CN110739232B - 柔性封装结构、制作方法及可穿戴设备 - Google Patents

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Abstract

本发明还提供了一种柔性封装结构的制作方法，该方法包括如下步骤：在功能元器件外包覆包覆层，形成功能模块；通过柔性排线实现各所述功能模块之间的电性连接，形成功能结构；提供封装膜，在所述封装膜上形成有多个形状与所述功能模块相适应的容置槽；将所述功能结构固定于所述封装膜上，使所述功能模块设置于所述容置槽内。由该柔性封装结构的制作方法制作的柔性封装结构能够应用于规模化生产之中，柔性较好、成本较低、可靠性较强、制造难度低。

Description

柔性封装结构、制作方法及可穿戴设备
本申请是申请日为2018年07月20日，申请号为201810806451.2，题为“柔性封装结构、制作方法及可穿戴设备”的发明专利申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及半导体系统级封装领域，尤其是一种柔性封装结构、该柔性封装结构的制作方法及具有该柔性封装结构的可穿戴设备。
背景技术
近年来，可穿戴设备越来越普及，可穿戴设备在士兵野外作战或训练、运动员训练、锻炼者体能监测、健康监测等方面得到了越来越多的应用。为了能够更准确地进行信息的采集，如何能够使可穿戴设备具有柔性，以便能够在使用时更贴近人体本身的曲线，成为了各大生产厂商及实验室重点关注的内容。可穿戴设备的柔性主要受限于可穿戴设备上元器件封装架构的柔性。
目前，在柔性电子技术领域，柔性电子器件(IC器件，阻容元件，电池，传感器等柔性器件)制造工艺技术尚未成熟，无法进行商业化产业化应用，集成制造成柔性电子产品。现有基于SMD元器件在柔性FPC上的系统集成封装制造技术，制造工艺相对复杂，质量、良率不易控制。具体如下：对于超小元件、超小引脚间距的产品，在产品贴片制造过程中，印刷锡膏工艺要求高；柔性基板的翘曲、形变等已导致器件引脚焊盘虚焊等不良问题。另外，柔性FPC制造成本高，由于翘曲和表面不平整，组装精度等问题，表面元器件贴片组装完成后的柔性基板注塑封装工艺难度大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种柔性封装结构、该柔性封装结构的制作方法及具有该柔性封装结构的可穿戴设备。该柔性封装结构能够应用于规模化生产之中，柔性较好、成本较低、可靠性较强、制造难度低。
本发明提供了一种柔性封装结构，包括封装膜，及固定于封装膜上的功能结构，所述功能结构包括功能模块及连接于所述功能模块之间的柔性排线，所述功能模块包括功能元器件及包覆于所述功能元器件外的包覆层，所述封装膜上形成有容置槽，当所述功能结构固定于所述封装膜上时，所述功能模块设置于所述容置槽内。
进一步地，在同一个所述功能模块内设置有一个或多个所述功能元器件。
进一步地，所述柔性排线包括排线载体及设置于所述排线载体上的导电互联层，当所述柔性排线连接于所述功能模块之间时，所述导电互联层设置于所述排线载体靠近所述功能模块的一侧。
进一步地，在所述容置槽与所述功能模块的表面之间设置有粘合层，所述功能模块通过所述粘合层固定于所述容置槽内。
进一步地，各所述功能模块设置于所述柔性排线的同一侧，所述柔性排线远离所述功能模块的一侧上，还覆盖有另一封装膜形成的封装层。
进一步地，在所述封装膜的表面上向下凹陷形成有凹陷部，所述容置槽形成于所述凹陷部的底部，所述封装层设置于所述凹陷部内。
本发明还提供了一种柔性封装结构的制作方法，该方法包括如下步骤：
在功能元器件外包覆包覆层，形成功能模块；
通过柔性排线实现各所述功能模块之间的电性连接，形成功能结构，所述柔性排线包括排线载体及设置于所述排线载体上的导电互联层，当所述柔性排线连接于所述功能模块之间时，所述导电互联层设置于所述排线载体靠近所述功能模块的一侧；
提供封装膜，在所述封装膜上形成有多个形状与所述功能模块相适应的容置槽；
将所述功能模块固定于所述封装膜上，使所述功能模块设置于所述容置槽内。
进一步地，将所述功能结构固定于所述封装膜上，该方法还包括，将另一封装膜形成的封装层覆盖于所述柔性排线远离所述功能模块的一侧。
进一步地，所述封装层贴附固定于所述柔性排线远离所述功能模块的一侧上，或所述封装层直接形成于所述柔性排线远离所述功能模块的一侧上。
本发明还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括本发明提供的柔性封装结构。
综上所述，在本发明中，通过在功能元器件外包覆包覆层形成功能模块，能够对功能元器件进行硬质封装，然后再通过柔性排线连接于功能模块之间，这在功能结构上省去了固定功能模块的基板，同时功能元器件，如IC器件，阻容元件，电池，传感器等，也不再需要依照现有的SMD(Surface Mounted Devices，表面贴装技术)共同贴装于柔性基板上。这能够极大改善柔性基板翘曲，变形等问题，降低成本。与此同时，由于功能元器件本身外有包覆层，功能模块之间通过柔性排线连接，这有利于提高功能模块间连接的可靠性，降低连接难度。进一步地，由于功能结构与封装膜是分开制造，然后组装于一起，这降低了封装时精度的控制，同时也有利于解决注塑封装时产生的气泡问题。此外，在本实施例中，功能元器件在增加包覆层后，有利于功能模块的模块化，再通过柔性排线连接方式的改进，以及与封装膜组装方式的改进，这能够大大减少柔性封装结构的体积，同时使得柔性封装结构具有更好的柔性。综上所述，该柔性封装结构能够应用于规模化生产之中，柔性较好、成本较低、可靠性较强、制造难度低。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1为本发明实施例提供的柔性封装结构的截面结构意图。
图2为图1中功能结构的截面结构示意图。
图3为图1中功能结构的俯视结构示意图。
图4为图1中封装膜的截面结构示意图。
图5a-图5e为本发明提供的柔性封装结构的制作方法中各步骤的截面结构示意图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，详细说明如下。
本发明提供了一种柔性封装结构、该柔性封装结构的制作方法及具有该柔性封装结构的可穿戴设备。该柔性封装结构能够应用于规模化生产之中，柔性较好、成本较低、可靠性较强、制造难度低。
