並べて連続的にエッチング槽内に通板す
る方法を採ることにより、基材上に滞留したエッチング
液が基材の先後端から流れ落ちることがなくなり、基材
の進行方向に平行な方向でのエッチング液の流れ（以
下、単に「液流れ」ともいう）の速度差が緩和されて製
品寸法のバラツキが小さくなることを見いだした。

【００１５】さらに、ベルトの表面に基材を搭載するた
めの凹部が形成され、その凹部の底面に、搭載された基
材の下方からもエッチング液を噴霧できるように穴が設
けられているベルトコンベア形式の搬送装置を用いるこ
とにより、上記の方法を実施できるエッチング装置を開
発した。

【００１６】本発明の要旨は、下記（１）のエッチング
加工方法、および（２）のエッチング加工装置にある。

【００１７】（１）シート状の基材を搬送しながらエッ
チング槽内でその表面にエッチング液を噴霧し、エッチ
ング加工する方法であって、前記基材を連続的につない
でエッチング槽内に通板することを特徴とするエッチン
グ加工方法。

【００１８】（２）シート状の基材を搬送する手段と、
前記基材の表面にエッチング液を噴霧するスプレーノズ
ルを有するエッチング加工装置であって、搬送手段とし
て、前記基材を搭載するための凹部が設けられ、この凹
部の底面がその周辺に基材を保持するためのステップを
残して開口をなしているベルトコンベアが用いられてい
ることを特徴とするエッチング加工装置。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明（上記（１）および
（２）の発明）について詳細に説明する。

【００２０】（１）の発明はエッチング加工方法に関す
る発明である。この方法は、上記のように、シート状の
基材を搬送しながらエッチング槽内でその表面にエッチ
ング液、例えば塩化第二鉄水溶液を噴霧してエッチング
加工する際に、基材を連続的につないでエッチング槽内
に通板する方法である。

【００２１】連続的につなぐとは、基材を隙間なく並べ
て連続化した状態にすることのほか、基材と基材の間に
厚みが基材と同程度の他の材料等を挿入してそれらを隙
間なく並べ、あるいは基材と基材の間に表面が基材の表
面と同じ高さになるように他の材料等を介在させて、基
材と基材とを前記他の材料等を介してつないだ状態にす
ることをもいう。他の材料等としては、例えば後に詳述
する前記（２）の発明の装置におけるベルトコンベアの
一部（図２において、符号１１で表した部分）があげら
れる。

【００２２】本発明のエッチング加工方法の対象となる
基材はシート状のもの（厚みが０．１〜０．２ｍｍ）な
ので、これらの基材を隙間なく並べたときに隣接する基
材の厚みに多少の差があっても、それによってエッチン
グ液の流れが影響を受け、エッチング速度に差異が生じ
たりすることはない。また、基材と基材の間に他の材料
等を挿入したり、あるいは介在させる場合も、厚みが基
材と同程度のものを用い、あるいは表面が基材の表面と
同じ高さになるようにするので、エッチング液の流れに
対する影響はほとんどない。

【００２３】連続的につないで通板するためには、例え
ば、基材と基材を粘着テープで張り合わせる方法、基材
と基材をわずかな重なり部分をもたせながら重ね合わせ
る方法等を用いればよい。あるいは、後述する前記
（２）の発明の装置を用い、基材と基材とを他の材料等
（前記のベルトコンベアの一部）を介してつないだ状態
にしてもよい。なお、この場合は、（１）の方法を工業
的規模で容易に実施することができる。

【００２４】上記（１）のエッチング加工方法によれ
ば、基材が連続的につながれた状態になっているので、
基材上に滞留したエッチング液が基材の先後端から流れ
落ちることがなくなり、基材の進行方向（すなわち、通
板方向）に平行な方向における液流れの速度差が緩和さ
れる。その結果、同方向における均一なエッチングが可
能になり、製品寸法のバラツキが小さくなる。

【００２５】なお、上記（１）の方法では通板方向に平
行な方向における液流れの速度差が緩和される代わり
に、基材上に滞留したエッチング液は通板方向に直交す
る方向（幅方向）へ流れ落ち、基材の幅方向における製
品寸法のバラツキが生じることになる。しかし、これに
ついては、前記の従来から提案されているスプレーノズ
ルを揺動させたり、噴霧圧力を調整する方法等によりあ
る程度緩和することができる。また、（１）の方法にお
ける考え方を基材の幅方向に対して適用し、後述するよ
うに、例えば基材よりも幅の広いベルトコンベアを用い
る等の方法により幅方向における液流れの速度差を緩和
することも可能である。

