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3D可折叠封装在可穿戴式设备上的应用

可穿戴式设备在近几年一直是消费类电子的热点,但是一直没有良好的商用产品,问题基本集中在三个方面,体积大、功能少、电池的容量不足。

方案概述

如何解决这个问题呢?A公司的 Watch采用了 SIP(system in package)的封装模式,但是仍然没有解决电池容量的问题。

 

这个 Sip的封装仍然存在以下的问题: 

1,没有采用晶元的贴装技术

2,PCB硬板的厚度过大。

这两个问题造成了封装的体积没有真正意义的降下来,因此,电池的空间有限,无法给消费者提供良好的体验。

Compass与凯意经过超过一年多的研究和实验,采用新的设计模式,完成了基于软性基板和晶圆贴装技术3D可折叠封装,从而实现了真正意义上可以商用的系统级封装。

 

在这个过程中,首先我们需要降低软性 PCB的厚度,我们采用软性电路板材料,去除  PCB内部的加强层,从而最终达到了双层 PCB的厚度达到了 0.08mm的水平。

 

 其次,在晶圆直接贴装(Die Attached)的过程中,我们仍然要克服高精度以及敏感压力控制的问题。

在上图中,晶圆之间的间距为100um,Bump Pitch为 35um,厚度 120um,将来还需要达到更高的水平。因此在贴片的环节中,贴片机的精度以及压力控制的能力都格外重要,同时考虑到成本,贴片的速度也是不可忽视的因素。经过试验,采用了 10um精度的高速贴片机,完成了晶圆的快速贴放。

 

整个工艺过程:

 

样品图片及功能: 

 

从上图我们可以看出,在微小空间内实现了高密度的系统集成,以下是可靠性的验证: 

 

软性电路板的弯折以及晶圆的直接贴装都是目前产业具备的能力,我们相信这个方案目前是提供Sip封装小型化最为便捷以及成本最为低廉的方案,以下是对这个产品和目前A公司SIP的一个比较和总结: 

编号凯意SIP方案A公司SIP方案结果
1
基于铜柱工艺的晶圆级组装普通IC组装普通IC组装铜柱工艺的晶圆级组装方案Bump可以达到
40um,晶圆的性能可以大大提高,晶圆的封装大大提供
了功能客制化的可能性。
2
软性基材可以折叠弯折普通玻纤基板,无法折叠采用普通的基材技术面积有限,能够安装的芯片数量有
限,无法提高产品的功能。
3
3D折叠后的灌封工艺确保产品的可靠性,同时兼顾客制化的需求无法客制化,PCBA客户无自主权3D折叠封装工艺灵活,可制造性强。产能爬坡快,技术
稳定
4
达成相同的功能目的,成本低,容易实现功能集成有限,成本高昂使用PCBA工艺,成本及效率远远优于传统IC封装技术 

当然这个封装不仅可以使用在可穿戴产品上,同样可以使用在医用胃窥镜探头、高密度存储系统等领域。

 

凯意业务

 

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04月18日 15 : 46