TWI457972B - 自動化線上電漿製程系統 - Google Patents
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Description
本發明係有關於一種自動化線上電漿製程系統，尤其是指一種將電漿處理引入線上(in-line)印刷電路板製程中，且使基板之雙面可同時進行電漿製程處理，達到縮短製程時間，有效提昇產能之自動化線上電漿製程系統。
按，電漿是一種電解氣體粒子，可用直流或交流電源產生；以目前常用電漿製程可利用頻率約為13．56MHz的射頻(RF)、頻率約為2．456Hz的微波(Mirco wave)或是頻率為20K~400KHZ方式產生，靠著帶有動能的離子氣體以對基材表面進行特定處理之目的，因此電漿處理係經常使用於印刷電路板製程中；舉例而言，一般印刷電路板製造廠商，無論是軟板或硬板，在出貨前，會利用電漿來作一表面清潔的動作，以便消除基板或電路板之污染，使其送到客戶端時，可通過相關例如
打線測試(Wire Bonding Test)、拉力測試(Wire Pull Test)等抽檢測試。
再者，電漿製程的衍生應用尚包括因印刷電路板在雷射鑽孔後所產生的表面膠渣，而發展出來的電漿去膠渣(desmear)技術；另外針對一些較惰性的印刷電路板材料(如Teflon等)，若無作任何的活化的處理，就直接作例如鍍銅等製程時，所鍍之銅與Teflon表面容易有剝落的問題產生，甚至會發生連銅都鍍不上的問題，因此，可利用電漿內的離子或活性自由基於印刷電路板表面進行活化處理，藉以增加表面的活性及表面狀態；此外，印刷電路板於上完綠漆(SolderMask)與顯影後，在部分的線路設計上，是無法很徹底地將綠漆去除，造成後續鍍金的製程出現無法電鍍、色差等問題，因此可藉由電漿中的離子或活性自由基反應成揮發性的碳氫氧化合物，如CO、CO2、CH4、CHxOy等，再藉由抽真空系統帶離，從而將印刷電路板表面的綠漆去除。
故，目前業界針對上述電漿可清潔之功效發展出電漿清洗裝置，係指在一封閉的腔體內選擇氧氣(O2)、氮氣(N2)、氫氣(H2)、氟烷(CF4)、氬氣(Ar)、混合之氫氣與氬氣(例如5%氫氣+95%氬氣)以形成電漿，並以電漿來進行清洗光阻、或是先前蝕刻、顯影、鑽孔時等製程所產生的沉積物，以達到清洗工作功效之裝置；然，上述電漿清洗裝置係採用批次式(ba
tch type)流程，不僅導致大量人力、物力和時間在基板搬運過程上的浪費，且因無法一貫式地自動化生產，使產品的製程效率受到大幅限制而削弱了產品競爭力，難以拓展及滿足市場需求；此外，一般的基板(尤其是軟板)係必須放置於一承載盤上進行電漿處理製程，導致一次僅能對基板之一面進行電漿處理，無法達到同時基板兩面的電漿處理，進而增加製程處理時間，不利於產品之大量生產。
今，發明人即是鑑於上述現有之電漿製程處理於實際實施時產生多處缺失，於是乃一本孜孜不倦之精神，並藉由其豐富之專業知識及多年之實務經驗所輔佐，而加以改善，並據此研創出本發明。
本發明主要目的為係將電漿處理引入線上印刷電路板製程中，並使基板之雙面可同時進行電漿製程處理，達到縮短製程時間，有效提昇產能之自動化線上電漿製程系統。
為了達到上述實施目的，本發明人提出一種自動化線上電漿製程系統，係包括有一輸送機構、一基板載入機構、一電漿製程機構以及一基板卸載機構；輸送機構具有一進料端以及一出料端，進料端以及出料端係形成一迴路以進行連續之輸送動作，並於輸送機構上設有承載基板之框體，且框體設有固定基板之定位機構；基板載入機構則對應設置於輸送機構之進料端，以將基板自前一個製程以機械輸送方式載入至框體中；電漿製程機構係設置於基板載入機
