一种耐大电流脑机接口模块的制作方法

1.本实用新型涉及半导体技术领域，尤其涉及一种耐大电流脑机接口模块。


背景技术：

2.众所周知，脑器接口技术正在迅速发展，世界各地的研究团队也正在改进这项技术，未来有可能实现对特定伤患进行脑器接口技术的量身定制。脑机接口是在人脑与计算机或其它电子设备之间建立的直接的交流和控制通道，通过这种通道，人就可以直接通过脑来表达想法或操纵设备，而不需要语言或动作，这可以有效增强身体严重残疾的患者与外界交流或控制外部环境的能力，以提高患者的生活质量。
3.脑机接口技术是在患者大脑中或大脑表面上植入电极，电极会记录下运动皮层中神经元产生的微弱的生物电信号，这些信号会传输给脑机接口模块处理转换成语言或动作。
4.目前，传统的脑机接口模块的控制芯片和电极芯片并排放置在模组里，通过pcb中的金属线实现互联。传统的脑机接口模块体积较大，且控制芯片和电极芯片之间的互连引线较长，传输速率不高。此外，现有的tsv孔连接技术制成的脑机接口模块通常对材料进行钻孔后电镀金属到孔的内壁实现电路导通。这种方式制成的脑机接口模块的缺点是孔壁较薄，过大电流能力低，且成本很高。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种耐大电流脑机接口模块，集成体积小，传输速率高，能过大电流。
6.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
7.一种耐大电流脑机接口模块，包括：
8.基板，基板上设有金属块；
9.电极芯片，电极芯片通过金属块与基板电连接；
10.控制芯片，设置于基板与电极芯片之间，且控制芯片焊接于基板上且与基板电连接。
11.可选地，控制芯片朝向基板的一侧设有多个第一焊接点，基板上设置有与第一焊接点对应焊接的第一引脚。
12.可选地，基板上设有通孔，多个第一引脚环绕通孔间隔设置。
13.可选地，控制芯片朝向基板的一侧设置有至少一个第一焊盘，第一焊盘与通孔对应设置，焊盘通过键合线与基板电连接。
14.可选地，基板背向控制芯片的一侧设置有第二引脚，键合线的一端与第一焊盘连接，键合线的另一端穿设通孔与第二引脚连接。
15.可选地，还包括塑封体，塑封体包裹控制芯片、金属块和键合线。
16.可选地，基板背向控制芯片的一侧设置有多个锡球，锡球高于置于基板背向控制
芯片一侧的塑封体。
17.可选地，金属块朝向电极芯片的一端露出于塑封体且设置有第二焊盘，金属块通过第二焊盘与电极芯片连接。
18.可选地，电极芯片上设置有多个针状金属电极。
19.可选地，金属块设有多个，且多个金属块环绕控制芯片间隔设置。
20.本实用新型的有益效果：
21.本实用新型提供的耐大电流脑机接口模块，采用基板、控制芯片和电极芯片依次叠层的设计方案，集成体积小，且相互之间的互连引线短，传输速率高。此外，金属块连接基板和电极芯片，使基板和电极芯片之间能过大电流，成本低。
附图说明
22.图1是本实用新型提供的耐大电流脑机接口模块结构示意图；
23.图2是本实用新型提供的基板与控制芯片的焊接示意图；
24.图3是本实用新型提供的键合线连接示意图；
25.图4是本实用新型提供的焊接金属块后的结构示意图；
26.图5是本实用新型提供的塑封示意图；
27.图6是本实用新型提供的塑封体研磨后结构示意图；
28.图7是本实用新型提供的基板上设置有锡球后的结构示意图。
29.图中：
30.100、基板；101、通孔；102、锡球；
31.200、电极芯片；300、金属块；
32.400、控制芯片；401、第一焊接点；402、第一焊盘；
33.500、键合线；600、塑封体；700、第二焊盘；800、针状金属电极。
具体实施方式
34.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。
35.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。
36.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。
37.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。
38.参照图1所示，本实施例提供的耐大电流脑机接口模块包括基板100、电极芯片200、金属块300和控制芯片400，基板100上设有金属块300，电极芯片200通过金属块300与基板100电连接，控制芯片400设置于基板100与电极芯片200之间，且控制芯片400焊接于基板100上且与基板100电连接。
39.采用基板100、控制芯片400和电极芯片200依次叠层的设计方案，集成体积小，且相互之间的互连引线短，传输速率高。此外，金属块300连接基板100和电极芯片200，使基板100和电极芯片200之间能过大电流，成本低。
40.进一步地，金属块300可以为球状体或柱状体，也可以是其他形状的，在此不再做详细赘述。进一步地，金属块300的材质可以是铜、锡或银等材质，在此不再做详细赘述。
41.于本实施例中，继续参照图1所示，控制芯片400朝向基板100的一侧设有多个第一焊接点401，基板100上设置有与第一焊接点401对应焊接的第一引脚。控制芯片400通过焊接的方式与基板100连接。进一步地，控制芯片400和基板100的焊接方式可以采用热压焊或回流焊，也可以采用其他的焊接方式，且热压焊和回流焊为现有技术，在此不再做详细赘述。
