Design and technology of hybrid multilayer electronic circuits

• Autorzy: Jurków D. , Malecha K. , Czok M. , Roguszczak H. , Babiarz M. , Golonka L.

Warianty tytułu

PL

Projektowanie i technologia wielowarstwowych hybrydowych układów eletronicznych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The design and technology of hybrid electronic ceramic circuits with flip-chip and SMD (Surface Mounting Device) components are presented in the paper. The flip-chip audio amplifier and RF (Radio Frequency) transmitting and receiving modules are fabricated using LTCC (Low Temperature Co-fired Ceramics). X-Ray inspection is performed to analyze the solder bonding quality. The application of special underfill has increased the reliability of interconnections between flip-chip, SMD components and the ceramic multilayer substrate. The final structure of the audio amplifier module is encapsulated with ceramic housing.

PL

W pracy zaprezentowano projekt oraz realizację dwóch przykładowych hybrydowych układów elektronicznych: wzmacniacza audio opartego na elemencie typu flip- -chip oraz nadajnika i odbiornika RF opartych na elementach do montażu powierzch-niowego (SMD). Przedstawione układy zostały wykonane przy wykorzystaniu techno-logii bazującej na niskotemperaturowej ceramice współwypalanej (LTCC). Niezawod-ność połączeń lutowanych pomiędzy elementem typu flip-chip a polami kontaktowymi umieszczonymi na podłożu LTCC zbadano za pomocą metody rentgenowskiej. Poprawę niezawodności w przypadku układu z elementem typu flip-chip uzyskano stosując wypełnienie organiczne pomiędzy chipem a podłożem. Gotowy układ wzmacniacza audio zamknięto w specjalnie przygotowanej obudowie ceramicznej.

Słowa kluczowe

EN

flip chip; LTCC; X-ray; thick-film; SIP

PL

flip chip; niskotemperaturowa ceramika współwypalana (LTCC); tomografia rentgenowska; warstwa gruba; SIP

• Wydawca: Wydawnictwa Uczelniane Politechniki Bydgoskiej im. Jana i Jędrzeja Śniadeckich
• Czasopismo: Zeszyty Naukowe. Telekomunikacja i Elektronika / Uniwersytet Technologiczno-Przyrodniczy w Bydgoszczy
• Rocznik: 2011
• Tom: z. 14
• Strony: 5--12
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz.

Twórcy

autor

Jurków D.

autor

Malecha K.

autor

Czok M.

autor

Roguszczak H.

autor

Babiarz M.

autor

Golonka L.

• Faculty of Microsystem Electronics and Photonics Wrocław University of Technology 50-372 Wrocław, Janiszewskiego 11/17, building C-2, Poland,

