一公斤300萬的塑膠球-導電粒子

photo credit: PressReleaseFinder via Flickr. CC BY 2.0

我們的電子系統常常有需要將一個晶片放到一個基板上,晶片有很多腳,這些腳要和基座的電極一一相連,如圖一。

圖一 晶片與基板表面互連電極

 

大家一定會想,要連接晶片和基座可以用焊錫來連接。理想的焊接如圖二。

圖二 晶片與基板之間以焊錫連接電極

 

但是,基座上的節點只有10微米,一個微米是一百萬分之一米。所以,一不小心焊錫會橫跨兩個電極造成短路,有如圖三的情況。

圖三 晶片與基板之間因焊錫對位不良造成連接電極短路

 

一旦如圖三的情況發生,就會有所謂的短路(crosstalk)。這是絕對不行的。我們唯一的辦法是用所謂的導電粒子,也就是說,晶片和基座之間有一種接著劑作為連結,接著劑中有可以導電的塑膠導電粒子。這些塑膠導電粒子就可以將晶片和基座相連了,如圖四。

圖四 晶片與基板之間以塑膠導電粒子連接電極

 

這些塑膠導電粒子的直徑是3~5微米,公差0.2微米以內。而我們在十年前是完全做不到的,現在由於工程師的努力,這種極為微小的塑膠導電粒子已經可以自己做出來了。

這些塑膠導電粒子在液體中是不能夠互相碰到的,碰到的話又會造成嚴重的問題。它們之所以不能碰到是因為工程師利用靜電互斥的原理造成。但是粒子和粒子之間的距離又不能太遠,因為一旦太遠,有可能晶片的腳和基座的節點連不起來,所以必須維持粒子和粒子之間的距離小於5微米。

這個塑膠導電粒子之所以能夠成功地做出來,是由於化工工程師的合成技術,他們對於化學結構設計有相當的功力。當然,塑膠粒子的表面是要鍍上黃金導電層,這個技術也是不容易的。

塑膠粒子要做得非常小而均一是我國最近才做出來的,在很多年前我們也有塑膠粒子,可是塑膠粒子的大小完全不一,從1毫米至100毫米都有。嚴格說起來,這種塑膠粒子無法用來作為導電粒子之用,而是一種粒子而已。這種塑膠粒子的價格是非常便宜的,1公斤價格低於200元台幣。現在的塑膠導電粒子,1公斤價值超過300萬台幣,而其中金子表層的價值只有25萬。可以想見我們國家是在進步之中。

我們能夠做出塑膠導電粒子顯示我們國家在向精密工業邁進,因為(1)導電粒子的直徑非常小,公差也非常小。(2)塑膠導電粒子在液體中的分布相當均勻,沒有成塊的現象。這都是工程師辛勤努力的結果。

也許大家會問,總不會如此地均勻,萬一有一個地方不太均勻怎麼辦?我在這裡要告訴各位一個好消息,我們國家有一種設備公司,已經發展出檢驗塑膠導電粒子的設備,可以檢驗出任何有不均勻的地方,也可以修補。這件事情又顯示了我國在精密機械上也在進步之中。

塑膠導電粒子的研究是由經濟部工業基礎技術發展計劃所支持的,在過去,政府是不太會支持這種計劃的,因為這種研究計劃不是耀眼的計劃。可是這種技術是相當重要的,我們顯示器的封裝就相當依賴塑膠導電粒子。

 

 

(本文經李家同教授同意授權轉載「導電粒子」)

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