Ericsson Radio startar ett stort försök med ledande lim. Okapslade kretsar direktmonteras på mönsterkort med ledande lim. Det är en variant på en flipchip-teknik som utvecklats av japanska tillverkare av teckenfönster.

Bland annat miljökrav ligger bakom det omfattande försök med ledande lim som Ericsson Radio nu startar. Okapslade kretsar limmade på en komponentbärare är ett kompakt byggsätt som sparar material och energi samt minskar problemen med kylning och skärmning.

Det säger projektledaren Arne Tolvgård som hoppas mycket på limmad elektronik. Han driver försöket på Ericsson Radio, divisionen för amerikanska standarder som utvecklar radiobasstationer.

- Håller de resultat som redan presenterats så ser det här utan tvekan mycket lovande ut.



Tillverkare av teckenfönster


Projektet drivs i samarbete med den internationellt erkände experten Johan Liu på Institutet för verkstadsteknisk forskning (IVF) i Göteborg.

Teknik och material har till stor del hämtats från japanska tillverkare av teckenfönster. Hitachi och Sony är två stora företag som utvecklat tekniker för att limma okapslade kretsar direkt på glas. Teckenfönster, persondatorer, PCMCIA-kort och smarta kort är några exempel på elektronik som innehåller limmad elektronik.

Kretsarna monteras upp och ner på bäraren. I anslutningarna på kretsarna finns upphöjningar, bumpar, som pressas mot motsvarande upphöjningar på bäraren.

Ericsson kommer att prova så kallat anisotropiskt ledande lim. Limmet har den egenskapen att det kan strykas ut över hela kretsytan, eftersom det bara är ledande i anslutningarna.

Det ger en enklare tillverkningsprocess, än om man använder isotropiskt lim. Isotropiskt lim leder i hela lödfogen, vilket innebär att man måste använda dispensering eller någon form av stencil när man lägger ut limmet. (Se rutan här intill.)

Anisotropiskt lim har också fördelen att det inte behövs någon "underfill", alltså fyllning mellan krets och kretsbärare. Fyllningen tar upp de termiska spänningarna och fungerar som ett skydd mot miljöpåverkan och används både vid montering av flipchip med lödtenn och med isotropa limmer.



Flera komponentbärare


I den inledande fasen av projektet kommer Ericsson Radio att prova limning av okapslade kretsar på fyra olika typer av komponentbärare. Det är glasfiberepoxi (så kallade SBU-kort, "sequencial build up"), lågtemperaturkeramik samt flexfilm på aluminium.

Korten kommer sedan att utsättas för miljötester med varierande temperaturer och i varm och fuktig miljö.

Som testkrets används en asic tillverkad i en standardprocess. Kretsen hör till en av de mest tätpackade som Ericsson Radio använder idag.

Limprojektet startade för någon månad sedan. Enligt tidsplanen kommer man att besluta om en eventuell utvidgning av projektet. Kanske köper Ericsson Radio produktionsutrustning för tillverkning av kortare pilotserier.

- Möjligen kan tillgången på kretsar som är lämpade för den här processen hejda projektet något. Isolationsavståndet mellan anslutningsöarna på kretsen är viktigt. Vi kommer att behöva ett avstånd på 20 μm i de första försöken, säger Arne Tolvgård.

- Det här är ett långsiktigt projekt. Den här typen av limmad elektronik kommer inte att användas i storskalig produktion inom Ericsson på denna sidan sekelskiftet, bedömer han.

Mats Udikas



Pressas samman med värme


Anisotropa ledande limmer innehåller små metallpartiklar. Limmet stryks ut jämnt över ytan som skall limmas. När halvledarkrets och bärare pressas samman fångas en del av metallpartiklarna upp mellan anslutningsytorna på kretsen och substratet och bildar ledande passager.

Förutsättningen för att det skall fungera är att anslutningarna är upphöjda, försedda med "bumpar". Det är anslutningar av nickel som pläterats med ett tunt lager av guld.

Höjden på anslutningarna på både krets och substrat skall vara 20 μm. Största tillåtna variation är ±1 μm

Krets och substrat pressas sedan samman under 20 sekunder i 180°C för att limmet skall härda. Det kräver en speciell monteringmaskin.

Monteringen kommer att göras på Institutet för verkstadsteknisk forskning. Även bumparna på kretsar och substrat kommer att göras av ett utomstående specialistföretag.

Med den här tekniken har man kommit ner till en delning på 70 μm för anslutningarna.