構與基板卸載機構之間，其包括有至少一真空腔體，以及使真空腔體內產生均勻電漿之電漿產生裝置，真空腔體設有供框體進入及離開之可移動式門體，於框體進入真空腔體後即將門體關上，使真空腔體呈一密閉狀態，此時電漿產生裝置可於真空腔體內產生均勻電漿以進行基板之電漿製程；當基板完成電漿製程後，於輸送機構出料端之基板卸載機構將基板自框體上以機械輸送方式輸送至下一個製程，之後，無承載基板的框體則可藉由輸送機構之迴路回到進料端，供基板載入機構將基板載入，以形成一連續循環之電漿製程系統；藉此，本發明之自動化線上電漿製程系統將電漿處理引入線上印刷電路板製程中，與傳統批次式之電漿處理方式相較下，更能節省大量人力、物力和時間在基板的搬運過程，避免資源的浪費，進而增加產品競爭力，滿足市場之需求；此外，藉由框體上之定位機構可將基板固定於框體上，並使得基板之兩面均曝露於均勻電漿中，藉以同時對基板之上、下兩表面進行電漿反應作用，達到雙面電漿處理之功效，進而可縮短工時而增加產量，有效提昇產能。
在本發明的一實施例中，電漿產生裝置可於真空腔體之一對應內壁面分別設有第一電極以及第二電極，第一、二電極間係界定出一電場形成區，且電漿反應氣體朝第一、二電極之相對外側噴入，並於電場形成區中形成電漿，而於真空腔體之至少一壁面設有抽氣口，抽氣口連接一真空泵浦將真空腔體之氣體排出；此外，上述之第一電極與第二電極可以電容耦合式電極或感應耦合式電極等方式製備，且分別電性連接一電源，藉由電源提供電場形成區之
電壓。
在本發明的一實施例中，第一電極以及第二電極可設置於真空腔體之外壁面，且第一、二電極係以一金屬電極部以及一包覆金屬電極部之介電障礙部所構成；其中介電障礙部可以陶瓷或石英等高介電係數的材質製成。
在本發明的一實施例中，基板載入機構與基板卸載機構之機械輸送方式係以夾持式機構或真空吸取式機構其中之一進行。
在本發明的一實施例中，輸送機構係具有雙排滾輪，且雙排滾輪分別承載於框體之二側邊。
(1)‧‧‧輸送機構
(11)‧‧‧進料端
(12)‧‧‧出料端
(13)‧‧‧迴路
(14)‧‧‧框體
(141)‧‧‧定位機構
(15)‧‧‧滾輪
(2)‧‧‧基板
(3)‧‧‧基板載入機構
(4)‧‧‧基板卸載機構
(5)‧‧‧電漿製程機構
(51)‧‧‧真空腔體
(511)‧‧‧門體
(511a)‧‧‧第一門體
(511b)‧‧‧第二門體
(512)‧‧‧抽氣口
(52)‧‧‧電漿產生裝置
(521)‧‧‧第一電極
(522)‧‧‧第二電極
第一圖：本發明其一較佳實施例之系統配置示意圖
第二圖：本發明其一較佳實施例其電漿製程機構之剖面示意圖
第三圖：本發明其一較佳實施例其電漿製程機構作動完成後，框體離開真空腔體之剖面示意圖
第四圖：本發明其二較佳實施例其電漿製程機構打開門體欲開始作動前之系統配置示意圖
第五圖：本發明其二較佳實施例於一真空腔體進行電漿製程，而將另一基板輸送至另一真空腔體之系統配置示意圖
第六圖：本發明其二較佳實施例於一基板離開真空腔體輸送至下一製程，而另一基板於另一真空腔體進行電漿製程之系統配置示意圖
第七圖：本發明其二較佳實施例其無承載基板的框體藉由輸送機構回到進料端之系統配置示意圖
本發明之目的及其電路設計功能上的優點，將依據以下圖面所示之電路圖，配合具體實施例予以說明，俾使審查委員能對本發明有更深入且具體之瞭解。
首先，請參閱第一、二圖所示，分別為本發明其一較佳實施例之系統配置示意圖以及電漿製程機構之剖面示意圖，本發明之自動化線上電漿製程系統係包括有：一基板載入機構(3)，係對應設置於輸送機構(1)之進料端(11)，將基板(2)自前一個製程以機械輸送方式載入至框體(14)中；一基板卸載機構(4)，係對應設置於輸送機構(1)之出料端(12)，將基板(2)自框體(14)上以機械輸送方式輸送至下一個製程；其中，基板載入機構(3)與基板卸載機構(4)之機械輸送方式可以夾持式機構或真空吸取式機構其中之一進行，於本實施例中，係以真空吸取式機構為例；以及
