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技術 エッチング方法及びエッチング装置

出願人 日立化成株式会社
発明者 直之進池添善幸
出願日 1998年1月29日 (22年5ヶ月経過) 出願番号 1998-016838
公開日 1999年8月10日 (20年10ヶ月経過) 公開番号 1999-217684
状態 特許登録済
技術分野 エッチングと化学研磨(つや出し) プリント配線の製造(1)
主要キーワード シャワー管 シャワー配管 楕円孔 金属レジスト シャワー圧力 水平揺動 楕円軌道 被覆加工
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(1999年8月10日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (2)

課題

基板または金属板エッチングにおいて、微細パターンでも縦方向や横方向などの方向によらず均一なエッチングが可能なエッチング方法エッチング装置を提供する。

解決手段

金属を表面に施した基板または金属板を搬送し、金属を薬液シャワーによりエッチングする装置において、シャワー管を被エッチング板と平行に長軸短軸可動可能な楕円運動させてエッチングするエッチング方法。基板または金属板を搬送する方向に楕円運動の長軸を設けると好ましい。

概要

背景

従来、エッチング装置シャワー揺動方式は、一般的に被エッチング基板の搬送方向に直角に水平揺動あるいは首振りなどの方法で行っている。

概要

基板または金属板エッチングにおいて、微細パターンでも縦方向や横方向などの方向によらず均一なエッチングが可能なエッチング方法やエッチング装置を提供する。

金属を表面に施した基板または金属板を搬送し、金属を薬液のシャワーによりエッチングする装置において、シャワー管を被エッチング板と平行に長軸短軸可動可能な楕円運動させてエッチングするエッチング方法。基板または金属板を搬送する方向に楕円運動の長軸を設けると好ましい。

目的

従来の水平揺動あるいは首振りなどによるエッチング方法においては、ライン幅が60μm程度の細線パターンとなると搬送方向とその直角方向では約10μmのライン幅の差が生じるなど、均一なライン幅を得ることが困難であった。この課題に対して、シャワーの揺動を被エッチング基板の搬送方向および直角方向とで組み合わせ、薬液の噴射を各方向に振り分けて均一なライン幅を得ようとする装置が登場しているが、それぞれの方向に対する薬液噴射量の決定など条件設定が困難である等の欠点があった。本発明は、金属を表面に施した基板または金属板のエッチングにおいて、ライン幅が60μm程度の微細なパターンでも縦方向や横方向などの方向によらず均一なエッチングが可能なエッチング方法やエッチング装置を提供することを課題とした。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

金属を表面に施した基板または金属板を搬送し、金属を薬液シャワーによりエッチングする装置において、シャワー管を被エッチング板と平行に長軸短軸可動可能な楕円運動させてエッチングすることを特徴とするエッチング方法

請求項2

金属を表面に施した基板または金属板を搬送する方向に楕円運動の長軸を設けることを特徴とする請求項1に記載のエッチング方法。

請求項3

金属を表面に施した基板または金属板を搬送し、金属を薬液のシャワーによりエッチングする装置において、回転軸に設けられた治具Aに直線状の孔を有し、この孔に治具Bと治具Aを連結させる連結棒の一端に設けたベアリング係止させ、該連結棒の他端に設けたベアリングを治具Bに設けたドーナツ状の楕円孔に係止させ、さらに該連結棒にシャワー管に連結するシャフトを係止させ、回転軸を回転させることにより治具Aの直線状の孔と治具Bの楕円孔により連結棒に設けたシャワー管に連結するシャフトを楕円運動するようにしたエッチング装置

技術分野

0001

本発明は、金属を表面に施した基板または金属板エッチング方法及びエッチング装置に関する。

背景技術

0002

従来、エッチング装置のシャワー揺動方式は、一般的に被エッチング基板の搬送方向に直角に水平揺動あるいは首振りなどの方法で行っている。

発明が解決しようとする課題

0003

従来の水平揺動あるいは首振りなどによるエッチング方法においては、ライン幅が60μm程度の細線パターンとなると搬送方向とその直角方向では約10μmのライン幅の差が生じるなど、均一なライン幅を得ることが困難であった。この課題に対して、シャワーの揺動を被エッチング基板の搬送方向および直角方向とで組み合わせ、薬液噴射を各方向に振り分けて均一なライン幅を得ようとする装置が登場しているが、それぞれの方向に対する薬液噴射量の決定など条件設定が困難である等の欠点があった。本発明は、金属を表面に施した基板または金属板のエッチングにおいて、ライン幅が60μm程度の微細パターンでも縦方向や横方向などの方向によらず均一なエッチングが可能なエッチング方法やエッチング装置を提供することを課題とした。

