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La capacidad de controlar las máquinas a través del pensamiento es un sueño a largo plazo; Especialmente aquellos que están paralizados. En los últimos años, los avances tecnológicos han acelerado el desarrollo de la interfaz cerebro - máquina (IMC). En aplicaciones biomédicas, los investigadores de la Universidad Duke han desarrollado con éxito circuitos integrados y electrónicos de procesamiento de señales para la transmisión inalámbrica de energía e información utilizando sondas neuronales. El siguiente paso es desarrollar la tecnología de encapsulación de componentes. ¿Sin embargo, cómo se conectan estos componentes?
El tamaño y la fiabilidad son dos de los factores más importantes para los implantes biomédicos. Two Material de embalaje technologies in Este microelectronics industry (flip chip bonding and PCB flexible Portador) are just right for this application.Flip chip La tecnología de Unión se ha desarrollado durante más de 3.0 años.. La ventaja de esta tecnología es su pequeño tamaño, Alta densidad lineal, Mejora del rendimiento eléctrico debido al pin corto 4.. Otra ventaja es que Flip chip La tecnología de unión consiste en empaquetar varios chips de diferentes tamaños en el mismo portador de PCB para formar un Módulo multichip.. Este embalaje elimina los conectores grandes y poco fiables.
Además, the Placa PORTANTE flexible de PCB made of polyimide can be bent and folded, Puede hacer pleno uso del espacio para hacer piezas pequeñas. Sin embargo,, because polyimide materials are only suitable for low-temperature joining technology (the process temperature is less than 2.00 degrees Celsius), Es necesario utilizar adhesivos termoestables en lugar de soldadura para proporcionar conexiones mecánicas y eléctricas. En este estudio, Utilizamos técnicas de bajo costo de protuberancia cilíndrica de oro en lugar de las técnicas de protuberancia de estaño - plomo utilizadas en otras aplicaciones similares.
Con el fin de desarrollar un proceso de fabricación adecuado para aplicaciones biomédicas, diseñamos y fabricamos un chip de prueba basado en poliimida. Estos chips de prueba se utilizan para validar el proceso de fabricación después de estampar los lingotes columnares. Se probaron adhesivos conductores y aislantes termoendurecidos, respectivamente, y se midió la resistencia al contacto para evaluar la fiabilidad del producto después de la prueba del ciclo de temperatura.
Tecnología de conexión
Esperamos desarrollar un proceso fiable de Unión de virutas a la Unión de virutas mediante el uso de la tecnología de protuberancias de oro columnar y adhesivos termoendurecidos. PCB flexible carrier. En este estudio, Probamos dos métodos de unión; El primer método utiliza adhesivo termoestable aislante, El segundo método utiliza adhesivo conductor y almohadilla aislante. Cada componente de prueba consiste en un circuito de prueba PCB Placa PORTANTE Y un chip falso. Este Placa portadora de PCB El paquete pin Array también está diseñado en la misma poliimida Placa portadora de PCB, Para futuras pruebas de chips de amplificación de señales neuronales.
Unión termoestable de aislamiento: en el método de unión termoestable de aislamiento, Chips con pepitas largas y cilíndricas Placa portadora de PCB Unión con adhesivo termoestable aislante. Chip y Placa portadora de PCB are performed by a flip chip bonding machine (SUSS Microtec's FC150). The steps of joining are as follows:
1. Instale el chip y la placa de soporte de PCB con el bulto de oro de la columna larga en el soldador de chips flip - chip.
2. El chip y la placa portadora de PCB se alinean a través del soldador flip - chip.
3. Aplique adhesivo termoestable aislante a la placa de soporte de PCB.
4. Conecte el chip a la placa portadora de PCB de acuerdo con las condiciones de la tabla 2 y la figura 3.
5. El adhesivo se endurece térmicamente a la presión de unión y luego se enfría antes de liberar la presión.
Tecnología de Unión del adhesivo conductor
En el método de Unión del adhesivo conductor, Un chip con una column a larga se coloca primero en una fina capa de pegamento de plata. Luego conecte el chip con pegamento de plata Placa portadora de PCB Adhesivo termoestable con aislamiento. Alineación y Unión de chips y portadores de PCB. Los pasos de conexión son los siguientes:
1. Coloque el chip con lingotes largos en flip - chip.
2. Coloque el deslizador de vidrio en la ventosa en el soporte de PCB.
3. Aplique una fina capa de adhesivo conductor de plata en la diapositiva. Nota: el adhesivo conductor de plata se diluye en un 10% para obtener un mejor efecto de Unión.
