About / Advertise
Flipchip och frekvensdubbling är två möjliga lösningar när Celsius ska ta steget från småskalig, militär produktion till civila produkter i stora volymer.
På Celsiustech Electronics i Järfälla är byggsätten präglade av det militära arvet med små serier, hög prestanda och tuffa miljökrav. Företaget tillverkar olika typer av radarutrustning till försvaret men har de senaste åren även satsat intensivt på att ta fram en bilradar för konsumentmarknaden. Produkten ska fungera som intelligent farthållare och varna vid kollisionsrisk, se Elektroniktidningen nr 8/00.
- Vi väljer byggsätt efter produkt och vad det får kosta, säger Maria van Zijl som är chef för mikrovågsutvecklingen på Celsiustech Electronics.
För de militära produkterna, som tillverkas i små serier, används mestadels keramiska substrat och trådbondning.
- Fördelen med trådbondning är att man ser vad man gör, det går att reparera och metoden är väl beprövad.
Men bilradarn innebär att Celsius tar klivet över till civil produktion med stora serier och krav på billiga, automatiska tillverkningsmetoder.
- Vi har tittat på möjligheten att använda flipchip för större volymer. Det ger snabbare och billigare produktion, säger Jan Grabs som är teknikspecialist på Celsiustech Electronics.
Tanken är att framtida civila mikrovågsmoduler ska byggas med aktiva kretsar i galliumarsenid som flipchip-monteras på exempelvis ett keramiskt substrat. Större delen av mikrovågsenheten kan arbeta på 38 GHz och sedan multipliceras signalen upp till 77 GHz innan den förstärks och skickas ut till antennen.
- Resultaten visar att flipchip fungerar upp till 40 GHz även om det återstår att lösa en del problem.
Bland annat bildar utrymmet under chipset lätt en kavitet. Det går att åtgärda genom att man placerar ett dämpmaterial under chipset.
Ett annat problem är hur man ska leda bort värmen när kretsen inte är lödd mot underlaget som vid trådbondning.
- En lösning är att montera en kylplatta på ovansidan. Det innebär ett extra moment vid produktionen och höjer kostnaden, säger Jan Grabs.
- Ett annat alternativ är att konstruera chipset med extra anslutningar som kan leda ner värmen i substratet.
Redan nu flipchip-monteras vissa dioder för millimetervågsfrekvenser. Detta måste ske genom limning. Ledande limmer har därför undersökts, även för ytmonterade komponenter.
även här finns praktiska problem att reda ut. Allt från hur man dispenserar en lagom stor limmängd på varje anslutningsställe till långtidsegenskaper för limmet. Produkten ska trots allt fungera i tio till tjugo år och både fordonsmiljön och den militära miljön ställer stora krav.
Bland annat måste man gå över från förtenta komponenter till icke-förtenta för att kunna limma.
- Vi har jobbat ihop med IVF i Göteborg. Vi får också hjälp från limtillverkarna men varje tillämpning är så specifik att man måste göra utförliga prover själv, säger Jan Grabs.
En annan frågeställning är om man ska kapsla hermetiskt eller ej. Hermetisk kapsling ger högre tillverkningskostnad men samtidigt erhålls ett bra miljöskydd.
Dagens mikrovågshuvud till bilradarn arbetar på 77 GHz. Det är uppdelat i flera delblock och bland annat konstruerat i mikrostripteknik. Teflonlaminatet är cirka 0,1 mm tunt och limmat på ett underlag av aluminium. De passiva komponenterna ytmonteras och limmas liksom gunndioderna som är flipchipmonterade.
Företaget har byggt upp en egen lina för produktionen i Järfälla.
- Vi väljer byggsätt efter produkt och vad det får kosta, säger Maria van Zijl som är chef för mikrovågsutvecklingen på Celsiustech Electronics.
För de militära produkterna, som tillverkas i små serier, används mestadels keramiska substrat och trådbondning.
- Fördelen med trådbondning är att man ser vad man gör, det går att reparera och metoden är väl beprövad.
Men bilradarn innebär att Celsius tar klivet över till civil produktion med stora serier och krav på billiga, automatiska tillverkningsmetoder.
- Vi har tittat på möjligheten att använda flipchip för större volymer. Det ger snabbare och billigare produktion, säger Jan Grabs som är teknikspecialist på Celsiustech Electronics.
Tanken är att framtida civila mikrovågsmoduler ska byggas med aktiva kretsar i galliumarsenid som flipchip-monteras på exempelvis ett keramiskt substrat. Större delen av mikrovågsenheten kan arbeta på 38 GHz och sedan multipliceras signalen upp till 77 GHz innan den förstärks och skickas ut till antennen.
- Resultaten visar att flipchip fungerar upp till 40 GHz även om det återstår att lösa en del problem.
Bland annat bildar utrymmet under chipset lätt en kavitet. Det går att åtgärda genom att man placerar ett dämpmaterial under chipset.
Ett annat problem är hur man ska leda bort värmen när kretsen inte är lödd mot underlaget som vid trådbondning.
- En lösning är att montera en kylplatta på ovansidan. Det innebär ett extra moment vid produktionen och höjer kostnaden, säger Jan Grabs.
- Ett annat alternativ är att konstruera chipset med extra anslutningar som kan leda ner värmen i substratet.
Redan nu flipchip-monteras vissa dioder för millimetervågsfrekvenser. Detta måste ske genom limning. Ledande limmer har därför undersökts, även för ytmonterade komponenter.
även här finns praktiska problem att reda ut. Allt från hur man dispenserar en lagom stor limmängd på varje anslutningsställe till långtidsegenskaper för limmet. Produkten ska trots allt fungera i tio till tjugo år och både fordonsmiljön och den militära miljön ställer stora krav.
Bland annat måste man gå över från förtenta komponenter till icke-förtenta för att kunna limma.
- Vi har jobbat ihop med IVF i Göteborg. Vi får också hjälp från limtillverkarna men varje tillämpning är så specifik att man måste göra utförliga prover själv, säger Jan Grabs.
En annan frågeställning är om man ska kapsla hermetiskt eller ej. Hermetisk kapsling ger högre tillverkningskostnad men samtidigt erhålls ett bra miljöskydd.
Dagens mikrovågshuvud till bilradarn arbetar på 77 GHz. Det är uppdelat i flera delblock och bland annat konstruerat i mikrostripteknik. Teflonlaminatet är cirka 0,1 mm tunt och limmat på ett underlag av aluminium. De passiva komponenterna ytmonteras och limmas liksom gunndioderna som är flipchipmonterade.
Företaget har byggt upp en egen lina för produktionen i Järfälla.
Per Henricsson
