一种脑电极器件的焊接方法及脑电极器件

1.本发明涉及微电子封装互连技术领域，尤其涉及一种脑电极器件的焊接方法及脑电极器件。


背景技术：

2.随着脑科学技术的发展，高质量、高密度的脑电信号的采集成为精密解读脑科学必不可少的条件。近年来，脑电极通道的数量从个位数发展至千量级，由于脑电极前期开发一般选取小鼠、大鼠或猴作为实验对象，其后端电路需要小型化处理，因此对于前端信号采集器件与后端电路的连接要求较为严格，需要在实现高通道连接的同时达到较小的体积，即需要兼顾通道数的增加和间距的缩小。图1是现有前端信号采集器件与后端电路的连接示意图一，图2是现有前端信号采集器件与后端电路的连接示意图二，图3是图2中a的局部放大图。图4是一种现有脑电极的平面示意图，图5是图4中b的局部放大图。如图5所示，后端电路中焊接孔间的间距已经达到250μm量级，普通的印制电路板已经无法满足前端信号采集器件的连接需求。这种需求和微电子封装互连技术的发展需求是一致的，在摩尔定律的引领下，集成电路的特征尺寸逐渐减小，晶体管的数量逐渐增大，随之而来的是越来越多的引脚数量，这对封装互连技术的要求也逐渐提升。


