Microssistemas e Empacotamento Eletrônico

Microssistemas e Empacotamento Eletrônico

Microssistemas

A DMS tem a missão de realizar pesquisa e desenvolvimento em tecnologias de Micro e Nano fabricação tendo como tecnologias principais a tecnologia de ondas acústicas Superficiais – SAW, tecnologias de litografia óptica e por feixe de elétrons e nanotecnologias.

Na Divisão de Micro Sistemas são desenvolvidos projetos de pesquisa e desenvolvimento em tecnologia de ondas acústicas superficiais para aplicação em telecomunicações, microfluídica e sensores e também, desenvolve a prestação de serviços de fabricação de máscaras litográficas de alta resolução e de serviços de microfabricação e litografia em geral.

A Divisão de Micro Sistemas também abriga o Laboratório de Nanotecnologia Aplicada e Instrumentação Científica, cujos objetivos são desenvolver pesquisa multidisciplinar nas áreas de síntese de nanomateriais e instrumentação científica com aplicação nas áreas de nanotecnologia. Os processos de síntese dos nanomateriais são desenvolvidos utilizando química verde que são processos limpos e economicamente viáveis, associado a biomoléculas com aplicação em energia, eletrônica flexível e na área médica. A instrumentação científica tem por finalidade suprir a necessidade de novos equipamentos para a caracterização das interações das nanopartículas e tintas metálicas a nível molecular, bem como caracterização de materiais utilizados em energia solar. O laboratório conta com financiamento CTI-MCT; CNPq e faz parte da rede NAMITEC CNPq/Fapesp.

Linhas de Pesquisa
As seguintes linhas de P&D estão sendo desenvolvidas:
•   Desenvolvimento de sensores de para ambiente industrial com tecnologia de SAW;
•    Desenvolvimento de biosensores  de SAW de fase líquida
•    Métodos de deposição dos filmes ultrafinos com uso de spray “digital” de SAW;
•    Métodos de  manipulação de nano objetos usando as ondas de SAW de alta potência;
•    Desenvolvimento de litografia por laser para geração de máscaras e escrita direta;
•    Desenvolvimento de litografia óptica para a fabricação dispositivos e MEM´s;
•    Desenvolvimento de tecnologia de fabricação de dispositivos micorfluídicos;
•    Desenvolvimento de Espectrômetro Fotoacústico com Chip de Pressão com Aplicação em Nanopartículas Metálicas e Energia;
•    P&D&I em Nano e Biomaterias com Aplicação em Eletrônica Flexível

 

Empacotamento Eletrônico

A Divisão de Empacotamento Eletrônico está engajada em projetos de desenvolvimento de tecnologias de empacotamento tridimensional (3D), visando atender a demanda do mercado por tecnologias que permitam a fabricação de sistemas em empacotamento (System-in-Package SiP) seguindo a tendência “More-Than-Moore”.

I. As linhas de Pesquisa da DEE são:
Empacotamento eletrônico utilizando empilhamento de pastilhas (stacked dies) para a montagem de duas pastilhas sobrepostas interligadas a uma cápsula cerâmica permitindo a fabricação de encapsulamentos de múltiplas pastilhas dentro de uma única cápsula ampliando a funcionalidade da montagem.
Fabricação de substratos para montagem de módulos de vários CI’s (Multi-Chip-Module MCM), contendo componentes passivos. Atualmente fabricamos substratos MCM de três níveis contendo resistores, capacitores e indutores utilizando como dielétrico o Benzocyclobutene (BCB) e metalização de ouro.
Montagem utilizando tecnologia Flip-Chip com o método de fabricação dos batentes de solda (Under Bump Metallization UBM) através da deposição de filmes finos por evaporação.
Desenvolvimento de microreatores para o monitoramento de sensores de gases baseados em nanotubos de carbono. Os reatores, com volumes da ordem de microlitros, garantem um controle preciso de misturas de gases, permitindo o estudo da dinâmica de interação dos gases com as nanoestruturas.
Cápsulas herméticas, para a montagem e selagem de sensores de ondas acústicas de superfície (SAW) em cápsulas dedicadas.
Em eletrônica orgânica, o objetivo final das atividades é a geração de propriedade intelectual e a transferência de tecnologia para o setor industrial visando o estabelecimento de uma capacidade produtiva nacional em dispositivos eletrônicos orgânicos (transistores, células solares, memórias não voláteis e baterias impressas). As atividades em curso incluem síntese de novos semicondutores, técnicas de deposição e gravação por impressão e confecção de dispositivos.

II. Prestação de serviços á comunidade
A Divisão de Empacotamento Eletrônico (DEE) disponibiliza para a comunidade científica e empresarial, na busca e obtenção de soluções para os serviços de empacotamento eletrônico, desde o corte dos wafers de silício para a individualização das pastilhas até a montagem final da placa de circuito impresso. Destacam-se dentre estas atividades desenvolvidas nos laboratórios da DEE a montagem de COB (chip-on-board), montagem de cápsulas cerâmicas e o retrabalho em telas de LCD. A constante demanda comprova a necessidade por parte da sociedade deste tipo de serviço tecnológico atualmente prestado pelo CTI.

III. Resultados em 2011 e 2012
O serviço tecnológico de montagem de COB (Chip-On-Board) (Figura 1) compreende a adesão da pastilha de silício sobre a placa de circuito impresso ou outro substrato por meio de um adesivo epoxy condutor térmico e/ou elétrico (die attach), sendo em seguida seus pontos de conexão ligados por fios finos de Ouro ou Alumínio (17 a 25um de diâmetro) através do processo de soldagem de fios (wire bonding) e por fim recobertos com outra resina epoxy curavel para proteção dos fios e da pastilha do calor, luz, umidade, etc. No período 2011-2012, os laboratórios da DEE produziram mais de 293 COBs para diversos clientes externos e internos, desde indústrias privadas á instituições de pesquisa e divisões do próprio CTI.
Semelhante ao processo COB, o serviço tecnológico de montagem de componentes eletrônicos (Figura 2) realiza a montagem da pastilha de silício dentro de uma capsula cerâmica ou plástica, sendo posteriormente á solda dos fios fechada com uma tampa sobre o furo onde se acomoda a pastilha (die). A DEE oferece á comunidade desde modelos de cápsulas de tecnologias mais antigas como DIP (Dual-in-line-package) de 24, 48 e 64 pinos e PGA (Pin Grid Array) de 84 e 120 pinos até novos modelos de cápsulas de tecnologia SMD de 08 a 64 terminais. Foram empacotados no período mais de 112 cápsulas para os projetos internos, clientes particulares e divisões interessadas.
A reparação de telas de LCD (Figura 3)  é um serviço tecnológico prestado pelos laboratórios da Divisão de Empacotamento Eletrônico cujo principal objeto de retrabalho é a tela da urna eletrônica de votação em parceria com o Tribunal Superior Eleitoral (TSE), além de telas de LCD de monitores e televisores de clientes externos diversos.  O retrabalho das telas compreende a troca dos filmes polarizadores, da retroiluminação (backlight), a aplicação de película para remoção de riscos e a troca de TABs (componente eletrônico responsável pela conexão do sinal da parte eletrônica com a tela de vidro). A troca do componente envolve a aplicação e prensagem do TAB com ACF (anisotropic conductive film) sobre a tela de acordo com as características do adesivo. Por fim, é testado o conjunto para assegurar o bom funcionamento das telas.  No biênio 2011-2012, as telas reparadas com sucesso pela DEE foram mais de 751 unidades.