Устройство для лазерно-электрохимической реставрации защитных покрытий плат гибридных интегральных схем

 

Использование: изобретение относится к области гальваники, в частности к конструкции гальванической ванны для нанесения локальных осадков металлов на дефекты защитного покрытия топологии гибридных интегральных схем (ГИС) с помощью лазерного нагрева подложки. Цель: повышение производительности, процента выхода годных и снижение расхода драгметалла. Сущность изобретения: устройство для лазерно-электрохимической реставрации защитных покрытий плат гибридных интегральных схем, включающее электрохимическую ячейку, содержит емкость для электролита, катодный игольчатый контактор, держатель платы ГИС, анод. Емкость для электролита выполнена с двойным дном для охлаждающей жидкости. Контакторснабжен средством двухкоордйнатного микрометрического перемещения , закреплены на внешней поверхности емкости для электролита. Держатель платы выполнен в виде пластины с прорезью для элементов крепления. 4 ил.

:Ok)3 СОВЕ ГСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

Р Е СГ1УБ ЛИК

is>>s Н 05 К 3/22

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4885891/21 (22) 29.11.90 (46) 30,04,93. Бюл. М 16 (71) Саратовское научно-производственное объединение "Алмаз" (72) Ю.В,Серянов, Ф,И.Таушканов и

M.Â. Нестеренко (56) Friedrich F.. Raub Ch.l.Zur Mogllchkelt

der laserunterstut .— zen Eiectroluse.—

Metalloberflache, 1984 В.38, N. 6.237-242.

2. Готра З.Ю., Лукоянов С.А., Смеркло

Л.М. — Лазерно-стимулированное травление в технологии ИС, — Зарубежная электронная техника, 1986, вып,6(301), с.3 — 56, 3, Бушминский И,П., Морозов Г.В. Конструирование и технология пленочных СВЧмикросхем, M,: Сов.радио, 1978, с,144, 4 Лазерно-электрохимическая реставрация защитного покрытия олово-висмут на микрополосковых платах ГИС. Серянов

Ю.В., Нестеренко М.В., Калмыков А.В. и др.

Электронная техника., сер.7 ТОПО, вып.3 (154), 1989, с.6 — 8. (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЛАЗЕРНО-ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РЕСТАВРАЦИИ ЗАЩИТНЫХ ПОКРЫТИЙ ПЛАТ ГИБРИДНЫХ

ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ

Изобретение относится к области гальваники, в частности к конструкции специализированной гальванической ванны для нанесения локальных осадков металлов на дефекты защитного покрытия топологии гибридных интегральных схем (ГИС) с помощью лазерного нагрева подложки.

„„JIB „„1812646 А1 (57) Использование: изобретение относится . к области гэльваники, в частности к конструкции гальванической ванны для нанесения локальных осадков металлов на дефекты защитного покрытия топологии гибридных интегральных схем (ГИС) с помощью лазерного нагрева подложки. Цель: повышение производительности, процента выхода годных и снижение расхода драгметалла, Сущность изобретения: устройство для лазерно-электрохимической реставрации защитных покрытий плат гибридных интегральных схем, включающее электрохимическую ячейку, содержит емкость для электролита, катодный игольчатый контактор, держатель платы ГИС, анод.

Емкость для электролита выполнена с двойным дном для охлаждающей жидкости. Конта ктор снабжен средством двухкоординатного микрометрического перемещения, закреплены на внешней поверхности емкости для электролита. Держатель платы выполнен в виде пластины с прорезью для элементов крепления. 4 ил, Целью изобретения является повышение производительности труда и процента выхода годных изделий и снижение расхода драгметалла.

На фиг.1 показан общий вид ячейки для лазерно-химической реставрации защи1ных покрытий ГИС; на фиг,2 — блок-схема технологической установки; на фиг.3 — пред1812646

<О +т1 +т2.

