search query: @instructor Mattila, Toni / total: 22
results-list
reference: 7 / 22
« previous | next »
Author:Kemppainen, Jarmo
Title:Adhesion Evaluation of the heat resistant Pressure Sensitive Adhesives at Elevated Temperatures for MEMS Gyroscope Testing
MEMS gyroskooppien testauksessa käytettävien teippien adheesioominaisuudet korotetuissa lämpötiloissa
Publication type:Master's thesis
Publication year:2011
Pages:vi + 73      Language:   eng
Department/School:Sähkötekniikan korkeakoulu
Main subject:Elektroniikan valmistustekniikka   (S-113)
Supervisor:Paulasto-Kröckel, Mervi
Instructor:Mattila, Toni
Electronic version URL: http://urn.fi/URN:NBN:fi:aalto-201207022697
OEVS:
Electronic archive copy is available via Aalto Thesis Database.
Instructions
close

Reading digital theses in the closed network of the Aalto University Harald Herlin Learning Centre

In the closed network of Learning Centre you can read digital and digitized theses not available in the open network.

The Learning Centre contact details and opening hours: https://learningcentre.aalto.fi/en/harald-herlin-learning-centre/

You can read theses on the Learning Centre customer computers, which are available on all floors.

Logging on to the customer computers

  • Aalto University staff members log on to the customer computer using the Aalto username and password.
  • Other customers log on using a shared username and password.

Opening a thesis

  • On the desktop of the customer computers, you will find an icon titled:

    Aalto Thesis Database

  • Click on the icon to search for and open the thesis you are looking for from Aaltodoc database. You can find the thesis file by clicking the link on the OEV or OEVS field.

Reading the thesis

  • You can either print the thesis or read it on the customer computer screen.
  • You cannot save the thesis file on a flash drive or email it.
  • You cannot copy text or images from the file.
  • You cannot edit the file.

Printing the thesis

  • You can print the thesis for your personal study or research use.
  • Aalto University students and staff members may print black-and-white prints on the PrintingPoint devices when using the computer with personal Aalto username and password. Color printing is possible using the printer u90203-psc3, which is located near the customer service. Color printing is subject to a charge to Aalto University students and staff members.
  • Other customers can use the printer u90203-psc3. All printing is subject to a charge to non-University members.
Location:P1 Ark Aalto  859   | Archive
Keywords:adhesion
detachment work
pressure sensitive adhesives
testing
temperature characterization
residue
MEMS
gyroscope
factorial experiment
analysis of variance
Bonferroni
adheesio
adheesiotyö
teippi
MEMS
gyroskooppi
lämpötilatestaus
pinnanpuhtaus
Bonferroni
varianssianalyysi
Abstract (eng): High-throughput functional testing of MEMS gyroscope can be performed on wafer level while the wafers are mounted on a conventional back-grinding tape used in integrated circuits manufacturing.
However, the functional characterization should also be carried out at elevated temperatures as high as 150 °C.
Exposure to elevated temperatures during the entire test procedure, which can take up to 90 minutes, set special requirements for the tapes.
The adhesion properties of tapes must be adequate and stabile at temperatures all temperatures and throughout the test.

In this work the applicability of five different commercial wafer back-grinding (A-C) and dicing tapes (D and E) were evaluated.
Tapes consisted of a base film, thin adhesive layer and protective film.
The total thickness of tapes varied from 71 to 166 µm.
Ethylene vinyl acetate (EVA) (Tape A), PET (B-D) and polyolefin (E) were used as base film materials.
Tapes D and E were UV tapes.
Adhesive in all five tapes was modified acrylic adhesive with different compositions of additives.
Short- and long-time thermal stability, adhesion strength and detachment and adhesive residues were used as evaluation criteria.
Adhesion was evaluated between typical MEMS package materials (silicon, polymer, and brushed steel).
Examinations covered the following temperature and time frames: 25, 80, 100, 125 and 150 °C and 0, 30, 60 and 90 minutes.

EVA tape deformed rapidly even at the moderate test temperature 100 °C, and was eliminated from the adhesion strength and residue evaluation.
Other four tapes passed the thermal stability test without noticeable changes in their physical appearance.

The adhesion strength and strain energy, or detachment work, were measured with the package pull-off test with the help of a tensile tester.
Statistical analysis was used to analyse the results.
Analysis of variance showed that all main test parameters and their interactions were significant (alpha=5%).
Bonferroni all-pairwise comparison test was used to compare the means values.
Following conclusion were made from the mean comparisons: i) surface material affects significantly to adhesion, ii) tapes' D and B adhesion varied the least among different treatments for the all three package materials, iii) adhesion strength increased up to 100-125 °C but at higher temperatures tapes lost their adhesion, iv) adhesion remains stabile for the duration of about 60 minutes after which it starts decreasing abruptly.
Additionally, tape C had very weak adhesion strength, and it can be especially too weak for small polymer packages with porous surface.
The adhesion strength of 0.01 MPa may be considered as the limit below which the component won't attach properly to the tape.
Tapes D and E had higher adhesion strength but they detach slowly from the tape due to glue fibrillation, in other words the detachment work is high.