課題を解決するための手段

0004

本発明は、金属を表面に施した基板または金属板を搬送し、金属を薬液のシャワーによりエッチングする装置において、シャワー管を被エッチング板と平行に長軸短軸可動可能な楕円運動させてエッチングするエッチング方法である。また、本発明は、前記楕円運動において、金属を表面に施した基板または金属板を搬送する方向に楕円運動の長軸を設けたエッチング方法であると好ましいエッチング方法である。

0005

さらに本発明は、金属を表面に施した基板または金属板を搬送し、金属を薬液のシャワーによりエッチングする装置において、回転軸に設けられた治具Aに直線状の孔を有し、この孔に治具Bと治具Aを連結させる連結棒の一端に設けたベアリング係止させ、該連結棒の他端に設けたベアリングを治具Bに設けたドーナツ状の楕円孔に係止させ、さらに該連結棒にシャワー管に連結するシャフトを係止させ、回転軸を回転させることにより治具Aの直線状の孔と治具Bの楕円孔により連結棒に設けたシャワー管に連結するシャフトを楕円運動するようにしたエッチング装置である。

発明を実施するための最良の形態

0006

本発明は、シャワー管を被エッチング板と平行に長軸、短軸を可変可能な楕円運動を行い、均一なライン幅を得るための条件設定を容易にし、ライン幅の管理精度を向上しようとするものである。

0007

金属を表面に施した基板は、代表的には金属張り積層板内層回路絶縁層を設けて表面に金属箔を配した多層配線板であり、不要な金属をエッチングにより除去するためはんだなどの金属レジスト有機レジストなどのエッチングレジストが形成されている。金属板は、代表的にはリードフレームなどであり、同様に不要な金属をエッチングにより除去するためエッチングレジストが形成されている。これらエッチングレジストが形成された基板や金属板は、エッチング装置により塩化第二鉄溶液塩化第二銅溶液、アルカリエッチング液酸溶液アルカリ溶液などの薬液をシャワー配管に設けた複数個薬液ノズルにより薬液をシャワーしてエッチングする。エッチング装置には、搬送コンベアが設けられ、このコンベアにより基板や金属板の被エッチング基板がエッチング液を受け、エッチングされつつ搬送される。シャワー配管は、被エッチング基板の両面に設け上面と下面を同時にエッチングすることもできる。シャワー配管に設ける薬液ノズルは、被エッチング基板と薬液ノズルの距離、薬液の圧力などにより異なるが、一つの薬液ノズルから被エッチング基板面に噴射される薬液が一部重なる程度の間隔とする。そしてシャワー配管とシャワー配管の間隔は、薬液ノズルの間隔と同様、薬液が一部重なる程度の間隔とし、一つのシャワー配管と隣接するシャワー配管の薬液ノズルは、薬液ノズルと薬液ノズルの中間に位置するようにするのがエッチング液が均一に噴射され均一なライン幅を得るうえで好ましい。

0008

本発明のエッチング方法は、シャワー管を被エッチング基板と平行に長軸、短軸を可動可能な楕円運動させてエッチングするものである。こうすることにより、従来のシャワー揺動方式や首振り方式に較べ、被エッチング基板にエッチング液が常に流動するように接触して流れ、従来の主として揺動方向や首振り方向の一方向のエッチング液の流れに対し、滞留のないエッチング液の流れを形成し、被エッチング基板の縦方向や横方向のエッチングが均一に行われるようになる。すなわち、被エッチング基板が搬送され薬液ノズルから基板搬送方向と同じ方向、それと直角方向や斜め方向にエッチング液が噴射されエッチング液が被エッチング基板面のあらゆる方向に流動するようになり、エッチングが方向によらず均一化される。