一電漿製程機構(5)，係設置於基板載入機構(3)與基板卸載機構(4)之間，其包括有至少一真空腔體(51)，以及使真空腔體(51)內產生均勻電漿之電漿產生裝置(52)，真空腔體(51)設有供框體(14)進入及離開之可移動式門體(511)，於框體(14)進入真空腔體(51)後，門體(511)即關上，使真空腔體(51)呈一密閉狀態，以便電漿產生裝置(52)可於真空腔體(51)內產生均勻電漿以進行基板(2)之電漿製程；於本實施例中，真空腔體(51)之數量係為2個，然而必需注意的是，真空腔體(51)之數量僅顯示2個是為了說明方便起見，而熟此技藝者當知道本發明之真空腔體(51)可依據產能之需求而有較多之數量，並不會影響本發明的實施。
此外，於本實施例中，電漿產生裝置(52)於真空腔體(51)之一對應壁面分別設有第一電極(521)以及第二電極(522)，第一、二電極(521)、(522)間係界定出一電場形成區，且電漿反應氣體朝第一、二電極(521)、(522)之相對外側噴入，並於電場形成區中形成電漿，而於真空腔體(51)之至少一壁面設有抽氣口(512)，抽氣口(512)連接一真空泵浦(圖中未標示)將真空腔體(51)之氣體排出；值得注意的，本實施例之第一、二電極(521)、(522)係設置於真空腔體(51)之上、下二內壁面，然在替代實施例中，可設置於真空腔體(51)之左、右二內壁面或前、後二內壁面，且同一壁面之電極數量並不限定1個，亦可為2個或2個以上，皆應視為
本發明之等效變化或修飾。
再者，上述之第一電極(521)與第二電極(522)可為電容耦合式電極(capacitively coupled electrode)或感應耦合式電極(inductively coupled electrode)等方式製備，且分別電性連接一電源(圖中未標示)，藉由電源提供電場形成區之電壓；此外，第一電極(521)以及第二電極(522)亦可設置於真空腔體(51)之外壁，當第一、二電極(521)、(522)設置於真空腔體(51)之外壁時，第一、二電極(521)、(522)係以一金屬電極部以及一包覆金屬電極部之介電障礙部所構成；其中，介電障礙部可以陶瓷或石英等高介電係數的材質製成；在此必須注意的，電漿產生裝置(52)之電極結構已為一習知技術，其電極結構之構造以及電漿產生之方式於此不再贅述，關於此等實施方式，可以一併參考本發明人先前於本國新型專利公告第M285165號提及之『電漿產生裝置(52)(一)』的說明，且該案之內容被引證作為本案之參考資料。
根據上述之自動化線上電漿製程系統於實際實施使用時，請參閱第二圖所示，並請一併參閱第一圖所示，當基板(2)自前一個製程藉由基板載入機構(3)真空吸取方式載入至框體(14)後，框體(14)之定位機構(141)將基板(2)固定，並藉由雙排滾輪(15)輸送至電漿製程機構(5)之真空腔體(51)
中以進行電漿處理製程；接著，電漿產生裝置(52)於真空腔體(51)內產生均勻電漿，由於基板(2)藉由定位機構(141)固定於框體(14)上，使得基板(2)之兩面均可曝露於均勻電漿中，意即可同時對基板(2)的兩面進行電漿處理，使得基板(2)之雙面皆可達到有效的電漿處理效果，相較於傳統單次僅能對基材的一側面進行處理的做法，能縮短工時而增加產量；值得注意的，當電漿反應氣體朝第一、二電極(521)、(522)之相對外側噴入前，可對其氣體進行加熱，亦或是對第一、二電極(521)、(522)進