图1为本发明实施例提供的柔性封装结构的截面结构意图，图2为图1中功能结构的截面结构示意图，图3为图1中功能结构的俯视结构示意图，图4为图1中封装膜的截面结构示意图。本发明提供的柔性封装结构包括功能结构10及封装膜21，功能结构10固定于封装膜21上，该功能结构10包括功能模块11及连接于功能模块11之间的柔性排线12，功能模块11包括功能元器件111及包覆层112，包覆层112包覆于功能元器件111外，在封装膜21上形成有容置槽211，当功能结构10固定于封装膜21上时，功能模块11设置于容置槽211内。
在本实施例中，通过在功能元器件111外包覆包覆层112形成功能模块11，能够对功能元器件111进行硬质封装，然后再通过柔性排线12连接于功能模块11之间，这在功能结构10上省去了固定功能模块11的基板，同时功能元器件111，如IC器件，阻容元件，电池，传感器等，也不再需要依照现有的SMD(Surface Mounted Devices，表面贴装技术)共同贴装于柔性基板上。这能够极大降低柔性基板翘曲，变形等问题的发生概率，降低成本。与此同时，由于功能元器件111本身外有包覆层112，功能模块11之间通过柔性排线12连接，这有利于提高功能模块11间连接的可靠性，降低连接难度。进一步地，由于功能结构10与封装膜21是分开制造，然后组装于一起，这降低了封装时精度的控制，同时也有利于解决注塑封装时产生的气泡问题。此外，在本实施例中，功能元器件111在增加包覆层112后，有利于功能模块11的模块化，再通过柔性排线12连接方式的改进，以及与封装膜21组装方式的改进，这能够大大减少柔性封装结构的体积，同时使得柔性封装结构具有更好的柔性。综上所述，该柔性封装结构能够应用于规模化生产之中，柔性较好、成本较低、可靠性较强、制造难度低。
进一步地，在本实施例中，在同一个功能模块11内可以设置一个功能元器件111，可以理解地，在其它实施例中，在同一功能模块11内，也可以设置多个功能元器件111。为了便于柔性排线12与功能模块11的相连，在包覆层112上还形成有用于将柔性排线12与包覆层112内的功能元器件111相连的I/O端口113。
柔性排线12包括排线载体121及设置于排线载体121上的导电互联层122，当柔性排线12连接于各功能模块11之间时，导电互联层122相对于排线载体121更靠近功能模块11，以便于连接及对导电互联层122的保护。
在本实施例中，排线载体121可以为传统的以PI或PET等柔性材料制成的排线载体121，也可以为具有一定延展性的PDMS、硅胶等柔性材料制成的排线载体121。导电互联层122需要具有一定的柔性及可拉伸延展性，以便于使柔性封装结构具有更好地柔性。优选地，导电互联层122的可拉伸范围为20％-350％。
导电互联层122可以通过Hotbat焊接机热压锡焊、导电胶粘接、ACF胶模压合粘接等方式与各功能模块11上的I/O端口113连接，以实现各功能模块11的互联。
为了便于各功能模块11在封装膜21容置槽211内的固定，在本实施例中，在容置槽211与功能模块11的表面之间还设置有粘合层212，通过粘合层212，将功能模块11固定于对应的容置槽211内。粘合层212可以通过涂覆、点胶等工艺事先设置于功能模块11的表面和/或设置于容置槽211的内壁，如底面上。可以理解地，粘合层212可以采用单组份粘结剂，也可以采用双组份粘结剂，当粘结剂为双组份粘结剂时，在功能模块11及容置槽211的内侧壁上分别涂覆双组份粘结剂的一种，以实现二者的粘结。
进一步地，在本实施例中，各功能模块11均设置于柔性排线12的同一侧，当功能结构10固定于封装膜21上时，在柔性排线12远离功能模块11的一侧上，还覆盖有另一封装膜形成的封装层22，封装层22及封装膜21一起对功能结构10进行密封。为了便于功能模块11内的感测元件对外界的感知，在封装层22上还设置有供传感器和/或电极伸出的开口。
为了便于封装层22的设置，在封装膜21的表面上向下凹陷形成有凹陷部213，容置槽211形成于凹陷部213的底部，当封装层22盖设于功能结构10上时，封装层22设置于凹陷部213内。
在本实施例中，封装层22可以通过贴装工艺贴附于柔性排线12远离功能模块11的一侧，以完成对功能结构10的封装。在本发明的其它实施例中，封装层22也可以通过注塑、涂覆等工艺直接形成于柔性排线12远离功能模块11的一侧。
综上所述，在本实施例中，通过功能模块11的结构、各功能模块11之间的连接方式及封装形式的改进，能够使该柔性封装结构能够应用于规模化生产之中，柔性较好、成本较低、可靠性较强、制造难度低。
图5a-图5e为本发明提供的柔性封装结构的制作方法中各步骤的截面结构示意图。如图5a至5e所示，本发明还提供了一种柔性封装结构的制作方法，该制作方法包括如下步骤：
在功能元器件111外包覆包覆层112，形成功能模块11；(如图5a)
通过柔性排线12实现各功能模块11之间的电性连接，形成功能结构10；(如图5b)
提供封装膜21，在封装膜21上形成有多个形状与功能模块11相适应的容置槽211；(如图5c)
将功能结构10固定于封装膜21上，使功能模块11设置于容置槽211内。(如图5d)
通过上述的方法，能够在功能结构10上省去了固定功能模块11的基板，同时功能元器件111也不再需要贴装于柔性基板上，而是通过柔性排线12连接后，再与已经形成容置槽211的封装膜21结合，这能够极大改善柔性基板翘曲、变形等问题，降低成本。与此同时，由于功能元器件111本身外有包覆层112，功能模块11之间通过柔性排线12连接，这有利于提高功能模块11间连接的可靠性，降低连接难度。进一步地，由于功能结构10与柔性基板是分开制造，然后组装于一起，这降低了封装时精度的控制，同时也有利于解决注塑封装时产生的气泡问题。此外，在本实施例中，功能元器件111在增加包覆层112后，有利于功能模块11的模块化，再通过柔性排线12连接方式的改进，以及与柔性基板组装方式的改进，这能够大大减少柔性封装结构的体积，同时使得柔性封装结构具有更好的柔性。
进一步地，在本实施例中，各功能模块11均设置于柔性排线12的同一侧，当功能结构10固定于封装膜21上后，该方法还包括将另一封装膜形成的封装层22覆盖于柔性排线12远离功能模块11的一侧上。(如图5e)
在本实施例中，封装层22预先成型，然后将封装层22贴附固定于柔性排线12远离功能模块11的一侧上，该方法能够提高组装效率。在另一实施例中，封装层22也可以通过注塑、涂覆、点胶等工艺直接形成于柔性排线12远离功能模块11的一侧，以提高密封效果以及附着性能。
该方法还包括，在容置槽211的内侧壁和/或功能模块11的表面上设置有粘合层212，功能模块11通过粘合层212固定于封装膜21上。
本发明还提供了一种可穿戴设备，该可穿戴设备包括本发明提供的柔性封装结构，关于该可穿戴设备的其它技术特征，请参见现有技术，在此不再赘述。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (7)

