TWI497642B - 具有加溫元件之積體電路與具有上述架構之電子系統 - Google Patents

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Description

具有加溫元件之積體電路與具有上述架構之電子系統
本發明關於一種積體電路與包括該積體電路之電子系統，且尤其關於一種可被加溫至可操作狀態之積體電路與包括該積體電路之電子系統。
商規之電子元件一般具有溫度介於0~70℃之工作溫度，而工規之電子元件必須符合溫度介於-40~85℃之工作溫度，和商規相較起來有較大的可工作溫度範圍。雖然大多數商規之快閃記憶體在溫度達到85℃時如同工規能夠運作，但在溫度低於-20℃時則無法運作，因為快閃記憶體不像CPU或者DRAM在低溫中變得更適合在高頻操作。
要知道產品是否能使用在符合工規之環境中，也許可採用一些方法。一種方法是選用產品之所有元件必須符合工規需求，或者另一種方法是產品需經過標準檢驗程序，即揀選(sorting)，以知道是否符合工規需求。
然而，揀選係額外的支出，當在低溫(例如低於-20℃)進行揀選程序時，也必須考量其它議題，像是蒸氣凝結與管路配置等。因此，如何容許電子元件(像是快閃記憶體)在溫度低於其可操作之溫度情況下仍維持正常運作是必要的。
根據本發明之一具體實施例揭露一種電子系統，包括一積體電路、一電源控制單元、一加熱控制單元與一電源控制單元。積體電路包括一晶片、一載體用於承載晶片，與一鑄模複合物用於封裝晶片與載體，載體包括一加溫元件用於對晶片加溫，與複數個信號接腳用以連接晶片。電源控制單元電連接至積體電路並為其提供一操作電源，加熱控制單元電連接至加溫 元件，偵測單元用於偵測晶片之溫度。
根據本發明之另一具體實施例揭露一種具有加溫元件之積體電路，包括一晶片、一載體與一鑄模複合物。載體用於承載並結合於晶片，載體包括一加溫元件用於對晶片加溫與複數個信號接腳用以連接晶片，鑄模複合物用於封裝晶片與載體。
根據本發明之另一具體實施例揭露一種用於一積體電路之加溫方法，積體電路包括一晶片、一載體用於承載晶片，與一鑄模複合物用於封裝晶片與載體，載體包括一加溫元件用於對晶片加溫，與複數個信號接腳用以連接晶片，該方法包括：使用一偵測單元偵測晶片之溫度；當晶片之溫度低於一預定溫度時，使用一加熱控制單元控制加溫元件以對晶片加熱；以及，當晶片之溫度達到或位在該預定溫度之上時，由一電源控制單元提供一操作電源至晶片。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
請參閱圖一，其繪示根據本發明之一較佳實施例之一積體電路10之示意圖。積體電路10整合一加熱元件於其內部，並能夠在低溫環境被加熱以正常運作。上述之低溫其定義為溫度低於一電子元件在正常操作環境下之溫度。例如，商用之電子元件一般俱有溫度介於0~70℃之工作溫度，而工業用之電子元件必須符合溫度介於-40~85℃之工作溫度。積體電路10包括一晶片(chip die)11、一載體12與一鑄模複合物(molding compound)13。於此實施例中，載體12係一導線架(lead frame)，包括複數個信號接腳121與一加溫元件122，載體12係用於結合與承載晶片11。更具體來說，加溫元件122用於對晶片11加溫，因此晶片11係設置於加溫元件122上以適於被加溫。信號接腳121藉由佈線(wirings)(未示於圖一)連結至 晶片11，並用於藉由表面黏著技術(SMT)，插入或連結至一印刷電路板(像是圖六之標號150元件)上特定之節點，其中印刷電路板上固設有積體電路10，例如快閃記憶體。加溫元件122可以是包括有兩個連接端(123、124)之電阻佈線(resistance wiring)。加溫元件122置於導線架上並獨立地和信號接腳121分開。實務上，用於積體電路10之載體12可從平整的金屬片開始簡單製成，通常是一銅片，其具有已架構好的佈線(layout)，包括信號接腳121與加溫元件122。因此，信號接腳121與加溫元件122較佳地可在單一製程中形成。鑄模複合物13用於封裝該晶片11與載體12以形成積體電路10。
