Im Rahmen des Forschungsprojekts wurde untersucht, wie das Verfahren für die Beschichtung extrem dünner Leiterplatten mithilfe von Ultraschall verbessert werden kann. Die durch Ultraschall induzierten Kavitationsblasen rufen eine effektivere Mikroströmung hervor und haben zum Ziel, die erwünschte Kupferabscheidung zu realisieren.
Der richtungsweisende Trend in der Elektronikbranche besteht in der zunehmenden Miniaturisierung des Herzstücks eines jeden Geräts, der Leiterplatte. Die aus mehreren funktional verschiedenen Schichten zusammengesetzten Leiterplatten werden mit sog. „Vias“ (Durchkontaktierungen) verbunden. Um die Leitfähigkeit der Vias zu gewährleisten, ist eine Kupferbeschichtung erforderlich. Bei dem bislang angewandten Beschichtungsverfahren, bei dem die Zufuhr von der Prozessflüssigkeit in die Vias mit Hilfe von Konvektionsströmungen realisiert wird, kommen Flutungselemente zum Einsatz. Die dadurch erzeugte Konvektionsströmung ist zu gering, um die erwünschte Kupferabscheidung in den Vias zu erzielen. Eine mögliche Erhöhung der Anströmgeschwindigkeit hätte jedoch eine Beschädigung der Plattenoberflächen zur Folge.
rechts: Entfernung der Tinte aus dem Spalt nach der Einschaltung von Ultraschall aufgrund der Konvektionsströmung (Quelle: Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg, Lehrstuhl für Strömungsmechanik)
Im Rahmen dieses Forschungsprojekts wurde nun Ultraschall als weitere Alternative untersucht. Der Einsatz von Ultraschall in den Beschichtungsbädern stellt sich hierbei als vielversprechende Möglichkeit dar, weil die so erzeugten Kavitationsblasen eine effektivere, aber auch sanftere Mikroströmung hervorrufen und somit eine verbesserte Kupferabscheidung erzielen. Das wiederholbare Induzieren und Anregen von Kavitationsblasen ist ein komplexes Zusammenspiel von verschiedenen Parametern. Diese wurden in einer den Vias nachempfundenen Testvorrichtung mithilfe von Hochgeschwindigkeitsaufnahmen untersucht. Weiterhin gelang es, unter denselben Bedingungen das Auftreten einer Konvektionsströmung im Labor nachzuweisen. Anhand der am Lehrstuhl experimentell gewonnenen Erkenntnisse wurden Beschichtungsversuche unter realen Bedingungen in der Praxis durchgeführt, die detailliertere Rückschlüsse über die Eignung des Ultraschallverfahrens erlaubten.
