一种双面布线脑机接口模块的制作方法

1.本实用新型涉及脑机接口技术领域，尤其涉及一种双面布线脑机接口模块。


背景技术：

2.脑机接口(brain-computer interface，bci)是在人脑和计算机或其他电子设备之间建立的不依赖于常规大脑信息输出通路(外周神经和肌肉组织)的全新对外信息交流和控制的通信系统。
3.现有技术中，脑机接口模块的控制芯片和电极芯片往往并排设置于模组内，通过线路板互连。这种结构会导致脑机接口模块的体积较大，降低数据传输效率。此外，脑机接口的电极通常为一根根独立的，较长的金属连接线，金属连接线过长也会降低信号传输效率，且金属连接线在长期使用过程中，多次被弯折导致金属连接线外侧的绝缘壳容易脱落，容易失效。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种双面布线脑机接口模块，旨在解决现有技术中脑机接口模块体积大、数据传输效率低的问题。
5.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
6.一种双面布线脑机接口模块，包括：
7.第一芯片；
8.塑封层，包裹于所述第一芯片的外侧，所述塑封层包括相对设置的第一表面和第二表面；
9.重布线层，包括第一重布线层和第二重布线层，所述第一重布线层铺设于所述第一表面上并与所述第一芯片电性连接，所述第二重布线层铺设于所述第二表面上；
10.连接件，设于所述第一芯片的周侧并被所述塑封层包裹，所述第一重布线层和所述第二重布线层通过所述连接件电性连接；
11.第二芯片，电性连接于所述第二重布线层背离所述塑封层的一侧；
12.若干根刚性电极，所述刚性电极设于所述第二芯片上且所述刚性电极的端部为针状，所述刚性电极用于连接脑部感应区域。
13.可选地，所述连接件为金属立柱，所述金属立柱的一端与所述第一重布线层电性连接，所述金属立柱的另一端与所述第二重布线层电性连接。
14.可选地，所述第一重布线层与所述第一芯片接触，所述第二重布线层与所述第一芯片间隔设置。
15.可选地，所述刚性电极电性连接于所述第二芯片靠近所述第二重布线层的一侧。
16.可选地，相邻所述刚性电极之间的距离为40μm-60μm；
17.和/或，所述刚性电极的直径为10μm-20μm。
18.可选地，所述第二重布线层背离所述塑封层的一侧设有若干个焊接凸块，所述第
二芯片通过所述焊接凸块与所述第二重布线层电性连接。
19.可选地，所述焊接凸块为金属焊球。
20.可选地，所述第二重布线层背离所述塑封层的一侧设有第一保护层，所述焊接凸块穿设于所述第一保护层与所述第二重布线层电性连接；和/或，
21.所述第一重布线层背离所述塑封层的一侧设置有第二保护层。
22.可选地，所述第二芯片上设有若干个第一焊盘，所述第一焊盘与所述焊接凸块一一对应设置；
23.和/或，所述第二芯片上设有第二焊盘，所述刚性电极与所述第二焊盘电性连接。
24.可选地，所述第一焊盘和所述焊接凸块通过热压焊或回流焊连接；
25.和/或，所述第二焊盘与所述刚性电极通过热压焊或回流焊焊接。
26.本实用新型的有益效果：本实用新型提供的双面布线脑机接口模块，在塑封层的第一表面设置第一重布线层，可通过第一重布线层连接其他功能模块；通过在塑封层的第二表面设置第二重布线层，使第一芯片和第二芯片分别设于第二重布线层的两侧，减小了脑机接口模块的体积，提高了数据传输效率；通过采用刚性电极与脑部感应区域连接，不需要再使用长度较长的金属连接线，使电极的长度变短，提高了信号传输效率。
附图说明
27.图1是本实用新型实施例提供的双面布线脑机接口模块的结构示意图。
28.图中：
29.1、第一芯片；2、塑封层；3、重布线层；31、第一重布线层；32、第二重布线层；4、连接件；5、第二芯片；6、刚性电极；7、焊接凸块。
具体实施方式
30.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本实用新型，而非对本实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本实用新型相关的部分而非全部结构。
