Integração de microssensores a microlaboratórios autônomos através de técnicas de montagem por viragem (Flip-Chip).

• Ano de defesa: 2014
• Autor(a) principal: Cardoso, Valtemar Fernandes
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Electroless; Eletroquímica; Flip-chip; ISFET; LTCC; Sensores químicos; SSB; µTAS
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3140/tde-31122015-114204/

Neste trabalho é apresentada a análise de técnicas para a integração de ISFETs (Ion Selective Field Effect Transitors), através do método de montagem por viragem (Flip-chip) usando pasta de solda livre de chumbo e epóxi condutivo de prata, com o objetivo de permitir sua aplicação em Microssistemas de Análise Total (µTAS). Para os testes de integração foram construídas estruturas em dois substratos, o FR-4, pelo método de ligação por fios (wire bonding), e o LTCC, que pode ser aplicado na construção de µTAS. Como os terminais de contato do ISFET tem seu acabamento superficial em alumínio não é possível realizar a montagem por viragem utilizando equipamentos SMT, sendo necessários processos intermediários. Dois processos que permitem o uso de equipamentos SMT foram aplicados: a remetalização, onde camadas de níquel e ouro são depositadas sobre o alumínio do terminal de contato, através do banho químico eletrolítico sem eletrodo (Electroless), e protuberâncias de solda (stud ou ball bumps), que são ligadas ao alumínio do terminal de contato pelo processo conhecido como Stud Ball Bumping (SBB). Na integração do ISFET foi feita a selagem dos terminais de contato e a abertura de uma janela que permite o contato da área ativa (região de porta) do ISFET com as soluções a serem analisadas. A selagem dos terminais de contato foi feita com o fotoresiste SU-8, e a abertura da área ativa foi feita diretamente sobre os substratos de FR-4 e LTCC. Ambos processos apresentaram soldabilidade com a pasta de solda apresentando ponto de refusão em torno de 250°C, indicando que equipamentos SMT podem ser aplicados na montagem por viragem. Verificou-se que o epóxi condutivo de prata foi curado a 100°C por uma hora e também pode ser aplicado na integração do ISFET. Por fim o SU-8 usado na selagem apresentou uma boa adesão aos substratos de FR-4 e LTCC, sendo curado na mesma etapa térmica da pasta de solda e/ou epóxi condutivo de prata ou após estes processos a 150°C por trinta minutos.