由思想來(lái)控制機(jī)器的能力是人們長(zhǎng)久以來(lái)的夢(mèng)想，尤其是為了癱瘓的那些人。近年來(lái)，工藝的進(jìn)步加速了人腦機(jī)器界面（BMI）的進(jìn)展。針對(duì)生物醫(yī)學(xué)的應(yīng)用，杜克大學(xué)的研究者已經(jīng)成功地利用神經(jīng)探針開(kāi)發(fā)出訊號(hào)處理的ASIC，以及無(wú)線傳輸動(dòng)力與信息的電子電路系統(tǒng)。再下一步，就是開(kāi)發(fā)組件的封裝技術(shù)。然而，這些組件將如何相互聯(lián)接呢？下面，柔性線路板廠為您詳解：

  尺寸和可靠性對(duì)生物醫(yī)學(xué)用的植入物而言，是最重要的兩個(gè)要素。 微電子業(yè)的兩個(gè)封裝技術(shù)（倒裝芯片接合和柔性線路板）正好適用于這個(gè)應(yīng)用。倒裝芯片接合技術(shù)已經(jīng)發(fā)展30多年了。此一技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是體積小、接線密度高，而且因?yàn)橐_短而電性得以改善。倒裝芯片接合技術(shù)的另一個(gè)優(yōu)勢(shì)，是能夠?qū)⒍鄠€(gè)不同尺寸的芯片封裝在同一片載板上，構(gòu)成多芯片模塊，這種封裝方式能免除又大又不可靠的連接器。

  此外，由聚亞酰胺（PI）做成的柔性線路板能夠彎曲和折疊，可以充分利用空間做成體積小的組件。但因?yàn)镻I材料僅適用于低溫接合技術(shù)（制程溫度低于攝氏200度），所以必須使用熱硬化黏膠，而非焊錫來(lái)提供機(jī)械性和電性的聯(lián)結(jié)。

  為了發(fā)展適用于生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用的制程，柔性線路板廠設(shè)計(jì)并以聚亞酰胺為基材制造測(cè)試芯片。這些測(cè)試芯片在打上柱形金凸塊后，被用來(lái)驗(yàn)證制程。我們分別測(cè)試了導(dǎo)電和絕緣的熱硬化黏膠，并在做過(guò)溫度循環(huán)測(cè)試后，測(cè)量接觸電阻以評(píng)量產(chǎn)品的可靠性。

  我們希望能夠使用柱形金凸塊技術(shù)和熱硬化黏膠，發(fā)展一個(gè)可靠的制程，將切割后的芯片接合在柔性線路板上。在這個(gè)研究中，我們測(cè)試了兩個(gè)接合的方法；第一個(gè)方法使用絕緣的熱硬化黏膠，第二個(gè)方法使用導(dǎo)電黏膠和絕緣的底部填充膠。每一個(gè)測(cè)試組件都由測(cè)試電路載板和仿真芯片所組成。管腳陣列封裝的載板也被設(shè)計(jì)在同一片柔性線路板上，以便于未來(lái)用于測(cè)試神經(jīng)訊號(hào)放大器芯片。

  仿真芯片的制備：為了使軟性的仿真芯片能像硅芯片一樣硬，我們得在這個(gè)軟性的仿真芯片背部加上一個(gè)加強(qiáng)性構(gòu)件?？墒怯奢d板制造商提供的加強(qiáng)性構(gòu)件太軟了，所以我們用一小塊1毫米厚的顯微鏡用的載玻片取代制造商所提供的加強(qiáng)性構(gòu)件。。

  絕緣的熱硬化黏膠接合：在絕緣的熱硬化黏膠接合方法中，長(zhǎng)了柱形金凸塊的芯片和載板用絕緣的熱硬化黏膠接合。芯片和載板的對(duì)準(zhǔn)和接合是用倒裝芯片接合機(jī)，接合的步驟如下:

  1.將長(zhǎng)了柱形金凸塊的芯片和載板裝載到倒裝芯片接合機(jī)。

  2.芯片和載板由倒裝芯片接合機(jī)對(duì)準(zhǔn)。

  3.將絕緣的熱硬化黏膠涂布在載板上。   

  4.黏膠在接合的壓力下被熱硬化， 然后在釋壓前冷卻下來(lái)。 

  導(dǎo)電黏膠的接合技術(shù)：

  在導(dǎo)電黏膠的接合方法中，先將長(zhǎng)好柱形金凸塊的芯片放入銀膠的薄層。再把這個(gè)沾了銀膠的芯片用絕緣的熱硬化黏膠與載板接合。芯片和載板的對(duì)準(zhǔn)和接合也是使用倒裝芯片接合機(jī)。接合的步驟如下：

  1.將長(zhǎng)了柱形金凸塊的芯片裝載到倒裝芯片接合機(jī)。

  2.將載玻片放在放載板的吸盤(pán)上。

  3.將薄薄的一層導(dǎo)電銀膠在涂布在載玻片上。注意: 將導(dǎo)電銀膠稀釋10%以達(dá)成較好的沾膠效果。

  4.用倒裝芯片接合機(jī)將導(dǎo)電銀膠延展成30微米厚。

  5.將長(zhǎng)了柱形金凸塊的芯片壓入30微米厚的導(dǎo)電銀膠層。 

  6.取走載玻片，然后放入載板。

  7.在載板上涂布絕緣的熱硬化黏膠。

  8.將芯片與載板對(duì)準(zhǔn)，然后透過(guò)黏膠與載板接合。

  9.黏膠在接合的壓力被熱硬化，然后在釋壓前冷卻下來(lái)。

  溫度循環(huán)測(cè)試：溫度循環(huán)測(cè)試經(jīng)常被用來(lái)驗(yàn)證接合點(diǎn)的可靠度。在溫度循環(huán)測(cè)試期間，每30秒就記錄一次溫度和仿真芯片上一對(duì)凸塊間的電阻。

  溫度循環(huán)測(cè)試的溫度變化條件設(shè)定如下:

  1.保持在攝氏85度，10分鐘。

  2.以最快的速度降溫到攝氏零下10度。

  3.保持在攝氏零下10度，10分鐘。 

  4.以最快的速度升溫到攝氏85度。

  5.重復(fù)這個(gè)溫度變化周期。