CN108666308B - 柔性集成封装系统 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及一种柔性集成封装系统。该系统包括:柔性基板、多个具有不同功能的芯片、键合线和柔性封装体,柔性基板设置有非贯通的多个第一孔洞,柔性基板上设置有多条可延展导线以及与多条可延展导线连接的多个端口,多个端口用于实现信号输入和/或输出;多个具有不同功能的芯片集成在柔性基板上,通过键合线与对应的可延展导线和/或芯片进行连接,以实现多个具有不同功能的芯片之间的互联;柔性封装体的下部与柔性基板连接,形成封装结构。其中,柔性基板和柔性封装体的材料为柔性材料。本公开实施例所提供的柔性集成封装系统,集成度和传输效率高、功耗低,且系统的柔性高、散热性能好,用途广泛。

Description

柔性集成封装系统
技术领域
本公开涉及半导体技术领域,尤其涉及一种柔性集成封装系统。
背景技术
SIP(System in a Package,系统级封装)是将多种功能芯片,包括处理器、存储器等功能芯片集成在一个封装内,从而实现一个基本完整的功能。SIP封装技术将不同的功能的芯片封装在一个腔体内,减小了封装体积,有效地提升了电路的集成度,被视为“超越摩尔定律”的封装技术。
随着科技的不断进步,柔性电子器件由于与生物体皮肤的贴合程度较常规电子器件好,能更准确的获取人体生理信息,在个人、医疗等领域应用广泛,越来越受到关注。但相关技术中,由于柔性电子器件存在集成度低、散热性能差等问题,越来越难以满足实际使用需求。
发明内容
有鉴于此,本公开提出了一种柔性集成封装系统。
根据本公开的一方面,提供了一种柔性集成封装系统,所述系统包括:柔性基板、多个具有不同功能的芯片、键合线和柔性封装体,所述柔性基板设置有非贯通的多个第一孔洞,
所述柔性基板上设置有多条可延展导线以及与所述多条可延展导线连接的多个端口,所述多个端口用于实现信号输入和/或输出;
所述多个具有不同功能的芯片集成在所述柔性基板上,通过所述键合线与对应的可延展导线和/或芯片进行连接,以实现所述多个具有不同功能的芯片之间的互联;
所述柔性封装体的下部与所述柔性基板连接,形成封装结构,
其中,所述柔性基板和所述柔性封装体的材料为柔性材料。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述柔性封装体的外表面设置有仿生结构层,所述仿生结构层的结构包括瓦片状结构和/或鱼鳞状结构。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述柔性封装体设置有非贯通的多个第二孔洞。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述柔性基板的弹性模量为0.1MPa~1000MPa,所述多个第一孔洞和所述多个第二孔洞的直径为10nm~100nm。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述多条可延展导线的材料为金、银和铜中的任一种,所述多条可延展导线的形状为蛇形和/或S形。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述柔性基板上设置的所述多条可延展导线以及所述多个端口,是通过光刻技术在所述柔性基板上生成的。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述多个具有不同功能的芯片上下堆叠和/或左右平铺在所述柔性基板上。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述多个具有不同功能的芯片的厚度小于或等于15μm。
对于上述系统,在一种可能的实现方式中,所述键合线的弧度大于或等于第一弧度、且小于或等于第二弧度,
其中,所述第二弧度大于所述第一弧度。
本公开实施例所提供的柔性集成封装系统,集成度和传输效率高、功耗低,且系统的柔性高、散热性能好,用途广泛。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明,本公开的其它特征及方面将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面,并且用于解释本公开的原理。
图1示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统的结构示意图;
图2示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统的结构示意图;
图3a-图3d示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统中柔性基板的示意图;
图4a-图4d示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统中柔性封装体的外表面的仿生结构层结构示意图;
