JP2004332019A

JP2004332019A - 化学処理装置

Info

Publication number: JP2004332019A
Application number: JP2003126641A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Takahashi; 正明高橋; Masahito Tanigawa; 正仁谷川
Original assignee: Atotech Japan KK
Current assignee: Atotech Japan KK
Priority date: 2003-05-01
Filing date: 2003-05-01
Publication date: 2004-11-25

Abstract

【目的】板状被処理物における貫通穴に常に一方方向から液を供給し、また排出できるようにして、貫通穴内の液の流れをスムーズ化し、必要な物質の供給を十分行って所定の化学処理を効果的に実現する。
【構成】搬送レール（７）と、当該搬送レールに横移動自在に支持されたハンガー（５）と、当該ハンガーに取り付けられた治具（６）とを備えて成る化学処理のための装置にして、上記治具により垂直状態に保持された穴明き板状被処理物（２）を上記ハンガーにより横向き搬送する化学処理装置において、更に、上記板状被処理物の表面に対し処理液をほぼ垂直に吹き付けるための手段（２４）と、この吹き付け手段に対向して処理液を吸引するための手段（２５）と、これら吹き付け手段と吸引手段の間に配され上記板状被処理物の両面近傍に夫々位置する搬送ガイド（１８）とを備えるように構成する。
【選択図】図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリント基板等の板状被処理物を垂直に懸架して連続的に搬送しながら化成処理、めっき処理等の化学処理を行うための装置に関するものである。特に板状被処理物における板厚と穴径の寸法比（アスペクト比）が大きい場合でも硫酸銅めっきを行うのに適したものである。
【０００２】
【従来の技術】
板状の被処理物に対するめっき装置としては、被処理物を水平状態として且つ水平に電解槽内に供給して被処理物を連続的にめっきする水平搬送式装置の他、被処理物を例えば枠体を設けたラックに垂直に懸架して、或いは被処理物の上縁を挟持して、めっき処理する垂直搬送式装置が知られている。垂直搬送式装置では、垂直に懸架した被処理物を、例えば対向配置した複数のめっき液噴射ノズルの間に搬送し、被処理物の両側からめっき液を押し込むようにしてめっきを行う。また、水平式搬送装置では被処理物の上下両面から吸引だけを行うノズルを設け、貫通穴の中の液流を確保しようとしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、被処理物の両側から押し込むようにめっき液を噴射すると、力学的に貫通穴の中で液の衝突が起こり、アスペクト比が大きい場合は液流が極端に悪くなり、めっき金属イオンの供給が不足して、めっき厚不足を生じる。
【０００４】
スローイングパワーと称される貫通穴内で最低のめっき厚とプリント基板表面のめっき厚の比率が悪くなると、貫通穴内で最低のめっき厚を確保するために表面めっき厚を余計に厚くしてめっきしなければならなくなり、この余計な厚みは後に電気めっき後の回路形成後エッチングによって除去、廃棄されるべき部分であるので、包括的にエネルギーの無駄となり且つ廃棄物を多量化せしめるものである。
【０００５】
一方、水平式搬送装置の場合で貫通穴の液流のために被処理物の上下両面から液の吸引だけをしようとする場合、ビルドアップ工法と云われる積層型多層プリント配線基板に多くある非貫通穴（ブラインドビア、つまり基板表裏の導通を貫通穴で行うだけでなく、次層との導通だけを行う非貫通穴）のビア底の液攪拌が疎かになり、好ましい処理結果を得られていない。つまり、ブラインドビアのスローイングパワー向上のためには、基板表面に液を強く当てるようにめっき液を噴射するノズルもまた必要とされている。
【０００６】
