攻克可穿戴醫療存儲器件封裝難題

　　近期，便攜式可穿戴醫療設備的創(chuàng )新大大促進(jìn)了最小化半導體元件體積的需求。許多此類(lèi)設備需要板上存儲器來(lái)存儲校準數據、測試結果以及數據日志。常見(jiàn)解決方案是使用串行EEPROM或閃存等非易失性存儲器產(chǎn)品，這些產(chǎn)品能滿(mǎn)足便攜式醫療應用對高可靠性和極低功耗的要求。可穿戴醫療設備通常設計得盡可能隱蔽。因此，在盡可能小的封裝中達到所需的存儲密度非常必要。例如，助聽(tīng)器的可定制性正不斷增強，可針對特定用戶(hù)進(jìn)行編程，根據不同的聽(tīng)覺(jué)環(huán)境提供多種模式，以及提供數據日志以便在后續安排中進(jìn)行進(jìn)一步調整。這些創(chuàng )新要求在有限的外形尺寸中存儲更多的數據。要滿(mǎn)足這一點(diǎn)，許多醫療設備設計人員轉而采用創(chuàng )新型裸片存儲器解決方案。

　　盡管裸片是存儲器件體積最小的外觀(guān)形式，然而在處理、存儲和裝配時(shí)將面臨巨大挑戰。采用裸片的傳統方式是向半導體供貨商訂購整塊晶圓。但是，這就要求醫療設備制造商尋求切割晶圓及鍵合晶圓的解決方案。對于一些制造商來(lái)說(shuō)，這超出了他們的能力范圍。雖然可將這些服務(wù)付費外包，但有一種替代解決方案是購買(mǎi)“框架內晶圓”——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。 通過(guò)訂購這樣的晶圓，醫療設備制造商將獲得供分揀和貼裝的小塊裸片。

　　下一個(gè)挑戰是如何將裸片電氣連接到應用中。傳統的做法是用環(huán)氧樹(shù)脂將裸片固化在電路板上，然后用焊線(xiàn)來(lái)電氣連接裸片。這樣裸片就被封裝在一個(gè)保護性的環(huán)氧樹(shù)脂外殼中。這可不是一件簡(jiǎn)單的事，由于對裸片的放置精度有很高要求，需要特殊的設備。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）系數不同，帶凸塊的裸片存在焊點(diǎn)剪切應變的風(fēng)險。出于這種原因，帶凸塊的裸片通常在底部填充額外的粘結劑，以提供更堅固的機械連接并減少CTE不匹配的影響。

　　采用裸片大小存儲器件的最新解決方案是芯片級封裝（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域，從而允許使用較大的焊珠。使用傳統的晶圓加工工具在晶圓級應用這一額外的金屬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了機械連接，無(wú)需像帶凸塊裸片那樣在底部填充粘結劑。這樣就得到了一個(gè)裸片大小的封裝，能夠將它如同任何其他表面貼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封裝提供對于便攜式醫療應用至關(guān)重要的裸片級外形尺寸，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《智能醫療特刊》Change The World欄目，轉載請注明出處。
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