In der Leiterplattenfertigung werden in elektrolytischen (galvanischen) Verfahren saure Kupferelektrolyte zur Beschichtung verwendet, um nicht-leitende Bohrlochwände leitfähig zu machen und die nötige Kupferschichtstärke für Leiterbahnen aufzubauen.

Um die gewünschten leitfähigen Strukturen auf den Leiterplatten zu erzeugen existiert eine Vielzahl von Verfahrenstypen. Diese umfassen Standardverfahren wie z.B. Panel Plating (Vollverkupferung), Pattern Plating (Musterverkupferung) und Mischformen (Semi-Pattern-Plating). Für besonders anspruchsvolle Leiterplatten mit feinen Leiterbahnen (High-Density Interconnection, HDI) oder Mehrlagenplatine (Multilayer-Leiterplatte) existieren ebenso eine Reihe von wichtigen Kupferbeschichtungsverfahren wie z.B. Durchkontaktierung (Plating Through Hole - PTH), Sackloch-Füllen (Blind Via Filling), Durchgangsloch-Füllen (Through-Hole Filling), Konforme Beschichtung (Conformal Via Plating)

Je komplexer die Leiterplatte, desto extremer sind die physikalischen und geometrischen Anforderungen an die galvanische Kupferabscheidung. Eine mangelhafte Abscheidung führt hier sofort zu Signalverlusten, Überhitzung oder totalem Systemausfall. Dies gilt vor allem für Leiterplattentypen wie z.B. High-Layer-Count Multilayer (HLC), Any-Layer-HDI-Leiterplatten, IC-Substrate (Package Substrates), Starr-Flex-Leiterplatten (Rigid-Flex).

Bei den galvanischen Kupferprozessen in der Herstellung dieser Leiterplatten steuert man das Abscheideverhalten gezielt über die Elektrolytzusammensetzung (organische Additive) und die Stromform. Diese organische Additive spielen die entscheidende Rolle: Sie steuern das Abscheidungsverhalten des Kupfers auf atomarer Ebene. Ohne sie würde sich das Kupfer bevorzugt an Ecken und Kanten anlagern (wo die Stromdichte am höchsten ist) und Löcher oder Vias unvollständig beschichtet zurücklassen.

Für moderne Prozesse wie das Via Filling oder die HDI-Fertigung interagieren im Elektrolyten im Wesentlichen drei organische Additive, die sich gegenseitig regulieren:

1. Suppressor (Inhibitor / Netzmittel)
2. Brightener (Accelerator / Glanzbildner)
3. Leveler (Egalisierer)

Während der Verkupferung im galvanischen Bad entstehen durch die elektro-chemische Oxidation und Reduktion dieser Additive vor allem beim Pulsplattieren (Pulse Plating) eine Vielzahl von organischen Substanzen, die teilweise erhebliche Nebenwirkungen verursachen. Diese Nebenwirkungen führen dazu, dass die Leistungsfähigkeit des Kupferelektrolyten nachlässt und vermehrt Beschichtungsfehler auftreten.

Als effektivste Methode zur Entfernung der durch die Zersetzung von Additivsystemen entstehenden organischen Störstoffe bietet enviolet seine seit Jahrzehnten in diesem Bereich bewährten Systeme zur UV-Oxidation an.

Dabei werden die organischen Verbindungen im galvanischen Elektrolyten durch den enviolet-Prozess abgebaut und weitgehend mineralisiert. Nach der UV-Behandlung und dem entsprechenden Nachschärfen steht wieder ein Elektrolyt mit Eigenschaften eines Neuansatz zur Verfügung. So können saure Kupferelektrolyte kontinuierlich auf einem hohen Produktions- und Qualitätsniveau gehalten werden.

Die UV-AOP-Technologie ist grundsätzlich auf sämtliche sauren Kupferelektrolyte in der Leiterplattenfertigung anwendbar, das sie auf dem universellen Mechanismus der UV-Oxidation basiert.

Herkömmlicherweise wird der Anstieg organischer Abbauprodukte durch verstärktes Spülen, regelmäßige Aktivkohlebehandlung und letztlich durch einen Badverwurf mit anschließendem Neuansatz kompensiert. Dies führt zu höheren Abwassermengen, Kosten für die Entsorgung beladener Aktivkohle sowie erheblichen Kosten für den Neuansatz des Elektrolyten. Im Vergleich zur konventionellen Elektrolytpflege mit Aktivkohle bietet die UV-Oxidation insbesondere eine hohe Reproduzierbarkeit der Behandlung, eine nachhaltige Entfernung der organischen Störstoffe und die Möglichkeit einer kontinuierlichen Badpflege. Darüber hinaus lässt sich die UV-Oxidation weitgehend automatisieren und stellt insbesondere im Vergleich zur Aktivkohlebehandlung eine deutliche Entlastung des Bedienpersonals dar.

Durch die UV-Oxidation kann der Elektrolyt hingegen nach Einstellung der relevanten organischen Leitparameter wieder in das Produktionsbad zurückgeführt werden. 
Diese kontinuierliche Verjüngung des Elektrolyten trägt zu einer konstant hohen Badqualität und reproduzierbaren Beschichtungsergebnissen und ermöglicht eine theoretisch unbegrenzte Lebensdauer des Elektrolyten (siehe auch A Method towards Infinite Bath Life for Acid Copper Electrolytes by Atotech), die praktisch nur durch die Verschleppung (Drag-Out) des Elektrolyten begrenzt ist.

Multek Böblingen war einer der ersten Anwender und Vorreiter bei der industriellen Nutzung der UV-Oxidation zur Pflege saurer Kupferelektrolyte. Bereits 2003 wurde das Verfahren erfolgreich eingeführt und im Produktionsbetrieb eingesetzt.

Auch mehrfach behandelte Elektrolyte konnten dabei eine Mikroverteilung auf dem Niveau eines Neuansatzes erreichen. Mit der Einführung der UV-Oxidation schuf Multek damit frühzeitig die Voraussetzungen für eine konstante, hochwertige und zugleich umweltverträgliche Produktion.

Neben der Sicherung der Prozess- und Produktqualität konnten dabei auch Betriebskosten reduziert und die Anforderungen an moderne Produktionstechnologien und Nachhaltigkeit unterstützt werden.

Eine detaillierte Fallstudie zu diesem Projekt finden Sie hier.