31.在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”、“固定”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连通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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
32.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
33.在本实施例的描述中，术语“上”、“下”、“右”、等方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述和简化操作，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅仅用于在描述上加以区分，并没有特殊的含义。
34.本实施例提供了一种双面布线脑机接口模块，如图1所示，该双面布线脑机接口模块包括第一芯片1、塑封层2、重布线层3、连接件4、第二芯片5和若干根刚性电极6，塑封层2包裹于第一芯片1的外侧，塑封层2包括相对设置的第一表面和第二表面；重布线层3包括第一重布线层31和第二重布线层32，第一重布线层31铺设于第一表面上并与第一芯片1电性连接，第二重布线层32铺设于第二表面上；连接件4设于第一芯片1的周侧并被塑封层2包裹，第一重布线层31和第二重布线层32通过连接件4电性连接；第二芯片5电性连接于第二重布线层32背离塑封层2的一侧；刚性电极6设于第二芯片5上且刚性电极6的端部为针状，刚性电极6用于连接脑部感应区域。
35.本实用新型提供的双面布线脑机接口模块，在塑封层2的第一表面设置第一重布线层31，可通过第一重布线层31连接其他功能模块；通过在塑封层2的第二表面设置第二重布线层32，使第一芯片1和第二芯片3分别设于第二重布线层32的两侧，减小了脑机接口模块的体积，提高了数据传输效率；通过采用刚性电极6与脑部感应区域连接，不需要再使用长度较长的金属连接线，使电极的长度变短，提高了信号传输效率。
36.在实际应用的过程中，第一芯片1可为控制芯片，第二芯片5可为电极芯片，刚性电极6连接于脑部感应区域，电极芯片可监测脑部相关信息，控制芯片能获取脑部相关信息并对其做出分析；第一重布线层31背离塑封层2的一侧可设置其他模块，如电池模块，以为该双面布线脑机接口模块供电。在其他实施例中，本领域技术人员也可根据实际应用场景设定第一芯片1或第二芯片5的类型，也可根据实际应用在第一重布线层31背离连接件4的一侧可设置其他功能模块。
37.在实际制作过程中，第一重布线层31与第一芯片1接触，第二重布线层32与第一芯片1间隔设置，以便于在第一重布线层31背离塑封层2的一侧设置其他模块，使第一芯片1与其他模块电性连接。
38.可选地，连接件4为金属立柱，金属立柱的一端与第一重布线层31电性连接，金属立柱的另一端与第二重布线层32电性连接。通过设置金属立柱，使第一重布线层31和第二重布线层32电性连接，结构简单规则，便于加工。或者，连接件4也可设置为立方体结构，形状规则，加工简单。连接件4优选沿第一芯片1的周向间隔设置有至少两个，以提高第一重布线层31和第二重布线层32的连接可靠性。在其他实施例中，本领域技术人员可根据实际需要选择连接件4的具体结构。
39.可选地，第二重布线层32背离塑封层2的一侧设有若干个焊接凸块7，第二芯片5通过焊接凸块7与第二重布线层32电性连接。焊接凸块7实现第二重布线层32和第二芯片5的电性连接，以使信号传递。优选地，第二重布线层32的材料可以但不仅限于铜、铝、镍、金、银、钛中的一种或两种以上的组合，并可采用pvd、cvd、溅射、电镀或化学镀等工艺形成第二重布线层32。
40.进一步地，焊接凸块7为金属焊球。金属焊球具有较好的导电性，结构简单易制备。优选地，焊球的材料可为铜、铝、镍、金、银和钛中的一种或两种及两种以上的组合，可通过植球回流工艺形成金属焊球。
