[實(shí)用新型]抗瞬間電氣過載的球柵陣列式集成電路封裝塊

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201020214095.4
• 申請(qǐng)日: 2010-05-31
• 公開（公告）號(hào): CN201673902U
• 公開（公告）日: 2010-12-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾昭華;雷華敏;蔡峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢普力瑪新材料技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): H01L23/62
• 分類號(hào): H01L23/62;H01L23/60
• 代理公司: 武漢天力專利事務(wù)所 42208
• 代理人: 吳曉穎;馮衛(wèi)平

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及集成電路封裝領(lǐng)域，具體地說是一種抗瞬間電氣過載的球柵陣列式集成電路封裝塊，尤其是一種能抑制靜電放電損害的球柵陣列式集成電路封裝塊。

背景技術(shù)

隨著信息時(shí)代的到來，電子產(chǎn)品的總趨勢是小型化，高頻化。電路設(shè)計(jì)者采用了復(fù)合的超大規(guī)模集成電路(VLSI)及新的IC技術(shù)。然而，使用這些技術(shù)使得電子設(shè)備更易招受瞬間電氣過載(EOS)的損傷，如靜電放電(ESD)、電氣快瞬變及閃電感應(yīng)等。上述這些對(duì)電子元件，特別是高密度集成塊電子元件，有極大的威脅。由于瞬間電氣過載現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致局部熱產(chǎn)生，高電流密度，高電場強(qiáng)度，以致會(huì)導(dǎo)致集成電路塊失效，如半導(dǎo)體元件燒毀，或者導(dǎo)致電子干擾，如失去轉(zhuǎn)遞和儲(chǔ)存的數(shù)據(jù)等。其中，靜電放電(ESD)是電子產(chǎn)品在裝配、使用過程中的一種最常見的瞬間電氣過載現(xiàn)象。ESD是一種快速，低能量，峰值壓電極高的能量形式。對(duì)電子元件，特別是高密度集成塊電子元件，有極大的威脅。便攜式電子產(chǎn)品尤其容易受到人體接觸產(chǎn)生的ESD的損壞。靜電危害造成了相當(dāng)嚴(yán)重的后果和損失。它曾造成全球電子工業(yè)每年的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)上百億美元。而潛在的損失，如在航天工業(yè)，靜電放電造成火箭和衛(wèi)星發(fā)射失敗，干擾航天飛行器的運(yùn)行，戰(zhàn)場上電子設(shè)備失靈等，其損失則無可估量。

球柵陣列式集成電路(BGA)封裝是一種常見的集成電路封裝技術(shù)，具有良好的電氣、散熱性質(zhì)，以及可有效縮小封裝體面積的特性。在電子產(chǎn)品中，主要應(yīng)用于300接腳數(shù)以上高密度構(gòu)裝的產(chǎn)品，如芯片組、CPU、Flash、部份通訊用IC等。

當(dāng)前，集成電路工業(yè)在對(duì)瞬間電氣過載(EOS)，尤其是靜電放電(ESD)的保護(hù)方面仍然面臨著巨大的挑戰(zhàn)。主要表現(xiàn)在以下方面：

目前集成電路芯片上的ESD保護(hù)能力僅有2KV，主要是用于保護(hù)元件在裝配過程中免遭ESD攻擊。而在電子設(shè)備的使用過程中，瞬間電氣過載電壓會(huì)遠(yuǎn)高于2kV，如由人體產(chǎn)生的ESD電壓會(huì)超過14KV。因此，具有集成電路(IC)芯片的抗瞬間電氣過載能力亟待提高。

當(dāng)今的電子產(chǎn)品中，大多用分立ESD保護(hù)元件(如TVS，MOV，齊納二極管，EDS抑制器等)安裝在電路板(PCB)上來保護(hù)集成電路芯片。分立ESD保護(hù)元件需占用大量PCB的面積，不適應(yīng)當(dāng)今電子產(chǎn)品小型化發(fā)展趨勢。因此，在集成電路芯片封裝電路中加入瞬間電氣過載保護(hù)功能成為解決問題的理想途徑。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，而提供一種抗瞬間電氣過載的球柵陣列式集成電路封裝塊，其結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，可用于保護(hù)集成電路芯片免受瞬間電氣過載(EOS)的破壞，尤其是能抑制靜電放電的損害。

本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：抗瞬間電氣過載的球柵陣列式集成電路封裝塊，包括集成電路芯片、引線基板、引線焊盤和焊球，其在引線基板底部設(shè)有抗瞬間電氣過載部件，所述焊球分別與抗瞬間電氣過載部件和引線焊盤相連接。

在上述技術(shù)方案中，所述抗瞬間電氣過載部件由粘接層、導(dǎo)電層和絕緣層組成；該抗瞬間電氣過載部件上設(shè)有與引線焊盤相對(duì)應(yīng)的陣列通孔；所述導(dǎo)電層中連接通孔的導(dǎo)電材料與導(dǎo)電層中其余部分的導(dǎo)電材料之間設(shè)置有電壓敏感性部件，該電壓敏感性部件將連接通孔的導(dǎo)電材料與導(dǎo)電層中其余部分的導(dǎo)電材料相連接；導(dǎo)電層上連接通孔的導(dǎo)電材料與焊球相連，導(dǎo)電層上其余部分的導(dǎo)電材料與地線相連。

在上述技術(shù)方案中，所述抗瞬間電氣過載部件的粘接層與引線基板底部粘接，導(dǎo)電層設(shè)于粘接層和絕緣層之間。

在上述技術(shù)方案中，所述電壓敏感性部件具有非線性導(dǎo)電特性，即在低電壓狀態(tài)，電阻率很高，是絕緣體；當(dāng)瞬間電壓達(dá)到高電壓標(biāo)準(zhǔn)值時(shí)，電壓敏感性部件的電阻率降低，是導(dǎo)電體，瞬間電壓消失后，電壓敏感性部件又成為絕緣體。

本實(shí)用新型在無瞬間電氣過載的正常情況下，電壓敏感性部件為絕緣體，電流經(jīng)過焊球和引線基板上的引線焊盤通到集成電路的芯片電路。當(dāng)集成電路封裝塊受到瞬間電氣過載沖擊時(shí)，如ESD，電壓敏感性部件會(huì)變成導(dǎo)電體，由瞬間電氣過載所產(chǎn)生的強(qiáng)電流流過電壓敏感性部件經(jīng)導(dǎo)體層上其余部分的導(dǎo)電材料接地，使瞬間電氣過載所產(chǎn)生的高能量通過接地得到釋放，減輕對(duì)芯片電路沖擊。從而保護(hù)了球柵陣列式集成電路封裝塊中的集成電路芯片免受瞬間電氣過載的損傷。當(dāng)高電壓脈沖后，電壓敏感性部件又變成絕緣體。因此可對(duì)集成電路芯片進(jìn)行多次保護(hù)。