本発明は、板状被処理物における貫通穴に常に一方方向から液を供給及び排出できるようにして貫通穴内の液の流れをスムーズ化し、また同時にブラインドビアのスローイングパワー向上のために基板表面に液を強く当てるようにめっき液を噴射してあらゆる種類の基板穴へ必要な物質の供給を十分行い、所定の化学処理を効果的に実現することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、本発明にしたがい、搬送レールと、当該搬送レールに横移動自在に支持されたハンガーと、当該ハンガーに取り付けられた治具とを備えて成る化学処理のための装置にして、上記治具により垂直状態に保持された穴明き被処理物を上記ハンガーにより横向き搬送するようになっている化学処理装置において、更に、上記被処理物の表面に対し処理液をほぼ垂直に吹き付けるための手段と、この吹き付け手段に対向して処理液を吸引するための手段と、これら吹き付け手段と吸引手段の間に配され上記被処理物の両面近傍に夫々位置する搬送ガイドとを備えるように構成することによって、解決できる。被処理物は平板乃至短冊シート状である場合もあるが、連続シートのような帯状である場合にも当てはまる。
【０００８】
上記吹き付け手段と吸引手段が被処理物の搬送方向において、搬送ガイドの外側に互い違いに配置されているのが効果的である。処理液が貫通穴を通過して被処理物と接触し反応する際に起こるイオン濃度の低下による貫通穴内の傾斜反応を是正するためには、この傾斜反応を対抗する逆面からも行い、この傾斜を平滑化させ、更にこれが何回か繰り返されるようになっていることが好ましい。上記治具を取り付けたハンガーが一方向クラッチ付きチェーンコンベアの爪により押されて、上記治具を連続搬送するようになっていれば、定速コンベアに円滑にハンガーを挿入することができ、好適である。また、板状被処理物を挟んで配設された上記搬送ガイドが格子状板又は棒状ガイドであれば、電気めっきの場合に陽極からの電流線の妨げとなることがなく、且つ被処理物が極薄で機械的剛性がない場合での強い液の流れの中での搬送支持として好都合である。
【０００９】
上記化学処理は例えば化成処理や電気めっきである。化成処理とは、例えば電気めっきの前処理である脱脂、苛性洗い、エッチング、触媒化、活性化、還元、無電解化学銅めっき、酸洗、無電解ニッケル、無電解置換金めっき等の電気分解を伴わない処理を云う。また電気めっきとは、プリント配線基板の製造工程に用いられる硫酸銅電気めっき、電気錫めっき、電気はんだめっき、電気ニッケルめっき、電気金めっき処理等を云う。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を例示的な構成において説明する。当然ながら、本発明の内容は以下の例に限定されるものではない。
【００１１】
図１に、本発明の適用例である硫酸銅電気めっき装置１の全体平面構成を概略的に示す。装置全体としてコンベアラインを直線的にすると縦長な設備となるので、コーナーターン装置（旋回装置、トラバーサー装置）１０−１、１０−２を配して設備をコンパクトなものとする。装置全周に、搬送レール７たる陰極バー（例えば耐食性ステンレス合金。但し、後述する電気めっき槽領域では通電のための陰極レールで例えば銅合金）が配置され、電気めっき槽を除く装置全周にはタクトプッシャーコンベア８が配置されている。図２に示すように、タクトプッシャーコンベア８は搬送レール７上を摺動する被処理物搬送用ハンガー５（後述する）を押して、被処理物２を所定の処理ステーションに送るためのものであり、ハンガーを押すのに適切な位置、例えば搬送レール７の上方あるいは側方に配置されている。
【００１２】
プリント基板のような被処理物２は、無電解化学銅等の前処理後に乾燥させられ水平に所定数量積み重ねられて保管されている。被処理物２は自動投入装置３により水平状態のまま、搬送起立装置４に導入され、ここで水平状態から垂直状態に姿勢を変えられる。一方、被処理物を垂直に保持しながら搬送するためのハンガー５は、被処理物を直接保持するためのクランプを備えており（図３参照）、空ハンガーストック１９から、あるいは治具剥離槽２０でクランプを化学的又は電気化学的処理された後に、ハンガークランプ装置９へ送られる。そこで、搬送用ハンガー５は上記起立した被処理物２をクランプ開閉装置（図示せず）を用いてクランプで挟持する。クランプは例えば被処理物の周囲縁を挟持する。