【００２６】（２）の発明はエッチング加工装置に関す
る発明で、上記（１）のエッチング加工方法を工業的規
模で実施するためのものである。以下、図に基づいて説
明する。

【００２７】図２はこの装置の一例の構成を示す図で、
（ａ）は縦断面図、（ｂ）は要部の拡大平面図である。
この図において、５がシート状の基材１の表面にエッチ
ング液を噴霧するスプレーノズルで、７が前記基材１を
搬送する手段としてのベルトコンベアである。スプレー
ノズル５は、エッチング槽４内に設けられており、揺動
および噴霧圧力の調整が可能である。揺動は通板方向に
直交する方向に行わせるのが一般的であるが、通板方向
に平行な揺動や、回転式の揺動を組み合わせたものであ
ってもよい。なお、エッチング槽４は、一般に使用され
るものであればよい。

【００２８】本発明のエッチング加工装置においては、
基材１の搬送手段として、図２の（ｂ）に示すように基
材１を搭載するための凹部が設けられたベルトコンベア
７が用いられる。この凹部は、その深さが基材１の厚み
と同程度であるのが望ましい。また、凹部の底面は開口
（穴８）になっており、その周辺に基材１を保持するた
めのステップ９が取り付けられている（図２（ｂ）に矢
印を付して示した穴８の端部の拡大断面図を参照）。な
お、基材１の両面からエッチング加工を行うのは一般的
に用いられている方法であり、下面からのスプレーを遮
らないようにベルトコンベア７にこのような穴８を設け
ておく。

【００２９】穴８と穴８の間隔１１は狭くするほど単位
時間当たりの基材の通板枚数を多くすることができ、生
産効率を高めることができる。しかし、ベルトコンベア
に働く張力に対する強度が十分確保される程度の間隔は
もたせることが必要である。

【００３０】ベルトコンベア７はエッチング液に対して
耐久性のある材質のものが好ましく、例えば塩化第二鉄
水溶液を噴霧する場合は、ゴムやプラスチックのような
樹脂系の素材、あるいはチタンなどの耐食性のある金属
素材等を用いればよい。なお、通常、リードフレーム等
の金属薄板製品であれば基材の厚みは０．１〜０．２ｍ
ｍ程度なので、ベルトコンベアの厚みは前記の凹部を設
けることができるように少なくとも０．２ｍｍとする。

【００３１】この装置を用いて基材にエッチング加工を
行うには、まず、基材積載装置１０により基材１をベル
トコンベア７に設けられている凹部（すなわち、穴８が
形成された部位）に順に搭載する。このとき、必要であ
れば、基材１と穴８のずれを防止するための位置合わせ
用センサーを設置しておいてもよい。

【００３２】次いで、ベルトコンベア７に取り付けられ
ている駆動ロール１３を基材１を搬送するための搬送ロ
ール６と同じ周速度で回転させ、基材１をエッチング槽
４内に通板し、スプレーノズル５からエッチング液を噴
霧してエッチング加工を行う。なお、ベルトコンベア７
が張力に耐える十分な強度を有し、搬送中に弛みを生じ
ないようであれば、搬送ロール６の取り付けを省略する
ことも可能である。

【００３３】加工後、エッチング槽４から出てきた基材
１を搭載したベルトコンベア７を、絞りロール１５を通
過させて基材１およびベルトコンベア７に付着したエッ
チング液を取り除き、さらに水洗槽１７でベルトコンベ
ア７ごと洗浄する。

【００３４】ここで、ベルトコンベア７を駆動ロール１
３により下方へ向かわせ、基材１をベルトコンベア７か
ら切り離す。基材１は、さらに２段目の水洗槽１８、お
よび必要に応じて３段目の水洗槽１９で洗浄し、次工程
へ搬送する。一方、ベルトコンベア７は、再度絞りロー
ル１６を通過させて付着した水分を除去した後、エッチ
ング槽４の入側へ戻す。なお、図２に示した装置では、
ベルトコンベア７がエッチング槽４の下を通るように構
成されているが、設置スペースの都合等によりエッチン
グ槽４の上を通るようにしてもよい。

【００３５】上記本発明のエッチング加工装置を用いれ
ば、基材が連続的につなげられているので、すなわち基
材と基材の間に他の材料等（この場合はベルトコンベア
の一部）が介在してそれらが隙間なく並べられた状態を
なしているので、基材上に滞留したエッチング液が基材
の先後端から流れ落ちることがなくなり、通板方向に平
行な方向における均一なエッチングが可能になって製品
寸法のバラツキが小さくなる。