行加熱之步驟，以利後續電漿之產生；而當基板(2)完成電漿處理後，真空腔體(51)之門體(511)打開以便框體(14)離開至輸送機構(1)之出料端(12)(請參閱第三圖所示)，此時，再藉由基板卸載機構(4)以真空吸取方式將基板(2)自框體(14)上輸送至下一個製程，而無承載基板(2)的框體(14)藉由輸送機構(1)之迴路(13)回到進料端(11)，供基板載入機構(3)將基板(2)載入，如此形成一連續循環之電漿製程系統，相較於傳統批次式之電漿處理方式，可節省大量人力、物力和時間在基板(2)的搬運過程，且自動化的線上處理，大幅縮短產品之製程時間，使得產品的質與量更具競爭力。
請參閱第四圖所示，為本發明其二較佳實施例其電漿製程機構打開門體欲開始作動前之系統配置示意圖，大致與前述之其一較佳實施例相同，其不同之處在於，於本其二較佳實施例中，真空腔體(51)於框體(14)進入處與框體(14)離開處分別設有
可移動式門體(511)，在此為了說明方便，係將對應框體(14)進入處之門體(511)定義為第一門體(511a)，而對應框體(14)離開處之門體(511)定義為第二門體(511b)，當框體(14)進入真空腔體(51)後，第一門體(511a)關閉，使真空腔體(51)呈一密閉狀態，以便電漿產生裝置(52)可於真空腔體(51)內產生均勻電漿以進行基板(2)之電漿製程；而當一真空腔體(51)進行電漿製程時，依據產能之需求可將另一框體(14)輸送至另一真空腔體(51)，如第五圖所示，為本發明其二較佳實施例於一真空腔體進行電漿製程，而將另一基板輸送至另一真空腔體之系統配置示意圖，其中值得注意的，雙排滾輪(15)之設計係可自由移動至預設之路徑上，在此，因上方之真空腔體(51)正在進行電漿製程，當另一框體(14)上的基板(2)要進行電漿製程，雙排滾輪(15)即可下移至下方之真空腔體(51)，使得框體(14)可藉由雙排滾輪(15)輸送至電漿製程機構(5)之真空腔體(51)中以進行電漿處理製程；請參閱第六圖所示，為本發明其二較佳實施例於一基板離開真空腔體輸送至下一製程，而另一基板於另一真空腔體進行電漿製程之系統配置示意圖，當基板(2)於真空腔體(51)中完成電漿製程後，對應框體(14)離開處之第二門體(511b)打開，以便框體(14)離開至輸送機構(1)之出料端(12)，再藉由基板卸載機構(4)以真空吸取方式將基板(2)自框體(14)上輸送至下一個製程，而無承載基板(2)的框體(14)藉
由供返回之雙排滾輪(15)回到進料端(11)，供基板載入機構(3)再次將基板(2)載入，形成一製程循環(如第七圖所示)。
值得注意的，本系統之電漿製程機構(5)係可對基板(2)進行蝕刻、去膠渣、增加表面活性以及基板(2)表面污染物清潔處理等程序，在此並不限定電漿處理對基板(2)所產生之功效。
由上述之自動化線上電漿製程系統之實施說明可知，本發明具有以下優點：
1.本發明之自動化線上電漿製程系統藉由框體上之定位機構將基板固定於框體上，並使得基板之兩面均可曝露於均勻電漿中，藉以同時對基板之上、下兩表面進行電漿反應作用，達到雙面電漿處理之功效，相較於傳統單次僅能對基材的一側面進行處理的做法，能縮短工時而增加產量，有效提昇產能。
2.本發明藉由基板載入機構將前一製程完成之基板載入本系統中，利用輸送機構進行電漿製程處理，並以基板卸載機構將完成電漿製程之基板再輸送至下一製程中，而無承載基板的框體藉由輸送機構之迴路回到進料端，供基板載入機構將基板載入；藉此，將電漿處理引入線上印刷電路板製程中，與傳統批次式之電漿處理方式相較下，更能節省大量人力、物力和時間在基板的搬運過程，避免資源的浪費，進而增加產品競爭力，滿足市場之需求。
