Integration of chips by flip-chip bonding techniques

Çalışan, bağımsız ve mobil ürünler tasarlamak için MEMS cihazlarının entegrasyonun yapılması ve paketlemesinin tamamlanması gerekmektedir. Ters yonga entegrasyon tekniği (FCB) entegrasyon ve paketleme ihtiyacını karşılayabilecek önemli bir teknolojidir. Ters yonga entegrasyon teknolojisi ile, ASIC yongalarının bir CMUT yongası ile entegrasyonu ve CMUT yongası ile baskı devre kartının (PCB) entegrasyonu yapılarak fotoakustik görüntüleme (PAI) yapabilen prob üretimi mümkün hale gelmektedir. ASIC ve CMUT yongalarının entegrasyonu için termo-sonik ters yonga entegrasyonu (TSFCB) en uygun yöntem olarak belirlenmiştir. TSFCB prosesinde altın topçuklar kullanılır. Bu sebeple, altın topçukların üretimi 25.4 µm ve 17.5 µm altın teller için optimize edilmiştir. Ayrıca, altın topçukların üst yüzeyini düzleştirmek, düzleştirilen yüzeyin yüzey alanını kontrol etmek ve altın topçukların yüksekliğini dengelemek için yeni bir yer değiştirme kontrollü düzleştirme (DCC) işlemi geliştirilmiştir. Bu yer değiştirme kontrollü düzleştirme işlemi ile, altın topçukların yüksekliği ve birleştirme yüzey alanı, ters yonga entegrasyonu (FCB) için uygun hale getirilebilir. Ayrıca, lumped capacitance modelleme yaklaşımı kullanılarak termo-sonik FCB prosesi (TSFCB) için ısı enerjisi transferine dayalı, deneysel olarak doğrulanmış bir analitik model geliştirilmiştir. Geliştirilen analitik model, ASIC-CMUT FCB entegrasyonunda TSFCB işlem parametrelerini tahmin etmek için kullanılır. Bu çalışmada başarılı TSFCB proses denemeleri, 24 °C, 25 °C, 40 °C, 150 °C ve 375 °C'lik çok çeşitli proses sıcaklıklarında (Tproses) tamamlanmıştır. İki ASIC yongası, TSFCB aracılığıyla bir CMUT yongasıyla başarıyla entegre edilmiştir. İstiflenmiş altın topçuklar ve izotropik iletken yapışkan (ICA) malzemesini birleştiren bir FCB işlemi, CMUT-PCB'nin entegrasyonu için optimize edilmiştir. PCB'nin komponentlerinin lehimlenerek, probun entegre elektronik sistemlerinin imalatı tamamlanır. Son olarak, probun tasarımı ve üretimi sunulmuştur. Prob, PAI görüntüleme için entegre elektronik sistemler kullanılarak monte edilmiştir.