0009

楕円運動の長軸は、搬送方向とした方がエッチング液噴射の方向性がなくエッチングが均一に行われるので好ましい。被エッチング基板が静止した場合を考えると円運動を描くようにエッチング液を噴射するとエッチング液噴射の方向性がなくエッチングが方向によらず均一に行われると考えられる。ところが、被エッチング基板は、搬送コンベアにより搬送方向に移動するため円運動をさせた場合では、搬送方向と直角方向に長軸が、搬送方向に短軸が有るような楕円運動させた場合に相当し、搬送方向と直角方向のエッチング液の流れが多くなり、その方向のエッチングが多くなり、それと直角の搬送方向のエッチングが相対的に少なくなり方向性がでてしまう。但し、従来の揺動方式や首振り方式に比較して、エッチング液の流れがより一層均一化されておりエッチングの方向性が顕著に改善される。従って、搬送方向に楕円運動の長軸を配し、搬送方向と直角方向に短軸を配するようにするのが好ましい。より好ましくは、楕円運動の長軸を次のようにして求めた値にすることが好ましい。楕円運動の一周期の間に搬送される距離に短軸を加えた値を長軸の値とすることで、見かけ上、円運動するようにエッチング液が噴射され、被エッチング基板にエッチング液が方向性がなく均一に噴射されるようになりエッチングが方向によらず均一に行われるようになる。長軸をa(cm)、短軸をb(cm)、楕円運動の周期をT(秒)、搬送速度をV(m/分)とすると式(1)の関係になる。

0010

a=b+(5/3)×V×T …式(1)
a:長軸(cm) 、b:短軸(cm) 、V:搬送速度(m/分)
T:楕円運動の周期(秒)

0011

例えば、短軸を20mmとし搬送速度が0.6m/分で、楕円運動の周期が2秒(30回転/分)の場合、a=2+(5/3)×0.6×2=4となり、長軸aを40mmとする。このようにすることにより、搬送コンベアにより搬送されている被エッチング基板に薬液ノズルから噴射されるエッチング液の軌跡は円運動に近いものになり被エッチング基板のエッチング液の流動はマクロ的に方向性がなく縦方向や横方向のエッチングがより均一に行われるようになる。

0012

本発明のエッチング装置は、シャワー管に楕円運動を行わせるようにしたもので、同時にシャワー管に配した複数個の薬液ノズルやそこから噴射されるエッチング液も同様に楕円運動を行う。このシャワー管に楕円運動を行わせる装置は、直線状の孔を有した治具A、ドーナツ状の楕円孔を有した治具B、連結棒、治具Aに設けた回転軸から主として構成される。連結棒は、ベアリングを2個有し、更に楕円運動をシャワー管に伝えるシャフトが回動自在に結合され、治具Aから治具Bへ回転力を伝達する。

0013

本発明のエッチング装置のシャワー管に楕円運動を行わせる機構図1に基づいて説明する。図1(a)は平面図であり、図1(b)は断面図を示す。長軸、短軸が調整可能な楕円軌道をシャワー管に付与する機構として直線状の孔(1)を有する治具A(2)を回転軸(3)に設置し、実現しようとする楕円軌道の楕円孔(8)を有する治具B(4)を設備側に固定する。そして、治具Aと治具Bを連結するための連結棒(6)に、シャワー管に接続したシャフト(5)の先端を回動自在に接続し、さらに、連結棒の一端と他端にそれぞれベアリング(7)、(7)を設け治具Aの直線状の孔(1)と治具Bの楕円孔(8)の孔にはめ込む。治具Aは、直線状の孔(1)を有し、その孔に連結棒に設けたベアリング(7)をはめ込みこのベアリングを介して連結棒が直線状の運動となるように規制される。孔の大きさはベアリングの外形とほぼ同等とし長さは、楕円運動の長軸の長さに合わせるか楕円運動の長軸、短軸の変更に対応できるようにそれより大きくする方が好ましい。直線状の孔は強度、耐薬品性満足するよう被覆金属プラスチックなどの板に設け、図1に示すようにこの板を支え支持部材を介して回転軸を取り付けた板に固定しても良い。治具Aは、回転軸を介して回転が治具Aに伝えられ直線状の孔に設けたベアリングを通して連結棒が直線状の運動をする。

0014

治具Bは、ドーナツ状の楕円孔(8)を有し、その孔に連結棒に設けたベアリング(7)をはめ込みこのベアリングを介して連結棒が楕円運動となるように規制される。ドーナツ状の楕円孔は強度、耐薬品性を満足するよう被覆金属、プラスチックなどの板に設け、図1に示すように楕円孔に囲まれた楕円を固定するため支持部材を介して別の板に固定しても良い。楕円孔の周辺の部分も支持部材を介して前記の別の板に固定する。治具Bは装置に固定され、治具Aから連結棒を介して伝えられる力は、連結棒に設けたベアリングにより治具Bの楕円孔に伝えられ楕円孔に沿って楕円運動する。治具Bは、装置に固定されているので連結棒は治具Bに沿って楕円運動し、これに伴い連結棒に結合されている治具Aも直線状の孔に規制されつつ楕円運動を行う。そのため楕円運動の動力を伝える回転軸はその端がフレキシブルホースワイヤーなどで変速機付きモータに連結されている。