图5示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统中的结构示意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面,但是除非特别指出,不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外,为了更好的说明本公开,在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解,没有某些具体细节,本公开同样可以实施。在一些实例中,对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述,以便于凸显本公开的主旨。
图1、图2示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统的结构示意图。如图1、图2所示,该系统可以包括柔性基板1、多个具有不同功能的芯片2、键合线3和柔性封装体4。柔性基板1设置有非贯通的多个第一孔洞(未示出)。柔性基板1上设置有多条可延展导线11以及与多条可延展导线连接的多个端口12,多个端口12用于实现信号输入和/或输出。多个具有不同功能的芯片2集成在柔性基板1上,通过键合线3与对应的可延展导线11和/或芯片2进行连接,以实现多个具有不同功能的芯片2之间的互联。柔性封装体4的下部与柔性基板1连接,形成封装结构。其中,柔性基板1和柔性封装体4的材料为柔性材料。
在本实施例中,多个具有不同功能的芯片可以是微控制单元(MicrocontrollerUnit,简称MCU)、存储器、寄存器、功率放大芯片等用于实现系统功能的芯片,该系统还可以包括用于实现系统功能的电阻、电容等无源元件,本公开对此不作限制。多个具有不同功能的芯片可以满足系统的功能需求,构成柔性集成封装。柔性集成封装系统可以用于采集生物体的脑电信号、心电信号等生理信号,还可以用于采集温度、湿度等环境数据。可以根据所需采集的信号或数据的需要,选择所需的多个具有不同功能的芯片,以实现其对信号或数据的采集,本公开对此不作限制。
在本实施例中,柔性基板和柔性封装体的所用的柔性材料可以是聚酰亚胺(Polyimide,简称PI)、橡胶、聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane,简称PDMS)等柔性材料,柔性基板和柔性封装体所用的材料可以相同,也可以不同,本公开对此不作限制。柔性封装体的下部与柔性基板连接所形成的封装结构可以封装保护整个系统。
在一种可能的实现方式中,柔性封装体4设置有非贯通的多个第二孔洞。所设置的多个第二孔洞有利于系统的散热,同时避免水等液体对内部芯片造成损害。
在一种可能的实现方式中,柔性基板1的弹性模量为0.1MPa~1000MPa,多个第一孔洞和多个第二孔洞的直径为10nm~100nm。
在该实现方式中,为增强柔性封装体与柔性基板连接的稳定性,柔性封装体可以与柔性基板具有相同的弹性模量,本公开对此不作限制。可以采用微纳米加工工艺等工艺进行加工,获得具有第一孔洞的柔性基板以及具有第二孔洞的柔性封装体。多个第一孔洞、多个第二孔洞的尺寸形状可以相同,也可以不同。以柔性基板为例,图3a-图3d示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统中柔性基板的示意图。柔性基板上的多个第一孔洞可以是统一直径的圆形孔洞,如10nm(如图3a所示)、40nm(如图3b所示)、70nm(如图3c所示)和100nm(如图3d所示)。柔性基板上的多个第一孔洞也可以是直径为10nm~100nm的、大小不一的圆形或椭圆形等形状的孔洞。可以根据散热需要、柔性集成封装系统的尺寸、柔性基板和柔性封装体所用的材料等对第一孔洞、第二孔洞的尺寸和数量进行设置,本公开对此步骤限制。
在该实现方式中,由于柔性基板和柔性封装体的材料为柔性材料,多个第一孔洞和多个第二孔洞的尺寸能够随着所处环境温度的升高而增大,可以增强系统的散热效率。
在本实施例中,键合线的材料可以是金、铝等金属材料,键合线的直径可以是20μm~30μm。键合线可以用于芯片之间的连接,也可以用于芯片与可延展导线之间的连接,本公开对此不作限制。
在一种可能的实现方式中,多条可延展导线11的材料为金、银和铜中的任一种,多条可延展导线11的形状为蛇形和/或S形。
在该实现方式中,多条可延展导线的材料还可以是铝等具备良好的柔性和延展性的金属材料,本公开对此不作限制。多条可延展导线的形状还可以是“之”字形等易于延展的、具有子形状,以在保证柔性集成封装系统的多个具有不同功能的芯片之间的连接的同时,保证柔性集成封装系统具有良好的柔性,以便于安装于生物体体表或植入生物体中。
在一种可能的实现方式中,多个具有不同功能的芯片的厚度小于或等于15μm。
在该实现方式中,厚度小于或等于15μm的芯片,可以是直接获取到的,也可以对厚度大于15μm的芯片进行减薄处理获取到的,本公开对此不作限制。多个具有不同功能的芯片的厚度为小于或等于15μm,可以保证柔性集成封装系统中各芯片正常工作同时,提高具备柔性集成封装系统的柔性。
在一种可能的实现方式中,键合线3的弧度大于或等于第一弧度、且小于或等于第二弧度。其中,第二弧度大于第一弧度。
