Bei der Fertigung von Leiterplatten werden mikrometerfeine Durchkontaktierungen, sogenannte Microvias, gebohrt. Ein neues Messverfahren soll die Qualität der Bohrungen inline prüfen und den Prozess regeln.
Die Verbindungen zwischen den Schichten von Leiterplatten werden mithilfe von Lasern gebohrt.
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Das Fraunhofer-Institut für Physikalische Messtechnik IPM entwickelt ein optisches Verfahren, mit dem sich die Qualität von Microvia-Bohrungen durch Ultrakurzpuls-Laser im Prozess prüfen und der Bohrprozess automatisch regeln lassen. Mittels laserinduzierter Plasmaspektroskopie (LIBS, Laser Induced Breakdown Spectroscopy) soll der Ablationsprozess pulsaufgelöst analysiert und geregelt werden – selektiv und ortsaufgelöst innerhalb eines Lochs.
Der LIBS-Sensor wird dabei koaxial zum Ablationslaser in das System eingebunden und nimmt die materialspezifische Plasmaemission auf, die beim Materialabtrag entsteht. Welches Material abgetragen wurde, lässt sich aus dem Spektrum ableiten: Zeigt es Kupfer an, wurde die Isolationsschicht an der entsprechenden Stelle ausreichend abgetragen. In diesem Fall entscheidet der Regelalgorithmus, dass der Laser innerhalb des Bohrlochs auf die nächste Position ausgerichtet wird.
Einsatz in der Produktion von Leiterplatten
In der Fertigung moderner Leiterplatten ist der vollständige Abtrag des Isolationsmaterials im Zuge der Bohrungen für eine gute Kontaktierung zwingend notwendig und entscheidet über Funktion und Langlebigkeit der Elektronik. Die Qualitätsprüfung der Microvias erfolgt bislang jedoch nachgelagert, zum Teil mit zerstörenden Verfahren und oftmals nur stichprobenhaft. Das neue Verfahren soll künftig eine hundertprozentige Inline-Qualitätskontrolle ermöglichen.
Die Entwicklungsarbeit findet im Rahmen des vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Projekts HILaM (Hochdynamische Inline-Regelung des Laserbohrens von Microvias) statt. Die Projektpartner des Fraunhofer IPM sind die 3D-Micromac AG, zuständig für Projektkoordination, sowie die Andus Elektronik GmbH.