圖二提供一較佳實施例，其繪示一電子系統1之功能方塊示意圖。在前面定義之低溫環境下，電子系統1可增加其內之積體電路10之溫度以俱有正常功能性。電子系統1包括可如前述被加溫之至少一積體電路10、一電源控制單元20、一加熱控制單元30與一偵測單元40。電源控制單元20電連接至積體電路10並為其提供一操作電源。更具體來說，電源控制單元20藉由圖二中至少一信號接腳121(指定為電源輸入接腳125)，為晶片11提供操作電源。加熱控制單元30電連結至加溫元件122之兩個連接端(123、124)，並用於依據晶片11所在之環境情況選擇性地提供電壓，致使身為電阻佈線之加溫元件122將選擇性地產生熱能以增加晶片11之溫度。
如先前所述，對於那些在定義之低溫中可能無法良好運作之元件，這些元件之溫度需率先被增加以具有正常之操作。換句話說，對於積體電路10，例如快閃記憶體來說，在其溫度增加至或超過一預定條件之前，其可以不被電源控制單元20供給電源。該預定條件可以是該電子元件在可工作環境狀況下之最低溫度。因此，電子系統1提供之偵測單元40可用以偵測積體電路10之目前狀況。較佳地，偵測單元40連結至配置在晶片11之處之一感測器41，以用於偵測晶片11在目前狀 況之溫度。感測器41可另外封裝在鑄模複合物13之中或是積體電路10與生俱有。
為了準確地判定晶片11是否需被加溫，當晶片11之溫度被偵測單元40偵測到位於預定溫度之下時，加熱控制單元30提供電壓予加溫元件122以對晶片11加溫。當晶片11之溫度被偵測單元40偵測其達到或位於預定溫度之上時，積體電路10變成可操作的，接著電源控制單元20透過電源輸入接腳125提供操作電源。為了確保積體電路10總是處在可操作狀況，加熱控制單元30可進一步控制加溫元件122持續對晶片11加溫，較佳情況是提供一較低的電壓與較少的熱能，以維持住晶片11之溫度。
於圖二之實施例中，電源控制單元20、加熱控制單元30與偵測單元40皆和積體電路10分開以控制該加溫過程，然而於本發明中可以有其它變化之實施例。例如，於圖三之實施例中，加熱控制單元30可整合至積體電路50之中以形成一獨立的元件，然而電源控制單元20與偵測單元40仍然和積體電路50(位於電子系統2之印刷電路板上)分開。於圖四之電子系統3之實施例中，電源控制單元20可整合至積體電路60之中或僅使用積體電路60之內建的電源控制單元以形成一獨立的元件，然而加熱控制單元30與偵測單元40仍然和積體電路60(位於電子系統3之印刷電路板上)分開。於圖五之電子系統4之實施例中，偵測單元40可整合至積體電路70之中或僅使用積體電路70之內建的偵測單元以形成一獨立的元件，然而電源控制單元20與加熱控制單元30仍然和積體電路70(位於電子系統4之印刷電路板上)分開。於另一實施例中，可以將電源控制單元20、加熱控制單元30與偵測單元40之中任意兩個整合至積體電路之中以形成一獨立的元件。於再另一實施例中，電源控制單元20、加熱控制單元30與偵測單元40可一併整合至積體電路之中以形成一獨立的元件。
請參閱圖六，其繪示根據本發明之一實施例之電子系統100，包括設置在印刷電路板150上之複數個積體電路10，其處在溫度低於積體電路10之可操作溫度之環境中。電源控制單元20、加熱控制單元30與偵測單元40依照先前實施例所述，連結並控制每一積體電路10。在此架構下，電子系統100可以使用一個電源控制單元20、一個加熱控制單元30與一個偵測單元40作為一中央控制組，控制任一個積體電路10使其在可操作溫度正常運作。