【００１３】
ハンガー５は搬送レール７上を摺動して、タクトプッシューコンベア８により間欠的に或るサイクルタイムをもって押されて、搬送レール７上を次工程へ進み、昇降装置により次工程たる各処理槽へ投入されるようになっている（図２）。このような機構は所謂エレベーター型めっき装置と云われるハンガー送り機構と同様な機構である。したがって、ハンガー５は、コーナーターン装置１０−１により旋回して、ハンガークランプ装置９の反対側に位置する脱脂等の前処理槽１１へ進み、次いで昇降装置による上昇・下降を経て酸浸漬槽１２へ送られる。タクトプッシャーコンベア８により、更に場合によっては電気めっき工程の前半過程で、シャワー処理等によって、薬剤によるクリーナー処理、ソフトエッチング処理、触媒化処理、無電解化学銅処理、水洗処理、酸洗処理等のめっき前処理としての必要な一連の処理が行われる。
【００１４】
前処理が完了した被処理物２は、ハンガー５に取り付けられた状態のまま、酸浸漬槽１２から、搬送レール昇降装置により取り出されて、タクトプッシャーコンベア８に押されて搬送レール７上をスライドして、図３に示すように、電気めっき槽１３の投入部上部に進む。図１の例では、旋回式になっているため、電気めっき槽も二分割され、途中にコーナーターン装置１０−２が介在している。第一電気めっき槽１３−１の上部に移されたハンガー５は、昇降装置により電気めっき槽１３−１に浸漬され、入口側サーボ式搬送装置１４−１によって押されて、昇降装置が下限位置の搬送レール７と同一線上で且つ同一レベルに位置する。そこで、ハンガー５は、固定されためっき槽側陰極レール１５に挿入されて、前サイクルにて挿入された被処理物２の後端との間隔を所定に保持すべくサーボ式搬送装置１４−１によって送り込まれる。サーボ式搬送装置１４−１は、対象被処理物と直前に（前サイクル）取り付けられた被処理物との間隔を所定間隔とするため、光電式の位置決め手段や、撮像手段で撮像された画像の処理手段等によって、先行する被処理物の位置を測定し、取付位置を設定して所定位置に対象被処理物を取り付けるようになっている。昇降装置は、ハンガー５が陰極レール１５に挿入されたことを確認後、上昇して再度酸浸漬槽１２に戻り、待機する。そして、再びそこにくるハンガー５を持ち上げて、電気めっき槽１３の投入部上部へ進み、これを同一サイクルにて繰り返すようになっている。
【００１５】
図４はめっき槽１３を端面から見た図であり、垂直に保持された被処理物２は搬送用ハンガー５の保持クランプ６に挟持され、搬送用ハンガー５がクラッチ爪付きチェーンコンベア１６で搬送されるにつれ、搬送用ハンガー５は電気めっき槽１３に配された搬送レールたる陰極バー１５を摺動しながら電気を集電する。クランプ６に挟持された被処理物２は、揺れ規制のための多孔板状又は棒状の搬送ガイド１８に挟まれて、めっき槽１３内を移動する。不溶性陽極２２は搬送ガイド１８の被処理物の裏側位置に配され、このような配置によって極間距離が非常に狭い（例えば１０ｍｍ前後）の電解システムが実現し、被処理物表面の膜厚分布の精度を向上させることができる。
【００１６】
化学銅等の導電化前処理で生成された薄膜が酸により溶解しないよう、また電気的バイポーラ現象による逆電解で溶解しないように、被処理物２が搬送ガイド１８に完全に挿入され本格的に電解されるまで、電気めっき槽１３投入部に陽極を配置して、昇降装置の陰極バー１５を整流器の陰極端子に接続して微弱な陰極電流を流すことが望ましい。またハンガー５を陰極バー１５に挿入する際、被処理物２を搬送ガイド１８に挿入容易にするよう、入口が広く奥へ進むにつれて狭まった構成の搬送ガイドが有利である。
【００１７】
被処理物２を挟む搬送ガイド１８の更に外側には、めっき液を被処理物の表面に対しほぼ垂直に吹き付けるための噴流ノズル２４と、めっき液を吸引するためのエジェクター２５とが、搬送ガイド１８を挟んで互いに対向するように配置されている。噴流ノズル２４は吐出給液管２６に連結し、エジェクター２５は吸引給液管２７に連結しており、吸引整流管２８を取り付けることにより、その効果を確実化できる。これら両給液管２６，２７はポンプ３８から給液され、循環するようになっている。