技术实现要素：

3.本技术实施例提供了一种脑电极器件的焊接方法及脑电极器件，可以减小脑电信号采集器件的连接面积。并且，采用倒扣焊接技术，可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件与柔性电路板直接连接，可以保证脑电极器件的性能不被损坏，且可以提高脑电极器件的连接稳定性，此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。
4.本技术实施例提供了一种脑电极器件的焊接方法，包括：
5.获取脑电信号采集器件和柔性电子电路；脑电信号采集器件具有第一待连接区域，柔性电子电路具有第二待连接区域；
6.基于第二待连接区域对应的目标尺寸，对第一待连接区域进行植球处理，得到目标植球；
7.将目标植球与第二待连接区域接触，使得脑电信号采集器件和柔性电子电路连接，得到脑电极器件。
8.进一步地，将目标植球与第二待连接区域接触，使得脑电信号采集器件和柔性电子电路连接，得到脑电极器件，包括：
9.倒扣脑电信号采集器件，使得目标植球与第二待连接区域接触，使得脑电信号采集器件和柔性电子电路连接，得到脑电极器件。
10.进一步地，基于第二待连接区域对应的目标尺寸，对第一待连接区域进行植球处理，得到目标植球，包括：
11.根据第二待连接区域对应的目标尺寸，利用激光植球对第一待连接区域进行植球处理，得到目标植球。
12.进一步地，目标植球为型号为sn42bi58的焊球。
13.进一步地，目标植球的尺寸在区间[40μm,760μm]内。
[0014]
相应地，本技术实施例还提供了一种脑电极器件，包括脑电信号采集器件和柔性电子电路；
[0015]
脑电信号采集器件与柔性电子电路连接。
[0016]
进一步地，脑电信号采集器件具有第一待连接区域，第一待连接区域上设有目标植球；
[0017]
柔性电子电路具有第二待连接区域；
[0018]
第一待连接区域通过目标植球与第二待连接区域连接，使得脑电信号采集器件与柔性电子电路连接。
[0019]
进一步地，第一待连接区域包括：
[0020]
粘附层；
[0021]
阻挡层，阻挡层设置在粘附层上；
[0022]
抗氧化层，抗氧化层设置在阻挡层上。
[0023]
进一步地，粘附层的材料为铬，阻挡层的材料为镍，抗氧化层的材料为金。
[0024]
进一步地，粘附层的材料为钛，阻挡层的材料为钨，抗氧化层的材料为金。
[0025]
本技术实施例具有如下有益效果：
[0026]
本技术实施例所公开的一种脑电极器件的焊接方法及脑电极器件，获取脑电信号采集器件和柔性电子电路，脑电信号采集器件具有第一待连接区域，柔性电子电路具有第二待连接区域，基于第二待连接区域对应的目标尺寸，对第一待连接区域进行植球处理，得到目标植球，将目标植球与第二待连接区域接触，使得脑电信号采集器件和柔性电子电路连接，得到脑电极器件。基于本技术实施例采用激光植球技术在脑电信号采集器件的第一待连接区域上进行植球处理，可以减小脑电信号采集器件的连接面积。并且，采用倒扣焊接技术，可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件与柔性电路板直接连接，可以保证脑电极器件的性能不被损坏，且可以提高脑电极器件的连接稳定性，此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。
附图说明
[0027]
为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。
[0028]
图1是现有脑电信号采集器件与后端电路的连接示意图一；
[0029]
图2是现有脑电信号采集器件与后端电路的连接示意图二；
[0030]
图3是图2中a的局部放大图；
[0031]
图4是一种现有脑电极器件的平面示意图；
[0032]
图5是图4中b的局部放大图；
[0033]
图6是本技术实施例提供的一种脑电极器件的焊接方法的流程示意图；
[0034]
图7是本技术实施例提供的一种脑电器件的焊接方法的示意图；
[0035]
图8是本技术实施例提供的激光植球的示意图。
具体实施方式
[0036]
为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本技术实施例作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一个实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
[0037]
此处所称的“实施例”是指可包含于本技术至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”和“第三”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”、“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“具有”和“为”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。
[0038]
下面介绍本技术一种脑电极器件的焊接方法的具体实施例，图6是本技术实施例提供的一种脑电极器件的焊接方法的流程示意图，图7是本技术实施例提供的一种脑电器件的焊接方法的示意图，本说明书提供了如实施例或示意图所示的方法步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的方法步骤。实施例中列举的方法步骤仅仅为众多方法步骤中的一种方式，不代表唯一的方法步骤，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法步骤执行。
[0039]
具体如图6和7所示，焊接方法可以包括：
[0040]
s601：获取脑电信号采集器件和柔性电子电路；脑电信号采集器件具有第一待连接区域，柔性电子电路具有第二待连接区域。
[0041]
本技术实施例中，第一待连接区域可以包括绝缘层、粘附层、阻挡层和抗氧化层，其中，粘附层可以设置在绝缘层上，阻挡层可以设置在粘附层上，抗氧化层可以设置在阻挡层上。即第一待连接区域可以自下而上依次包括绝缘层、粘附层、阻挡层和抗氧化层。其中，绝缘层的材料可以是聚酰亚胺，也可以是su-8。粘附层的作用是增加第一待连接区域与绝缘层的粘附性，阻挡层的作用是用于与后续焊接过程中的焊球材料—锡形成合金，得到较好的焊接连接强度，抗氧化层的作用是防止阻挡层氧化。
[0042]
在一种可选的实施方式中，粘附层可以是铬cr，阻挡层的材料可以是镍ni，抗氧化层的材料可以是金au。也即是，铬cr、镍ni和金au自下而上依次叠放设置在第二布线区域。
[0043]
在另一种可选的实施方式，粘附层可以是钛ti，阻挡层的材料可以是钨w，抗氧化层的材料可以是金au。也即是，钛ti、钨w和金au自下而上依次叠放设置在第二布线区域。
[0044]
s603：基于第二待连接区域对应的目标尺寸，对第一待连接区域进行植球处理，得到目标植球。
[0045]
