專利名稱：使電子元件免于靜電放電的保護組件的制造方法和相應(yīng)構(gòu)造的電子元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請涉及一種使電子元件免于靜電放電(ESD)的保護組件的制造方法，尤其是使非轉(zhuǎn)移(non-diverted)靜電放電在電路的各部分之間傳播，同時阻止高頻干擾的傳播。
本發(fā)明的設(shè)備尤其用于集成高頻電路。
背景技術(shù)：
需要保護集成電路免受由于，例如與人接觸而引起的靜電放電。因此，例如，提供一種在電路輸入或輸出端的結(jié)合點處具有保護元件的電路，該元件將靜電放電轉(zhuǎn)移到電路的電源電位，例如正電源電壓，負電源電壓或接地線。例如，US6,433,985B1記載了這種保護元件。
此外，靜電放電的剩余部分，即，不通過保護元件和電源電位轉(zhuǎn)移到外部的部分，允許通過集成電路的電源電壓系統(tǒng)傳播。必須考慮的兩點是首先，在靜電放電的情況下，集成電路中或者集成電路上的任何電壓降都必須盡可能保持低，以確保受影響的電路部件得到有效保護。其次，通過電源電壓系統(tǒng)傳播的路徑應(yīng)該這樣構(gòu)造，使得在電路正常工作期間，集成電路的部件中產(chǎn)生的干擾信號不能夠以任意方式通過這個傳播路徑傳播。例如，應(yīng)該阻止電路的數(shù)字部分和電路的受干擾模擬部分之間的傳播。
為此，例如，可以在第一電路部件的電源電壓線和第二電路部件的電源電壓線之間連接兩個反向平行二極管。這些二極管以這樣的方式構(gòu)成，即使在正向下，也必須對它們施加特定電壓才變?yōu)閷ā?br> 例如，如果隨后靜電放電部分被施加到第一電路部件的電源電壓線上，那么因此所產(chǎn)生的電壓就足以使反向平行二極管的相應(yīng)極化二極管變?yōu)閷ǎ瑥亩沟渺o電放電能夠傳播到第二電路部件的電源電壓線。另一方面，通常具有基本比靜電放電低的電壓的高頻干擾不能夠通過反向平行二極管傳播。因此，相對于高頻干擾來說第一電路部件可以與第二電路部分隔離。
這種結(jié)構(gòu)的缺陷在于，在靜電放電的情況下，反向平行二極管的兩端存在較高的電壓降，導致電路中受保護部件兩端的電壓相應(yīng)增加。由于可能會超出電路部件的最大容許電壓，所以這種結(jié)構(gòu)也因此不能用于公知的低壓技術(shù)。
在這點上，已經(jīng)提出了在集成電路中在第一電路部件的電源電壓線和第二電路部件的電源電壓線之間設(shè)置具有特定最小感應(yīng)系數(shù)的接線，其結(jié)果是在高頻干擾信號的情況下實現(xiàn)了隔離，而靜電放電卻能夠幾乎不受阻隔地傳播。然而，這種解決方案的缺陷是占據(jù)了芯片表面區(qū)域，并且這增加了制造成本。此外，這種解決方案不能夠用于其中兩個芯片集成在單個元件上的電子元件中。
因此，本發(fā)明的目的在于提供一種使電子元件免于靜電放電的保護組件的制造方法，其中靜電放電能夠通過包含在電子元件中的電路部件的電源電壓系統(tǒng)傳播，同時阻止高頻干擾的傳播，其中應(yīng)該能夠以有效成本實施該方法，尤其是，能夠?qū)⑦@種方法用于公知的多層封裝，例如，像球柵陣列(BGA)這樣，其外部端子由通常連接到電子元件封裝下面的“焊球”構(gòu)成。本發(fā)明的其它目的是提供一種配備有相應(yīng)保護組件的電子元件。
根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，為了制造使電子元件免于靜電放電的保護組件，電子元件包括具有第一電源電壓端的第一電路部件，具有第二電源電壓端的第二電路部件，為第一電路部件提供電壓的第一外部電源電壓線，以及為第二電路部件提供電壓的第二外部電源電壓線，第二電源電壓端連接到第二外部電源電壓線，根據(jù)本發(fā)明提出一種設(shè)置在第二外部電源電壓線和第一電源電壓端之間的電氣接線，其不借助于第一外部電源電壓線運行。術(shù)語“外部電源電壓線”通常指位于第一電路部件或第二電路部件外面的電源電壓線，即，例如在包含第一電路部件和第二電路部件的組件中。
