Finetech 是如何携手First Sensor 公司共同开发整套针对CT检测仪中失效光电阵列器件的返修解决方案。
在日益增长的传感器市场，First Sensor公司致力于为众多应用领域的研发和制造提供标准化或客户定制化的解决方案。基于成熟的技术平台，从芯片到器件，从探测器到传感器系统，开发了一系列产品。此外，First Sensor是医疗诊断领域领先医疗设备制造商的战略合作伙伴。在这里，成像系统，如内窥镜、计算机断层扫描(CT)及核磁共振成像(MRI)在疾病和功能障碍的识别和及病因判断方面发挥着重要作用。
问题定义
First Sensor公司与最终客户一起开发了用于计算机断层扫描的传感器模块的组装和封装技术，并在柏林- Weißensee工厂进行生产。
在这个应用中，将八个光电阵列器件组装到陶瓷基板上。在生产过程中，需要对一些失效或者无法满足要求的芯片进行更换。
该应用包含以下步骤：
- 拆除失效的光电阵列器件
- 完全移除基板上的残留焊料
- 使用助焊剂对芯片焊点进行浸润，并通过倒装对位原理 完成高精度贴片。
- 将芯片焊接到基板的特定位置。
主要面临的挑战：
- 陶瓷电路基板的边缘互相接触，如何为返修系统设计一个安全有效的基板夹具十分关键。
- 传感器芯片之间的距离只有几个微米（4行2列排列）。而在拆焊，贴放和清除残留焊料的过程中，必须保证相邻的芯片不能被熔化，接触或者移动。这对吸头的设计提出了特殊的要求。
- 为了确保CT设备的图像质量，所有的像素点都必须处于正确的X/Y位置。同时，芯片在Z平面的位置也是至关重要的，因为下一步会将功能层与光电芯片互联。如果所有的传感器之间不是共面的，就会导致胶厚不一致，从而影响CT检测仪的性能。这里的公差范围必须保证在20微米以内。
- 硅传感器是透明的，并有着很高的表面反射性。这排除了简单的红外加热方式，必须采用更为先进的加热技术。
适用于各个工艺步骤的解决方案
由于陶瓷基板不能像传统的PCB 那样夹持在返修系统的导轨上，因此，Finetech 开发了一款特殊夹具，可以将陶瓷基板嵌入其中并采用真空固定。
Finetech在返修工具头的开发方面有着长期的经验。采用适当的焊头才能确保安全的返修过程，即使是在非常苛刻的条件下。Finetech能够快速为First sensor设计制造合适的焊头，并通过合适的温度曲线设定，建立可重复的拆焊工艺。
通过将除锡模块集成在返修系统中，所有的残余焊料可以通过非接触方式进行清除。特殊设计的除锡工具头，能够将整个焊料面一次清理干净，同时还能有效保证相邻芯片不会被熔化和移位。
在贴片之前，需要对新的传感器芯片上的焊球浸润助焊剂，Finetech专门设计的助焊剂托盘被证明是一种有效的解决方案。芯片上的焊球浸入确定深度的托盘槽，以确保所有焊球上的助焊剂涂敷均匀。
对于新芯片的焊接，我们采用了一种特殊设计的加热焊头。在焊接过程中，该焊头停留在传感器芯片之上，并使芯片与基板保持一定的垂直距离。为了确保共平面性，安装于系统焊臂上的焊头精确对准基板夹具表面。在激光扫描显微镜的帮助下，完善了焊头的设计，使得夹具上所有芯片的贴放和焊接位置精度都在公差范围内(例如芯片在中间位置，芯片在边缘位置)。
在购买设备之前，First sensor及其最终用户在Finetech的实验室中对整个返修工艺流程进行了测试，评估和认证。加热系统的温控热电偶是永久安装的，无需和元器件或者电路板机械接触。这保证了温度曲线程序以及整个已认证的返修工艺的高度重复性。
投资上的快速回报
Finetech 的一体化解决方案让First Sensor 公司印象深刻，并决定购买这套返修系统。配套的工艺模块，工具头以及正确的温度曲线设定， 是First Sensor 能够建立一套针对于失效光电阵列器件的安全，可重复性的返修方案的关键所在，并方便的将其融入到生产环节之中。这节省了宝贵的资源。Finetech 返修系统在很短的时间内就已经得到了回报。
“在与Finetech公司合作时，让我印象深刻的是，我们收到的不仅仅是一台设备，更是一个我们所面临问题的解决方案。无论是在前期的技术咨询，中期的测试评估，还是设备在我们工厂的最终验收阶段。”