S лго

50 ройства имеем; ставлены поляризационные кривые, характеризующие скорость и селективность лазерного осаждения золота; на фиг,4— поляризационные кривые, характеризующие скорость и селективность лазерного осаждения сплава олово-висмут, Ячейка содержит корпус 1, состоящий из рабочей камеры 2 и камеры охлаждения

3, держатель 4. выполненный в виде съемной пластины с прорезью и винтами для закрепления платы ГИС 5, игольчатый контактор 6 с системой микрометрического подъема-опускания иглы 7 и выносным блоком 8 двухкосодинатного микрометрического перемещения контактора, в котором предусмотрена возможность включения свободного скольжения контактора вдоль направляющих винтовых стержней в крайнее правое положение, необходимого при смене обрабатываемых подложек ГИС, анод

9. Электролит при замене сливается через штуцер 10, а проток воды через камеру охлаждения осуществляется через штуцеры

11. Электролит 12 заливается в рабочую камеру в количестве порядка 60 мл, обеспечивающем покрытие платы ГИС слоем раствора толщиной 3-4 мм, Луч 13 лазера 14 {ЛТН-102В) (см.фиг.2), сфокусированный оптикой системы СОК-1-1 до интенсивности облучения в пятне фокуса,. равной 21 кВт/см2, наводится с помощью электромеханического столика 16 с блоком управления 17 на место дефекта защитного покрытия платы ГИС 5, предварительно позиционированной под слоем электролита 12 совместно с игольчатым контактором 6 на дне рабочей камеры 2; Одновременно от источника 18 Б5-43 на клеммы платинированного титанового анода 9 и катодного контактора 6 подается постоянный потенциал. С помощью миллиамперметра

19 фиксируется лазерно-стимулированный ток электроосаждения металла, После обработки4-8 плат ГИС через штуцеры 11 включается камера охлаждения ячейки и цикл охлаждения электролита до комнатной температуры составляет около 4 мин, Эта мера восстанавливает высокую селективность лазерного осаждения металла. Из фиг.З видно, что поляризационная кривая Гтемнового" электроосаждения золота (т.е, осаждения при выключенном лазере) располагается значительно ниже кривой II лазерно-стимулированного процесса, причем эффективность лазерного воздействия можно оценить по величине коэффициента лазерного ускорения Ку злектрохимической реакции, представляющего собой отношение "лазерной" плотности тока осаждения металла к "темновой". Из хода кривой III

Ку-Е можно заключить, что наибольшая эффективность лазерного электроосаждения золота с использованием заявленного устройства наблюдается при потенциале Е=

-0,89 В второго локального максимума

Ку=151 кривой Ку-Е при скорости "лазерного" осаждения золота 12,12, мкмlмин и

"темнового" осаждения золота 0,08 мкм/мин, (Первый локальный максимум

Ку=195 на кривой lll отвечает режиму селективного осаждения золота. непригодному для реставрации ГИС из-за слишком малой скорости "лазерного" осаждения. составляющей 0,078 мкм/мин).

Из фиг.4 видно„что поляризационная кривая IV "темнового" электроосаждения сплава олово-висмут располагается значительно ниже кривой V "лазерного" процесса, причем из хода кривой Vl следует, что наибольшая эффективность лазерного электроосаждения сплава наблюдается при потенциале Е=-0,76 В максимума Ку кривой Vl

Ку-Е при скорости "лазерного" осаждения сплава 10,9 мкм/мин и "темнового" осаждения сплава 0,044 мкм/мин.

Приведем необходимые расчеты технологических параметров, достигаемых при использовании заявленного устройства, Время обработки дефектов одной платы

ГИС рассчитывается по формуле:

S — суммарная площадь дефектов защитного золотого покрытия платы ГИС, r — радиус сфокусированного лазерного пятна, ro=LoIj, 1, — характерная толщина защитного покрытия, j — скорость осаждения, т1 — эмпирическое время, затрачиваемое на позиционирование платы и контактора. т2 — длительность паузы охлаждения, отнесенная к числу обработанных плат, Если дефектная плата ГИС имеет в среднем 3 дефекта при S =0,03 см и го=0,02 см, 2 то для лазерно-злектрохимической реставрации плат с защитным золотым покрытием

L0=2 10 см и j=12,12 10 см/мин, Поэтому rg — ® ro + 4 -4 мин.

