CN115734599A - 一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，包括：基板，其被划分为多个基板区域或PCB板区域；壳体，其位于在带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的最外层，且被配置为屏蔽外部环境的静电和电磁场对内部器件的干扰，并散热；带有散热装置的器件单元，其布置在基板区域或PCB板区域，带有散热装置的器件单元包括第二散热装置以及器件单元，其中器件单元包括：第二电磁场屏蔽装置，其位于器件单元的最外层；第三散热装置，其位于器件单元的次外层；第一电子器件，其设置在第三散热装置包围的内部空间；以及第四散热装置，其与第一电子器件及第三散热装置连接；以及静磁屏蔽装置，其罩设在带有散热装置的器件单元的外部。

Description

一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构

技术领域

本发明涉及半导体封装技术领域，尤其涉及一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构。

背景技术

目前随着科学技术的进步，电子产品的集成度越来越高，内部集成了多个电子器件。电子产品内部的电子器件在工作时会产生电磁波，造成相互干扰，且外部环境也有各种电磁波，会干扰电子器件。同时由于内部的电子器件集成度越来越高，且散热不足，电子器件发热严重。因此需要减少电子产品内部的电子器件之间相互干扰以及外部环境的电磁波对电子器件的干扰，还需要解决电子器件的散热问题。

发明内容

本发明的任务是提供一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，该器件集成结构通过分区屏蔽来减少内部电子器件之间相互干扰，壳体的屏蔽结构能够减少外部环境对内部电子器件的干扰，并且该器件集成结构中的散热结构能够解决内部电子器件散热的问题。

在本发明的第一方面，针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，包括：

基板，其被划分为多个基板区域或PCB板区域；

壳体，其位于在所述带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的最外层，且被配置为屏蔽外部环境的静电和电磁场对内部器件的干扰，并散热；

带有散热装置的器件单元，其布置在所述基板区域或PCB板区域，所述带有散热装置的器件单元包括第二散热装置以及与所述基板区域或PCB板区域接地连接的器件单元，其中所述器件单元包括：

第二电磁场屏蔽装置，其位于所述器件单元的最外层；

第三散热装置，其位于所述器件单元的次外层；

第一电子器件，其设置在所述第三散热装置包围的内部空间；以及

第四散热装置，其与所述第一电子器件及所述第三散热装置连接；以及

静磁屏蔽装置，其罩设在所述带有散热装置的器件单元的外部。

在本发明的一个实施例中，所述壳体从外到内依次包括静电屏蔽装置、第一电磁场屏蔽装置和第一散热装置。

在本发明的一个实施例中，所述静电屏蔽装置和所述第一电磁场屏蔽装置通过散热胶连接；和/或

所述第一电磁场屏蔽装置和所述第一散热装置通过散热胶连接。

在本发明的一个实施例中，所述静磁屏蔽装置与所述第二电磁场屏蔽装置通过散热胶连接。

在本发明的一个实施例中，所述第二散热装置和第四散热装置为氮化铝导热陶瓷；和/或

所述第一电磁场屏蔽装置和所述第二电磁场屏蔽装置的材质为洋白铜；和/或

所述第一散热装置和所述第三散热装置的材质为紫铜；和/或

所述静电屏蔽装置的材质为柔性石墨屏蔽材料。

在本发明的一个实施例中，所述器件单元与第二散热装置连接。

在本发明的一个实施例中，所述器件单元上设置有引线键合起始点；和/或

所述基板区域或PCB板区域设置有基板开窗或PCB板开窗以及引线键合金手指，其中所述引线键合金手指从所述基板开窗或PCB板开窗中露出。

在本发明的一个实施例中，所述引线键合金手指与所述引线键合起始点通过键合引线连接，其中所述引线键合金手指与线路接地端相连。

在本发明的一个实施例中，所述壳体罩设在所述基板上；

所述静电屏蔽装置、所述第一电磁场屏蔽装置通过与所述基板或PCB板相接触的方式与所述基板或PCB板上的线路接地端连接；和/或

所述静磁屏蔽装置通过与所述基板区域或PCB板区域相接触的方式与基板区域或PCB板区域上的线路接地端连接。

在本发明的一个实施例中，所述器件单元还包括第二电子器件，其设置在所述第三散热装置包围的内部空间。

本发明至少具有下列有益效果：本发明公开的一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，在该器件集成结构中根据实际使用功能将基板分割成多个区域，针对每个区域的器件单元设置电磁场屏蔽装置，并将电磁场装置接地，以减少甚至消除内部电子器件之间的相互干扰，有效实现个基板区域或PCB板区域的电磁屏蔽；该器件集成结构的壳体中的静电屏蔽装置和电磁场屏蔽装置能够减少甚至消除外部环境对内部电子器件的干扰；针对该器件集成结构中需要散热的电子器件设置氮化铝导热陶瓷作为导热介质，其导热性超过钢、铁等金属材料，而且利用各静电屏蔽装置和电磁场屏蔽装置进行散热，可以更好的实现散热，能够解决内部电子器件散热的问题。