該電氣接線使得靜電放電從第二電路部件的第二電源電壓端轉(zhuǎn)移到第一電路部件的第一電源電壓端，反之亦然。從而在第一和第二外部電源電壓線之間也存在一個接線。
第一電源電壓端也可以連接到第一外部電源電壓線，或者第一電路部件的第三電源電壓端可以連接到第一外部電源電壓線。
該電氣接線可以具有這樣的電感系數(shù)，其在高頻干擾下阻抗增加，而在典型的靜電放電時具有低阻抗，因此有利于靜電放電的傳播。該電感系數(shù)可以在5和15nH之間。
第一電路部件和第二電路部件可以集成在設(shè)置于封裝，即，電子元件中的單個芯片上或者形成在兩個獨立的芯片上。第一外部電源電壓線和第二外部電源電壓線可以由金屬條形成并且每個都具有外部端子，例如球柵陣列的焊球。電氣接線也可以由金屬條或者焊線形成，也可以包括這兩種選擇的組合。這樣，構(gòu)成支路的金屬條可以從第二外部電源電壓線延伸到焊點，焊線可以從這個焊點延伸到也構(gòu)成焊點的第一電源電壓端。
第二外部電源電壓線也可以連接到第二電源電壓端，并且第一外部電源電壓線可以通過焊線連接到第一電源電壓端和/或第三電源電壓端。


下面將在實施例的基礎(chǔ)上并結(jié)合附圖對本發(fā)明進行更詳細的描述，其僅僅提供解釋并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制，其中圖1是本發(fā)明第一實施例的示意性描述，圖2是本發(fā)明第二實施例的示意性描述。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的第一實施例，其中具有集成半導體電路的芯片1集成在電子元件中，其包括第一電路部件2和第二電路部件3。第一電路部件2是受高頻干擾影響的電路部件，例如模擬電路部件，而第二電路部件3是可能產(chǎn)生高頻干擾的電路部件，例如數(shù)字電路部件。然而，應(yīng)該注意的是，本發(fā)明可以采用任意類型的電路部件。此外，由于本發(fā)明涉及保護系統(tǒng)而不涉及電路部件本身，所以不對電路部件進行詳細描述。它們可以是所有本領(lǐng)域公知的任意類型的電路，像邏輯電路，存儲電路，通信電路等等。
第一電路部件2和第二電路部件3包括獨立的內(nèi)部電壓源系統(tǒng)。將參考接地線在下面對這個電壓源和本發(fā)明進行描述，盡管本發(fā)明容易被施加像，例如正電壓源這樣的其它電壓源。
第一電路部件2包括連接到第一電路部件2的外部接地線作為接地線的焊點17，18和19。以球柵陣列的焊球4作為端點的外部接地線5與第一電路部件2相連。因此焊球4是電子元件的外部接地線。第一外部接地線5包括焊點20和21，焊點21通過焊線10連接到焊點17，焊點20通過焊線11連接到焊點18。電路部件2的內(nèi)部接地線因此通過焊點17和18連接到第一外部接地線5。
同樣，第二電路部件3包括也構(gòu)成焊點的接地線16。接地線16通過焊線9連接到第二外部接地線7的焊點15，其也具有作為外部端子的焊球6。
因此通過接地線5設(shè)置第一電路部件2的接地電位，同樣通過接地線7設(shè)置第二電路部件3的接地電位。
所示的電子元件包括支路8，其從焊球6開始并且以焊點14作為端點。焊點14再一次通過焊線13連接到第一電路部件2的焊點19。包括支路8和焊線13的電氣接線可以這樣構(gòu)成，使得其電感系數(shù)在5和15nH之間，同樣可以通過支路8或焊線13的適當構(gòu)造實現(xiàn)。
第一外部接地線5，第二外部接地線7和支路8是在公知的電子元件的封裝內(nèi)部延伸的電氣接線，并且也可以由，例如金屬層形成。尤其是，這些接線不需要占用芯片1上的任何表面區(qū)域，從而可以以比芯片本身所具有的尺寸更經(jīng)濟有效的方式制造。