【００１８】
図５に多孔板状搬送ガイド１８の例を示す。図５（ａ）は、ＰＶＣ等、非電導性樹脂材質の多孔板に噴流通過穴を明けたものであり、図５（ｂ）は、ＰＰ等、非電導性樹脂のメッシュ板に噴流通過穴を明けたものである。これらは被処理物２の厚みが極薄く屈曲し易い場合に有効である。或る程度の機械的剛性を有した厚めのめっき処理物には樹脂製の棒状又は線状に構成されたガイドも有効である。
【００１９】
以上のような構成において、被処理物２が搬送ガイド１８の間を進むと、図６に示すように、噴流ノズル２４からガイド１８の穴を通してめっき液が被処理物２に吹き付けられ、一方で反対側に配置されたエジェクター２５によるめっき液の吸引作用によって、被処理物２の貫通穴を多量のめっき液が通過することとなる。しかも図６に示すように、噴射ノズル２４とエジェクター２５とが被処理物の搬送方向においてガイド１８の外側に互い違いに配置されていることで、吐出・吸引の液流れ方向が左右交互に繰り返され、貫通穴におけるめっき厚が被処理物両表面近くで異なる事態を回避することができる。
【００２０】
なお図７に示すように、搬送用ハンガー５は、鋸歯状のラック歯車５１を上縁に備えており、一方でクラッチ爪付きチェーンコンベア１６には一方向クラッチ爪１７が取り付けられていて、その爪で搬送レール７、１６上のハンガー５を押すことによって、任意位置へ被処理物を挟持したハンガー５を位置付けることができ、搬送レール１６上を連続的に移動させることができる。したがって被処理物が短冊状に短い場合でも被処理物相互の間隔（スキマ）を可能な限り詰めることができ、例えばめっき処理の場合であれば被処理物端部への電流集中を回避でき、処理効率を上げることができる。
【００２１】
一方向クラッチ爪１７はバネにより回転ピンを支点にして上下可動であり、サーボ式搬送装置１４−１によりクラッチ爪付きチェーンコンベア１６の駆動エリアへ押し込み投入される際に、被処理物２の長さを考慮してそのストロークを調整することにより、先行する被処理物後端と投入被処理物前端のスキマ寸法を最小にすることができる。サーボ式搬送装置１４−１が押し込み動作を停止するとチェーンコンベア１６に取り付けられた一方向クラッチ爪１７が搬送ハンガー５の鋸歯状ラック歯車５１と特別な昇降動作を必要とせずに噛み合い、チェーン駆動により連続的に前進する。被処理物の落下等のトラブル時には、このままハンガーを前方に手で押して移動させたり、チェーンコンベア１６をエアーシリンダ等の動力で、爪１７とハンガーの歯５１の噛み合いを外す程度に上方へ持ち上げることにより、そのハンガーの取り出し、落下物の回収ができ、処置後に再度生産を開始できる利点がある。
【００２２】
再び図１に戻って処理工程を説明すると、被処理物２はハンガー５に取り付けられたまま搬送され、めっき処理を受ける。めっき処理を受けた被処理物２は、搬送用ハンガー５に取り付けられた状態で、クラッチ爪付きチェーンコンベア１６から外された後、サーボ式取り出し搬送装置１４−２によって入口側動作と全く逆工程の動作で搬送レール昇降装置の搬送レールに乗り移されて、プッシャーコンベア８に押されて搬送レール７上を摺動して、次工程に搬送される。図１の例では既述のように電気めっき槽が二分割されており、コーターターン装置１０−２を介して第二電気めっき槽１３−２で後半のめっき処理工程を終えた後、被処理物２は、タクトプッシャーコンベア８での移動過程において、めっき液回収、防錆、水洗、乾燥等の処理を受けて、しかる後にハンガー５から取り外される。図示の例では防錆槽３０での防錆水洗後、ハンガーアンクランプ３１により被処理物２は自動的にハンガー５のクランプ６による挟持が解かれ、転倒搬送装置３２により垂直状態から水平に姿勢を変えられ、そこから次の水平式乾燥装置３３で乾燥処理を受ける。このような処理は、微細な貫通穴を多数有するプリント配線基板には特に好ましい。めっき処理物は乾燥後、水平状態のままストック付き自動受取装置３４に収納される。
【００２３】