附图说明

为了进一步阐明本发明的各实施例的以上和其它优点和特征，将参考附图来呈现本发明的各实施例的更具体的描述。可以理解，这些附图只描绘本发明的典型实施例，因此将不被认为是对其范围的限制。在附图中，为了清楚明了，相同或相应的部件将用相同或类似的标记表示。

图1示出了根据本发明一个实施例的一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的立体图；

图2示出了根据本发明一个实施例的一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的俯视图；

图3示出了根据本发明一个实施例的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的壳体上表面沿直线a的剖面图；

图4示出了根据本发明一个实施例的设置在基板区域或PCB板区域内的带有散热装置的器件单元示意图；

图5示出了根据本发明一个实施例的器件单元的结构示意图；以及

图6示出了根据本发明一个实施例的一种器件单元上表面沿直线b的剖面图。

具体实施方式

应当指出，各附图中的各组件可能为了图解说明而被夸大地示出，而不一定是比例正确的。

在本发明中，各实施例仅仅旨在说明本发明的方案，而不应被理解为限制性的。

在本发明中，除非特别指出，量词“一个”、“一”并未排除多个元素的场景。

在此还应当指出，在本发明的实施例中，为清楚、简单起见，可能示出了仅仅一部分部件或组件，但是本领域的普通技术人员能够理解，在本发明的教导下，可根据具体场景需要添加所需的部件或组件。

在此还应当指出，在本发明的范围内，“相同”、“相等”、“等于”等措辞并不意味着二者数值绝对相等，而是允许一定的合理误差，也就是说，所述措辞也涵盖了“基本上相同”、“基本上相等”、“基本上等于”。

在此还应当指出，在本发明的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是明示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为明示或暗示相对重要性。

另外，本发明的实施例以特定顺序对工艺步骤进行描述，然而这只是为了方便区分各步骤，而并不是限定各步骤的先后顺序，在本发明的不同实施例中，可根据工艺的调节来调整各步骤的先后顺序。

图1示出了根据本发明一个实施例的一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的立体图；图2示出了根据本发明一个实施例的一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的俯视图；图3示出了根据本发明一个实施例的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的壳体上表面沿直线a的剖面图。

如图1和图2所示，一种带有散热和屏蔽结构的器件包括基板或PCB板(印刷线路板)1、壳体、带有散热装置的器件单元6和静磁屏蔽装置7。

壳体罩设在基板或PCB板1上，其位于带有散热和屏蔽结构的器件的最外层，且被配置为屏蔽外部环境的静电和电磁场对内部器件的干扰，并散热。壳体从外到内依次包括静电屏蔽装置2、第一电磁场屏蔽装置3和第一散热装置4。壳体与基板或PCB板1直接接触，其中静电屏蔽装置2、第一电磁场屏蔽装置3与基板或PCB板1相接触，实现与基板或PCB板1上的线路接地端(地GND)连接，即静电屏蔽装置2、第一电磁场屏蔽装置3与基板或PCB板1之间接地连接，屏蔽来自外部环境的静电、电磁场。如图3所示，静电屏蔽装置2和第一电磁场屏蔽装置3之间以及第一电磁场屏蔽装置3和散热装置4之间通过散热胶30连接。

静电屏蔽装置2用于屏蔽外部环境静电对内部电子器件的干扰；第一电磁场屏蔽装置3用于屏蔽外部环境电磁场对内部电子器件的干扰。在本发明的一个实施例中，静电屏蔽装置2的材质为柔性石墨屏蔽材料。在本发明的一个实施例中，第一电磁场屏蔽装置3的材质为洋白铜。在本发明的一个实施例中，第一散热装置4的材质为紫铜。

为减少电子产品内部的电子器件之间相互干扰，应根据实际使用功能分割基板或PCB板，进行分区屏蔽。如图1所示，将基板或PCB板分割成多个基板区域或PCB板区域5，分别对每个区域的器件单元进行屏蔽。本实施例以2x2区域为例介绍区域屏蔽和散热。

如图1和图2所示，每个基板区域或PCB板区域5均设置有带有散热装置的器件单元6和罩设在带有散热装置的器件单元6外部的静磁屏蔽装置7。其中静磁屏蔽装置7与基板区域或PCB板区域5直接接触，实现与基板区域或PCB板区域5上的线路接地端连接，即静磁屏蔽装置7与基板或PCB板之间接地连接，屏蔽来自外部环境的磁场和器件单元内部器件的磁场。