激光植球通过控制固体焊料在激光冲击过程中的温度升高，可以产生持续数毫秒的脉冲，从而可以实现高速焊料喷射预制焊球。例如，可以实现10个球/秒的高速焊料喷射。通过激光植球的方式可以灵活调整焊球直径和焊料合金成分，从而可以满足细间距、低温焊接的需求。并且，与标准回流植球相比，激光植球提供局部加热和短激光脉冲的可能性，局部加热也就意味着施加在待连接区域的外部区域没有热应力，或者热应力较小。由于热能可以在短时间内传递，短脉冲引起的热应力也较低。因此，采用激光植球可以在待连接区域选择性地施加温度，无需将整个器件加热至回流焊温度，可以减少对器件的损伤。
[0046]
图8是本技术实施例提供的激光植球的示意图，本技术实施例中，可以根据第二待连接区域对应的目标尺寸，利用激光植球对第一待连接区域进行植球处理，得到目标植球。在激光植球的焊料选择中，目标焊球可以选择熔点为138℃、型号为sn42bi58的焊球。也即是，可以选用与第二待连接区域大小相匹配的sn42bi58焊球，利用激光植球技术在第一待连接区域上进行植球。可选地，当第二待连接区域对应的目标尺寸为250μm时，可以选取直接为150μm的目标焊球。图7中a示例了一种在第一待连接区域进行植球处理的示意图。
[0047]
本技术实施例中，目标植球的尺寸可以在区间[40μm,760μm]内。
[0048]
s605：将目标植球与第二待连接区域接触，使得脑电信号采集器件和柔性电子电路连接，得到脑电极器件。
[0049]
近年来，凸点焊接的倒装芯片技术(fc,flip chip)的发展越来越成熟。倒装芯片技术是一种将半导体裸芯片的焊接面向下与封装基板或者芯片载体直接键合的技术，该技术能够缩短互联线长度，进而减小产生的互联电阻、电感以及杂散电容，适用于高频、高速的电子产品。对于高密度脑电极信号的采集而言，电极检测到的动作电位幅度一般在μv量级，阻值的减小有利于降低噪声。并且，由于是直接在焊接面上焊接，因此安装互联所占据的封装基板或者芯片载体的面积约等于裸芯片的大小，并且焊接面的尺寸小，间隔小，具有非常高的封装密度，适用于高密度引脚数的芯片封装互联，对于目前千道脑电极，甚至后续发展的万道脑电极的封装互联都是适用的。
[0050]
本技术实施例中，可以倒扣脑电信号采集器件，使得目标植球与第二待连接区域接触，使得脑电信号采集器件和柔性电子电路连接，得到脑电极器件。也即是，可以采用倒扣焊机将脑电信号采集器件与柔性电子电路进行热压焊接，得到脑电极器件。图7中b示例了将脑电信号采集器件与柔性电子电路连接的示意图。
[0051]
本技术实施例采用激光植球技术在脑电信号采集器件的第一待连接区域上进行植球处理，可以减小脑电信号采集器件的连接面积。并且，采用倒扣焊接技术，可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件与柔性电路板直接连接，可以保证脑电极器件的性能不被损坏，且可以提高脑电极器件的连接稳定性，此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。
[0052]
下面介绍本技术一种脑电极器件的具体实施例。
[0053]
本技术实施例，脑电极器件可以包括脑电信号采集器件和柔性电子电路，脑电信号采集器件与柔性电子电路连接，脑电信号采集器件与柔性电子电路的连接方式可以采用上文中描述的脑电极器件的焊接方法。
[0054]
本技术实施例，脑电信号采集器件可以具有第一待连接区域，第一待连接区域上可以设有目标植球，柔性电子电路可以具有第二待连接区域，第一待连接区域可以通过目标植球与第二待连接区域连接，使得脑电信号采集器件与柔性电子电路连接。
[0055]
本技术实施例中，第一待连接区域可以包括绝缘层、粘附层、阻挡层和抗氧化层，其中，粘附层可以设置在绝缘层上，阻挡层可以设置在粘附层上，抗氧化层可以设置在阻挡层上。即第一待连接区域可以自下而上依次包括绝缘层、粘附层、阻挡层和抗氧化层。其中，绝缘层的材料可以是聚酰亚胺，也可以是su-8。粘附层的作用是增加第一待连接区域与绝缘层的粘附性，阻挡层的作用是用于与后续焊接过程中的焊球材料—锡形成合金，得到较好的焊接连接强度，抗氧化层的作用是防止阻挡层氧化。
[0056]
在一种可选的实施方式中，粘附层可以是铬cr，阻挡层的材料可以是镍ni，抗氧化层的材料可以是金au。也即是，铬cr、镍ni和金au自下而上依次叠放设置在第二布线区域。
[0057]
在另一种可选的实施方式，粘附层可以是钛ti，阻挡层的材料可以是钨w，抗氧化层的材料可以是金au。也即是，钛ti、钨w和金au自下而上依次叠放设置在第二布线区域。
[0058]
在一种可选的实施方式中，第一待连接区域中焊盘的间距可以为600μm，焊盘的大小可以为250μm。第一待连接区域自下而上均可以为厚度为5nm铬cr、厚度为100nm的镍ni、厚度为100nm的金au。
[0059]
本技术实施例采用激光植球技术在脑电信号采集器件的第一待连接区域上进行植球处理，可以减小脑电信号采集器件的连接面积。并且，采用倒扣焊接技术，可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件与柔性电路板直接连接，可以保证脑电极器件的性能不被损坏，且可以提高脑电极器件的连接稳定性，此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。
[0060]
由上述本技术提供的脑电极器件的焊接方法或脑电极器件的实施例可见，本技术中脑电极器件的焊接方法包括获取脑电信号采集器件和柔性电子电路，脑电信号采集器件具有第一待连接区域，柔性电子电路具有第二待连接区域，基于第二待连接区域对应的目标尺寸，对第一待连接区域进行植球处理，得到目标植球，将目标植球与第二待连接区域接触，使得脑电信号采集器件和柔性电子电路连接，得到脑电极器件。基于本技术实施例采用激光植球技术在脑电信号采集器件的第一待连接区域上进行植球处理，可以减小脑电信号采集器件的连接面积。并且，采用倒扣焊接技术，可以在较低的焊接温度下的将高密度脑电信号采集器件与柔性电路板直接连接，可以保证脑电极器件的性能不被损坏，且可以提高脑电极器件的连接稳定性，此外还可以在柔性电路板的加工能力下实现千量级的脑电极信号的连接。
[0061]
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的相连或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0062]
需要说明的是：上述本技术实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，且上述本说明书对特定的实施例进行了描述，其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序
来执行并且能够实现预期的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。
[0063]
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。尤其，对于制备方法的实施例而言，由于其基于相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
[0064]
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。