CN100361296C - 具有改善散热结构的印刷电路板及电子装置 - Google Patents

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Abstract

本发明揭示一种具有改善散热结构的印刷电路板，适用于一多重封装模块的封装基板，其包括一基板及一散热片。散热片设置于基板上，其具有一第一部及一第二部，其中第一部对应设置于多重封装模块的封装基板下方，而第二部相邻于第一部且具有至少一鳍部。本发明亦揭示一种具有改善散热结构的电子装置。

Description

具有改善散热结构的印刷电路板及电子装置
技术领域
本发明涉及一种电子装置，特别是有关于一种具有改善散热结构以及多重封装模块(multi-package module，MPM)的电子装置。
背景技术
可携式电子产品，例如手机(cell phone)、行动计算机(mobile computing)及其它消费性产品需要在厚度薄、重量轻及低成本的限制因素下呈现高效能(performance)及功能(functionality)，因而驱使制造业者必须增加半导体芯片的集成度。亦即，制造业者开始转向三维(3D)封装，藉由引线键合(wirebonding)法或倒装芯片(flip chip)法等组装技术而将多重芯片叠置于一封装中。
因此，多重封装模块(multi-package module，MPM)近来越来越受到瞩目，其可在一封装基板上整合不同功能的芯片，例如微处理器或内存、逻辑及光学集成电路等，取代了将个别的芯片放置于较大尺寸的印刷电路板(printed circuit board，PCB)上的方式。然而，相较于个别的单芯片封装而言，多重封装模块具有较高的功率密度，而使得热管理(thermal management)变得更为重要且成为其成功发展的关键因素。
图1绘示出传统的具有多重封装模块的电子装置100剖面示意图。此电子装置100包括一多重封装模块20，其组装于一印刷电路板(PCB)101上，且其包括一封装基板12。封装基板12的上表面及下表面各组装有不同功能的芯片16及14而构成多重封装模块20。举例而言，芯片16藉由一封装基板12’的凸点(或锡球)10’而组装于封装基板12的上表面。芯片14则藉由倒装芯片法组装于封装基板12的下表面。封装基板12下表面具有多个凸点10，其对应连接至印刷电路板101上的焊接垫(bonding pad)(未绘示)，使芯片16及14与印刷电路板101作电连接。在多重封装模块20中，芯片16所产生的热可藉由辐射(radiation)和对流(convection)两种方式将其排出。然而，由于芯片14与印刷电路板101之间的间隙狭小的关系，使得芯片14所产生的热难以藉由辐射(radiation)和对流(convection)两种方式将其排出。因此，芯片14只能藉由传导(conduction)方式进行散热。一般而言，印刷电路板101上对应芯片14的位置会形成一金属层102，并藉由散热膏(heat conductive paste)22而与芯片14连接。因此，芯片14可藉由散热膏22、金属层102及印刷电路板101所构成的热传导路径来进行散热。
然而，对于会产生高热的高功率芯片而言，上述被动式散热(passivecooling)是无法提供优选的散热效果以及较高的散热速率。亦即，将芯片所产生的热经由散热膏及金属层传导至印刷电路板并无法有效且及时地进行散热。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题是提供一种具有改善散热结构的电子装置，其中藉由重新排置封装基板的凸点而形成一热传导路径。再者，封装基板底侧芯片藉由热传导路径来提供主动式(active)及被动式散热而将热有效的排出。
根据上述的目的，本发明的一实施例提供一种具有改善散热结构的印刷电路板，适用于一多重封装模块的封装基板，其包括一基板及一散热片。散热片设置于基板上，其具有一第一部及一第二部，其中第一部对应设置于多重封装模块的封装基板下方，而第二部相邻于第一部且具有至少一鳍部。
又根据上述的目的，本发明的一实施例提供一种具有改善散热结构的电子装置，其包括：一封装基板、一电路板及一散热片。封装基板，包括：一基板，具有一芯片区以及至少一热通道区自芯片区向外延伸至基板的一边缘。多个凸点，依阵列排置于基板的芯片区及热通道区之外的区域。电路板具有多个焊接垫对应连接至凸点。散热片设置于电路板与封装基板之间，其包括：一第一部，对应于芯片区。一第二部，相邻于第一部且沿热通道区延伸至封装基板外侧的电路板上，其中位于封装基板外侧的第二部具有至少一鳍部。
又根据上述的目的，本发明的另一实施例提供一种具有改善散热结构的电子装置，其包括：一封装基板及一电路板。封装基板，包括：一基板，具有一芯片区以及至少一热通道区自芯片区向外延伸至基板的一边缘。多个凸点，依阵列排置于基板的芯片区及热通道区之外的区域。电路板，包括：多个焊接垫，对应连接至凸点。一金属层，位于封装基板下方，其包括：一第一部，对应于芯片区；一第二部，相邻于第一部且沿热通道区延伸至封装基板外侧的电路板上，其中位于封装基板外侧的第二部具有至少一鳍部。一第三部，与位于封装基板外侧的第二部的末端相邻。
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图，作详细说明如下。
附图说明
图1绘示出传统的具有多重封装模块的电子装置剖面示意图；
图2A绘示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图；
图2B绘示出沿图2A中2B-2B线的剖面示意图；