請參閱圖七，其繪示根據本發明之一較佳實施例之對一積體電路加溫之方法流程圖，包括以下步驟：步驟302：偵測一積體電路中一晶片之溫度並且檢查該偵測溫度是否小於針對該晶片之一預定溫度，如是，則執行步驟304，如否，則執行步驟308；步驟304：對晶片加溫；步驟306：偵測晶片之溫度是否達到預定溫度，如是，則執行步驟308，如否，則執行步驟304；步驟308：提供操作電源予積體電路。
於步驟302中，利用偵測單元40偵測晶片11之溫度。流程圖可進一步包括：當晶片11之溫度被偵測單元40偵測其達到或位於預定溫度之上時，利用加熱控制單元30控制加溫元件122以維持晶片11之溫度。於步驟304中，加熱控制單元30用於控制晶片11之加熱。於步驟308中，電源控制單元20用於提供操作電源予積體電路。
請參閱圖八，其繪示根據本發明之一實施例之積體電路10’之示意圖。積體電路10’具有一基板作為載體12’以承載晶片11’，且晶片11’與基板藉由鑄模複合物13’封裝在一起。如先前實施例所述，載體12’包括一加溫元件122’，其具有兩個連接端(123’、124’)連結至先前所述之加熱控制單元。載體12’ 也包括複數個介層孔125’與複數個信號接腳121’，其藉由佈線(圖八未繪示)與晶片11’連接並且電連接至特定的銅片或位在基板(積體電路10’，例如快閃記憶體固定之處)之每一層佈線，並且透過介層孔125’電連接至位在基板底部之每一PCB墊或錫球126’。積體電路10’之細部特徵與先前所述相似，在此不再贅述。
以上之實施例提供一種積體電路，特別是商規的快閃記憶體，在溫度低於一般定義之可工作溫度之環境中仍具有功能性，該積體電路在設計上包括一加溫元件，其與載體(例如導線架)上之信號接腳整合並受控於一加熱控制單元，藉以增加晶片之溫度。當偵測單元偵測到晶片之溫度低於預定溫度，加熱控制單元將提供電壓予加溫元件；當晶片之溫度被偵測單元偵測其達到或位於預定溫度之上時，電源控制單元提供操作電源予晶片。
雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1,2,3,4,100‧‧‧電子系統
10,10’‧‧‧積體電路
11,11’‧‧‧晶片
12,12’‧‧‧載體
13,13’‧‧‧鑄模複合物
20‧‧‧電源控制單元
30‧‧‧加熱控制單元
40‧‧‧偵測單元
41‧‧‧感測器
50‧‧‧積體電路
60‧‧‧積體電路
70‧‧‧積體電路
121,121’‧‧‧信號接腳
122,122’‧‧‧加溫元件
123,123’‧‧‧連接端
124,124’‧‧‧連接端
125‧‧‧電源輸入接腳
125’‧‧‧介層孔
126’‧‧‧錫球
150‧‧‧印刷電路板
302~308‧‧‧步驟
20‧‧‧電源控制單元
30‧‧‧加熱控制單元
40‧‧‧偵測單元
41‧‧‧感測器
50‧‧‧積體電路
60‧‧‧積體電路
70‧‧‧積體電路
圖一繪示根據本發明之一較佳實施例之一積體電路之示意圖。
圖二繪示根據本發明之一第一實施例之電子系統之功能方塊示意圖。
圖三繪示根據本發明之一第二實施例之電子系統之功能方塊示意圖。
圖四繪示根據本發明之一第三實施例之電子系統之功能方塊示意圖。
圖五繪示根據本發明之一第四實施例之電子系統之功能方塊示意圖。
圖六繪示根據本發明之一第五實施例之電子系統之功能方塊 示意圖。
圖七繪示根據本發明之一較佳實施例之對一積體電路加溫之方法流程圖。
圖八繪示根據本發明之一實施例之積體電路之示意圖。
10‧‧‧積體電路
11‧‧‧晶片
12‧‧‧載體
13‧‧‧鑄模複合物
121‧‧‧信號接腳
122‧‧‧加溫元件
123,124‧‧‧連接端

Claims (16)