【００３６】本発明のエッチング加工装置を用いれば、
通板方向に平行な方向に限らず、以下に述べるように、
直交方向（すなわち基材の幅方向）におけるエッチング
の速度差を緩和し、基材の幅方向における製品寸法のバ
ラツキを小さくすることもできる。その結果、製品の面
付け数を増加させることが可能になる。

【００３７】エッチング加工する際、前記図１に示した
ように、基材１に多数の製品を面付けする。このとき、
基材１の端部と製品２の距離をできるだけ大きくして外
周部３の幅を広くとれば基材表面におけるエッチング速
度差を緩和することができるが、製品面付け数を少なく
せざるを得ず、生産効率が低下する。これに対して、本
発明の装置におけるベルトコンベア７の幅を基材の幅よ
りも大きくしてやれば、液流れの速度が大きくなる部分
を基材１よりも外側のベルトコンベアの部分に止めるこ
とができるので、外周部３の幅を狭くし、基材の面内一
杯に製品を面付けすることが可能になる。

【００３８】そのためには、ベルトコンベア７の端部と
穴８との間隔１２（前記図２参照）は１０ｃｍ以上とす
るのが望ましい。すなわち、ベルトコンベア７の幅は基
材の幅よりも２０ｃｍ以上広くすることが望ましい。

【００３９】

【実施例】前記図２に示した構成を有するエッチング加
工装置を用い、４５０ｍｍ×５００ｍｍ、板厚０．１５
ｍｍの鉄−４２％ニッケル合金板を供試基材として、こ
れに５０ｍｍ×５０ｍｍ角のリードフレームを４８個
（６行×８列）面付けするエッチング加工を行った（前
記図１参照）。なお、比較のために、搬送ロールに基材
を１枚ずつ載置し、通板する従来の方法についても同様
の面付け加工を行った。

【００４０】図３にリードフレームのインナーリードの
先端寸法についての調査結果を示す。図３において、縦
軸は、基材表面に面付けした４８個全部についての平均
寸法をＡ、第１行から第６行までのそれぞれ８個につい
ての平均寸法をＢとしたときのＡからＢを差し引いた値
（図では、「平均寸法との偏差」と表示）である。横軸
は行番号である。

【００４１】この結果から、本発明のエッチング加工装
置を用いた実施例では、平均寸法との偏差が第１〜第６
のどの行についてもほとんど０であり、製品寸法のバラ
ツキが非常に小さいことがわかる。この場合、製品寸法
の最大値と最小値の差異は８μｍであり、標準偏差は
１．６μｍであった。

【００４２】これに対して、従来の方法でエッチング加
工を行った比較例では、平均寸法との偏差が基材の先後
端である１行目と６行目で小さく、逆に中央部の４行目
で大きかった。これは、基材の先後端ではエッチングが
速く、中央部ではエッチングが遅れたことを示してい
る。なお、この場合の製品寸法の最大値と最小値の差異
は２０μｍであり、標準偏差は５．８μｍであった。

【００４３】

【発明の効果】シート状の基材を搬送しながらその表面
にエッチング液を噴霧してエッチング加工するに際し本
発明方法を適用すれば、通板方向に平行な方向における
均一なエッチングが可能であり、製品寸法のバラツキを
小さくすることができる。

【００４４】この方法は、本発明の装置を用いることに
より工業的規模で実施することができる。さらに、基材
の幅方向における製品寸法のバラツキを小さくすること
ができるので、製品の面付け数を増加させることも可能
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】基材への製品の面付けの一例を示す図である。

【図２】本発明のエッチング加工装置の一例の構成を示
す図で、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は要部の拡大平面図
である。

【図３】実施例の結果で、リードフレームのインナーリ
ード先端寸法についての調査結果を示す図である。

【符号の説明】

１：基材 ２：製品 ３：外周部 ４：エッチング槽 ５：スプレーノズル ６：搬送ロール ７：ベルトコンベア ８：穴 ９：ステップ １０：基材積載装置 １１：（穴と穴の）間隔 １２：（ベルトコンベア端部と穴の）間隔 １３：駆動ロール １４：ロール １５、１６：絞りロール １７、１８、１９：水洗槽

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 一則 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シート状の基材を搬送しながらエッチング
   槽内でその表面にエッチング液を噴霧し、エッチング加
   工する方法であって、基材を連続的につないでエッチン
   グ槽内に通板することを特徴とするエッチング加工方
   法。
2. 【請求項２】シート状の基材を搬送する手段と、前記基
   材の表面にエッチング液を噴霧するスプレーノズルを有
   するエッチング加工装置であって、搬送手段として、前
   記基材を搭載するための凹部が設けられ、この凹部の底
   面がその周辺に基材を保持するためのステップを残して
   開口をなしているベルトコンベアが用いられていること
   を特徴とするエッチング加工装置。