Bibliografia

• [1] R. Tummala, 2001. Fundamentals of Microsystems Packaging, McGRAW-HILL, ISBN 0-07-137169-9.
• [2] C. Harper, 2000. Electronic packaging and interconnection handbook, McGRAWHILL, ISBN 0-07-134745-3.
• [3] T. Gupta, 2003. Handbook of Thick- and Thin-Film Hybrid Microelectronics,Wiley-interscience, ISBN 0-471-27229-9.
• [4] F. Barlow III, A. Elshabini, 2007. Ceramic Interconnect Technology Handbook, CRC Press/Taylor & Francis, ISBN 0-849-33557-4.
• [5] L. Golonka, 2006. Technology and applications of Low Temperature Cofired Ceramic (LTCC) based sensors and Microsystems, Bulletin of the Polish Academy of Sciences, vol. 54, pp. 223-233.
• [6] M.R. Gongora-Rubio, P. Espinoza-Vallejos, L. Sola-Laguna, J.J. Santiago-Aviles, 2001. Overview of low temperature co-fired ceramics tape technology for meso system technology (MsST), Sensors and Actuators A, vol. 89, pp. 222-241.
• [7] K. A. Peterson, K. D. Patel, C. K. Ho, S. B. Rohde, C. D. Nordquist, C. A. Walker, B. D. Wroblewski, M. Okandan, 2005. Novel microsystem applications with new techniques in Low-Temperature Co-Fired Ceramics, Int. J. Appl. Ceram. Technol., vol. 2, pp. 345-363.
• [8] J. Kita, A. Dziedzic, L. Golonka, T. Zawada, 2002. Laser treatment of LTCC for 3D structures and elements fabrication, Microelectronics International, vol. 19, pp. 14-18.
• [9] K. Nowak, H. Baker, D. Hall, 2006. Cold processing of green state LTCC with a CO2 laser, Applied Physics A, Materials Science and Processing, vol. 84, pp. 267-270.
• [10] M. A. Piwonski, A. Roosen, 1999. Low pressure lamination of ceramic green tapes by gluing at room temperature. Journal of the European Ceramic Society, vol. 19, pp. 263-270.
• [11] H. Birol, T. Maeder, P. Ryser, 2006. Processing of Graphite-Based Sacrificial Layer for Microfabrication of Low Temperature Co-Fired Ceramics (LTCC), Sensors Actuators A, vol. 130-131, pp. 560–567.
• [12] M.G.H. Meijerink , E. Nieuwkoop, E.P. Veninga, M.H.H. Meuwissen, M.W.W.J. Tijdink, 2005 . Capacitive pressure sensor in post-processing on LTCC substrates, Sensors and Actuators A, vol. 123-124, pp. 234-239.
• [13] M. Gongora-Rubio, L.M. Sola-Laguna, P.J. Moffett, J.J. Santiago-Aviles, 1999. The utilization of low temperature co-fired ceramics_LTCC-ML technology for meso-scale EMS, a simple thermistor based flow sensor, Sensors and Actuators, vol. 73, pp. 215-221.
• [14] M.H.H. Meuwissen, E.P. Veninga, M.W.W.J. Tijdink, M.G.H. Meijerink, 2006. Design study of a capacitive pressure sensor in non-silicon materials, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, vol. 220.
• [15] M.G.H. Meijerink , E. Nieuwkoop, E.P. Veninga, M.H.H. Meuwissen, M.W.W.J. Tijdink, 2005. Capacitive pressure sensor in post-processing on LTCC substrates, Sensors and Actuators A, vol. 123-124, pp. 234-239.
• [16] W. Smetana, M. Unger, 2008. Design and characterization of a humidity sensor realized in LTCC-technology, Microsyst. Technol., DOI 10.1007/s00542-007-0465-3.
• [17] H. Klumbies, U. Partsch, A. Goldberg, S. Gebhardt, U. Keitel, and H. Neubert, 2009. Actuators to be integrated in Low Temperature Cofired Ceramics (LTCC) microfluidic systems”, Proc. 32nd IEEE International Spring Seminar on Electronics Technology, 13-17 May 2009, Brno (Czech Republic), pp. 1-4.
• [18] E. Heinonen, J. Juuti, H. Jantunen, 2007. Characteristics of piezoelectric cantilevers embedded in LTCC”, Journal of the European Ceramic Society, vol. 27, pp. 4135--4138.
• [19] T. Thelemann, H. Thust, M. Hintz, 2002. Using LTCC for microsystems, Microelectronics International, vol. 19, pp. 19-23.
• [20] L.J. Golonka, H. Roguszczak, T. Zawada, J. Radojewski, I. Grabowska, M. Chudy, A. Dybko, Z. Brzozka and D. Stadnik, 2005. LTCC based microfluidic system with optical detection, Sensors and Actuators B, vol. 111-112, pp. 396-402.
• [21] A. Sutono, A. Pham, J. Laskar, W. R. Smith, “Development of three dimensional ceramic-based MCM inductors for hybrid RF/microwave applications”, IEEE Radio Frequency Integrated Circuits Symposium, pp. 175-178, 1999
• [22] A. Sutono, A. Pham, J. Laskar, W.R. Smith, 1999. RF/microwave characterization of multilayer ceramic-based MCM technology, IEEE Transactions on Advanced Packaging, vol. 22, pp. 326-331.
• [23] Datasheet of TS4984 flip-chip Stereo Audio Power Amplifier.