PCB 기술 - 유연한 회로 기판의 역조립 칩 어셈블리

사상을 통해 기계를 통제하는 능력은 사람들의 오랜 꿈이다.특히 마비된 사람들은최근 몇 년 동안 기술 진보는 인간의 뇌-기계 인터페이스 (BMI) 의 발전을 가속화시켰다.생물의학응용의 경우 듀크대학 연구진은 이미 신경탐침을 리용하여 전력과 정보를 무선으로 전송하는 신호처리 ASIC와 전자회로시스템을 성공적으로 개발하였다.다음 단계는 어셈블리 패키징 기술을 개발하는 것입니다.그러나 이러한 구성 요소는 어떻게 서로 연결됩니까?

크기와 신뢰성은 생물의학 이식물의 두 가지 가장 중요한 요소이다.마이크로일렉트로닉스 업계의 두 가지 패키징 기술(역조립 용접과 플렉시블 PCB 캐리어)은 이런 응용에 적합하다. 역조립 용접 기술은 30년 넘게 발전해 왔다.이 기술은 크기가 작고 배선 밀도가 높으며 짧은 핀으로 인해 전기 성능이 개선되는 장점이 있습니다.4.역장착 칩 접합 기술의 또 다른 장점은 서로 다른 크기의 여러 칩을 동일한 PCB 캐리어에 패키지하여 멀티칩 모듈을 형성할 수 있다는 것이다.이러한 유형의 패키지는 크고 신뢰할 수 없는 커넥터를 제거합니다.

또한 폴리이미드로 만든 플렉시블 PCB 탑재판은 구부리고 접을 수 있어 공간을 충분히 활용해 소형 부품을 만들 수 있다.그러나 폴리이미드 재료는 저온 연결 기술 (섭씨 200도 미만) 에만 적용되기 때문에 용접재 대신 열경화성 접착제를 사용하여 기계적, 전기적 연결을 제공할 필요가 있습니다.이 연구에서 우리는 다른 유사한 응용에 사용되는 주석-납 볼록점 기술이 아니라 저렴한 기둥 모양의 금 볼록점 기술을 사용합니다.

우리는 생의학 응용에 적합한 제조 공정을 개발하기 위해 폴리이미드를 기반으로 한 테스트 칩을 설계하고 제조했다.이 테스트 칩들은 기둥형 금 볼록 블록으로 프레스한 후의 제조 공정을 검증하는 데 쓰인다.우리는 각각 전도도와 절연열경화접착제를 시험하고 온도순환테스트를 진행한후 접촉저항을 측정하여 제품의 신빙성을 평가하였다.

연결 기술

우리는 기둥 모양의 금 볼록 블록 기술과 열경화 접착제를 사용하여 슬라이스 칩을 유연한 PCB 캐리어에 접착하는 신뢰할 수있는 공정을 개발하기를 희망합니다.이 연구에서는 두 가지 접착 방법을 테스트했습니다.첫 번째 방법은 절연 열경화성 접착제, 두 번째 방법은 전도성 접착제와 절연 하단 충전재를 사용한다.각 테스트 구성 요소는 테스트 회로 PCB 로드보드와 위조 칩으로 구성되어 있습니다.핀어레이 패키지의 PCB 탑재판도 앞으로 신경신호증폭기 칩을 테스트하는 데 사용할 수 있도록 동일한 폴리이미드 PCB 탑재판에 설계됐다.

절연열경화성접착: 절연열경화성접착방법에서 절연열경화성접착제로 긴 기둥모양의 금볼록블록을 가진 칩을 PCB 적재판과 접합한다.칩 및 PCB 캐리어 보드의 정렬 및 연결은 역장착 칩 커넥터 (SUSS Microtec의 FC150) 를 통해 이루어집니다.연결 단계는 다음과 같습니다.

1.긴 기둥 모양의 금 볼록 블록이 있는 칩과 PCB 탑재판을 거꾸로 장착된 칩 접합기에 넣습니다.

2.칩과 PCB 탑재판은 거꾸로 장착된 칩 접합기를 통해 조준한다.

3. PCB 탑재판에 절연 열경화성 접착제를 바른다.

4. 표 2와 그림 3의 조건에 따라 칩을 PCB 탑재판에 연결한다.

5. 접착제는 접합압력에 의해 열경화된 후 압력이 방출되기 전에 냉각한다.

전도성 접착제의 접착 기술

전도성 접착 방법에서는 먼저 긴 기둥 모양의 금 볼록 블록을 가진 칩을 실버 접착 얇은 층에 배치합니다.그런 다음 은접착제가 있는 칩을 절연 열경화성 접착제가 있는 PCB 탑재판에 연결합니다.칩과 PCB 캐리어의 조준과 접합도 역장착 칩 접합기를 사용한다.연결 단계는 다음과 같습니다.

1. 긴 기둥형 금볼록 블록이 있는 칩을 역장착 칩 접합기에 탑재한다.

2. PCB 브래킷의 흡판 위에 볼륨 슬라이스를 올려놓는다.

3. 필름에 전도성 은접착제를 얇게 바른다.참고: 더 나은 접착 효과를 위해 전도성 실버 접착제를 10% 희석합니다.