4. Extender la pasta de plata conductora a un espesor de 30 micras mediante soldadura flip - chip.
5. Presione el chip con lingotes de oro en una capa conductora de 30 micras de espesor.
6.. Retire el deslizador de vidrio y colóquelo en la placa de soporte de PCB.
7.. Aplique adhesivo aislante de curado en caliente a la placa de soporte de PCB.
8.. Alinear el chip con la placa de soporte de PCB y pegarlo con pegamento.
9. El adhesivo se endurece térmicamente a la presión de unión y luego se enfría antes de liberar la presión.
Ensayo del ciclo de temperatura: el ensayo del ciclo de temperatura se utiliza generalmente para verificar la fiabilidad de las articulaciones. Durante la prueba del ciclo de temperatura, la temperatura y la resistencia entre un par de bultos en el chip analógico se registran cada 30 segundos.
Las condiciones de cambio de temperatura del ensayo del ciclo de temperatura se establecen de la siguiente manera:
1. Manténgalo a 85 grados Celsius durante 10 minutos.
2. Enfriar a - 10 grados Celsius tan pronto como sea posible.
3. Manténgalo a - 10 grados Celsius durante 10 minutos.
4. Aumente la temperatura a 85 grados Celsius lo antes posible.
5. Repita este ciclo de cambio de temperatura.
Chip analógico cortado del sustrato de poliimida, Además, los deslizadores de vidrio se unen para mejorar la resistencia estructural del chip analógico flexible., Y colocación de pepitas de oro columnar, and then the two methods mentioned above (insulating thermosetting adhesive bonding technology), Conductive thermal hardening adhesive bonding technology) to join the simulation chip and the Placa PORTANTE flexible de PCB. Debido a que el chip analógico fabricado en sustrato de poliimida es translúcido, Podemos inspeccionar visualmente la interfaz adhesiva. Las protuberancias cilíndricas de oro parecen comprimirse uniformemente, Esto significa que la planitud está bien controlada. Control de precisión de alineación dentro de 3 micras. Se pueden ver algunas burbujas en la capa adhesiva, Pero estas burbujas no parecen afectar el rendimiento.
Hay varias ventajas en el uso de la técnica de Unión de pepitas de oro columnar y pegamento. En primer lugar, este método se aplica a los dados. De hecho, el uso del chip de simulación suave como componente de prueba es un método relativamente barato y práctico para desarrollar la tecnología de Unión. Cuando se utiliza poliimida como sustrato, los componentes de prueba translúcidos son incluso más beneficiosos de lo esperado. Debido a que el conjunto de prueba es translúcido, podemos comprobar fácilmente la calidad de la articulación con un microscopio óptico. Utilizando la tecnología de Unión de adhesivos termoestables aislantes, los pasos del proceso son relativamente simples y no requieren pasos de limpieza y relleno adicional de la capa inferior. El método de Unión del adhesivo conductor debe controlarse cuidadosamente, especialmente la aplicación del adhesivo de plata y el adhesivo de inmersión. Además, teniendo en cuenta la resistencia mecánica, es necesario a ñadir un paso de relleno inferior. La desventaja común de ambos métodos es que el tiempo de curado (10 minutos) del adhesivo es demasiado largo; Esto es aceptable para la investigación.
Sin embargo,, Para la producción en masa, Necesita un pegamento con un tiempo de curado más corto. Creemos que cuando el adhesivo y el relleno inferior se solidifican, Pueden apretar el chip y el portador de PCB, Para mejorar la calidad de las articulaciones. En el ensayo del ciclo de temperatura, La resistencia media de la tecnología de unión termoestable de aislamiento se ajusta a nuestras expectativas; Este resultado también se puede comparar con los resultados de otras unidades. Tecnología de unión con adhesivo termoestable aislante, Componentes preparados Flip chip Unión en flexible Sustrato de PCB and the commercially produced ceramic pin array package components have the same electrical performance. Además, La tecnología tiene las ventajas de pequeño tamaño y forma diferente..
Con el fin de combinar el chip ASICS del amplificador de señal Neural con Placa PORTANTE flexible de PCB by Flip chip packaging, Desarrollamos y evaluamos dos métodos de unión, El desarrollo y ensayo de la tecnología de fabricación de chips analógicos fabricados en sustratos de poliimida. Sobre la base de un proceso de fabricación simple y una buena fiabilidad, Utilizamos tecnología de unión termoestable aislante y tecnología de proyección de oro de puntales. También utilizamos este método para conectar el chip ASICS del amplificador de señal Neural al paquete pin Array Placa portadora de PCB. La primera prueba produjo el 100% de los productos funcionales.
