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| 技術(shù)前沿：讓我們來(lái)談一談封裝 |
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| 文章來(lái)源： 更新時(shí)間：2017/6/12 15:51:00 |
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世界各地的人都有節日送禮的習慣。每年的這個(gè)時(shí)候，送禮的人都會(huì )花費心思用彩紙或絲帶將禮物精心的包裝起來(lái)。雖然我們在包裝禮品時(shí)不遺余力，煞費苦心，但其中的禮品卻往往遠比外觀(guān)重要得多。
然而，對于半導體的封裝而言卻不會(huì )出現同樣的情況。
事實(shí)上，研發(fā)全新且富有創(chuàng )意的方法來(lái)封裝我們的尖端技術(shù)對于半導體的未來(lái)發(fā)展而言至關(guān)重要。
以醫療保健電子產(chǎn)品為例，無(wú)論是針對患者護理而設計的專(zhuān)業(yè)組件還是可穿戴式的個(gè)人健身設備，這些突破性電子產(chǎn)品中所包含的電路元件必須封裝在比以往更小的空間內，同時(shí)還不能影響其性能和可靠性。半導體產(chǎn)品的封裝必須要覆蓋并保護內部電路元件，并且能允許外部連接的訪(fǎng)問(wèn)以及提供針對某些應用的環(huán)境感測能力。
在醫院環(huán)境中，X射線(xiàn)、計算機斷層掃描（CT）和超聲設備均要求具備極高的分辨率，以便幫助醫療專(zhuān)家獲取最為清晰的內部組織影像，而例如CT掃描等大型數字圖像則需要在通過(guò)1000s通道時(shí)迅速的將單獨的像素從模擬數據轉換成數字數據，同時(shí)盡可能的減少失真。因此，我們在將相當數量的模數轉換器（ADC）通道封裝到特定空間時(shí)還要保證其能夠提供相應的性能。通常來(lái)說(shuō)，單個(gè)或幾個(gè)實(shí)用的高速ADC無(wú)法處理大型CT數字圖像所需的全部數據，同時(shí)也沒(méi)有足夠的空間來(lái)將多個(gè)分離的ADC彼此相鄰放置。針對這種情況，德州儀器（TI）的工程師提出了一種創(chuàng )新型的解決方案，即創(chuàng )建兩個(gè)或四個(gè)堆棧，每個(gè)堆棧由64個(gè)ADC通道組成，從而使得通常只能容納64個(gè)通道的空間最多可以容納256個(gè)ADC通道。
這種封裝技術(shù)被稱(chēng)為第三維應用，雖然聽(tīng)起來(lái)并不復雜，但是其實(shí)際的操作卻面臨著(zhù)許多挑戰。例如，當我們封裝的IC越密集時(shí)，它們之間互相干擾的可能性就會(huì )越大。同時(shí)我們還需要解決ADC有效散熱的問(wèn)題，因為封裝內的溫度升高將會(huì )影響到器件的性能。
當涉及到外部傳感器時(shí)，封裝就會(huì )變得更具挑戰性。在大多數情況下，集成電路（IC）可以被安全的包在其封裝內，但外部傳感器卻必須暴露于外界環(huán)境中，以為醫療環(huán)境提供高度可靠的信息。面臨這些挑戰，TI在其最新的白皮書(shū)中提供了各種示例，同時(shí)介紹了獨特的封裝技術(shù)解決方案。
試圖在更小的空間內保持相同的性能所要面臨的挑戰不勝枚舉，而正是出于這種原因，封裝領(lǐng)域的創(chuàng )新才是取得成功的核心競爭力。
對可穿戴式個(gè)人健身設備而言，問(wèn)題的側重點(diǎn)不再是大量的數據處理，而是要在保持低成本的同時(shí)最大限度地減少尺寸和重量。例如在智能手表中，IC封裝必須以最小的體積容納電子組件，以免設計出的手表過(guò)于龐大或笨重。通常而言，針對此類(lèi)應用的傳統封裝高度為0.4—0.5毫米，而TI的工程師已經(jīng)成功的研發(fā)出了高度僅為0.15毫米的PicoStar封裝，并且計劃進(jìn)一步將高度降低至0.1毫米以下。PicoStar可以被嵌入到印刷電路板中，如此一來(lái)，設計人員就能夠在空間受限的設計中為IC或傳感器留出額外的層。此外，TI還可以提供能夠集成PicoStar封裝和其它系統級組件的MicroSiP（封裝內的微系統）。我們需要像PicoStar和MicroSiP這樣的創(chuàng )新，以便讓未來(lái)的可穿戴式個(gè)人健身設備更加美觀(guān)典雅。
封裝在醫療應用中未來(lái)5至10年的發(fā)展趨勢將會(huì )讓人為之振奮。隨著(zhù)技術(shù)的進(jìn)步，也許電路板上IC的封裝已經(jīng)不再是一個(gè)難題，取而代之的是研究假肢或皮膚粘附性電子產(chǎn)品上的IC封裝方法。此外，我們還必須在封裝的領(lǐng)域中不斷開(kāi)拓創(chuàng )新，使封裝與生物相容性材料進(jìn)行結合，從而讓人體不再對這些電子產(chǎn)品產(chǎn)生不良反應或排斥。
德州儀器的工程師所研發(fā)的IC正在不斷的改善著(zhù)人們的生活方式。就如同我們在節日期間包裝和拆開(kāi)禮品一樣，這種創(chuàng )新型的封裝本身就是一種禮物，用于包裝、保護并且實(shí)現那些正在改變世界的技術(shù)。 |
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