抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块制造技术

本实用新型专利技术涉及集成电路封装领域，提供一种抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块，包括集成电路芯片、引线基板、引线焊盘和焊球，其在引线基板底部设有抗瞬间电气过载部件，所述焊球分别与抗瞬间电气过载部件和引线焊盘相连。本实用新型专利技术结构简单，使用方便，可用于保护集成电路芯片免受瞬间电气过载（ＥＯＳ）的破坏，尤其是能抑制静电放电的损害。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及集成电路封装领域，具体地说是一种抗瞬间电气过载的球栅阵列 式集成电路封装块，尤其是一种能抑制静电放电损害的球栅阵列式集成电路封装块。
技术介绍
随着信息时代的到来，电子产品的总趋势是小型化，高频化。电路设计者采用了复 合的超大规模集成电路(VLSI)及新的IC技术。然而，使用这些技术使得电子设备更易招 受瞬间电气过载(EOS)的损伤，如静电放电(ESD)、电气快瞬变及闪电感应等。上述这些对 电子元件，特别是高密度集成块电子元件，有极大的威胁。由于瞬间电气过载现象会导致局 部热产生，高电流密度，高电场强度，以致会导致集成电路块失效，如半导体元件烧毁，或者 导致电子干扰，如失去转递和储存的数据等。其中，静电放电(ESD)是电子产品在装配、使 用过程中的一种最常见的瞬间电气过载现象。ESD是一种快速，低能量，峰值压电极高的能 量形式。对电子元件，特别是高密度集成块电子元件，有极大的威胁。便携式电子产品尤其 容易受到人体接触产生的ESD的损坏。静电危害造成了相当严重的后果和损失。它曾造成 全球电子工业每年的直接经济损失达上百亿美元。而潜在的损失，如在航天工业，静电放电 造成火箭和卫星发射失败，干扰航天飞行器的运行，战场上电子设备失灵等，其损失则无可 估量。球栅阵列式集成电路(BGA)封装是一种常见的集成电路封装技术，具有良好的电 气、散热性质，以及可有效缩小封装体面积的特性。在电子产品中，主要应用于300接脚数 以上高密度构装的产品，如芯片组、CPU、Flash、部份通讯用IC等。当前，集成电路工业在对瞬间电气过载(EOS)，尤其是静电放电(ESD)的保护方面 仍然面临着巨大的挑战。主要表现在以下方面目前集成电路芯片上的ESD保护能力仅有2KV，主要是用于保护元件在装配过程 中免遭ESD攻击。而在电子设备的使用过程中，瞬间电气过载电压会远高于2kV，如由人体 产生的ESD电压会超过14KV。因此，具有集成电路(IC)芯片的抗瞬间电气过载能力亟待提尚ο当今的电子产品中，大多用分立ESD保护元件(如TVS，M0V，齐纳二极管，EDS抑制 器等)安装在电路板(PCB)上来保护集成电路芯片。分立ESD保护元件需占用大量PCB的 面积，不适应当今电子产品小型化发展趋势。因此，在集成电路芯片封装电路中加入瞬间电 气过载保护功能成为解决问题的理想途径。
技术实现思路
本技术的目的就是为了克服上述现有技术的不足之处，而提供一种抗瞬间电 气过载的球栅阵列式集成电路封装块，其结构简单，使用方便，可用于保护集成电路芯片免 受瞬间电气过载(EOS)的破坏，尤其是能抑制静电放电的损害。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块，包括集成电路芯片、引线基板、引线焊盘和焊球，其在引线基板底部设有 抗瞬间电气过载部件，所述焊球分别与抗瞬间电气过载部件和引线焊盘相连接。在上述技术方案中，所述抗瞬间电气过载部件由粘接层、导电层和绝缘层组成；该 抗瞬间电气过载部件上设有与引线焊盘相对应的阵列通孔；所述导电层中连接通孔的导电 材料与导电层中其余部分的导电材料之间设置有电压敏感性部件，该电压敏感性部件将连 接通孔的导电材料与导电层中其余部分的导电材料相连接；导电层上连接通孔的导电材料 与焊球相连，导电层上其余部分的导电材料与地线相连。在上述技术方案中，所述抗瞬间电气过载部件的粘接层与引线基板底部粘接，导 电层设于粘接层和绝缘层之间。 在上述技术方案中，所述电压敏感性部件具有非线性导电特性，即在低电压状态， 电阻率很高，是绝缘体；当瞬间电压达到高电压标准值时，电压敏感性部件的电阻率降低， 是导电体，瞬间电压消失后，电压敏感性部件又成为绝缘体。