[实用新型]抗瞬间电气过载的球栅阵列式集成电路封装块

说明书

技术领域

本实用新型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。

背景技术

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高。

当今的电子产品中，大多用分立ESD保护元件(如TVS，MOV，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。

发明内容

本实用新型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。

本实用新型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。

本实用新型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。