Připojení Flip-Chip obvodů na ohebné DPS

Technologové musí znovu a znovu řešit problém, jak nejlépe osadit integrované obvody (IO) na stále stísněnější desky s plošnými spoji a zabrat přitom co nejméně místa. Technici z Würth Elektronik se nad tímto problémem zamysleli a našli ideální řešení, spočívající v technologii ESC (Encapsulated Solder Connection). Čipy jsou připájeny a současně pevně přilepeny na podložku způsobem Flip-Chip. Technologie ESC je vhodná pro použití na většině běžných materiálů nosných desek, jako je sklo, FR4, nebo dokonce i pružné materiály, jako je například polyamidová fólie nebo LCP (liquid crystal polymer).

Každý typ nosné desky (substrátu) představuje problém, který se musí řešit samostatně. V závislosti na jeho typu je možné použít součástky s piny o rozteči i menší než je pouhých 100 μm. Použití technologie tepelného kompresního vytvrzení podporuje v případě provedení typu flip chip využití anizotropního lepicího materiálu s obsahem mikroskopických částeček pájky. Plynulé zahřátí lepidla způsobí roztavení i částeček pájky, čímž se docílí vodivého spojení mezi piny čipu a podkladovou deskou. Na desce jednoduše vznikne elektrický kontakt. Současné vytvrzení epoxidového lepidla také zajistí pevné zachycení flip chip obvodu na svém místě. Celý uvedený proces se obvykle nazývá flip chip lepení (anglicky „flip chip bonding“).

Obr. 1 Flip-Chip na ohebné DPS

„Hlavní výhodou je potřeba pouze jediného výrobního kroku, takže další roztavení pájky není potřeba. Samozřejmě je přitom nutné dodržet vysokou přesnost umístění a jemné dávkování lepidla, neboť jedině tak je možné bez problémů využít i velice křehké materiály,“ popisuje Roland Schönholz, který je ve společnosti Würth Elektronik v Schopfheimu (Německo) zodpovědný za tyto technologie a proces Lasercavity.

Na první pohled se může zdát, že osazení relativně křehkých IO na pružné nosné desky není možné. Technologie ESC však velice dobře zvládla i tuto výzvu. Jedinou podmínkou pro úspěšné osazení čipů je výběr jejich vhodného typu. Osazované čipy by totiž měly mít zlaté nebo jiné kontaktní kuličky (piny), které poslouží jako základní kontakty. Společnost Würth Elektronik je schopna zlaté piny i sama dodat pro malé obvody či malé výrobní série.

ESC technologům přináší tato technologie značné možnosti výběru vhodného podkladového materiálu pro svůj čip. Prakticky je možné použít cokoliv, od křehkých materiálů až po ohebné fólie. Rozhodujícím faktorem je však skutečnost, že v jediném technologickém procesu lze obvody na desku připevnit i zapájet. „Zájemcům rádi předvedeme, že s použitím všech běžných povrchů máme velmi dobré zkušenosti. Ať se jedná například o chemické stříbro, zinek, ENIG (electroless nickel immersion gold) nebo ASIG (autocatalytic silver immersion gold),“ říká Roland Schönholz. Dále pak dodává, že spolehlivost osazení byla s úspěchem prověřena hned celou řadou náročných testů. Navíc úspěšná výroba flip chip obvodů byla již dříve prakticky ověřena a to v souvislosti s průkopnickou technologií Lasercavity, za kterou stojí rovněž Würth Elektronik. Společnost tak jen pokračuje ve svém vedoucím postavení a při zachování spolehlivé funkce umožňuje uživatelům dále zmenšovat své produkty a dosahovat vyšších stupňů integrace.

Společnost Würth Elektronik je předním evropským výrobcem desek s plošnými spoji a to v širokém spektru – od standardní technologie až po doslova průlomová řešení. Vše se přitom odehrává v továrnách ve městech Niedernhall, Rot am See a Schopfheim. Úzkou specializací na desky s plošnými spoji jsou schopni prakticky jakékoliv aplikaci dodat konkrétní řešení a díky tomu dnes tvoří hnací sílu pro nové technologické procesy. Příkladem mohou být především aktivní a pasivní embedded součástky s technologií Lasercavity a FLATcomp. Rozsáhlé výrobní portfolio sahá od oboustranných a vícevrstvých desek všech tradičních technologií až po technicky náročné typy, jako jsou HDI desky, ohebné a polymerní technologie.

www.we-online.de