在该实现方式中,可以根据芯片的尺寸、芯片与对应的可延展导线之间的距离、键合线的强度等对第一弧度和第二弧度进行设置,确保芯片之间具有被拉伸、弯曲的空间,以在保证芯片之间的互联的同时,增强柔性集成封装系统的柔性。例如,第一弧度可以是30°,第二弧度可以是90°。本领域技术人员可以根据实际需要对第一弧度和第二弧度进行设置,本公开对此不作限制。
图4a-图4d示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统中柔性封装体的外表面的仿生结构层结构示意图。在一种可能的实现方式中,柔性封装体4的外表面设置有仿生结构层,仿生结构层的结构可以包括瓦片状结构(如图4a所示)和/或鱼鳞状结构(如图4b所示)。
在该实现方式中,仿生结构层的结构还可以是片状结构(如图4c所示)、对称结构(如图4d所示)等能够通过气体、且不能通过液体的结构,以防止水等液体通过柔性封装体进入芯片,同时有利于柔性集成封装系统的散热。仿生结构层的材料可以是金属,以有效地屏蔽静电干扰,保护内部芯片不受损坏。
在一种可能的实现方式中,柔性基板上设置的多条可延展导线以及多个端口,是通过光刻技术在柔性基板上生成的。
在该实现方式中,可以根据多个具有不同功能的芯片在柔性基板上的安装位置、各芯片的尺寸、芯片之间的互联需求等对多条可延展导线以及多个端口的尺寸和位置进行设置,本公开对此不作限制。
图5示出根据本公开一实施例的柔性集成封装系统中的结构示意图。如图5所示,在一种可能的实现方式中,多个具有不同功能的芯片2上下堆叠(如图5所示)和/或左右平铺(如图1所示)在柔性基板1上。
在该实现方式中,当多个具有不同功能的芯片如图1所示均平铺在柔性基板上时,通过键合线将芯片与柔性基板上对应的可延展导线连接,以通过键合线和可延展导线实现多个具有不同功能的芯片之间的互联。当多个具有不同功能的芯片如图5所示部分平铺、部分堆叠在柔性基板上时,通过键合线将堆叠在一起的多个具有不同功能的芯片互联,以及通过键合线将堆叠的多个具有不同功能的芯片中最底层的芯片与对应的可延展导线连接,以通过键合线和可延展导线实现所有芯片之间的互联。
本公开实施例所提供的柔性集成封装系统,集成度和传输效率高、功耗低,且系统的柔性高、散热性能好,用途广泛。
需要说明的是,尽管以上述实施例作为示例介绍了上述柔性集成封装系统如上,但本领域技术人员能够理解,本公开应不限于此。事实上,用户完全可根据个人喜好和/或实际应用场景灵活设定各部分,只要符合本公开的技术方案即可。
以上已经描述了本公开的各实施例,上述说明是示例性的,并非穷尽性的,并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下,对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择,旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进,或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (8)

1.一种柔性集成封装系统,其特征在于,所述系统包括:柔性基板、多个具有不同功能的芯片、键合线和柔性封装体,所述柔性基板设置有非贯通的多个第一孔洞,
所述柔性基板上设置有多条可延展导线以及与所述多条可延展导线连接的多个端口,所述多个端口用于实现信号输入和/或输出;
所述多个具有不同功能的芯片集成在所述柔性基板上,通过所述键合线与对应的可延展导线和/或芯片进行连接,以实现所述多个具有不同功能的芯片之间的互联;
所述柔性封装体的下部与所述柔性基板连接,形成封装结构,
其中,所述柔性基板和所述柔性封装体的材料为柔性材料。
2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述柔性封装体的外表面设置有仿生结构层,所述仿生结构层的结构包括瓦片状结构和/或鱼鳞状结构。
3.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述柔性封装体设置有非贯通的多个第二孔洞。
4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述柔性基板的弹性模量为0.1MPa~1000MPa,所述多个第一孔洞和所述多个第二孔洞的直径为10nm~100nm。
5.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述多条可延展导线的材料为金、银和铜中的任一种,所述多条可延展导线的形状为蛇形和/或S形。
6.根据权利要求1或5所述的系统,其特征在于,所述柔性基板上设置的所述多条可延展导线以及所述多个端口,是通过光刻技术在所述柔性基板上生成的。
7.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述多个具有不同功能的芯片上下堆叠和/或左右平铺在所述柔性基板上。
8.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,所述多个具有不同功能的芯片的厚度小于或等于15μm。
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