如虛線所示，接線12可以選擇性地設(shè)置在接地線19和焊點20之間。
如果出現(xiàn)性能問題的話，那么所選擇的焊線12尤其可以在例如，電子元件的研制階段設(shè)置。然而，根據(jù)靜電放電的特性，沒有焊線12的電路會更耐用。需要的話，焊線12是很容易設(shè)置的。
現(xiàn)在對包括圖1所示的電子元件的支路8和焊線13的本發(fā)明電氣接線的功能進行描述。如果在第二電路部件3中出現(xiàn)了高頻干擾，那么通過焊線9首先將其轉(zhuǎn)移到第二外部接地線7，理論上，有兩條可能的傳播路徑干擾可以通過焊球6轉(zhuǎn)移到外部，即在電子元件的內(nèi)置狀態(tài)中，轉(zhuǎn)移到相應(yīng)印刷電路的接地線。另一方面，通過支路8和焊線13轉(zhuǎn)移到第一電路部件2的接地線19的傳播路徑在理論上也是可行的。然而，由于支路8和焊線13構(gòu)成的電氣接線的電感系數(shù)是以合適的方式選擇的，尤其在5和15nH之間，所以這種電氣接線在高頻干擾下的阻抗稍高于通過焊球8的外部傳播路徑的阻抗。從而高頻干擾通過焊球8基本被全部轉(zhuǎn)移到外部，并且保護了受干擾影響的第一電路部件2不受第二電路部件3的高頻干擾。
另一方面，由支路8和焊線23形成的電氣接線的靜電放電的阻抗低，該阻抗典型地比所謂高頻干擾的跨導或邊沿陡度低很多，所以通過支路8，焊線13，焊線10和11和/或焊線12，靜電放電在第一外部接地線5和第二外部接地線7之間具有低阻抗傳播路徑。因此根據(jù)所示實施例的技術(shù)方案為靜電放電提供了有效保護并且還隔離了電路部件2和3之間的高頻干擾。
圖2是圖1的實施例的修改。與圖1相比，第一電路部件2和第二電路部件3沒有集成在集成電路中的單個芯片上，而是位于集成在單個電子元件中的兩個獨立芯片上。例如，通過焊線24連接到第二外部接地線7的焊點22的其它接地線23也設(shè)置在第二電路部件3上。一般應(yīng)該注意，電路部件2和3上接地線的數(shù)量和外部接地線5和7上焊點的數(shù)量是根據(jù)各個電路部件2和3的構(gòu)造來選擇的。
除這些變化之外，圖2所示的電子元件與圖1所示的一致。根據(jù)本發(fā)明，支路8和13構(gòu)成的電氣接線的操作模式也與圖1的實例一致。
當然，圖1的電子元件與圖2的電子元件的組合也是可能的；即，圖2中電路部件2像圖1中芯片1一樣，可以包括受干擾電路部件和可能產(chǎn)生高頻干擾的電路部件。這種情況下，本發(fā)明的電氣接線首先使圖2的焊線13連接到可能引起干擾的電路部件2部分的接地線，從而使得“干擾區(qū)”相互連接。圖2中電路部件2的受干擾影響部件也可以，例如利用如圖1所示的這種電路結(jié)構(gòu)，連接到可能引起干擾的部件。從而對于高頻干擾來說，電路部件2的受干擾影響部件可以更有效地與電路部件3隔離。
應(yīng)該注意，支路8和焊線13構(gòu)成的電氣接線也可以根據(jù)電子元件相應(yīng)的空間條件，只由具有相應(yīng)電感系數(shù)的焊線構(gòu)成，或者以不同的方式，只要對于干擾隔離來說有足夠的電感系數(shù)，另一方面，很容易通過電源電壓系統(tǒng)來傳播靜電放電。
如開頭所述，焊球4，6也可以被其它外部端子替換，例如針柵陣列的引腳。
權(quán)利要求
1.一種使電子元件免于靜電放電的保護組件的制造方法，包括提供電子元件，其包括具有第一電源電壓端的第一電路部件，具有第二電源電壓端的第二電路部件，為第一電路部件提供電源的第一外部電源電壓線，以及為第二電路部件提供電源的第二電源電壓線，第二電源電壓端連接到第二外部電源電壓線，并且提供第二外部電源電壓線和第一電源電壓端之間的電氣接線，其不通過第一外部電源電壓線。
2.權(quán)利要求1的方法，其中第一電源電壓端連接到第一外部電源電壓線。
3.權(quán)利要求1的方法，其中第一電路部件包括第三電源電壓端，其連接到第一外部電源電壓線。
4.權(quán)利要求1的方法，其中提供電氣接線包括提供至少一個焊線和金屬層。
