DE68919311T2

DE68919311T2 - Selbstinduzierte Reparatur von Leiterzügen.

Info

Publication number: DE68919311T2
Application number: DE68919311T
Authority: DE
Inventors: Chengjun J Chen
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1988-09-23
Filing date: 1989-07-14
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2009-07-15
Also published as: JPH0734502B2; EP0359930B1; US4919971A; DE68919311D1; EP0359930A2; EP0359930A3; JPH02116194A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein neues Verfahren zum Reparieren von Leiterzügen, präziser formuliert (Inhalt von Anspruch 1), von Leiterzügen mit Verengungen. Die Verengung bzw. defekte Stelle im Leiterzug wird durch einen starken Strom erhitzt, und die Reparatur erfolgt durch einen Abscheideprozeß, der durch die lokale Wärme an der defekten Stelle induziert wird. Ein neues Verfahren (Inhalt von Anspruch 3) zum Reparieren einer offenen Stelle in einem Leiterzug wird ebenfalls beschrieben.
In der modernen Elektronik werden die Verbindungen auf der Leiterplatte immer dichter. Das erfordert, daß die Leiterzüge dünner werden bzw. enger nebeneinander liegen, damit eine größere Anzahl davon in einem begrenzten Bereich Platz finden. Daher steigt die Wahrscheinlichkeit von Defekten, und jede Leiterplatte muß auf Fehler in den einzelnen Leiterzügen hin überprüft werden. Diese Prüfung kann manuell oder automatisch erfolgen. Nach dem Auftreten eines Fehlers oder Defekts muß dieser lokalisiert und repariert werden. Bei den derzeit angewendeten Verfahren wird der Fehler oder Defekt vom Operator mit einem Mikroskop visuell lokalisiert und manuell repariert.
Das Testen und Reparieren von Leiterzügen auf Leiterplatten oder Keramikmodulen sind die kritischsten Schritte in der Verpackungstechnologie, weil die elektronische Hardware zuverlässig und fehlerfrei sein muß. Die Herstellung der Hardware ist sehr teuer und die Reparatur der Felddefekte kompliziert. Zur Eliminierung dieser direkten und potentiellen Fehler wird großer Aufwand betrieben.
Die meisten Defekte oder Fehler in einem Leiterzug entstehen, weil das leitfähige Material verdeckt ist oder fehlerhafte Abscheidung stattgefunden hat. Fehler können jedoch auch durch andere Faktoren hervorgerufen werden, wie beispielsweise unsauberes Material oder das Ausdehnen der Auflösungsgrenzen beim lithographischen Prozeß. Die häufigsten Defekte sind offene Stellen und Verengungen.
Das Reparaturverfahren, das derzeit in der Massenproduktion bei einer offenen Stelle im Leiterzug angewendet wird, ist das visuelle Lokalisieren und nachfolgende manuelle Hartlöten der offenen Stelle. Eines dieser Verfahren wird im US-Patent Nr. 4,418,264 beschrieben. Ein speziell geformtes Metallteil wird an der unterbrochenen Stelle im Leiterzug plaziert und durch Mikrowiderstandsschweißen auf den Leiterzug aufgebracht, so daß die Unterbrechung überbrückt wird. Bei einem anderen Verfahren zum Reparieren von offenen Stellen wird eine Übertragung durch ein Abziehverfahren angewendet, wie im US-Patent Nr. 4,704,304 beschrieben.
Im Artikel "Method for selective plating and etching using resistive heating" in IBM Technical Disclosure Bulletin, Bd. 24, Nr. 1A, Juni 1981, New York, S. 246f, von Melcher et al. wird beschrieben, wie eine unterbrochene Goldschicht in eine galvanische Lösung getaucht wird. Die galvanische Lösung ist Teil der elektrischen Verbindung im galvanischen Prozeß. Durch den Stromfluß wird an der Unterbrechung eine erhöhte Überzugdicke erreicht.