图2C绘示出根据本发明实施例的具有交替排列的鳍部的散热片平面示意图；
图2D示出根据本发明实施例的具有三角形鳍部的散热片平面示意图；
图2E绘示出根据本发明实施例的具有矩形鳍部的散热片平面示意图；
图3A绘示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的多重封装模块的底视平面示意图；
图3B绘示出沿图3A中3B-3B线的剖面示意图；
图3C绘示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的多重封装模块的底视平面示意图；
图4A绘示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图；
图4B绘示出沿图4A中4B-4B线的剖面示意图；
图4C绘示出根据本发明实施例的具有交替排列的鳍部的金属层平面示意图；
图4D示出根据本发明实施例的具有三角形鳍部的金属层平面示意图；
图4E绘示出根据本发明实施例的具有矩形鳍部的金属层平面示意图。
附图标记说明
现有技术
10、10’～凸点；12、12’～封装基板；14、16～芯片；20～多层封装模块；22～散热膏；100～电子装置；101～印刷电路板；102～金属层。
本发明
30～凸点；32a芯片区；32b热通道区；32～封装基板；34、36～芯片；40～多层封装模块；42～散热膏；200～电路板；201～基板；202～焊接垫；203～散热片；204～散热片的第一部；205～散热部件；206～散热片的第二部；206a、212a～鳍部；207～风扇；208～散热模块；209～金属层；210～金属层的第一部；212～金属层的第二部；214～金属层的第三部。
具体实施方式
以下配合图2A及2B说明本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置，其中图2A绘示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图，而图2B绘示出沿图2A中2B-2B线的剖面示意图。电子装置包括：一具有改善散热结构的多重封装模块40、一电路板200及一散热片(heat sink)203。
请参照图3A及3B，其中图3A绘示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的多重封装模块40的底视平面示意图，而图3B绘示出沿图3A中3B-3B线的剖面示意图。多重封装模块40包括一封装基板32。封装基板32的下表面具有一芯片区32a以及至少一热通道区32b而其上表面则同样具有一芯片区(未绘示)。此处，「下表面」指面向电路板(如，印刷电路板)的表面，而「上表面」指背向于下表面的表面。在本实施例中，封装基板32可为塑料基板、陶瓷基板、无机基板或是有机基板。典型的芯片区32a大体位于封装基板32中心部。而不同于传统的封装基板，封装基板32具有热通道区32b自芯片区32a向外延伸至封装基板32的一边缘。在其它实施例中，热通道区32b可跨过芯片区32a而延伸至封装基板32的另一边缘，如图3C所示。本领域技术人员可轻易了解封装基板32可具有一或多个热通道区自芯片区32a沿不同方向延伸至封装基板32边缘而不局限于图3A及3C的型态。
具有不同功能的芯片34及36可藉由相同或不同的封装方法而分别组装于封装基板32下表面的芯片区32a中以及上表面的芯片区中。举例而言，芯片34及36可藉由倒装芯片法或引线键合法组装于封装基板32上。
多个凸点(bump)30，例如金属凸点、锡球、或信号球等，依阵列排置于封装基板32的芯片区32a及热通道区32b之外的区域，用以将来自芯片34及36的信号传输至外部电路，其中凸点30之间的间距小于热通道区32b的宽度。
电路板200，例如一印刷电路板，包括一基板201及位于基板201上的多个焊接垫(bonding pad)202。多个焊接垫(bonding pad)202对应连接至上述凸点30，以电连接电路板200与芯片34及36。典型的电路板包括至少一或多个金属层以及至少一或多个绝缘层，其中金属层可作为信号层、电源层、及/或接地层。此处，为简化图示，仅绘示出一平整基板201。
散热片203设置于电路板200上，且介于电路板200与封装基板32之间，其包括：第一部204及一第二部206。第一部204对应于封装基板32的芯片区32a且藉由散热膏42与芯片34连接。第二部206相邻于第一部204且沿热通道区32b延伸至封装基板32外侧的电路板200上，其中位于封装基板32外侧的电路板200上的第二部206具有至少一鳍部206a。举例而言，位于封装基板32外侧的电路板200上的第二部206具有多个圆形(round)鳍部206a，且其对称排列于第二部206的两相对侧。再者，鳍部206a朝电路板200表面大体平行地延伸。而在其它的实施例中，这些鳍部206a可交替地排列于第二部206的两相对侧，如图2C的散热片203所示。另外，在其它实施例中，鳍部206a可为三角形(如图2D的散热片203所示)、矩形(如图2E的散热片203所示)或其它多边形。本领域内的技术人员可轻易了解三角形或矩形的鳍部206a可交替地排列于第二部206的两相对侧而不局限于图2D及2E的型态。在本实施例中，散热片203可由金、银或铜金属所构成。再者，散热片203的第一部204可与芯片34局部或完全重叠。此处，为了简化附图，仅以完全重叠的情形作为范例说明。另外，需注意的是散热片203可随着热通道区32b的设计而作适当的变化。