Detachment work can be used to predict the amount of residues on the package surface.
UV-dicing tapes turned out to stain the components extensively, while Tapes B and C left few or no residues.
Amount of residues were rated at scale of 1-5.
Abstract (fin): Puolijohdeteollisuudessa kiekkojen sahauksessa käytettäviä teippejä voidaan hyödyntää MEMS gyroskooppien funktionaalisessa testauksessa.
Gyroskooppien toiminnallisuutta testataan korotetuissa lämpötiloissa, mikä asettaa erityisvaatimuksia teippien lämmönkestävyydelle.
Teippien adheesion tulee säilyä stabiilina läpi testin 80 - 150 °C:ssa noin 1 - 2 h.

Tässä työssä tutkittiin kaupallisten puolijohdeteollisuudessa piikiekkojen ohentamisessa ja sahaamisessa käytettävien teippien soveltuvuutta komponenttitestaukseen korotetuissa lämpötiloissa.
Teipit koostuvat pohjateipistä ja ohuesta liimakerroksesta, jonka suojana on PET kalvo.
Teippien kokonaispaksuus vaihtelee 71 - 166 µm välillä.
Pohjateipin materiaaleina on käytetty etyleeni vinyyli asetaattia (EVA) (teippi A), PET (B-D) ja polyolefiinia (E); Teipit D ja E ovat UV-teippejä.
Kaikissa teipeissä on akryylipohjainen liima.
Arviointikriteereinä käytettiin teippien stabiilisuutta lyhyt- ja pitkäkestoisessa lämmityksessä, adheesiovoimaa ja irrotustyötä yleisempien MEMS kotelointimateriaalien (pii, polymeeri, teräs) ja teippien välillä sekä liimajäämien määrää komponenttien pinnalla.
Testilämpötiloina käytettiin 25, 80, 100, 125 ja 150 °C ja lämmitysaikoina 30, 60 ja 90 minuuttia.

EVA teippi jätettiin jatkotutkimuksien ulkopuolelle sen alkaessa käpristyä ja aaltoilla jo matalimmassa testilämpötilassa 100 °C 30 minuutin lämmityksen jälkeen.
Muissa neljässä teipissä ei esiintynyt fyysisiä muutoksia lyhytkestoisissa lämmityksissä.

Adheesiovoima ja irrotustyö mitattiin vetokokeilla.
Tulosten tulkinnassa käytettiin tilastollisen analyysin menetelmiä.
Varianssianalyysin perusteella kaikki päätestiparametrit ja niiden vuorovaikutukset keskenään olivat merkittäviä (alfa=5%).
Eri parametrien keskiarvojen vertailussa käytettiin Bonferroni-testiä, jonka perusteella tehtiin seuraavat johtopäätökset: i) kotelointimateriaali vaikuttaa merkittävästi adheesioon ii) teipit D ja B säilyttivät adheesionsa parhaiten eri lämpökäsittelyissä iii) adheesiolujuus kasvaa 100 - 125 °C:een asti, minkä jälkeen se alkaa laskea iv) teippien adheesio pysyy stabiilina noin 60 minuuttia.
B teipin adheesiossa säilyy parhaiten eri lämpötiloissa ja lämmitysajoilla ja sen adheesio on riittävän suuri kaikille kolmelle kotelomateriaalille.
C teipin adheesio on erittäin heikko ja erityisesti polymeerikotelo kiinnittyy huonosti siihen. 0.01 MPa voidaan pitää tämän perusteella minimiarvona adheesiovoimalle.
UV-teippien adheesio on vahva, mutta komponentit irrotettaessa muodostuu liimasäikeitä, jotka jättävät jäänteitä komponenttien pinnalle.
Tämä näkyy suurena irrotustyönä.

Irrotustyötä voidaankin käyttää ennustamaan liimajäänteiden määrää.
UV-teipit jättivät eniten liimajäänteitä peittäen usein komponentin pinnan täysin.
B ja C teipeistä ei irronnut liimajäänteitä kuin satunnaisesti.
Komponenttien pinnanpuhtaus arvioitiin mikroskooppikuvien perusteella asteikolla 1 - 5
ED:2011-09-26
INSSI record number: 42818
+ add basket
« previous | next »
INSSI