Im Artikel "Selective amplification of self-resistively heated laser-direct-written tungsten lines" in Applied Physics Letter, Bd. 52, Nr. 26, 27. Juni 1988, New York, S. 2230 bis 2232, von Gottsleben et al. wird ein Verfahren beschrieben, bei dem eine Mikrostruktur durch einen konventionellen, jedoch sehr gezielten CVD-Prozeß (Chemical Vapor Deposition) verstärkt wird. Hier wird mit Wärme gearbeitet, die durch einen Impulsstrom erzeugt wird, der durch die laserinduzierte Mikroauflage von Wolfram hindurchgeleitet wird.
In EP-A-0 130 398 wird ein CVD-Prozeß beschrieben, der die elektrischen Verbindungen in einer Struktur durch Elektronenstrahlung verändern soll.
Für die Reparatur von offenen Verbindungsstellen sind auch Abscheidungsverfahren mit Laserstrahlen in der Entwicklung. Wie in der europäischen Patentanmeldung Nr. 89 111 925.7, übertragen auf IBM, beschrieben, wird eine offene Verbindungsstelle in einem laserinduzierten galvanischen Prozeß repariert, der auf dem Thermobatterieeffekt basiert. Ein Ende des offenen Leiterzugs wird mit einem Laserstrahl erhitzt, und eine Thermobatterie wird zwischen dem heißen Punkt (Ende des offenen Leiterzugs) und dem kalten Teil (anderer Teil des Leiterzugs) gebildet. Das Erhitzen des Endes durch den Laser bewirkt, daß das leitfähige Material in der Überzuglösung am heißen Ende geformt wird. Mit dieser Prozedur wird fortgefahren, bis das leitfähige Material die beiden offenen Enden verbunden und eine geschlossene elektrische Verbindung hergestellt hat.
Bei den Abscheidungsverfahren mit Laser gibt es jedoch zwei Probleme. Das erste ist ein Problem der Ausrichtung, weil der Laserstrahl vor Ort unter dem Mikroskop focussiert werden muß. Unabhängig davon, ob dieser Vorgang manuell oder computergesteuert ausgeführt wird, sind die Kosten zu hoch. Das zweite ist ein Problem der Laserdosierung. Das Problem hängt mit der Tatsache zusammen, daß die Reflexion der Oberfläche unter Beleuchtung an verschiedenen Punkten unterschiedlich ist. An einigen Punkten entsteht möglicherweise überhitzung und an anderen reicht die Wärme nicht aus, um die Abscheidung zu induzieren.
Bei Verengungen und dünnen Abschnitten sind kompliziertere Bearbeitungsverfahren erforderlich. Zur Zeit wird in der Industrie folgendes Verfahren zum Reparieren von Verengungen und dünnen Abschnitten angewendet: Ein extrem starker Stromimpuls (z. B. 50 Ampere in 10 Mikrosekunden) wird durch jeden Leiterzug hindurchgeleitet. Die Verengungen oder dünnen Abschnitte werden von der erzeugten Hitze ausgebrannt und ergeben eine offene Stelle. Die Leiterzüge werden dann visuell nach offenen Stellen untersucht. Diese Stellen werden manuell gereinigt und mit herkömmlichen Verfahren verbunden.
Neuerdings sind nichtdestruktive elektrische Testverfahren in der Entwicklung (z. B. NLC-Tester (Nonlinear Conductivity - Nichtlineare Leitfähigkeit) wie in US-Patent Nr. 4,496,900 beschrieben). Der NLC-Tester lokalisiert jedoch nur die Leiterzüge mit den stromeinschränkenden Defekten, wie Knicke, Brüche, Zwischenöffnungen, Verengungen etc. Der Tester liefert weder Informationen über die genaue Position der betreffenden Stelle noch beschreibt er ein Verfahren zum Reparieren der stromeinschränkenden Defekte Daher muß das oben beschriebene destruktive Verfahren weiter angewendet werden. Es ist leichter, ausgebrannte Stellen visuell zu lokalisieren als unmanipulierte Defekte.