При использовании заявленного устт1= 3 мин и х2= 0,5 мин, а применение устройства прототипа дает = 6 мин и т2= 5 мин. Следовательно, время реставрации одной платы ГИС с защитным золотым покрытием при использо1812646 вании заявляемого устройства составляет г=4+3+0,5=7,5 мин, производительность труда — 8 золоченых плат в час при длительности цикла охлаждения 4 мин. Время реставрации одной золоченой платы ГИС в прототипе равно z=4+6+5=15 мин, производительность труда составит только 4 платы в час при длительности цикла охлаждения за счет естественного теплообмена 20 мин.

Для лазерно-электрохимической реставрации плат ГИС с защитным покрытием олово-висмут Ь>=6 10 см, j-=10,9 10 см/мин. Поэтому, г = Sg zp/л rp= 12 мин и время реставрации одной платы ГИС составляет z= 12+3+0,5=15,5 мин, производительность труда около 4 плат в час при длительности цикла охлаждения 4 мин, 8 прототипе время реставрации одной платы

ГИС с защитным покрытием олово-висмут

z =12+6+5=23 мин, производительность труда около 3 плат в час при длительности цикла естественного охлаждения электролита

20 мин, Поскольку время непрерывной работы лазера ЛТН-102В не должно превышать 8 ч в сутки, то за одну рабочую смену при использовании прототипа можно отреставрировать 4х8х60:(60+20)=24 платы, а при использовании заявляемого устройства

8x8x60:(60+4)=60 золоченых плат, Соответствующие цифры для плат ГИС с олово-висмутовым покрытием составляют

Зх8х60:(60+20)=18 и 4х8х60:(60+4)=30. Таким образом, применение заявляемого устройства позволяет повысить сменную производительность труда в 1,7-2,5 раза.

Расход золота на реставрацию одНой платы рассчитывается по формуле:

Мд. =pLp S (1+, )

a S — S

Е л2 к где р =19,3 г/см — плотность, з

Lp=2x10 см — толщина защитного золо-4 того покрытия, S — общая площадь золоченой тополо5 гии, Ку*- коэффициент лазерного ускорения реакции осаждения золота в оптимальном режиме, a — статистический коэффициент, опре10 деляемый электрической связностью топологии. При среднем числе дефектов на одну

-1 плату равном и; а и

Пусть S=2,8 см . n=3, а =0,33, S =0,03 см, го=0,02 см Практика показывает, что г

15 для работы на заявляемом устройстве

Ky*=151 и расчет расхода золота дает величину Мдu=0,673 мг. При использовании прототипа Ky*=46 и MALI=1,832 мг. Тем самым применение заявляемого устройства позво20 ляет снизить расход золота в 2,7 раза, Формула изобретения

Устройство для лазерно-электрохими25 ческой реставрации защитных покрытий плат гибридных интегральных схем, содержащее емкость для электролита, катодный игольчатый контактор, держатель платы гибридных интегральных схем, анод, о т л и30 ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения производительности, процента выхода годных иэделий и снижения расхода драгметалла, емкость для электролита выполнена с двойным дном для охлаждающей жидкости, 35 контактор снабжен средством двухкоординатногО микрометрического перемещения, закрепленным на внешней поверхности емкости для электролита, а держатель платы гибридных интегральных схем выполнен в

40 виде пластины с прорезью для элементов крепления.

1812646

Р50

200

1812646 дОО

ЮО

Составитель Л.Анискевич

Техред М,Моргентал КоРРектоР 8. Петраш

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 1581 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5