4.리셋 칩 키조합기를 사용하여 전도성 실버 연고를 30마이크로미터의 두께로 펴십시오.

5. 기둥 모양의 금 볼록 블록이 있는 칩을 30마이크로미터 두께의 전도성 은 접착층에 눌러 넣는다.

6. 볼륨 필름을 다운로드하여 PCB 탑재판 위에 놓는다.

7. PCB 탑재판에 절연열경화제를 바른다.

8. 칩을 PCB 탑재판에 정렬한 다음 접착제를 통해 칩을 회로판 탑재판에 접착시킨다.

9. 접착제는 접합압력에 의해 열경화된 후 압력이 방출되기 전에 냉각된다.

온도 순환 시험: 온도 순환 시험은 일반적으로 커넥터의 신뢰성을 검증하는 데 사용됩니다.온도 순환 테스트 동안 30초마다 아날로그 칩의 볼록점 한 쌍 사이의 온도와 저항을 기록한다.

온도 순환 시험의 온도 변화 조건은 다음과 같이 설정됩니다.

1.섭씨 85도에서 10분간 유지한다.

2.가능한 한 빨리 영하 10도까지 냉각한다.

3.섭씨 영하 10도의 온도에서 10분간 유지한다.

4.가능한 한 빨리 온도를 85도까지 올려라.

5. 이 온도 변화 순환을 반복한다.

폴리이미드 라이닝 바닥에서 아날로그 칩을 절단하고 플렉시블 아날로그 칩의 구조 강도를 강화하기 위해 볼륨을 접착하고 기둥 모양의 골드 볼록 블록을 배치한 다음 위의 두 가지 방법 (절연 열경화성 접착제 접착 기술) 을 사용합니다.전도성 열경화 접착 기술) 은 아날로그 칩을 플렉시블 PCB 탑재판과 연결한다.폴리아미드 라이닝 바닥에 제작된 이 아날로그 칩은 반투명이기 때문에 우리는 직관적으로 접합 인터페이스를 검사할 수 있다.원통형의 금볼록덩어리는 균일하게 압축되여있는데 이는 평면도가 아주 잘 통제되였음을 의미한다.조준의 정밀도는 3마이크로미터 이내로 통제된다.접착층에 일부 기포가 존재하지만 이런 기포는 성능에 영향을 주지 않는것 같다.

기둥 모양의 금 볼록 블록과 접착제를 사용하는 연결 기술은 몇 가지 장점이 있다.첫째, 이 방법은 슬라이스에 적용됩니다.사실 소프트 시뮬레이션 칩을 테스트 부품으로 사용하는 것은 키 조합 기술을 개발하는 상대적으로 저렴하고 실용적인 방법이다.폴리이미드를 기저로 사용할 때 반투명 테스트 부품은 예상보다 더 유익하다.테스트 부품이 반투명이기 때문에, 우리는 쉽게 광학 마이크로미러를 사용하여 이음매의 품질을 검사할 수 있다.절연열경화성접착제접착기술을 사용하면 공정절차가 상대적으로 간단하며 청결절차와 추가적인 밑부분충전이 필요하지 않다.전도성 접착제의 접착 방법은 몇 가지 절차를 자세히 통제해야 하는데, 특히 은접착제와 침착제의 응용은 더욱 그렇다.또한 기계적 강도를 고려하여 하단 채우기 단계를 추가할 필요가 있습니다.이 두 가지 방법의 공통적인 단점은 접착제의 경화 시간 (10분) 이 너무 길다는 것입니다.연구로 말하자면, 이것은 받아들일 수 있는 것이다.

그러나 대규모 생산에 있어서 고화 시간이 더 짧은 접착제는 필요하다.접착제와 바닥 충전재가 고착되면 칩과 PCB 캐리어를 조여 커넥터의 품질을 향상시킬 수 있다고 믿습니다.온도 순환 테스트에서 절연 열경화성 접착제 접착 기술의 평균 저항은 우리의 예상에 부합한다;이 결과도 다른 단위의 결과와 비슷하다.절연 열경화성 접착제 결합 기술을 사용하여 플렉시블 PCB 기판에 역조립 칩 결합을 통해 제조된 부품은 상업적으로 생산된 세라믹 핀 어레이 패키징 부품과 동일한 전기 성능을 가진다.이 기술은 크기가 작아 다양한 형태에 적용할 수 있다는 장점도 있다.

역조립칩 패키지를 통해 신경신호증폭기의 ASICS 칩과 플렉시블 PCB 탑재판을 결합하기 위해 두 가지 결합 방법을 개발하고 평가했으며, 폴리이미드 라이닝 바닥에 제조된 아날로그 칩을 사용하여 제조 공정을 개발하고 테스트했다.제조 공정이 간단하고 신뢰성이 좋은 고려에 근거하여 우리는 절연 열경화성 접착 기술과 기둥 모양의 금 볼록 블록 기술을 채용하였다.또한 이 방법을 사용하여 신경 신호 증폭기의 ASICS 칩을 핀 어레이 패키징 PCB 로드보드에 연결합니다.첫 번째 시험은 100% 기능성 제품을 생산했다.