Alle bekannten Verfahren sind außerdem sehr zeit- und kostenaufwendig. Das liegt daran, daß die defekte Stelle zuerst visuell lokalisiert werden muß, bevor sie repariert werden kann. Das in dieser Erfindung enthaltene Verfahren ist effizienter. Die defekte Stelle des Leiterzugs mit der Verengung oder dünnen Stelle muß vor Beginn der Reparatur nicht physisch lokalisiert werden. Die ausgeführten Reparaturen sind ähnlich wie oder sogar besser als die Ergebnisse auf dem derzeitigen Stand der Technik. Der Prozeß in dieser Erfindung ist selbstinduziert, d. h., durch den Durchfluß eines starken Stroms wird an der defekten Stelle ein heißer Punkt erzeugt und dort leitfähiges Material abgeschieden. Der Prozeß dieser Erfindung begrenzt sich auch selbst, d. h., nach dem Reparieren des Defekts verlangsamt sich der Prozeß und endet von selbst. Außerdem reduziert das Verfahren dieser Erfindung die Produktionskosten erheblich.
Die Erfindung beinhaltet ein neues Verfahren zum Reparieren von teilweise defekten Leiterzüge, das folgende Schritte umfaßt: Erhitzen mindestens einer teilweise defekten Stelle durch starken Strom und Induzieren der Abscheidung eines leitfähigen Materials an der teilweise defekten Stelle durch den Thermobatterieeffekt, wodurch der Leiterzug repariert wird.
Dieses Verfahren kann ebenfalls angewendet werden, um einen Leiterzug mit mindestens einem offenen Segment in einem zweistufigen Prozeß zu reparieren. Zuerst wird eine leitende Verbindung über das offene Segment hergestellt. Die Leitfähigkeit dieser Verbindung kann sehr niedrig sein. Dann wird die leitende Verbindung mit starkem Strom erhitzt und durch den Thermobatterieeffekt bewirkt, daß ein leitfähiges Material entlang der leitenden Verbindung abgeschieden wird, wodurch das offene Segment im Leiterzug repariert wird.
Die Figur zeigt einen Leiterzug, die in einem Überzugprozeß mit dem Verfahren der vorliegenden Erfindung repariert wird.
Diese Erfindung beschreibt ein automatisches Verfahren zum Reparieren von Verengungen oder dünnen Stellen in Leiterzügen, ohne die Notwendigkeit, diese Verengungen physikalisch zu lokalisieren. Mit Verengung oder dünner Stelle wird hier ein kleiner Teil oder Bereich eines Leiterzugs bezeichnet, der einen höheren Widerstand pro Längeneinheit aufweist als der normale Leiterzug. Die Verengung kann eine andere Form haben, z. B. eine lokale Schmalstelle in der Breite oder Höhe bzw. Dicke des Leiterzugs sein, oder die Stelle besteht aus einem weniger leitfähigen Material als der normale Leiterzug. Die Verengung kann auch eine dünne elektrische Verbindung oder eine Brücke über eine offene Verbindungsstelle sein.
Auf dem heutigen Stand der Technik ist bekannt, daß durch einen relativ starken elektrischen Strom in einem Leiterzug eines Leiterzugnetzes vor allem die Verengungen (oder dünnen Stellen bzw. Stellen mit niedriger Leitfähigkeit) erhitzt werden. Die Ursache hierfür ist, daß die enge Stelle in einem Leiterzug einen höheren Widerstandswert pro Längeneinheit aufweist und mehr Wärme (in Joule) erzeugt als ein normales Segment. Außerdern ist die Wärmeabstrahlung aufgrund des geringeren Querschnitts der Verengung langsamer.
