攻克可穿戴醫(yī)療存儲(chǔ)器件封裝難題

　　近期，便攜式可穿戴醫(yī)療設(shè)備的創(chuàng)新大大促進(jìn)了最小化半導(dǎo)體元件體積的需求。許多此類設(shè)備需要板上存儲(chǔ)器來(lái)存儲(chǔ)校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、測(cè)試結(jié)果以及數(shù)據(jù)日志。常見(jiàn)解決方案是使用串行EEPROM或閃存等非易失性存儲(chǔ)器產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能滿足便攜式醫(yī)療應(yīng)用對(duì)高可靠性和極低功耗的要求。可穿戴醫(yī)療設(shè)備通常設(shè)計(jì)得盡可能隱蔽。因此，在盡可能小的封裝中達(dá)到所需的存儲(chǔ)密度非常必要。例如，助聽(tīng)器的可定制性正不斷增強(qiáng)，可針對(duì)特定用戶進(jìn)行編程，根據(jù)不同的聽(tīng)覺(jué)環(huán)境提供多種模式，以及提供數(shù)據(jù)日志以便在后續(xù)安排中進(jìn)行進(jìn)一步調(diào)整。這些創(chuàng)新要求在有限的外形尺寸中存儲(chǔ)更多的數(shù)據(jù)。要滿足這一點(diǎn)，許多醫(yī)療設(shè)備設(shè)計(jì)人員轉(zhuǎn)而采用創(chuàng)新型裸片存儲(chǔ)器解決方案。

　　盡管裸片是存儲(chǔ)器件體積最小的外觀形式，然而在處理、存儲(chǔ)和裝配時(shí)將面臨巨大挑戰(zhàn)。采用裸片的傳統(tǒng)方式是向半導(dǎo)體供貨商訂購(gòu)整塊晶圓。但是，這就要求醫(yī)療設(shè)備制造商尋求切割晶圓及鍵合晶圓的解決方案。對(duì)于一些制造商來(lái)說(shuō)，這超出了他們的能力范圍。雖然可將這些服務(wù)付費(fèi)外包，但有一種替代解決方案是購(gòu)買(mǎi)“框架內(nèi)晶圓”——某種經(jīng)過(guò)切割的晶圓。將經(jīng)切割的晶圓置于用金屬框架支撐的粘性薄膜中交運(yùn)。 通過(guò)訂購(gòu)這樣的晶圓，醫(yī)療設(shè)備制造商將獲得供分揀和貼裝的小塊裸片。

　　下一個(gè)挑戰(zhàn)是如何將裸片電氣連接到應(yīng)用中。傳統(tǒng)的做法是用環(huán)氧樹(shù)脂將裸片固化在電路板上，然后用焊線來(lái)電氣連接裸片。這樣裸片就被封裝在一個(gè)保護(hù)性的環(huán)氧樹(shù)脂外殼中。這可不是一件簡(jiǎn)單的事，由于對(duì)裸片的放置精度有很高要求，需要特殊的設(shè)備。一種備用方案是使用“帶凸塊裸片”（ bumped die ）。這樣的裸片已將其焊盤(pán)金屬化，并將壓焊點(diǎn)固定在焊盤(pán)上?？刹捎没亓骱附蛹夹g(shù)將帶凸塊的裸片面朝下直接連接到PCB上。由于硅裸片和PCB的熱膨脹（CTE）系數(shù)不同，帶凸塊的裸片存在焊點(diǎn)剪切應(yīng)變的風(fēng)險(xiǎn)。出于這種原因，帶凸塊的裸片通常在底部填充額外的粘結(jié)劑，以提供更堅(jiān)固的機(jī)械連接并減少CTE不匹配的影響。

　　采用裸片大小存儲(chǔ)器件的最新解決方案是芯片級(jí)封裝（CSP）。CSP采用金屬再分布層（RDL）將焊盤(pán)連接到接觸面積更大的新區(qū)域，從而允許使用較大的焊珠。使用傳統(tǒng)的晶圓加工工具在晶圓級(jí)應(yīng)用這一額外的金屬RDL。通過(guò)介質(zhì)層將RDL與裸片電氣隔離，使之僅與裸片上原始的焊盤(pán)相連。然后，再在RDL上覆蓋另一介質(zhì)層，使新的較大的焊盤(pán)裸露在外。較大的焊接接觸面積增強(qiáng)了機(jī)械連接，無(wú)需像帶凸塊裸片那樣在底部填充粘結(jié)劑。這樣就得到了一個(gè)裸片大小的封裝，能夠?qū)⑺缤魏纹渌砻尜N裝器件那樣裝配到電路板上。Microchip Technology目前大量提供各種采用CSP的EEPROM和閃存器件。CSP封裝提供對(duì)于便攜式醫(yī)療應(yīng)用至關(guān)重要的裸片級(jí)外形尺寸，同時(shí)攻克了使用裸片的技術(shù)難題。

　　資源： www.microchip.com/memorymedical

　　本文選自電子發(fā)燒友網(wǎng)9月《智能醫(yī)療特刊》Change The World欄目，轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。
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