|
在日前召開的第三屆中國國際醫療電子技術大會（CMET2010）工藝工作坊中，偉創力總部技術部高級副總裁上官東鎧博士以《醫療電子中的微型化封裝與裝配技術》為題發表了精彩演講，并就醫療電子，特別是在便攜式、家用式醫療電子制造工藝技術方面與現場觀眾進行了互動性的探討。 產品微型化技術已經是在其他的產品——比如在手機等消費電子產品——當中已經有過多年的開發和應用經驗，相關的實驗也已經有了若干年的歷史。在CMET2010工藝工作坊中，上官東鎧博士結合偉創力多年的經驗介紹了微型化技術在醫療器械當中的應用。 偉創力的組裝能力 可以應用于醫療器械方面的微電子封裝技術有很多。比如說集成，包括半導體硅片的集成SoC、還有系統的集成（System in Package）、還有三維封裝等等。以及組裝方面有小于8個毫米、或者0201、01005元器件的組裝，三維的組裝，柔性線路板的組裝等等，在板級方面用這些手段也可以達到產品的微型化。 醫療電子中可以用到的微型化封裝和組裝技術 具體來講，以0201、01005元件的組裝為例，現在這一技術已經在消費電子中應用了五年，但是在醫療電子當中還沒有得到廣泛的應用，因為要涉及到微型器件在工藝方面有比較高的要求：如器件的要求、PCB板的要求、器件的平整度、印刷過程的要求等等。以及需要考慮到設計和制造之后的檢測，以及最后的維修等等。因此還需要再做一些工作，才可以將這一技術應用在醫療設備當中。01005主要是模塊的應用，基本的工藝是和0201很相似，但是要在工藝方面進一步細化，比如說，在焊膏的選擇方面、焊接時可能要用到氮氣、返修可能會十分困難等等。 Flip Chip也有很多種類，比如Solder Bump可以到150微米，要實現Flip Chips在產品中的應用有很多事情是需要做的，設備有哪些要求，工藝方面有哪些要求等等。Fluxing因為間距非常細，所以用Flip Chip就比較困難，還有Reflow需要用到氮氣。氮氣不是一定要搞到50個PPI。更多的用Au Stud Bump，為了要進一步微型化，最簡單的辦法就是Au Stud Bump。 其他的一些集成的途徑，比如SOC和SIP也有很多的討論。什么時候用SOC，什么時候用SIP都有一些爭論。SOC一般是比較成熟的產品，成熟的設計，成熟的市場。因為SOC的成本很高，只有批量應用才有優勢。SIP一般用在產品新技術應用的時候，因為它的成本比較低，而且實現比較快，更適合用于新的產品，新的技術。 另外，有些器件可以直接集成到硅片上去，Die Stacking大家都很熟悉。我們通常要考慮硅片的使用領域，如果領域比較低，把幾個重疊在一塊，最終會是一個分層考慮的事情。還有Package Stacking大家也很熟悉。比如說，Embedded Components in PCB，進一步微型化，增加它的功能和密度。從功能方面，特別是對于高品質的應用，希望PCB和硅片的距離越約越好。從Embedded Components in PCB和Flip Chip方面會有一些考慮。現在這個問題還有很多的討論，爭論。因為它對成本到底有多大的影響，我們從微型化方面，從產品功能方面會得到一些優勢，但同時又在制造成本方面會有一些影響。怎么來做這個決定還沒有一個很清楚的東西。 剛才我們一直在講器件和微電子方面，從板級封裝、組裝出發，有哪些高密度的組裝和細間距的器件。器件之間的細間距，這里面有哪些需要考慮的重要因素。比如PCB板設計，Printing，間距越來越細，越來越密，怎么把這個線拉動出去。還有一個是Pick—place、Reflow in air方面。現在你有很危險的器件，同時又有一個比較高的，比較大的，你到底先放哪一個，這些具體的東西都要考慮優化。 三維組裝幾個途徑，一個是Package，我們用的是叫in—line，這個工藝是2002年在偉創力實驗室做出來的，2003年應用到西鄉工廠大規模的生產應用。因為那個時候工藝用的是叫Package Stacking。我們在2002年做出來的是什么呢？實際上做management和做in—line，把這兩個同時一次完成。這個工藝一直到05年或者06年才在工業界上得到更大規模的應用。這個有什么好處呢？主要是從Package Stacking方面有更大的靈活性，可以是兩個management，現在幾乎在手機里面都要用。我想在醫療器械微型化里面也是可以應用到這項基礎。其他做三維的組裝還有哪些途徑呢？產品內部有很多的空間還沒有利用到，我們現在要做微型化，要提高功能密度，怎么能夠利用產品更多的空間呢？柔性板為我們提供了這樣的機會。 畢加索曾經說過，所有你能想象的都是真實的，在上邊所說的微型化封裝、組裝已經柔性電路板的技術進步中，這句話也可以理解為：所有你能想象到的產品都可以生產出來。單單生產出來還不夠，醫療設備需要更高的可靠性。而微型化和高密度封裝為可靠性帶來了不少挑戰。如電化學可靠性、熱可靠性、焊點可靠性、動態負載可靠性等等。 此外還有包裝材料和外觀方面的問題，現在環保方面的法規很多，因此需要采用生態與綠色技術、再生塑料、生物降解材料，還要考慮到消費者的體驗，采用更加美觀的包裝。 最后一個需要注意的問題，就是DFX，也就是可制造型設計。在座的有很多是做設計的，也有很多是做制造的。做設計和做制造這兩個之間怎么來集成，怎么來合作？答案就是通過DFX。現在產品的設計已經不止是設計團隊的問題，還需要制造團隊的參與。但這還不是最主要的挑戰，今天的挑戰性在什么地方呢？大家知道，今天是一個全球化的環境，設計團隊可能是在某一個公司某一地方的設計開發中心，制造卻又可能是在另一個公司另外一個地方的制造工廠，兩個公司可能用的是不同的系統，在這樣的環境當中如何來實現設計和制造合作？如何實現設計的優化？這是一個工業界必須面臨的課題。 最后總結一下，技術要面向市場。從市場的趨勢來看，家用醫療電子產品正在向消費電子方向發展，可能需要更多的無線連接、和家用電器的鏈接，產品的更新換代又要很快，同時又要滿足管理方面的一些要求以及市場要求。從技術方面來說就需要集成化、模塊化、高密度化、微型化、三維化。用這些技術手段來滿足市場的產品要求。此外還需要整個供應鏈的合作，因為我們沒有時間從一個公司做再轉到另外一個公司中。像CMET這樣的活動就給整個產業鏈的合作做出了很大的推動，推動整個工業界，供應鏈的合作促進產品的更新換代，同時促進設計與制造的合作。希望通過今天這個會議，通過大家的研究和討論，能夠促進整個供應鏈的合作，促進設計和制造的合作方面能起到很大的推動作用。 |