Das oben beschriebene Joulesche Wärmephänomen ist auch die Basis für die meisten elektrischen Verfahren der Defekterkennung, z. B. für den NLC-Tester.
Das Grundprinzip der vorliegenden Erfindung ist das Induzieren einer Metallabscheidung an der defekten Stelle durch die an der defekten Stelle erzeugte Joulesche Wärme.
Eine Reihe von Prozessen kann zur Abscheidung des leitfähigen Materials verwendet werden. Abscheidungsprozesse in der Gasphase und in der Flüssigphase sind hier eingeschlossen.
Einer dieser Prozesse ist der galvanische Prozeß, der sich den Thermobatterieeffekt zunutze macht. Durch diesen Effekt wird die heiße Stelle elektrisch negativ geladen (Kathode) und die kalten Teile des Leiterzugs positiv (Anode). Das Material, das an der defekten oder leeren Stelle abgeschieden werden soll, wird entweder von den Meßfühlern aufgenommen oder stammt von dicken Stellen des Leiterzugs, von wo aus es zur defekten Stelle wandert. Das führt zu einer Abscheidung von leitfähigem Material genau an der defekten Stelle. Diese bleibt negativ geladen, bis die Reparatur abgeschlossen ist. Erfolgt die Übertragung des Metalls von einer dicken Stelle des Leiterzugs an die defekte Stelle, erfolgt eine Angleichung der Stellen, nachdem der Abscheidungsprozeß abgeschlossen ist.
Im zweiten Prozeß wird eine autokatalytische Überzuglösung verwendet. Das Material, das abgeschieden werden soll, ist in der Überzuglösung enthalten. Die Überzugdicke hängt entscheidend von der Temperatur ab, bei Raumtemperatur findet beispielsweise kaum ein Überzug des elektrischen Leiterzugs außer an einem heißen Punkt statt. In diesem Fall wird jedoch nur der heiße Punkt überzogen. Beim Durchfluß eines starken Stroms wird die defekte Stelle zu einem heißen Punkt im Leiterzug. An diesem Punkt herrscht eine hohe Überzuggeschwindigkeit, während am übrigen Teil der Leiterzug kein Überzug stattfindet. Die anfänglich hohe Überzuggeschwindigkeit am heißen Punkt sinkt mit dem Auffüllen der defekten oder leeren Stelle durch das Überzugmaterial. Mit dem Verschwinden des heißen Punkts verlangsamt sich der Prozeß und endet schließlich.
Der dritte Prozeß ist der selbstinduzierte CVD-Prozeß. In diesem Prozeß werden bestimmte organometallische Komponenten von leitfähigem Material durch die Joulesche Wärme gespalten, die an der defekten Stelle durch den starken Strom im Leiterzug erzeugt wurde. Das leitende Material wird dann genau an der defekten Stelle abgeschieden.
Bei jedem Prozeß wird die defekte Stelle mit einem leitfähigen Material überzogen bzw. bedeckt, wodurch der defekte Leiterzug repariert wird. Ein Vorteil dieser Erfindung ist, daß die Reparatur selbständig ausgeführt wird, d. h., die defekte Stelle bzw. die defekten Stellen müssen nicht lokalisiert werden, da der elektrische Strom diese Stellen selbst findet und erhitzt. Der defekte Punkt wird automatisch mit der richtigen Menge des gewünschten Materials überzogen.
Der oben beschriebene Prozeß begrenzt sich auch selbst. Während der Metallabscheidung an der defekten oder leeren Stelle vergrößert sich der Querschnitt des defekten Segments im Leiterzug. Als Folge sinkt der lokale Widerstand, und die Wärmeabstrahlung durch den Leiterzug wird verbessert. Die Temperatur an der defekten Stelle sinkt. Schließlich endet der Abscheidungsprozeß, wenn der Querschnitt des defekten Segments bzw. der defekten Stelle mit leitfähigem Material aufgefüllt und der Stromfluß nicht länger eingeschränkt ist.