また、めっき処理物を外され空となった搬送用ハンガー５は、タクトプッシャーコンベア８に押されて次工程の治具剥離槽２０に導かれて、クランプ６先端のめっき処理物との導通接点に析出しためっき析出物を化学的又は電気化学的に剥離し、そのまま再利用される。即ち、治具剥離を経たハンガー５は、再度ハンガークランプ装置９に供給され、めっき装置１全体を循環する。
【００２４】
被処理物２の製品長さが変わる場合、電気めっき槽に一時期に入ることができるハンガーの総数が変わることになり、それに伴い、めっき装置１全体で使われるハンガー５の数が変わる。そのために余剰なハンガーは空ハンガーストック１９に貯蔵される。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明によれば、化学処理装置が、穴明き板状被処理物の表面に対し処理液をほぼ垂直に吹き付けるための手段と、この吹き付け手段に対向して処理液を吸引するための手段と、これら吹き付け手段と吸引手段の間に配され上記板状被処理物の両面近傍に夫々位置する搬送ガイドとを備えて構成されるので、貫通穴内の処理液の流れがスムーズになり、めっき処理の場合には、めっき金属イオンの供給を十分に行うことができ、めっき厚を増し、スローイングパワーを向上させることができる。また化成処理の場合には、高アスペクト比の被処理物貫通穴の脱泡を確実にして、気泡抱き込みによる未処理（ボイドやスルーホール欠損）の低減が可能である。
【００２６】
吹き付け手段と吸引手段が被処理物の搬送方向において搬送ガイドの外側に互い違いに配置されていれば、液流の方向が一方向に片寄る場合に起こり得る、貫通穴内での金属イオン濃度の液入口側から液出口側への漸減と、それに伴う処理変動を回避することができる。
【００２７】
上記治具を取り付けたハンガーが一方向クラッチ付きチェーンコンベアに据え付けられ、上記治具を連続搬送するようになっていれば、連続する板状被処理物の間隔を可能な限り狭めることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】めっき装置全体の構成を説明する概略平面図である。
【図２】図である。
【図３】図である。
【図４】めっき槽内部の構造を示す端面図である。
【図５】搬送ガイドの例を示す図である。
【図６】めっき槽内で噴流ノズルとエゼクターが互い違いに配置されたことを示す平面図である。
【図７】クラッチ付きチェーンコンベアを説明するための図である。
【符号の説明】
２被処理物
３自動投入装置
４搬送起立装置
５搬送ハンガー
６クランプ
７搬送レール
８タクトプッシャーコンベア
９ハンガークランプ装置
１０コーナーターン装置
１１前処理槽
１２酸浸漬槽
１３電気めっき槽
１４サーボ式搬送装置
１５陰極レール
１６クラッチ爪付きチェーンコンベア
１７クラッチ爪
１８搬送ガイド
１９空ハンガーストック
２０治具剥離槽
２２不溶性陽極
２４噴流ノズル
２５エゼクター
２６吐出給液管
２７吸引給液管
２８吸引整流管
３０防錆槽
３１ハンガーアンクランプ装置
３２転倒搬送装置
３３水平乾燥装置
３４自動受取装置

Claims

搬送レールと、当該搬送レールに横移動自在に支持されたハンガーと、当該ハンガーに取り付けられた治具とを備えて成る化学処理のための装置にして、上記治具により垂直状態に保持された穴明き被処理物を上記ハンガーにより横向き搬送するようになっている化学処理装置において、
更に、上記被処理物の表面に対し処理液をほぼ垂直に吹き付けるための手段と、この吹き付け手段に対向して処理液を吸引するための手段と、これら吹き付け手段と吸引手段の間に配され、上記被処理物の両面近傍に夫々位置する搬送ガイドとを備えて構成される化学処理装置。
上記吹き付け手段と吸引手段が被処理物の搬送方向において搬送ガイドの外側に互い違いに配置されていることを特徴とする請求項１に記載の化学処理装置。
上記治具を取り付けたハンガーが一方向クラッチ付きチェーンコンベアの爪により押されて上記治具を連続搬送することを特徴とする請求項１に記載の化学処理装置。
上記被処理物を挟んで配設された上記搬送ガイドが多孔板又は棒状ガイドであることを特徴とする請求項１に記載の化学処理装置。
上記化学処理が化成処理であることを特徴とする請求項１に記載の化学処理装置。
上記化学処理が電気めっきであることを特徴とする請求項１又は請求項３に記載の化学処理装置。