5.權(quán)利要求1的方法，其中提供電氣接線包括以這樣的方式提供電氣接線，使得對于出現(xiàn)在電子元件中的高頻干擾來說，其比第二外部電源電壓線到電子元件外部的連接具有較高的阻抗。
6.權(quán)利要求1的方法，其中提供電氣接線包括設(shè)計所述電氣接線使得電氣接線的電感系數(shù)在5和15nH之間。
7.權(quán)利要求1的方法，其中提供電氣接線包括提供作為電子元件封裝中的電氣接線的電氣接線。
8.一種電子元件，包括具有第一電源電壓端的第一電路部件，具有第二電源電壓端的第二電路部件，為第一電路部件提供電源的第一外部電源電壓線，為第二電路部件提供電源的第二外部電源電壓線，第二電源電壓端連接到第二外部電源電壓線，以及第二外部電源電壓線和第一電源電壓端之間的電氣接線，其不通過第一外部電源電壓線。
9.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一電源電壓端連接到第一外部電源電壓線。
10.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一電路部件包括第三電源電壓端，其連接到第一外部電源電壓線。
11.權(quán)利要求8的電子元件，其中電氣接線包括至少一個焊線和金屬層。
12.權(quán)利要求8的電子元件，其中電氣接線這樣設(shè)計，使得對于出現(xiàn)在電子元件中的高頻干擾來說，其比第二外部電源電壓線到電子元件外部的連接具有較高的阻抗。
13.權(quán)利要求8的電子元件，其中電氣接線的電感系數(shù)在5和15nH之間。
14.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一電源電源線，第二外部電源電壓線和電氣接線都設(shè)置在電子元件的封裝中。
15.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一電路部件和第二電路部件都是集成在一個芯片上的半導體電路。
16.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一電路部件和第二電路部件都是形成在兩個獨立芯片上的半導體電路。
17.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一電路部件是受干擾影響的電路部件，第二電路部件是可能引起干擾的電路部件。
18.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一外部電源電壓線和第二外部電源電壓線都是接地線。
19.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一外部電源電壓線和第二外部電源電壓線每個都連接到電子元件的外部端子。
20.權(quán)利要求8的電子元件，其中第一電路部件包括受干擾影響的部件和不受干擾影響的部件，并且第一電源電壓端是第一電路部件的不受干擾影響的部件的電源電壓端。
全文摘要
提供一種電子元件，包括具有第一電源電壓端的第一電路部件，具有第二電源電壓端的第二電路部件，為第一電路部件提供電源的第一外部電源電壓線，為第二電路部件提供電源的第二外部電源電壓線，第二電源電壓端連接到第二外部電源電壓線，第二外部電源電壓端連接到第二外部電源電壓線，以及第二外部電源電壓線和第一電源電壓端之間的電氣接線，其不通過第一外部電源電壓線。在這種電子元件中，第一電路部件與第二電路部件在高頻干擾方面隔離，而靜電放電可以通過電子元件的電源電壓系統(tǒng)傳播。
文檔編號H01L21/48GK1855406SQ20061007398
公開日2006年11月1日 申請日期2006年3月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月29日
發(fā)明者P·佩斯爾 申請人:英飛凌科技股份公司