Microvia fill electroplating: a model for process monitoring development
Loading...
URL
Journal Title
Journal ISSN
Volume Title
Helsinki University of Technology |
Diplomityö
Unless otherwise stated, all rights belong to the author. You may download, display and print this publication for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Authors
Date
2006
Department
Major/Subject
Systeemitekniikka
Mcode
AS-74
Degree programme
Language
en
Pages
84 s. + liitt.
Series
Abstract
Mikrovia on monikerrospiirilevyn yhden levyn läpi kulkeva reikä. Täyttämällä tämä reikä kuparilla muodostetaan yhteys kahdessa eri piirilevykerroksessa kulkevien johdinpiirien välille. Mikroviateknologia yhdistettynä moderniin piirisuunnitteluun mahdollistaa piirilevyjen johdintiheyden kasvattamisen ja näin ollen piirilevyjen sekä niille rakentuvien laitteiden pienentämisen. Viareiät täytetään elektrolyyttisesti rikkihappo-kuparisulfaatti-liuoksesta. Täyttöpinnoitusprosessissa mikrovia täyttyy täydellisesti kuparimetallilla ja reiän kohdalle jää peilikirkas kuparipinta valmiiksi seuraavan piirilevykerroksen ladontaa varten. Prosessin onnistuminen edellyttää kuparin pinnoittumista elektrolyyttiliuoksesta piirilevylle hallitun epätasaisesti siten, että kuparia pelkistyy eniten sinne, missä pinnassa on syvin reikä ja vähemmän sinne, missä pinta on tasainen tai siinä on kohouma. Ilmiö saadaan aikaan erityisten pinnoituslisäaineiden avulla. Mikroviojen pinnoitusastetta ei voida pinnoituksen aikana mitenkään mitata ja prosessin lunnonilmiöt huomioon ottava malli on ainut rationaalinen tapa arvioida pinnoituksen etenemistä. Tässä diplomityössä on kehitetty täyttöpinnoitusprosessin malli, joka luo perustan prosessin mallipohjaiselle ohjaukselle. Työssä esitellään pinnoitusprosessiin liittyvät perusilmiöt: diffuusion ja migraation aiheuttama massansiirto, sähkökemiallisen reaktion jännite-virta-tasapaino sekä läpivientireiän muodon muuttumisen vaikutukset. Kirjallisuusosassa käydään läpi monipuolisesti eri pinnoituslisäaineet sekä prosessissa esiintyvät pintakemialliset ilmiöt. Työssä kehitetty malli on toteutettu elementtimenetelmää käyttäen. Malli ottaa huomioon kaikki pinnoitusprosessin oleelliset fysikaaliset ja kemialliset ilmiöt sekä mallituskohteen muodonmuutokset. Myös pinnoituslisäaineiden vaikutus sisältyy malliin. Malli ennustaa pinnoitusprosessin vaatiman pinnoitusajan annetuissa prosessiolosuhteissa kohtalaisesti. Täyttöpinnoitusprosessin monimutkaisuuden sekä prosessiin liittyvien liikesalaisuuksien takia työn tulosta voidaan pitää hyödyllisenä. Kehitetty malli on sinällään käyttövalmis ja työn myötä täyttöpinnoitusprosessien ongelmakenttä on kartoitettu ja sen systemaattinen ratkaisu voi jatkua. Työn lopuksi kerrotaan tärkeimmät jatkotutkimuksen kohteet sekä niihin liittyvät koe- ja tutkimussuunnitelmat.Description
Supervisor
Koivo, HeikkiThesis advisor
Tenno, RobertKeywords
microvia filling, täyttöpinnoitus, copper electroplating, kuparielektrolyysi, PCB manufacturing, piirilevyjen valmistus