Da die defekte Stelle durch den lokalen Jouleschen Effekt repariert wurde, verschwindet das Signal für den Defekt bei einem elektrischen Tester (z. E. NLC-Testr), wenn der lokale Joulesche Effekt endet.
Bei Verwendung einer galvanischen Lösung wird ein Wechselstrom bevorzugt, um die unerwünschte Bewegung von einem zum anderen Ende des Leiterzugs zu vermeiden. Frequenz und Wellenform sind jedoch wahrscheinlich nicht entscheidend. Daher ist es am einfachsten, als Quelle eine handelsübliche Stromleitung mit 60 Hz zu verwenden, bei der die Spannung auf wenige Volt reduziert ist.
Der relativ starke Strom, der zur Reparatur von Brüchen oder Verengungen durch den teilweise defekten Leiterzug hindurchgeleitet wird, kann gepulst oder moduliert sein. Ist der Strom gepulst, wird der Abscheidungsprozeß sehr wahrscheinlich verlangsamt werden. Die Abscheidung sollte jedoch gleichmäßig sein. Ein System zur Rückkopplung könnte zur Verfügung gestellt werden, das sicherstellt, daß der durch den Leiterzug hindurchgeleitete starke Strom immer unter dem Niveau bleibt, auf dem der Leiterzug beschädigt werden könnte, beispielsweise durch das Ausbrennen einer offenen Stelle an einer Verengung.
Durch die Kombination des Prozesses dieser Erfindung mit der laserinduzierten Abscheidung oder anderen Verfahren, die eine elektrische Verbindung, wie beispielsweise eine dünne Brücke über eine offene Verbindungsstelle (unabhängig davon, wie schlecht die Leitfähigkeit ist), herstellen, kann die offene Verbindungsstelle ebenfalls repariert werden. Die gebildete leitfähige Verbindung wird durch starken Strom erhitzt, und nach dem Auslösen des selbstinduzierten Abscheidungsprozesses ergibt sich ein zuverlässiger Leiterzug.
Das abgeschiedene leitfähige Material, das die erste Verbindung über die offene Stelle oder Lücke herstellt, muß nicht notwendigerweise das Material sein, aus dem der Leiterzug besteht.
Ebenso muß das leitfähige Material, das an der Verengung oder dünnen Stelle abgeschieden wird, nicht da. Material sein, aus dem der Leiterzug besteht. Unter anderem können die folgenden Materialien bei dieser Erfindung verwendet werden: Kupfer, Silber, Chrom, Aluminium, Gold, Platin, Molybdän, Wolfram, Nickel, Palladium und Titan.
Das Verfahren der Erfindung ist sehr effizient und kostensparend. Es arbeitet selbständig, beendet sich selbst und ermöglicht eine Metallabscheidung von hoher Qualität. Mit diesem Verfahren kann das derzeit gängige manuelle Reparaturverfahren ersetzt werden. Es kann mit nichtdestruktiven elektrischen Testverfahren kombiniert werden, damit das Testen und Reparieren von PCB-Leiterplatten voll automatisiert wird.
Durch die Kombination des selbstinduzierten Reparaturverfahrens mit dem laserinduzierten Abscheidungsverfahren oder einem anderen Verfahren zur Herstellung einer ersten elektrischen Verbindung kann auch die selbstinduzierte Reparatur von offenen Stellen durchgeführt werden.
Da das Verfahren dieser Erfindung bei relativ niedrigen Temperaturen ausgeführt wird, kann es bei Leiterplatten angewendet werden, die aus Polymer oder anderen organischen Materialien hergestellt sind. Das gilt auch für Leiterplatten aus Keramik, die Leiterzüge aufweisen.

