Ledande lim leder forskningens frontlinje

Flipchip med anisotropiskt ledande lim passar utmärkt till bärbar konsumentelektronik. I Sverige pågår mycket forskning inriktad på industriella tillämpningar.

Anisotropiska ledande limmer som fog i flipchipprocessen ger mycket findelade förbindningar. Dessutom förenklar man processen och klarar av lägre temperaturer, jämfört med flipchip med lödkulor. Anisotropiskt ledande lim är också blyfritt, en fördel ur miljöperspektiv.

Tekniken har använts i verkliga tillämpningar, främst av japanska tillverkare av konsumentelektronik. Bland annat limmas Toshibas digitala kameror och Casios transistorradio med anisotropiskt ledande lim.

Men det är svårt att svara på hur länge det dröjer innan flipchiplimning används i Sverige. Forskarna på högskolorna arbetar nära industrin för att utvärdera tekniken.

Flipchiplimning på RF-nivå

En viktig fråga för tillämpningar inom mobiltelefoni är hur bra flipchiplimning fungerar vid höga frekvenser. Ett forskningsprojekt på Chalmers i samarbete med IVF undersöker detta. Forskningsgruppen har flipchiplimmat en enkel mikrovågskrets med anisotropiskt ledande lim.

- Vid frekvenser upp till 20 GHz tål fogen högeffekt hyggligt bra. Vi har även testat att åldra fogen, och fogen höll, berättar forskaren Piotr Starski på Chalmers.

Ett problem är dock att limfogen kan vara stum, och därför spricka vid varierande temperaturer. I framtiden skall gruppen testa olika partikelstorlek vid olika frekvenser.

IVF och Ericsson

Ericsson har utvärderat flipchip med anisotropiskt ledande lim som ett sätt att minska volymen i radiobasstationer. En 7,8 mm stor asic monterad på ett vanligt FR-4 substrat fick en delning på 128 μm med totalt 144 bumpar. Resultatet visade att laminaten oftast var av dålig kvalitet, alltså skeva och ojämna, och bumparna av varierande storlek. Detta ledde till ostabila förbindelser.

- Fördelen med lim är att det är blyfritt, och från systemsynpunkt blir flipchiplimning oftast en energisnål teknik, säger Jens Malmodin, miljöansvarig på Ericsson Radio Systems.

Projektet fortsätter i samarbete med IMC i Linköping. Inom ramen för det nystartat europeiska forskningsprojektet Dondodem kommer IMC att göra laminaten planare genom att lägga på ett oorganiskt polymermaterial, ormocer.

Det är forskaren Johan Liu från IVF i Göteborg som initierat större delen av forskningen inom ledande lim i Sverige. Han leder ett Nutek- och industristött konsortium som knyter ihop industriforskning inom lodfria flipchip. Flera företag har visat intresse.

Combitech Electronics har visserligen inte börjat med flipchip, men man är intresserat av simulering och karakterisering av limfogar för mikrovågstillämpningar. Och Saab Ericsson Space vill utveckla limningsteknik med flipchip för högfrekventa tillämpningar över Ka-bandområden (över 20 GHz).

SK