0015

連結棒には、シャワー管に接続したシャフト(5)の先端が回動自在に接続されており、シャフトの他端は、例えば、シャワー管が基板の搬送方向に直角の方向に10列設けられ固定された支持板に回動自在に設けられる。シャワー管が固定された支持板は、その四辺角部にプラスチックで被覆したバネゴムなどを介して支持され、楕円運動の抵抗を減少させることが好ましい。支持板が大きいときや楕円運動の周期が短いときは、楕円運動させる抵抗が大きいので治具A,Bなどで構成される装置を連動させ複数個設けることが好ましい。

0016

治具Bの楕円孔は、その長軸と短軸が種々異なる板材を予め準備しておき、所望の長軸と短軸の楕円孔を有する板材のみを支持部材を介して前記の別の板に固定することにより楕円運動の軌跡を種々変えることができる。

0017

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
(実施例)シャワー管が基板の搬送方向に直角の方向に10cm間隔で10列設け支持板に固定した。シャワー管には薬液ノズルが10cm間隔で7個、その隣接するシャワー管には、6個設けた。このシャワー管が固定された支持板にシャフトの一端を回動自在に取り付け、シャフトのもう一つの他端をベアリングで連結棒に結合した。そして、図1に示すように、治具Aの直線状の孔に連結棒の端に予め嵌合したベアリングをはめ込み、さらに連結棒の他端に予め嵌合したベアリングを治具Bの楕円孔にはめ込んだ。直線状の孔、楕円孔を設けた板は、厚み5mmのステンレス板を用い、孔あけ加工を施してからポリテトラフルオロエチレン樹脂被覆加工したものを用いた。シャワー管を取り付けた支持板は、その四角をポリテトラフルオロエチレン樹脂で被覆したバネによりつり下げ、薬液ノズルと被エッチング基板の距離が150mmとなるようにした。これらを2式基板搬送方向に並べた。被エッチング基板として、厚み18μmの銅箔を片面に用いた基板厚み0.8mmの片面銅張積層板を用い、この銅箔面に厚み25μmの感光性ドライフィルムフォテックHK425;日立化成工業株式会社製商品名)をラミネートし、幅60μmで格子状にパターを描いたネガフィルム露光現像してエッチングレジストを形成した。基板搬送速度1.5m/分、楕円回転数50回転/分(周期;1.2秒/回転)、シャワー圧力2.0Kg/cm2の条件でエッチングした。楕円運動の短軸を基板搬送方向と直角方向とし、長軸を基板搬送方向とした。短軸を3cmとし、長軸を3cm、6cm、9cmとしてエッチングしたときの基板搬送方向とその直角方向のライン幅の差を被エッチング基板面積を25等分して測定しその平均で求めた。その結果を表1に示す。

0018

ID=000003HE=020 WI=067 LX=1165 LY=0850
短軸3cm、搬送速度 1.5m/分、楕円運動の周期1.2秒/回転

0019

(比較例)実施例において、シャワー配管、薬液ノズル、被エッチング基板と薬液ノズルの高さを同じにし、基板搬送方向にのみ7cm揺動させた。エッチングしたときの基板搬送方向とその直角方向のライン幅の差を実施例と同様にして測定した結果、10μm(搬送方向のライン幅が小さい)であった。

発明の効果

0020

本発明によるエッチング方法及びエッチング装置を用いてエッチングすることにより、基板の搬送方向と直角方向で均一にエッチングされ、エッチング時のライン幅の差の少ないパターンを形成することができる。これにより、機器の小型、軽量化による配線高密度化を達成することに貢献することができる。

図面の簡単な説明

0021

図1本発明のエッチング装置の要部を示す構成図であり、(a)は平面図を,(b)は断面図である。

--

0022

1.直線状の孔
2.治具A
3.回転軸
4.治具B
5.シャフト
6.連結棒
7.ベアリング
8.楕円孔

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