Versuchsanordnung für die Beispiele 1 bis 4

Zur Demonstration des neuen Verfahrens wurde eine Reihe von Experimenten durchgeführt. Die Ergebnisse zeigten, daß das Prinzip gültig ist. Außerdem wurde festgestellt, daß das Verfahren unkompliziert und einfach in der Anwendung ist.
Als Beispielexemplare zur Demonstration des Verfahrens wurden Leiterplatten mit Kupferleitern verwendet Die Exemplare wurden beschädigt, indem einige Stellen verkratzt und mit Eisenchloridlösung verätzt wurden. Die defekten Stellen waren entweder Verengungen oder dünne Abschnitte mit einer Dicke von ungefähr 10 bis 50 Mikrometern.
Die Defekte wurden mit einem IBM NLC-Tester (siehe US-Patent Nr. 4,496,900) bestimmt. Die ersten abgelesenen Werte bei den Exemplaren befanden sich im Bereich von 10 Mikrovolt/A³ bis 10 000 Mikrovolt/A³. Nach der Reparatur war jeder Leiterzug insofern normal, als daß die NLC-Werte reduziert waren und unter der Nachweisgrenze lagen. Die visuelle Prüfung ergab, daß die defekten Stellen ausreichend mit dem leitfähigen Material, z. B. Kupfer, bedeckt waren.
Wie in der Figur dargestellt, wurden zwei Meßfühler oder Elektroden (20) mit Drahtleitungen (22) an einem Ende an eine Leiterplatte (14) angeschlossen. Auf der Leiterplatte befand sich ein Leiterzug (16) mit einer Verengung bzw. dünnen Stelle (18). Die Verengung (18) kann auch eine dünne elektrische Verbindung oder eine Brücke über eine offene Verbindungsstelle sein (hier nicht dargestellt). Die Leiterplatte (14) mit den angeschlossenen Meßfühlern (20) wurde in den Behälter (10) mit der Überzuglösung (12) getaucht. Die Drahtleitungen (22) wurden an einen Voltmeter (24), einen einohmigen Widerstand (26) und einen Transformator (32) angeschlossen. Die Stromversorgung erfolgte aus einer Wechselstromquelle (28) über einen Spannungsregler (30).
Die Stromquelle aus einem Spannungsregler (30) und einem Transformator (32) wurde an eine handelsübliche Stromleitung (28) angeschlossen. Die Stromquelle sorgte für einen Wechselstrom von bis zu 7,5 Ampere bei nur wenigen Volt. Der Strom wurde durch einen Voltmeter (24) mit einem einohmigen Widerstand (26) gesteuert, der mit dem Leiterzug (16) in Reihe geschaltet war. Der einohmige Widerstand (26) wurde auch zur Stabilisierung des Stroms eingesetzt.
Zwei Arten von Überzuglösung wurden verwendet, die normale galvanische Lösung aus einem Mol Kupfersulfat und 0,5 Mol Schwefelsäure und eine handelsübliche EDTA-basierte (Ethylen Diamino Tetra Acetic acid - Athylendiaminctetra-Essigsäure) autokatalytische Überzuglösung, die von Enthone, Inc., West Haven, CT., USA hergestellt wird.
Nach dem Reparieren der defekten Stelle wurde die Mikrostuktur von abgeschiedenem Material mit Hilfe von stark vergrößerten Mikrobildern vom Rasterelektronenmikroskop für Oberflächen untersucht. Das abgeschiedene Material erschien kristallin mit ausreichender Körnung. Es bildete eine zusammenhängende Schicht und hatte eine dichte Struktur.

