Investigation of conductive adhesive in harsh environment - the ReMi Fuze Case

Abstract

FFI and Nammo have participated in the project ”Fine Pitch Interconnect of Microelectronics and Microsystems for use in Rough Environments” (ReMi). The project has to a large extent been founded by the Norwegian Research Counsil (NFR). The purpose of the project was to develop interconnect technology based on Conparts metallized polymer spheres (MPS) and implement this for new applications. Partners in this project were Sintef, Vestfold University College (VUC), Conpart, Idex, Western Geco and FFI/Nammo. In the project each industrial partner had their own industry case. The FFI/Nammo case was denoted “Fuze”. This case exploited use of conductive adhesive based on Conparts MPS for interconnection of MEMS structures onto printed circuit boards (PCB) for use in medium caliber ammunition fuzes. During this project, MEMS test devices have been designed at FFI and fabricated at Sintef. PCBs have been designed, and the MEMS test devices have been mounted onto these boards using conductive adhesive. After mounting, characterization of contact resistances has been done. The boards have been subjected to various types of temperature cycling tests and test firing in 30 mm ammunition as well. The tests show that the conductive adhesive might be a viable method for mounting MEMS devices directly to PCBs in fuze applications. However, more investigation must be carried out to verify this. The results from this project have been published internationally and have also become the basis for a proposed EDA project named ”Packaging 3D for Heterogeneous Rugged Electronics” (PERU). Norwegian partners in that project are FFI, Nammo, Conpart and Sintef.

FFI har, sammen med Nammo, deltatt i det NFR finansiert prosjektet ”Fine Pitch Interconnect of Microelectronics and Microsystems for use in Rough Environments” (ReMi). Formålet med prosjektet var å undersøke om ledende lim basert på Conparts metallbelagte polymerkuler kunne brukes i krevende miljø. Prosjektet ble ledet av Sintef. Andre deltagere var Høyskolen i Vestfold, Conpart, Nammo, Western Geco og Idex. Hver industripartner (Idex, Western Geco og Nammo/FFI) hadde sitt eget industri delprosjekt. Nammo/FFI skulle undersøke om ledende lim kunne brukes til å kontaktere MEMS-brikker direkte til kretskort (PCB) i brannrør, og dermed slippe et ekstra pakkenivå for MEMS-brikkene. I dette prosjektet, som på FFI ble gjennomført som en del av prosjekt ”MEMS for bruk i ammunisjon”, ble det designet MEMS teststrukturer. Disse ble prosessert på Sintef. I tillegg ble det laget forskjellige kretskort slik at det kunne gjøres nødvendige tester. Disse testene besto av elektriske tester, temperaturtester og mekaniske tester, inkludert skytetester. Forsøkene viste at ledende lim basert på Conparts teknologi kan være velegnet for å montere MEMS-kretser direkte på kretskort i brannrørselektronikk. Imidlertid så må det gjøres flere tester før dette blir endelig verifisert. Bruk av denne type ledende lim gir muligheter for både plass- og kostnadsbesparelser siden man dermed kan unngå et ekstra pakkenivå på MEMS-kretsen. Resultatene fra dette arbeidet er blitt publisert internasjonalt, og det har også dannet grunnlaget for et mulig EDA-prosjekt kalt ” Packaging 3D for Heterogeneous Rugged Electronics”, forkortet PERU.