本技术在无瞬间电气过载的正常情况下，电压敏感性部件为绝缘体，电流经 过焊球和引线基板上的引线焊盘通到集成电路的芯片电路。当集成电路封装块受到瞬间电 气过载冲击时，如ESD，电压敏感性部件会变成导电体，由瞬间电气过载所产生的强电流流 过电压敏感性部件经导体层上其余部分的导电材料接地，使瞬间电气过载所产生的高能量 通过接地得到释放，减轻对芯片电路冲击。从而保护了球栅阵列式集成电路封装块中的集 成电路芯片免受瞬间电气过载的损伤。当高电压脉冲后，电压敏感性部件又变成绝缘体。因 此可对集成电路芯片进行多次保护。本技术的有益效果是，不仅使集成电路封装块的抗瞬间电气过载的能力大大 提高，减少集成电路封装块在安装，储藏，运输和使用过程中的瞬间电气过载损伤，还可减 少分立保护元件的使用需求，从而节省了 PCB的板面占用面积，为电子器件的小型化提供 了机会。同时，由于简化了电子产品的安装工艺，有利于节省电子产品的制造成本，提高生 产效益。附图说明图1本技术抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块的结构示意图。图2本技术中的抗瞬间电气过载部件的侧面剖视结构示意图。图3抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块中焊球和引线基板与抗瞬间 电气过载部件相连接的局部剖视结构示意图。图4抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块中电气过载保护电路原理图。图5本技术中的抗瞬间电气过载部件导电层应用实例1结构示意图。图6本技术中的抗瞬间电气过载部件导电层应用实例2结构示意图。具体实施方式以下结合附图及实施例对本技术作进一步的描述。如图1所示，本技术抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块1包括抗 瞬间电气过载部件2，引线基板3，焊球4，集成电路芯片5和封装外壳6。抗瞬间电气过载 部件2设置在引线基板3的底部。如图2所示，上述抗瞬间电气过载部件2是由粘合层7，导电层8和绝缘层9构成 的多层薄片。薄片上有与球栅阵列式集成电路封装块的球栅阵列相对应的阵列通孔10。导 电层8中设置有电压敏感性部件13，该电压敏感性部件13设置在导电层8中连接通孔的 导电材料11与导电层8中其余部分的导电材料12之间，将连接通孔的导电材料11与导电 层8中其余部分的导电材料12相连接。上述粘合层7可将抗瞬间电气过载部件2固定在 引线基板3上，导电层8设于粘接层7和绝缘层9之间。导电层8可由任何导电材料构成， 如金属箔，导电胶，电镀金属等。绝缘层9可防止集成电路短路。电压敏感性部件13可以 是无机硅，金属氧化物压敏材料，也可为聚合物电压诱变材料。电压敏感性部件13具有非 线性导电特性，即在低电压状态，聚合物电压诱变材料的电阻率很高，为绝缘体；当电压达 到某一高电压值，临界电压时，聚合物电压诱变材料的电阻率急剧降低，变成导电体。如图3所示，为本技术中的焊球4和引线基板3与抗瞬间电气过载部件2相连 接的局部剖视结构。每个焊球4与引线基板3中的一个引线焊盘14相连。焊球4同时还与 抗瞬间电气过载部件2上的连接通孔的导电材料11相连接，导电层8上其余部分的导电材 料12与地线相连，在球栅阵列式集成电路块的一个引线上形成了 EOS保护电路，其保护电 路原理图如图4所示。在无瞬间电气过载的正常情况下，电压敏感性部件13为绝缘体，来 自印刷电路板电路(PCB)的电流通过焊球4经引线焊盘14通到集成电路的芯片电路。当 集成电路封装块受到瞬间电气过载冲击时，如ESD，瞬间快速电压，闪电等，电压敏本文档来自技高网...

【技术保护点】
抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块，包括集成电路芯片、引线基板、引线焊盘和焊球，其特征在于：在引线基板底部设有抗瞬间电气过载部件，所述焊球分别与抗瞬间电气过载部件和引线焊盘相连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾昭华，雷华敏，蔡峰，
申请(专利权)人：武汉普力玛新材料技术有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：83[中国|武汉]