图4示出了根据本发明一个实施例的设置在基板区域或PCB板区域内的带有散热装置的器件单元示意图；图5示出了根据本发明一个实施例的器件单元的结构示意图；图6示出了根据本发明一个实施例的一种器件单元上表面沿直线b的剖面图。

如图4所示，带有散热装置的器件单元6布置在基板区域或PCB板区域5。带有散热装置的器件单元6包括器件单元61和设置在器件单元61上的第二散热装置8。器件单元61包括了最外层的第二电磁场屏蔽装置9和次外层的第三散热装置10。第二电磁场屏蔽装置9上设置有引线键合起始点91。基板区域或PCB板区域5设置有基板开窗或PCB板开窗51和引线键合金手指52。引线键合金手指52位于基板开窗或PCB板开窗51中。基板开窗或PCB板开窗51的作用是将基板区域或PCB板区域5上的引线键合金手指52露出，防止基板区域或PCB板区域5的绿油流入。

通过键合引线20将引线键合起始点91和引线键合金手指52相连，其中引线键合金手指52与线路接地端相连，即器件单元与基板区域或PCB板区域之间接地连接。通过第二电磁场屏蔽装置9以引线键合连接地GND的方式实现对器件单元内部器件的电磁场屏蔽。在本发明的一个实施例中，引线键合20所使用材质为金线。

如图5所示，器件单元61包括最外层的第二电磁场屏蔽装置9、次外层的第三散热装置10、第一电子器件62、第二电子器件63、第四散热装置11。在第三散热装置10包围的内部空间设置有第一电子器件62、第二电子器件63、第四散热装置11。第一电子器件62是需要散热的电子器件。第二电子器件63是不需要散热的电子器件。第三散热装置10的材质为紫铜。

第四散热装置11与第一电子器件62通过散热胶连接。第四散热装置11与第三散热装置10通过散热胶连接。参见图6，第三散热装置10和第二电磁场屏蔽装置9通过散热胶30连接。

在本发明的一个实施例中，第二散热装置8和第四散热装置11选用氮化铝导热陶瓷。氮化铝导热陶瓷具有很高的导热率，且具有耐高温性，也是电绝缘体的组合，因此选用氮化铝导热陶瓷作为导热介质。在本发明的一个实施例中，第二电磁场屏蔽装置9材质为洋白铜。

第二电磁场屏蔽装9之上设有第二散热装置8。第二电磁场屏蔽装置9与静磁屏蔽装置7通过第二散热装置8相连，其中第二散热装置8与第二电磁场屏蔽装置9通过散热胶连接，第二散热装置8与第二电磁场屏蔽装置9通过散热胶连接。静磁屏蔽装置7与第一散热装置4通过散热胶相连。

本发明所涉及的电磁场屏蔽措施如下：(1)带有散热装置的器件单元6的外部罩设有第二电磁场屏蔽装置9，可以实现各基板区域或PCB板区域内的带有散热装置的器件单元6之间的电磁屏蔽；(2)带有散热装置的器件单元6通过键合引线将第二电磁场屏蔽装置9与引线键合金手指52相连，从而更好地实现各个基板区域或PCB板区域的电磁屏蔽；(3)带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的外层设有第一电磁场屏蔽装置3，以减少甚至消除外部环境电磁场对内部电子器件电磁影响。

本发明所涉及的静磁屏蔽措施如下：在带有散热装置的器件单元6的外部设置静磁屏蔽装置7，以减少甚至消除各基板区域或PCB板区域内的带有散热装置的器件单元6在工作过程中所产生的磁场和外部环境磁场的影响。

本发明专利所涉及的静电屏蔽措施如下：在带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的最外层设有静电屏蔽装置2，以减少甚至消除外部环境静电对内部电子器件的影响。

本发明所涉及的散热措施如下：(1)第一电子器件62和第四散热装置11连接，第四散热装置11通过散热胶与第三散热装置10连接，可以为第一电子器件62散热；(2)第三散热装置10和第二电磁场屏蔽装置9通过散热胶30相连，第二电磁场屏蔽装置9的材质为洋白铜，该材质为金属可以传热也能散热；(3)第二电磁场屏蔽装置9与静磁屏蔽装置7通过第二散热装置8相连，静磁屏蔽装置7与第一散热装置4通过散热胶相连，静磁屏蔽装置7的材质为硅钢材料，硅钢为高磁导率材料，其导热性良好，可以散热；(4)第一电磁场屏蔽装置3和第一散热装置4通过散热胶30相连接，第一电磁场屏蔽装置3的材质为洋白铜，可以散热；(5)静电屏蔽装置2和第一电磁场屏蔽装置3通过散热胶30相连接，静电屏蔽装置2为柔性石墨屏蔽材料，柔性石墨作为导热介质，其导热性超过钢、铁等金属材料，可以散热。