41.为防止第二重布线层32被氧化，第二重布线层32背离塑封层2的一侧设有第一保
护层，焊接凸块7穿设于第一保护层与第二重布线层32电性连接。可选地，第一保护层的材质可以为环氧树脂、硅胶、pi和氧化硅中的一种，并可以采用如旋涂、cad或等离子体增强cad等工艺形成第一保护层。在实际制作过程中，第一保护层可将第二重布线层32包裹住，以防止第二重布线层32被氧化。优选地，第一重布线层31背离塑封层2的一侧设有第二保护层，以防止第一重布线层31被氧化。
42.本实施例中，第一保护层上设有圆孔结构，圆孔结构包括与焊接凸块7一一对应设置的若干个圆形通孔。圆形通孔易于制备，工艺简单。在其他实施例中，本领域技术人员可根据焊接凸块6的具体结构来设定第一保护层上对应的通孔形状。
43.可选地，第二芯片5上设有若干个第一焊盘，第一焊盘与焊接凸块7一一对应设置。通过设置第一焊盘，第一焊盘能作为第二芯片5的外接电极，从而实现第二芯片5与其他部件的电性连接，提高封装的可靠性。优选地，第一焊盘的材料通常为金属，金属具有较高的刻蚀选择比，制备简单。
44.在实际生产制造过程中，第一焊盘和焊接凸块7通过热压焊或回流焊连接。该种设置，工艺简单易操作。优选地，相邻焊接凸块7之间的距离为150μm-200μm，以扩大第二芯片5和第二重布线层32的布线面积，也可提高热压焊或回流焊操作的便利性。
45.可选地，刚性电极6设于第二芯片5与焊接凸块7连接的一侧，如此设置，减小了双面布线脑机接口模块整体沿第一芯片1至第二芯片5方向上的体积。优选地，刚性电极6垂直于第二芯片5的表面设置，以便于将刚性电极6与脑部感应区域连接。优选地，相邻刚性电极6的距离为30μm-50μm。该种设置，能有效减小刚性电极6整体的体积，进而减小该双面布线脑机接口模块整体的体积，提高集成度，提高可靠性。
46.刚性电极6优选为圆柱状，直径优选为10μm-20μm，能有效减小单位面积上刚性电极6的根数，提高集成度和可靠性。优选地，刚性电极6为硅衬底电极，制备工艺简单成本低。
47.进一步地，第二芯片5上设有若干个第二焊盘，第二焊盘与刚性电极6一一对应设置。通过设置第二焊盘，第二焊盘能作为第二芯片5的外接电极，从而实现第二芯片5与其他部件的电性连接，提高封装的可靠性。优选地，第二焊盘的材料通常为金属，金属具有较高的刻蚀选择比，制备简单。
48.本实用新型提供的双面布线脑机接口模块的制备方法，包括步骤：
49.s1：提供承载基板；
50.可选地，承载基板为金属、玻璃、聚合物或陶瓷。
51.s2：将第一芯片1和连接件4粘接到承载基板上；
52.可选地，采用贴膜工艺将第一芯片1和连接件4粘接到承载基板上，提高第一芯片1和连接件4和承载基板的贴合度和粘结强度，连接件4设于第一芯片1的周侧。
53.s3：在承载基板表面形成塑封层2，塑封层2将第一芯片1和连接件4包裹住；
54.s4：对塑封层2进行打磨，直至连接件4端部的表面露出塑封层2，并使连接件4端部的表面与塑封层2齐平，以形成塑封层2的第二表面；
55.s5：在塑封层2的第二表面上制备第二重布线层32；
56.s6：在第二重布线层32的表面制备第一保护层；
57.s7：去除承载基板，以形成塑封层2的第一表面；
58.s8：依次在塑封层2的第一表面上制备第一重布线层31和第二保护层；
59.s9：将塑封层2分割为多个单封装体；
60.s10：在第二重布线层32上制备焊接凸块7，焊接凸块7穿设于第一保护层，并与第二重布线层32电性连接；
61.s11：采用热压焊或回流焊将第二芯片5(刚性电极6已连接于第二芯片5上)连接于焊接凸块7上。
62.显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为了清楚说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本实用新型的保护范围。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。