散热模块208设置于封装基板32外侧的散热片203的第二部206的末端上方，以提供主动式散热。在本实施例中，散热模块208可包括一风扇207及设置于其下方的散热部件(heat dissipating component)205，例如金属热板(heat plate)或是热管(heat pipe)。
根据本实施例的具有改善散热结构的电子装置，热通道区32b可藉由重新排置凸点30而形成之。再者，由于散热片203可沿着热通道区32b延伸至封装基板32外侧，因而位于封装基板32底侧的芯片34所产生的热可藉由鳍部206a以辐射及对流等方式进行被动式散热。同时，可藉由散热部件205以辐射、对流及传导等方式将热有效地且及时地排出至外在环境中，如图3B中箭号所示。另外，若芯片34为高功率芯片，亦可藉由风扇207进行主动式散热将热迅速排出。相较于现有将热传导至电路板，本实施例的具有多重封装模块40的电子装置具有优选的散热效果及较高的散热效率。
以下配合图4A及4B说明本发明另一实施例的具有改善散热结构的电子装置，其中图4A绘示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图，而图4B绘示出沿图4A中4B-4B线的剖面示意图，其中相同于图2A及2B的部件使用相同的标号并省略相关的说明。不同于图2A及2B的实施例，本实施例藉由定义电路板200中的一金属层209而形成热传导路径。此处，电路板200，例如一印刷电路板，包括一基板201及一金属层209。金属层209设置于基板201上方且包括一第一部210、一第二部212及一第三部214。金属层209的第一部210对应设置于芯片区32b下方且藉由散热膏42与芯片34连接。金属层209的第二部212相邻于第一部210且沿热通道区32b延伸至封装基板32外侧的电路板200上，其中位于封装基板32外侧的电路板200上的第二部212具有至少一鳍部212a。金属层209的第三部214则与位于封装基板32外侧的电路板200上的第二部212末端相邻。举例而言，位于封装基板32外侧的电路板200上的第二部212具有多个圆形(round)鳍部212a，且其对称排列于第二部212的两相对侧。再者，鳍部212a朝基板201表面大体平行地延伸。而在其它的实施例中，这些鳍部212a可交替地排列于第二部212的两相对侧，如图4C的金属层209所示。另外，在其它实施例中，鳍部212a可为三角形(如图4D的金属层209所示)、矩形(如图4E的金属层209所示)或其它多边形。本领域技术人员可轻易了解三角形或矩形的鳍部212a可交替地排列于第二部212的两相对侧而不局限于图4D及4E的型态。此处，金属层209的第一部210及第二部212作为一散热片，以将芯片34所产生的热传导至封装基板32外侧，并藉由第二部212的鳍部212a作为散热部件进行被动式散热。再者，金属层209的第三部214作为散热部件，以利用设置于其上方的风扇207进行主动式散热，将热排出至外在环境中，如图4B中箭号所示。
同样地，根据本实施例的具有改善散热结构的电子装置，金属层209可沿着热通道区32b延伸至封装基板32外侧，因而位于封装基板32底侧的芯片34所产生的热可有效地且及时地以辐射、对流及传导等方式排出至外在环境中。相较于现有将热传导至电路板，本实施例的具有多重封装模块40的电子装置具有优选的散热效果及较高的散热效率。再者，由于金属层209由电路板200本身所提供，故无需额外提供散热片及散热部件而降低制造成本。
虽然本发明已以优选实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域内的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (8)

1.一种具有改善散热结构的电子装置，包括：
一封装基板，其包括：
一基板，具有一芯片区以及至少一热通道区自该芯片区向外延伸至该基板的一边缘；以及
多个凸点，依阵列排置于该基板的该芯片区及该热通道区之外的区域；
一电路板，具有多个焊接垫对应连接至该多个凸点；以及
一散热片，设置于该电路板与该封装基板之间，其包括：
一第一部，对应于该芯片区；以及
一第二部，相邻于该第一部且沿该热通道区延伸至该封装基板外侧的该电路板上，其中位于该封装基板外侧的该第二部具有至少一鳍部。
2.如权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该鳍部朝该电路板表面大体平行地延伸。
3.如权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，更包括一散热模块，设置于该封装基板外侧的该第二部的末端上方。
4.如权利要求3所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热模块包括一热板或一热管与该散热片的该第二部接触。
5.如权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热片由金、银或铜所构成。
6.如权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该鳍部为圆形、三角形或多边形。
7.如权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热片的该第二部具有多个鳍部对称或交替地排列于该第二部的两相对侧。
8.如权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热片的该第一部与该芯片区局部或完全重叠。
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