Abschlussarbeit: Spektroskopische Echtzeit-Überwachung von Microvia-Laserbohren für KI-Chips

In Kooperation mit dem Lehrstuhl für Lasertechnik LLT bietet das Fraunhofer-Institut für Lasertechnik ILT, Europas führendes Zentrum für Auftragsforschung und -entwicklung im Bereich Lasertechnik, die Möglichkeit einer Abschlussarbeit zum Thema »Spektroskopische Echtzeit-Überwachung von Microvia-Laserbohren für KI-Chips« an. Das explosive Wachstum der künstlichen Intelligenz treibt eine beispiellose Nachfrage nach hochdicht vernetzten Leiterplatten (HDI-Leiterplatten) voran. KI-Chips der nächsten Generation erfordern immer feinere Microvias. Heute sind CO₂-Laser der industrielle Standard für das Bohren von Vias, jedoch ist ihre minimale Strukturgröße physikalisch begrenzt. Ultrakurzgepulste Laser bieten einen Weg zu deutlich kleineren Vias. Dabei entsteht jedoch eine kritische Herausforderung: Anders als CO₂-Strahlung koppelt der 515-nm-UKP-Strahl effizient in Kupfer ein, was bedeutet, dass genau die Kupferschicht, die erhalten bleiben muss, zusammen mit dem Dielektrikum abgetragen wird. Da Kupferschichten auf Dicken unter 5 µm schrumpfen, kann bereits ein einziger überschüssiger Puls irreversible Schäden verursachen. Diese Arbeit begegnet dieser Herausforderung durch die Entwicklung eines Echtzeit-Inline-Endpunkterkennungssystems. Das von jedem einzelnen Laserpuls erzeugte Plasma wird spektral analysiert, um die charakteristische Kupferemission zu detektieren – sobald Kupfer freigelegt wird, stoppt der Prozess. Dies ermöglicht beschädigungsfreies Microvia-Bohren bei industriellen Durchsätzen.