  1. 一種電子系統，包括：一積體電路，包括一晶片、一載體用於承載該晶片，與一鑄模複合物用於封裝該晶片與該載體，該載體包括一加溫元件用於對該晶片加溫，並包括複數個信號接腳用以連接該晶片；一電源控制單元，電連接至該積體電路並為其提供一操作電源；一加熱控制單元，電連接至該加溫元件；以及一偵測單元，用於偵測該晶片之溫度；其中，當該晶片之溫度被該偵測單元偵測到其達到或位在一預定溫度之上時，該加熱控制單元控制該加溫元件以維持該晶片之溫度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該偵測單元更包括一感測器，配置在該晶片之處並用於偵測該晶片之溫度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該電源控制單元係整合至該積體電路之中。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該加熱控制單元係整合至該積體電路之中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該偵測單元係整合至該積體電路之中。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該電源控制單元、該加熱控制單元與該偵測單元係皆整合至該積體電路之中。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該載體係一導線架，該加溫元件係一電阻佈線包括有兩個連接端，該兩個連接端電連接至該加熱控制單元，並接收由該加熱控制單元所提供之電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該載體係具有介層孔之一基板，該加溫元件係包括有兩個連接端之一電阻佈線，該兩個連接端電連接至該加熱控制單元，並接收由該加熱控制單元所提供之電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之電子系統，其中該載體包括複數個電源輸入接腳，電連接至該電源控制單元。
  10. 一種具有加溫元件之積體電路，包括：一晶片；一載體，用於承載並與該晶片結合，該載體包括一加溫元件用於對該晶片加溫，並包括複數個信號接腳用以連接該晶片；一鑄模複合物，用於封裝該晶片與該載體；以及一電源控制單元，電連接至該晶片並藉由該鑄模複合物而與該晶片和該載體封裝在一起，該電源控制單元用於提供一操作電源予該晶片。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之積體電路，其中該載體係一導線架，該加溫元件係包括有兩個連接端之一電阻佈線，該兩個連接端電連接至一加熱控制單元，並接收由該加熱控制單元所提供之電壓。
  12. 如申請專利範圍第11項所述之積體電路，其中該加熱控制單元係藉由該鑄模複合物而與該晶片和該載體封裝在一起。
  13. 如申請專利範圍第10項所述之積體電路，其中該載體係具有介層孔之一基板，該加溫元件係包括有兩個連接端之一電阻佈線，該兩個連接端電連接至一加熱控制單元，並接收由該加熱控制單元所提供之電壓。
  14. 如申請專利範圍第10項所述之積體電路，更包括一偵測單元，用於偵測該晶片之溫度並藉由該鑄模複合物而與該晶片和該載體封裝在一起。
  15. 一種用於一積體電路之加溫方法，該積體電路包括一晶片、一載體用於承載該晶片，與一鑄模複合物用於封裝該晶片與該載體，該載體包括一加溫元件用於對該晶片加溫，並包括複數個信號接腳用以連接該晶片，該加溫方法包括：使用一偵測單元偵測該晶片之溫度；當該晶片之溫度低於一預定溫度時，使用一加熱控制單元控制該加溫元件以對該晶片加熱；以及當該晶片之溫度達到或位在該預定溫度之上時，使用一電源控制單元提供一操作電源予該晶片，其中該預定溫度係該積體電路之一最低的操作溫度。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之方法，其中當該晶片之溫度被該偵測單元偵測到其達到或位在該預定溫度之上時，使用該加熱控制單元控制該加溫元件以維持該晶片之溫度。
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