带有散热装置的器件单元6内部需要散热的第一电子器件62的散热路径为：第一电子器件62将热量传到第四散热装置11，再通过散热胶传到第三散热装置10；第三散热装置10将热量传到第二电磁场屏蔽装置9；第二电磁场屏蔽装置9通过第二散热装置8将热量传到静磁屏蔽装置7，再传到第一散热装置4；第一散热装置4将热量传到第一电磁场屏蔽装置3；第一电磁场屏蔽装置3通过散热胶传到静电屏蔽装置2，静电屏蔽装置2通过与外界热交换实现散热。

本发明至少具有下列有益效果：本发明公开的一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，在该器件集成结构中根据实际使用功能将基板分割成多个区域，针对每个区域的器件单元设置电磁场屏蔽装置，并将电磁场装置接地，以减少甚至消除内部电子器件之间的相互干扰，有效实现个基板区域或PCB板区域的电磁屏蔽；该器件集成结构的壳体中的静电屏蔽装置和电磁场屏蔽装置能够减少甚至消除外部环境对内部电子器件的干扰；针对该器件集成结构中需要散热的电子器件设置氮化铝导热陶瓷作为导热介质，其导热性超过钢、铁等金属材料，而且利用各静电屏蔽装置和电磁场屏蔽装置进行散热，可以更好的实现散热，能够解决内部电子器件散热的问题。

虽然本发明的一些实施方式已经在本申请文件中予以了描述，但是本领域技术人员能够理解，这些实施方式仅仅是作为示例示出的。本领域技术人员在本发明的教导下可以想到众多的变型方案、替代方案和改进方案而不超出本发明的范围。所附权利要求书旨在限定本发明的范围，并借此涵盖这些权利要求本身及其等同变换的范围内的方法和结构。

Claims (10)

1.一种带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，包括：

基板或PCB板，其被划分为多个基板区域或PCB板区域；

壳体，其位于在所述带有散热和屏蔽结构的器件集成结构的最外层，且被配置为屏蔽外部环境的静电和电磁场对内部器件的干扰，并散热；

带有散热装置的器件单元，其布置在所述基板区域或PCB板区域，所述带有散热装置的器件单元包括第二散热装置以及与所述基板区域或PCB板区域接地连接的器件单元，其中所述器件单元包括：

第二电磁场屏蔽装置，其位于所述器件单元的最外层；

第三散热装置，其位于所述器件单元的次外层；

第一电子器件，其设置在所述第三散热装置包围的内部空间；以及

第四散热装置，其与所述第一电子器件及所述第三散热装置连接；以及

静磁屏蔽装置，其罩设在所述带有散热装置的器件单元的外部。

2.根据权利要求1所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述壳体从外到内依次包括静电屏蔽装置、第一电磁场屏蔽装置和第一散热装置。

3.根据权利要求2所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述静电屏蔽装置和所述第一电磁场屏蔽装置通过散热胶连接；和/或

所述第一电磁场屏蔽装置和所述第一散热装置通过散热胶连接。

4.根据权利要求1所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述静磁屏蔽装置与所述第二电磁场屏蔽装置通过散热胶连接。

5.根据权利要求2所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述第二散热装置和第四散热装置为氮化铝导热陶瓷；和/或

所述第一电磁场屏蔽装置和所述第二电磁场屏蔽装置的材质为洋白铜；和/或

所述第一散热装置和所述第三散热装置的材质为紫铜；和/或

所述静电屏蔽装置的材质为柔性石墨屏蔽材料。

6.根据权利要求2所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述器件单元与所述第二散热装置连接。

7.根据权利要求2所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述器件单元上设置有引线键合起始点；和/或

所述基板区域或PCB板区域设置有基板开窗或PCB板开窗以及引线键合金手指，其中所述引线键合金手指从所述基板开窗或PCB板开窗中露出。

8.根据权利要求7所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述引线键合金手指与所述引线键合起始点通过键合引线连接，其中所述引线键合金手指与线路接地端相连。

9.根据权利要求1所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述壳体罩设在所述基板上；

所述静电屏蔽装置、所述第一电磁场屏蔽装置通过与所述基板或PCB板相接触的方式与所述基板或PCB板上的线路接地端连接；和/或

所述静磁屏蔽装置通过与所述基板区域或PCB板区域相接触的方式与基板区域或PCB板区域上的线路接地端连接。

10.根据权利要求1所述的带有散热和屏蔽结构的器件集成结构，其特征在于，所述器件单元还包括第二电子器件，其设置在所述第三散热装置包围的内部空间。

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