一种植入式微电子产品的导线键合装置及键合方法与流程

本发明涉及一种植入式微电子产品的导线键合装置及键合方法，属于生物医学工程技术领域。

背景技术：

微电子产品已经成为我们生活中不可缺少的重要组成部分，随着科学技术发展，微电子产品在医疗领域展现出重要的作用，它是在人或动物与外部设备间建立连接的有效工具，能够更加直接精准的对特定病症加以治疗监控。植入式电子产品需要封装来互相衔接，来提供信号输送，长期安全有效的连接方式成为各个科技工作者的研究目标，全球范围对此领域的相关研究已经取得不少突破。

目前，在生物医学领域，导线键合还存在很多难题，导线键合是芯片贴装完成后的下一道工序，导线键合是芯片与外电路之间实现互连的技术，通常使用微细的金属丝将芯片上的i/o金属焊点和封装上对应的导线焊脚相连。现有导线键合技术存在点对点加工过程中连接速率低，微导线连接对位复杂，影响多条导线对位精准度；焊接所需要较大键合面积，焊料金属在界面扩散可能导致短路的问题。另外，植入人体的微器件不单要保证良好的连接，还对各种器件的选材有严格的要求。在规定年限的使用期内，导线有效传递信号是微器件工作可靠性的重要指标，这不仅要求导线稳固连接，而且需要确保导线保护层完整，不会产生因导线裸露对人体组织产生危害。导线键合过程比较复杂，成本很高，也是限制微器件在生物工程领域推广和使用的原因。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为克服上述问题，提供一种植入式微电子产品的导线键合装置及键合方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种植入式微电子产品的导线键合装置，包括埋设在封装基座中的多个导线连接件，所述导线连接件一端与设在封装基座和外壳之间的芯片连接，其另一端设有卡槽，所述卡槽用于固定排线的端头，所述排线的端头有一凸出结构，所述排线的中间段压合在封装基座和外壳之间。

优选地，所述导线连接件，其与卡槽内排线的端头通过微量焊料焊接，实现互连。

优选地，所述排线的内部为生物相容性的金属导线，所述金属导线的外部包裹绝缘涂层，在所述金属导线最外面包裹有柔性生物相容性高分子材料层。

优选地，所述导线连接件的卡槽内侧还设置有焊接槽。

优选地，所述外壳通过生物相容性胶粘合、激光焊接、真空钎焊或共晶键合等方法，与封装基底密封键合。

优选地，所述外壳与封装基座外侧还包裹生物相容性涂层。

优选地，所述导线连接件的一端与芯片通过倒装焊接实现连接。

一种以上所述植入式微电子产品的导线键合装置方法，包括以下步骤：

s1：在封装基座中预埋设多个导线连接件，将芯片通过倒装焊与导线连接件的一端连接；

s2：将排线的端头物理嵌入所述导线连接件卡槽后，再对两者接触处进行微量焊料焊接或者直接接触相连；

s3：最后将外壳与封装基座进行密封键合。

优选地，所述步骤s3具体为：所述外壳通过生物胶粘合、激光焊接、真空钎焊或共晶键合等方法，与封装基底密封键合。

优选地，还包括步骤s4：在所述外壳与封装基座的外侧包裹生物相容性涂层。

本发明的有益效果是：

(1)本发明加工时不存在单点加工，连接过程通过卡槽和端头准确对位，在固定位置物理嵌入，连接速率高，焊接所需要键合面积小，拥有安全稳定的键合强度。卡槽设计避免了焊料在基座界面扩散，防止不必要的短路出现，实现电路连通的可靠性。

(2)在规定植入年限内导线有效传递信号，各个部件拥有良好的生物相容性，多次沉积生物相容性涂层，保证植入的安全可靠性。

(3)预埋排线和对应的导线连接件快速连接，成本较低。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明一个实施例的部分结构示意图；

图2该实施例所述导线连接件一个实施例的示意图；

图3是本发明另一个实施例的部分结构示意图；

图4该实施例所述导线连接件另一个实施例的示意图；

图5是本发明所述排线的排布示意图。

图中标记：1-芯片，2-外壳，3-排线，4-卡槽，5-导线连接件，6-封装基底，7-焊球，31-端头，51-焊接槽。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示的本发明所述一种植入式微电子产品的导线键合装置，包括埋设在封装基座中的多个导线连接件5，所述导线连接件5一端与设在封装基座和外壳2之间的芯片1电连接，所述导线连接件5的数量根据芯片1的连接点来设置，并且位置根据芯片1的连接点的位置来对应设置，其另一端设置有卡槽4，优选的如图1和图2所示，所述卡槽4是通过在导线连接件5上挖出凹槽形成卡槽4，所述卡槽4用于固定排线3的端头31，所述排线3的中间段压合在封装基座和外壳2之间。