Beispiel 1

Die Exemplare wurden vor Reparaturbeginn mit dem IBM NLC-Tester getestet. Die Werte der defekten Stellen bei den Exemplaren bewegten sich im Bereich von 10 Mikrovolt/A³ bis 10 000 Mikrovolt/A³ an der Luft.
Die Exemplare wurden in der oben beschriebenen Versuchsanordnung in einer galvanischen Lösung von einem Mol Kupfer und 0,5 Mol Schwefelsäure repariert. Beide Elektroden (20) wurden an den Leiterzug (16) mit der Verengung angeschlossen, wie in der Figur dargestellt. Bei Stromdurchfluß wurde an der defekten Stelle (18) ein heißer Punkt erzeugt. Der Strom löste eine Kupferabscheidung im Bereich der Verengung (18) aus. Der galvanische Prozeß dauerte solange an, bis der Leiterzug angeglichen und der heiße Punkt verschwunden war. Die Leiterplatte mit dem reparierten Leiterzug wurde aus dem Behälter genommen, und die Rückstände der galvanischen Lösung wurden mit Wasser abgespült.
Es wurde festgestellt, daß die verschiedenen Exemplare für das Reparaturverfahren mit Strom verschiedene optimale Werte aufwiesen. Der Bereich, in dem durch Strom eine Reparatur ausgelöst wird, reicht von ca. 1 Ampere bis ca. 3 Ampere. Bei einigen Exemplaren entstanden offene Stellen, wenn mit einem Strom von 4 Ampere begonnen wurde.
Bei vielen Exemplaren reichten 2 Ampere nicht aus, um einen sichtbaren Effekt zu erzielen. Die meisten Exemplare zeigten jedoch eine Verbesserung bei 3 Ampere. Nach einem Stromdurchfluß von 4 Ampere über einige Minuten waren alle Exemplare vollständig repariert.
Es wurde ebenfalls festgestellt, daß in den Fällen, in denen der Strom zu stark und die Dauer zu lang war, Nebeneffekte auftraten, wie beispielsweise die Bildung von Blasen oder Spitzen im leitenden Material. Bei einem Stromdurchfluß von 5 Ampere über 2 Minuten gleichen sich die defekten Stellen noch stärker an. An der Schnittstelle zwischen dem Kupfer und dem PCB-Substrat (Printed Circuit Board) bilden sich jedoch Blasen. Um die Blasen entstehen glockenförmige Vorsprünge. Das abgegeschiedene Kupfer beginnt porös zu werden. Die Blasen können durch starkes Schütteln, beispielsweise in einem Ultraschallbad, entfernt werden.
Es wurde ein universeller Prozeß entwickelt, bei dem alle Defekte ohne Nebeneffekte repariert werden können. Bei diesem Prozeß wird mit einem Wechselstrom von wenigen Ampere, beispielsweise 1 Ampere, begonnen. Die Stromstärke wird mit einer Geschwindigkeit von 1-2 Ampere pro Minute langsam erhöht, bis sie einen Wert von 4 bis 4,5 Ampere erreicht. Dieser Wert war für den betreffenden Leiterzug die maximal erträgliche Stromstärke. Die Stromstärke wurde über zwei bis drei Minuten auf 4 bis 4,5 Ampere gehalten, dann wurde das System ausgeschaltet. Bei diesem Verfahren wurden die unerwünschten Nebeneffekte eliminiert.
Es wurde festgestellt, daß mit dem oben beschriebenen Verfahren alle Exemplare zu normalen Leiterzügen, wie vom NLC-Tester angezeigt, wiederhergestellt werden können.

Beispiel 2

Die in der Figur dargestellte und oben beschriebene Versuchsanordnung wurde verwendet. Es wurde ein teilweise defekter Kupferleiter (16) mit einer Dicke von 50 Mikrometern verwendet, der eine Verengung (18) aufwies. Laut Berechnung war die dünnste Stelle der Verengung weit weniger als 10 Mikrometer dick. Der Kupferleiter mit der Verengung wurde starkem Strom ausgesetzt, wodurch der Bereich um die Verengung (18) erhitzt wurde. Die defekte Verengung wurde in der EDTA-basierten autokatalytischen Lösung von Enthone Inc. überzogen. Dieser autokatalytische Überzugprozeß endete, als ausreichend Kupfer abgeschieden war und die heißen Punkte verschwunden waren. Die Leiterplatte mit dem reparierten Leiterzug wurde aus dem Behälter genommen und die Überzuglösung mit Wasser abgespült. Nach dem Überziehen der Verengung mit Kupfer wurde festgestellt, daß die NLC-Werte unter der Nachweisgrenze lagen. Nach der Metallabscheidung an der defekten Stelle war die dünnste Stelle der reparierten Verengung über 40 Mikrometer dick.
Der galvanische Prozeß und der autokatalytische Prozeß erzielten vergleichbare Ergebnisse. Die Reparaturgeschwindigkeit beim autokatalytischen Prozeß war um ca. Faktor zwei langsamer als beim galvanischen Prozeß.