3.本發明藉由框體上之定位機構亦可解決傳統之軟性基板需放置於一承載盤上以進行電漿處理製程，導致一次僅能對基板之一面進行電漿處理之問題。
綜上所述，本發明之自動化線上電漿製程系統，的確能藉由上述所揭露之實施例，達到所預期之使用功效，且本發明亦未曾公開於申請前，誠已完全符合專利法之規定與要求。爰依法提出發明專利之申請，懇請惠予審查，並賜准專利，則實感德便。
惟，上述所揭之圖示及說明，僅為本發明之較佳實施例，非為限定本發明之保護範圍；大凡熟悉該項技藝之人士，其所依本發明之特徵範疇，所作之其它等效變化或修飾，皆應視為不脫離本發明之設計範疇。
(1)‧‧‧輸送機構
(11)‧‧‧進料端
(12)‧‧‧出料端
(13)‧‧‧迴路
(14)‧‧‧框體
(141)‧‧‧定位機構
(15)‧‧‧滾輪
(2)‧‧‧基板
(3)‧‧‧基板載入機構
(4)‧‧‧基板卸載機構
(5)‧‧‧電漿製程機構
(51)‧‧‧真空腔體
Claims (10)
- 一種自動化線上電漿製程系統，包括有：一輸送機構，係具有一進料端以及一出料端，該進料端以及該出料端形成一迴路以進行連續之輸送動作，於該輸送機構上並設有承載基板之框體，且該框體設有固定該基板之定位機構；一基板載入機構，係對應設置於該輸送機構之進料端，將基板自前一個製程以機械輸送方式載入至該框體中；一基板卸載機構，係對應設置於該輸送機構之出料端，將基板自該框體上以機械輸送方式輸送至下一個製程；以及一電漿製程機構，係設置於該基板載入機構與該基板卸載機構之間，其包括有至少一真空腔體，以及使該真空腔體內產生均勻電漿之電漿產生裝置，該真空腔體設有供該框體進入及離開之可移動式門體，於該框體進入該真空腔體後，該門體關上，使該真空腔體呈一密閉狀態，該電漿產生裝置於該真空腔體內產生均勻電漿以進行該基板之電漿製程。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動化線上電漿製程系統，其中該電漿產生裝置於該真空腔體之至少一對應壁面分別設有第一電極以及第二電極，該第一、二電極間係界定出一電場形成區，且電漿反應氣體朝該第一、二電極之相對外側噴入，並於該電 場形成區中形成電漿，而於該真空腔體之至少一壁面設有抽氣口，該抽氣口連接一真空泵浦將該真空腔體之氣體排出。
- 如申請專利範圍第2項所述之自動化線上電漿製程系統，其中該第一電極與該第二電極分別與一電源電性連接，以該電源提供該電場形成區之電壓。
- 如申請專利範圍第2項所述之自動化線上電漿製程系統，其中該第一電極以及第二電極係設置於該真空腔體之內壁或外壁其中之一。
- 如申請專利範圍第4項所述之自動化線上電漿製程系統，其中於該第一、二電極設置於該真空腔體之外壁，該第一、二電極係以一金屬電極部以及一包覆該金屬電極部之介電障礙部所構成。
- 如申請專利範圍第5項所述之自動化線上電漿製程系統，其中該介電障礙部係以高介電係數材質所製成。
- 如申請專利範圍第6項所述之自動化線上電漿製程系統，其中該高介電係數材質係為陶瓷或石英其中之一。
- 如申請專利範圍第2項所述之自動化線上電漿製程系統，其中該第一電極與第二電極係為電容耦合式電極或感應耦合式電極其中之一。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動化線上電漿製程系統，其中 該基板載入機構與該基板卸載機構之機械輸送方式係以夾持式機構或真空吸取式機構其中之一進行。
- 如申請專利範圍第1項所述之自動化線上電漿製程系統，其中該輸送機構係具有雙排滾輪，該雙排滾輪分別承載該框體之二側邊。
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