42.进一步地，基板100设有通孔101，多个第一引脚环绕通孔101间隔设置。进一步地，控制芯片400朝向基板100的一侧设置有至少一个第一焊盘402，第一焊盘402与通孔101对应设置。进一步地，焊盘通过键合线500与基板100电连接。进一步地，键合线500可以是金线、银线或铜线，也可以是其他材料的导线，在此不再做详细赘述。
43.进一步地，基板100背向控制芯片400的一侧设置有第二引脚，第二引脚设置于通孔101的边缘处，键合线500的一端与第一焊盘402连接，键合线500的另一端穿设通孔101与第二引脚连接。在本实施例中，第二引脚设置于通孔101的边缘处，使键合线500较短，进而提高基板100和控制芯片400之间的传输速率，进一步地，于基板100上开设通孔101并将键合线500穿过通孔101连接第二引脚，进而将键合线500连接于基板100背向控制芯片400的一侧，有效降低键合线500线弧高度,进而降低基板100、控制芯片400和电极芯片200的叠层厚度，进一步降低耐大电流脑机接口模块的厚度。进一步地，控制芯片400朝向基板100的一侧设置有两个第一焊盘402。
44.于本实施例中，继续参照图1所示，该耐大电流脑机接口模块还包括塑封体600，塑封体600包裹控制芯片400、金属块300和键合线500。在本实施例中，通过塑封体600，固定控制芯片400和金属块300与基板100之间的焊接，且固定键合线500防止键合线500脱落，进而保护耐大电流脑机接口模块。此外，塑封体600能使控制芯片400免受微粒、水汽等物质的污染和外界对它的损害，且塑封体600能达到良好的绝缘降温作用。
45.进一步地，金属块300朝向电极芯片200的一端露出于塑封体600且设置有第二焊盘700，金属块300通过第二焊盘700与电极芯片200电连接。具体地，电极芯片200上设置有与第二焊盘700对应焊接的第三引脚，进一步地，第三引脚设置于电极芯片200的一端。在本实施例中，电极芯片200与金属块300的焊接方式可以采用热压焊或回流焊，也可以采用其
他的焊接方式，在此不再做详细赘述。进一步地，金属块300设有多个，且多个金属块300环绕控制芯片400间隔设置，进一步地降低该耐大电流脑机接口模块集成体积。
46.进一步地，基板100背向控制芯片400的一侧设置有多个锡球102，锡球102高于置于基板100背向控制芯片400一侧的塑封体600。在本实施例中，通过锡球102将该耐大电流脑机接口模块连接于其他设备上。塑封体600背向基板100的一侧低于锡球102，能方便该耐大电流脑机接口模块电连接于其他设备上。
47.传统耐大电流脑机接口模块的电极常为一根根独立较长的金属连接线，容易脱落或弯折次数过多而导致失效。于本实施例中，电极芯片200上设置有多个针状金属电极800，具体地，针状金属电极800设置于电极芯片200朝向基板100的一侧，且设置于电极芯片200远离控制芯片400的一端。在本实施例中，针状金属电极800植入大脑中或大脑表面以获取生物电信号，并依次经电极芯片200、金属块300和基板100传输给控制芯片400。
48.于本实施例中，该耐大电流脑机接口模块的制作工艺具体包括以下步骤：
49.s100、提供带有通孔101的基板100、控制芯片400、金属块300和电极芯片200。
50.s200、将控制芯片400焊接在基板100上。
51.具体地，参照图2所示，控制芯片400的第一焊接点401焊接在基板100的通孔101区域，控制芯片400的第一焊盘402与基板100的通孔101相对应。
52.s300、通过键合线500连接第一焊盘402和基板100。
53.具体地，参照图3所示，键合线500一端与第一焊盘402连接，键合线500另一端穿设通孔101与第二引脚连接。将键合线500焊接于基板100背向控制芯片400的一侧，有效降低键合线500线弧高度,进而降低基板100、控制芯片400和电极芯片200的叠层厚度，进一步降低耐大电流脑机接口模块的厚度。
54.s400、于基板100朝向控制芯片400的一侧焊接金属块300。
55.具体地，参照图4所示，金属块300设有多个，且多个金属块300环绕控制芯片400间隔设置。
56.s500、塑封基板100、控制芯片400和金属块300。
57.具体地，参照图5所示，塑封料完全包裹控制芯片400和金属块300，并且塑封料会透过基板100通孔101将键合线500包裹起来，形成塑封体600。
58.s600、研磨塑封体600以露出金属块300端部。
59.具体地，参照图6所示，研磨基板100朝向金属块300一侧的塑封体600，塑封体600减薄达到要求厚度，并漏出金属块300。
60.s700、基板100背向控制芯片400的一侧设置多个锡球102。
61.具体地，参照图7所示，锡球102高于置于基板100背向控制芯片400一侧的塑封体600，方便该耐大电流脑机接口模块与其他设备连接。
62.s800、将电极芯片200焊接在金属块300外露端部，实现互连。
63.具体地，在金属块300端部焊接第二焊盘700，金属块300通过第二焊盘700与电极芯片200焊接。
64.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。