Beispiel 3

Die in der Figur dargestellte und oben beschriebene Versuchsanordnung wurde verwendet. Ein teilweise defekter Kupferleiter (16) mit einem Bruch wurde repariert. Vor der Reparatur war der Bruch offensichtlich. Der NLC-Wert ergab 300 Mikrovolt/A³, d. h. einen schwerwiegenden Fehler. Der Kupferleiter wurde einem starken Strom ausaesetzt. Der Bereich um den Bruch wurde im galvanischen Prozeß überzogen und die Bruchstelle mit Kupfer aufgefüllt. Bei der visuellen Untersuchung wurde festgestellt, daß der gesamte Bereich um den Bruch mit einer dicken Kupferschicht bedeckt war. Die NLC-Werte lagen unter der Nachweisgrenze.
Bei einem weiteren Versuch wurde eine ähnliche Versuchsanordnung wie in Beispiel 3 verwendet. Hier wurde der teilweise defekte Kupferleiter mit dem Bruch jedoch einem autokatalytischen Prozeß unterzogen. Der starke Strom erhitzte den Bereich um den Bruch, und die Bruchstelle wurde mit Kupfer aufgefüllt. Bei der visuellen Untersuchung wurde festgestellt, daß der gesamte Bereich um den Bruch mit einer dicken Kupferschicht bedeckt war. Die NLC-Werte lagen unter der Nachweisgrenze.

Beispiel 5

Eine Gaskammer ist mit gesättigtem Dampf aus Triethylphosphin- Cyclopentadienyl gefüllt. In der Gaskammer befindet sich ein Kupferleiter mit einer defekten Stelle. Durch langsames Erhöhen der Stromstärke von 1 Ampere auf 5 Ampere entsteht an der defekten Stelle des Kupferleiters ein heißer Punkt. Die Kupferabscheidung an der defekten Stelle wird durch einen Gasphasenpyrolyseprozeß induziert, oder es findet ein selbstinduzierter CVD-Prozeß statt.

Claims

1. Verfahren zum Reparieren von teilweise defekten Leiterzügen die folgenden Schritte umfassend:

Erhitzen mindestens einer teilweise defekten Stelle des defekten Leiterzugs durch Hindurchleiten eines starken Stroms und

Induzieren einer Abscheidung eines leitfähigen Materials an der teilweise defekten Stelle durch den Thermobatterieeffekt, wodurch der Leiterzug repariert wird.

2. Verfahren gemäß Anspruch 1, wobei die Abscheidung des leitfähigen Materials beendet wird, wenn der Querschnitt der mit dem leitfähigen Material gefüllten defekten Stelle dem Querschnitt des Leiterzugs entspricht.

3. Verfahren zum Reparieren eines Leiterzugs mit mindestens einem offenen Segment die folgenden Schritte umfassend:

Bilden einer leitfähigen Verbindung über das offene Segment,

Erhitzen der leitfähigen Verbindung durch Hindurchleiten eines starken Stroms und

Induzieren der Abscheidung eines leitfähigen Materials entlang der leitfähigen Verbindung durch den Thermobatterieeffekt, wodurch das offene Segment in dem Leiterzug repariert wird.

4. Verfahren gemäß Anspruch 3, wobei die Abscheidung des leitfähigen Materials beendet wird, wenn der Querschnitt des mit dem leitfähigen Material gefüllten offenen Segments dem Querschnitt des Leiterzugs entspricht.

5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, wobei das leitfähige Material aus der Gruppe bestehend aus Nickel, Kupfer, Silber, Chrom, Aluminium, Gold, Palladium, Platin, Molybdän, Wolfram und Titan ausgewählt wird.

6. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, wobei das leitfähige Material durch einen galvanischen Prozeß abgeschieden wird.

7. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der defekte Leiterzug auf einer Leiterplatte befindet.

8. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der defekte Leiterzug auf keramischem Material befindet.

9. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, wobei sich der defekte Leiterzug auf polymerem Material befindet.

10. Verfahren gemäß einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 9, wobei der starke Strom Wechselstrom oder Gleichstrom sein kann oder gepulst oder moduliert ist.

11. Verfahren gemäß Anspruch 10, wobei der starke Strom unterhalb der Stromstärke bleibt, bei der der Leiterzug zerstört werden kann.

12. Verfahren gemäß Anspruch 10 oder 11, wobei der starke Strom mit einer relativ geringen Stärke beginnt, langsam erhöht wird, bis die für den Leiterzug maximal erträgliche Stärke erreicht ist, und dann beendet wird, nachdem die teilweise defekte Stelle repariert wurde.