GLUE TEST

1
Costruzione degli half-stave AssemblaggioRaccol
ta dati sulle colle Primi test sulle colle
2
Assemblaggio
Ladder 2
Carrier Bus
Incollaggio A
Extender Bus
Grounding Foil
MCMfibre ottiche
Incollaggio B
Ladder 1
Sector in fibra di carbonio
Incollaggio C
3
Incollaggio AMCM e Ladders con Carrier-bus
Ladder 2
Carrier Bus
Caratteristiche colla A
Ladder 1

• Elettricamente isolante
• Termicamente isolante
• Non rimovibile

MCM fibre ottiche

• Fluida (riempimento completo degli strati
  incollati e planarità del modulo)
• Elasticità per ridurre stress meccanici
• Lavorabilità (esperienza sul componente e
  conoscenze sul suo comportamento)

4
Incollaggio AMCM e Ladders con Carrier-bus

• Larghezza sensore e bus uguale colla
  non può debordare
• Pro bus più largo wire-bonding
  più corto
• Contro - wire bonding di V-bias
• - riempimento sotto le wire
  bonding-pad?
• Wire-bonding critico

11mm
2mm
SMD component
0402
0,9mm
7
7
6

• Larghezza sensore gt bus colla può
  debordare

5
4
PIXEL_BUS
3
Pro - garantisce lincollaggio sotto le
wire bonding-pad
2
1
- Isolamento elettrico sensore vs Analog-ground
PIXEL DETECTOR
Contro - wire bonding più lungo
READOUT CHIP
(Araldite 2011 200 300 µm)
5
Procedura dassemblaggioIncollaggio A
Fase 2- Deposizione colla A1
Fase 1-Allineamento
Fase 3- Posizionamento Carrier-bus con supporto A
Allineamento pad del bus con pad del FE chip
(alignment markers?)
Carrier-bus multistrato supporto A
6
Fase 4- Sollevamento supporto A e deposizione
colla A2
Fase 5- Posizionamento Extender
Supporto B
Extender (LV Bias)
Fibre ottiche
Fase 6- Fissaggio supporto B
Ladder1
Ladder2
MCM
7
Incollaggio BMCM e Ladders con Grounding-foil
Currier Bus
Extender Bus
Ladder 2
Grounding Foil
MCM fibre ottiche
Ladder 1
Caratteristiche colla B

• Elettricamente conduttiva
• Termicamente conduttiva
• Non rimovibile
• Fluidità per miglior contatto e planarità

• Modulo elasticità
• Spessori minimi
• lavorabilità

8
Incollaggio BMCM e Ladders con Grounding-foil
Extender Bus

• IMPORTANTE
• Controllo sulla risalita della colla su FE chip
  (bumps e pads)
• possibili soluzioni (under-filling, protezioni
  meccaniche ..)
• Groundung-foil utilizzato anche come bus per
  sensori di temperatura (1 per FE chip)?
• Studio dettagliato della problematica

MCM
9
Procedura dassemblaggioIncollaggio B
Fase 1- Posizionamento Grounding foil
Fase 1- Deposito colla
10
Procedura dassemblaggioIncollaggio B
Colla B
Grounding foil

• Posizionamento ed Allineamento?
• sensori di temperatura
• Risalita colla rischio cortocircuiti
• (adozione di maschere, protezione in fase di
  studio)

11
Incollaggio CHalf-stave su Sector
Caratteristiche colla A

• Elettricamente isolante
• Termicamente conduttiva
• Buona rigidità di incollaggio

• Rimovibile unico livello in cui è
  pensabile un re-working

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Documentazione sulle colle

• The Nordic Electronics Packaging Guideline
• Chapter C Conductive Polymers
• http//extra.ivf.se/ngl/
• Adhesive Test Program (Claudia Gemme)
• ATLAS Pixel Week, CERN 6-12-2001

13
The Nordic Electronics Packaging Guideline
Chapter C Conductive Polymers
Più usato per buona conducibilità e non ossida
Meno usato perché processo più complesso
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The Nordic Electronics Packaging Guideline
Chapter C Conductive Polymers

• Catalogazione delle colle e loro caratteristiche
  con riferimenti ai parametri di classificazione
  quali
• Conducibiltà termica (buona per ridurre rischi di
  stress sui componenti)
• Coefficiente di espansione termico
• Numero di componenti e diverse caratteristiche
• Tipologie diverse di incollaggio (thermosetting o
  thermoplastic)
• Weight loss in (causato dalla reazione o
  evaporazione del solvente)
• Riferimenti a problematiche già sollevate quali
• Re-working
• Scelta del filler ed influenza sugli altri
  parametri
• Lavorabilità
• Importanza dei test (fornita bibliografia sugli
  studi condotti sulle colle da parte di alcune
  aziende)

15
Adhesive Test Program (Claudia Gemme)ATLAS Pixel
Week, CERN 6-12-2001

• Requirements
• Radiation hard
• Quantity small enough not to wet to the wire
  bonds pads
• Electrically conductive
• Thermally conductive
• Experience
• Epotec H20 in the centre Epotec H70 outside the
  ground pad
• E-solder 3025 Silver epoxy

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• STUDIO DELLE COLLE PER INCOLLAGGIO A
• (LADDERS CON CARRIER BUS)
•  
•  
• Elettricamente isolante
• Buona conducibilità termica
• Durezza della colla e variazioni dimensionali
  durante lessiccatura possibili effetti
  sulle proprietà elettriche del silicio a causa
  per esempio di micro-crac
• Fluidità e viscosità
• Preparazione numero di componenti ed eventuali
  additivi
• Range di escursione termica previsto ?10 ? 50 C
• Coefficiente di dilatazione termica della colla e
  grado di elasticità in funzione della temperatura
  (al 2410-6 1/K, si 5,5510-6 1/K, poliammide
  810-5 1/K)
• Lunga durata temporale senza che vengano
  eccessivamente deteriorate le proprie
  caratteristiche di natura sia elastica che di
  conducibilità termica
• Effetti delle radiazioni sulle caratteristiche
  della colla (200 Krad)
• Caratteristiche ambientali durante le operazioni
  di preparazione della colla e dellincollaggio
  operazione essiccatura a temperatura ambiente ?
  25C

17
Colle termicamente conduttive per incollaggio
ladders bus-multistrato
18
(No Transcript)
19
Thermalbond
20
(No Transcript)
21
(No Transcript)
22
Procedura delle prime prove sulla viscosità
delle colle
Araldite 2014 (con migliore conducibiltà termica)
Vetrino
Araldite 2011
Alluminio multistrato
23
Araldite 2014
Araldite 2011
24
Taglio vetrini per i test sulle colle
25
Taglio vetrini per i test sulle colle Rotori
diamantati
26
Studio degli effetti della colla sulla corrente
di leakage dei rivelatori

• Campioni
• 2 chip singoli assemblati su una scheda di test
  con FE non perfettamente funzionante
• Colle utilizzate
• Araldite 2011 (già utilizzate in diversi
  esperimenti al CERN)
• Silicon NEE001 (Dr Neumann Peltier-Technik)
• Misure
• Ileak (Vbias 2.5,5 110V, step 5V,
  Waiting-time 2min)
• Prima e dopo lapplicazione di uno strato di
  colla sulla zona sensibile del rivelatore che
  viene a contatto con il bus multistrato
• Operazione ripetuta dopo 30 giorni
• Operazione ripetuta dopo aver lasciato il
  rivelatore alimentato per 48h
• non si sono verificate variazioni
  significative della I-Leak

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Risultati dei test sui chip
AMS-49 Araldite 2011
AMS-47 Silicon NEE001