柔性电路板上倒装芯片组装

　　由思想来控制机器的能力是人们长久以来的梦想;尤其是为了瘫痪的那些人。近年来，工艺的进步加速了人脑机器界面（ BMI ）的进展。针对生物医学的应用，杜克大学的研究者已经成功地利用神经探针开发出讯号处理的ASIC，以及无线传输动力与信息的电子电路系统。再下一步，就是开发组件的封装技术。 然而，这些组件将如何相互联接呢？

　　尺寸和可靠性对生物医学用的植入物而言，是最重要的两个要素。 微电子业的两个封装技术（倒装芯片接合和柔性载板）正好适用于这个应用。倒装芯片接合技术已经发展30多年了。此一技术的优点是体积小、接线密度高，而且因为引脚短而电性得以改善4。倒装芯片接合技术的另一个优势，是能够将多个不同尺寸的芯片封装在同一片载板上，构成多芯片模块。这种封装方式能免除又大又不可靠的连接器。

　　此外，由聚亚酰胺（polyimide）做成的柔性载板能够弯曲和折迭，可以充分利用空间做成体积小的组件。但因为聚亚酰胺材料仅适用于低温接合技术（制程温度低于摄氏200度），所以必须使用热硬化黏胶，而非焊锡来提供机械性和电性的联结。在这个研究中，我们使用低成本的柱形金凸块技术，而非其它类似应用中所采用的锡铅凸块技术。

　　为了发展适用于生物医学应用的制程，我们设计并以聚亚酰胺为基材制造测试芯片。这些测试芯片在打上柱形金凸块后，被用来验证制程。我们分别测试了导电和绝缘的热硬化黏胶，并在做过温度循环测试后，测量接触电阻以评量产品的可靠性。

　　接合技术

　　我们希望能够使用柱形金凸块技术和热硬化黏胶，发展一个可靠的制程，将切割后的芯片接合在柔性载板上。在这个研究中，我们测试了两个接合的方法;第一个方法使用绝缘的热硬化黏胶、第二个方法使用导电黏胶和绝缘的底部填充胶。每一个测试组件都由测试电路载板和仿真芯片（dummychip）所组成。管脚阵列封装的载板也被设计在同一片聚亚酰胺载板上，以便于未来用于测试神经讯号放大器芯片。

　　仿真芯片的制备：为了使软性的仿真芯片能像硅芯片一样硬，我们得在这个软性的仿真芯片背部加上一个加强性构件。可是由载板制造商提供的加强性构件太软了，所以我们用一小块1毫米厚的显微镜用的载玻片取代制造商所提供的加强性构件。柱形金凸块：测试中所使用的仿真芯片和芯片的柱形金凸块都是用手动金球焊线机（Kulicke & Soffa? 4524AD）做出来的。

　　绝缘的热硬化黏胶接合：在绝缘的热硬化黏胶接合方法中，长了柱形金凸块的芯片和载板用绝缘的热硬化黏胶接合。芯片和载板的对准和接合是用倒装芯片接合机（SUSS Microtec? FC150）。接合的步骤如下:

　　1.将长了柱形金凸块的芯片和载板装载到倒装芯片接合机。

　　2.芯片和载板由倒装芯片接合机对准。

　　3.将绝缘的热硬化黏胶涂布在载板上。

　　4.将芯片与载板接合。

　　5.黏胶在接合的压力下被热硬化， 然后在释压前冷却下来。

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