1.一种柔性封装结构的制作方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
在功能元器件外包覆包覆层，形成功能模块；
通过柔性排线实现各所述功能模块之间的电性连接，形成功能结构，所述柔性排线包括排线载体及设置于所述排线载体上的导电互联层，当所述柔性排线连接于所述功能模块之间时，所述导电互联层设置于所述排线载体靠近所述功能模块的一侧；
提供封装膜，在所述封装膜上形成有多个形状与所述功能模块相适应的容置槽；
将所述功能模块固定于所述封装膜上，使所述功能模块设置于所述容置槽内。
2.如权利要求1所述的柔性封装结构的制作方法，其特征在于：将所述功能结构固定于所述封装膜上，该方法还包括，将另一封装膜形成的封装层覆盖于所述柔性排线远离所述功能模块的一侧。
3.如权利要求2所述的柔性封装结构的制作方法，其特征在于：所述封装层贴附固定于所述柔性排线远离所述功能模块的一侧上，或所述封装层直接形成于所述柔性排线远离所述功能模块的一侧上。
4.如权利要求1所述的柔性封装结构的制作方法，其特征在于：在所述容置槽的内侧壁和/或所述功能模块的表面上还设置有粘合层，所述功能模块通过所述粘合层固定于所述封装膜上。
5.如权利要求1所述的柔性封装结构的制作方法，其特征在于：所述导电互联层的可拉伸范围为20%-至350%。
6.如权利要求1所述的柔性封装结构的制作方法，其特征在于：在同一个所述功能模块内设置有一个或多个所述功能元器件。
7.一种可穿戴设备，其特征在于：包括柔性封装结构，所述柔性封装结构由权利要求1至6中任一项所述的柔性封装结构的制作方法制成。
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