在优选的实施方式中，所述导线连接件5的卡槽4与排线3的端头31通过微量焊料熔融焊接，焊料优选的如低熔点无铅焊料snbix等。本发明加工时不存在单点加工，连接过程通过卡槽4和端头31准确对位，在固定位置物理嵌入，连接速率高，焊接所需要键合面积小，拥有安全稳定的键合强度。卡槽4设计避免了焊料在基座界面扩散，防止不必要的短路出现，实现电路连通的可靠性。

在优选的实施方式中，所述排线3的内部为生物相容性金属导线，例如ti、pt、au、ti6al4v，ptlr，316l等。为减少因包裹层破裂导致金属导线漏出时带来的危害，该金属导线外面先进行绝缘化处理，如沉积parylene-c等。所述生物相容性金属导线的外部包裹有一种或者多种柔性生物相容性高分子材料层，如pi或者硅胶等，可进一步有效降低排线3在人体中造成的危害，减少刺激。

在优选的实施方式中，所述导线连接件5均匀间隔排列在封装基底6周边，均匀间隔排布可避免之间出现混接，并且有利于排线3的布线，但不限定于此，当一些地方芯片1接口密集时也可相应的将导线连接件5密集设置。另如图5所示，所述排线3的端头31根据导线连接件5位置设定，其尾端可集束到一起，与外部控制器连接更加方便。

在优选的实施方式中，所述外壳2通过生物胶粘合或激光焊接与封装基底6密封键合。采用密封性封装，保证芯片1的密封使用，保证其使用寿命，避免因破损泄漏造成对人体的伤害的风险。

在优选的实施方式中，所述外壳2与封装基座外侧还沉积有多层生物相容性涂层，如parylene-c，pi，硅胶等，进一步的减少对人体的刺激和伤害。

在优选的实施方式中，所述导线连接件5的一端与芯片1通过焊球7焊接实现连接，加强导线连接件5和芯片1的之间的连接强度，保证电连接畅通和长期稳定使用。

实施例2

在本实施例中，如图3所示的本发明所述一种植入式微电子产品的导线键合装置，包括埋设在封装基座中的多个导线连接件5，所述导线连接件5一端与设在封装基座和外壳2之间的芯片1连接，所述导线连接件5的数量根据芯片1的连接点来设置，并且位置根据芯片1的连接点的位置来对应设置，其另一端设置有卡槽4，优选的如图3和图4所示。在所述卡槽4内侧还形成一个焊接槽51，其中卡槽4，用于固定排线3的端头31。固定槽51内填充和封装外壳2一样的材料，该实施方案可以解决封装界面不兼容的缺陷，提供了气密性封装的保障。

实施例3

在本实施例中，提供一种植入式微电子产品的导线键合装置方法，包括以下步骤：

s1：在封装基座中预埋设多个导线连接件5，具体实施时，将封装基座的基底材料与导线连接件通过熔融一次成型或者烧结成型等方法，机械性能较好，将芯片1通过倒装焊接与导线连接件5的一端电连接；

s2：将排线3的端头31物理嵌入所述卡槽4后，再对两者接触处进行微量焊料熔融焊接；且微量焊料熔融焊接方法是焊接领域公知的技术手段，在本发明中采用微量焊料熔融焊接低熔点，扩散小，需要保持长时间有效连接。

s3：最后将外壳2与封装基座进行密封键合，进一步保证整体的密封性。

在优选的实施方式中，所述步骤s3具体为：所述外壳2通过生物胶，例如环氧体系陶瓷粘合剂、有机硅体系粘合剂、丙烯酸体系粘合剂、硅酸盐类粘接剂或磷酸盐类粘接剂来粘合封装基座，在两者的连接处涂覆生物胶，再对齐进行粘接，或采用激光焊接将外壳2与封装基底6的接触处进行焊接来密封键合。

在优选的实施方式中，还包括步骤s4：在所述外壳2与封装基座的外侧沉积生物相容性涂层，生物相容性涂层优选的厚度为50微米，并且覆盖三次。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。