CN201311929Y - 改进的晶体管散热结构 - Google Patents

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Abstract

一种改进的晶体管散热结构，其本体包含：一基板，具有一第一表面与一第二表面，该基板于适当处开设有一窗口，该窗口贯穿该第一表面与第二表面，该基板的第一表面承载有至少一芯片，该芯片以引线穿过窗口连接至基板第二表面，该基板第一表面设有第一封装层，该第一封装层是将芯片包覆于内，而基板于窗口处设有第二封装层，该第二封装层是将引线包覆于内，并于该第二封装层的外侧设有散热层，借该散热层而可通过热传导的方式将芯片的热能向外传导，以提高散热效率。

Description

改进的晶体管散热结构
技术领域
本实用新型涉及一种散热装置，尤其涉及一种利用传导方式有效提升晶体管芯片散热效率的改进的晶体管散热结构。
背景技术
各式电子产品为方便使用者携带使用，遂有轻薄短小的趋势，在消费市场需求中，体积小、重量轻等特征业已形成各式电子产品购买时的考虑重点，伴随着这股风潮，首当其冲的便是电子产品其核心的集成电路，而有更轻更小的集成电路方可造就出各种符合现代潮流的电子产品。
本实用新型中主要以讨论集成电路中的晶体管散热为主，为符合轻薄短小的趋势，故晶体管包括芯片在内等各结构的体积亦随之小型化，晶体管体积缩小的同时，也造成了散热表面积降低，因提供热能散发的面积较少，导致热交换效率不足等问题；
芯片其操作环境往往是在低电压高电流的情况下，大量的热能无可避免的伴随着高电流而生，这些热能若未能有效排出，累积出来的高温不仅足以改变周围各电子组件的特性而短暂性的造成故障，亦会间接影响产品寿命，严重地甚致直接起火燃烧形成危害。
有鉴于晶体管在缩小体积的同时，需考虑的重点往往在于热能是否可有效排出，因此关于此一方面的研究，亦成各家厂商的研发焦点，诸如日本发明专利特愿2000-340055，「树脂封止型半导体装置」专利，其是将一芯片置于一基板上，并以引线使芯片与基板呈电性连接，再以树脂将其封装，在封装的过程中，于芯片的顶部内置入金属材质的散热构件，该散热构件同样是借由树脂封装固定于芯片顶部，即封装树脂的表面，该散热构件或可向下延伸至芯片的周围外端，但并不与芯片接触，利用导热系数较高的散热构件设置于芯片周围，以助于将热能传导至树脂表面处，之后再向外散逸；
然而，上述前案其是运用于球栅阵列(BGA，Ball Grid Array)上，此种结构其先天上的缺点便是由下而上顺序排列的锡球、基板、芯片与引线、封装树脂等的结构，无法充份利用同一高度空间有效容置各结构层，致使每一结构层多为相互堆栈的情况，亦皆需占据一定高度空间，故其所累加的结构层造成整体厚度较大，若在此树脂内再加入一层散热构件，则至少树脂层的厚度必需再增加方可容纳散热构件，无疑会影响到整体的厚度与重量，由此可知此种散热方式立意虽美，但却与追求轻薄短小的目标背道而驰；再者，此种利用传导方式将热能传导至树脂的表面后，因树脂表面不再与其它结构连接，因此传导至树脂表面的热能仅能再以对流或辐射的方式散发，然而，对流或辐射的散热效率远低于传导的方式，因此热能虽被传导至树脂表面，却缺乏进一步的后续散热路线，如此亦有美中不足之处。
现有另一种散热方式如美国专利公告6853070号，「Die-down ball grid array package with die-attached heat spreaderand method for making the same」专利，其主要是应用于窗型球栅阵列封装(wBGA，window Ball Grid Array)，而其技术特征同样是利用一金属材质的散热构件，将该散热构件设置于窗口处，以树脂将散热构件固定于邻近芯片处，据以将芯片所产生的热能向下传导排出向外散逸；
然而，该前案仍有部分缺点无法完全克服，首先，其散热构件同样会导致封装树脂层的高度加大以及整体厚度、重量的上升；再者，基板之间的窗口处空间较小，设置金属材质的散热构件在此一微小处时，更需注意是否造成短路，或需填补上绝缘层做为隔离之用，如此则又会增加结构的复杂度与制程上的不便，且散热件仅能提供芯片至树脂表面处的热能传导路径，而同样的，热能传导至树脂表面之后，便需借由空气对流或辐射的方式散热，如此的散热效果亦较不彰。
现有的结构皆着重于利用金属材质的散热构件固定于封装树脂内以提升散热效果，然而，如此的设计由上所述可知，不仅在整体厚度、重量与结构简单性上有所影响，且散热效果亦不完全，显见仍有可改良革新的必要。
实用新型内容
本实用新型所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术存在的上述缺陷，而提供一种改进的晶体管散热结构，可较快速将热量导出，以提高散热效率。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种改进的晶体管散热结构，其特征在于：其本体包含：一基板，具有一第一表面与一第二表面，该基板于适当处开设有一窗口，该窗口贯穿该第一表面与第二表面，该基板的第一表面承载有至少一芯片，该芯片以引线穿过窗口连接至基板第二表面，该基板第一表面设有第一封装层，该第一封装层是将芯片包覆于内，而基板于窗口处设有第二封装层，该第二封装层是将引线包覆于内，并于该第二封装层的外侧设有散热层，借该散热层而可通过热传导的方式将芯片的热能向外传导，以提高散热效率。
前述的改进的晶体管散热结构，其中基板的第二表面设有数个锡球。
前述的改进的晶体管散热结构，其中基板第二表面邻近窗口处的锡球所围合之处定义出一散热空间，该散热空间与第二表面间的最大高度差，是略大于或等于锡球与第二表面间的最长垂直距离，而该散热层是设置于第二封装层的外侧起至散热空间内。
前述的改进的晶体管散热结构，其中散热层为液态散热层。
前述的改进的晶体管散热结构，其中芯片具有一作用面以及一非作用面，该芯片以该作用面与基板的第一表面结合，而该非作用面则受第一封装层的包覆。
前述的改进的晶体管散热结构，其中引线是与芯片的作用面连接。
前述的改进的晶体管散热结构，其中芯片与基板的第一表面之间设有一黏着层。
前述的改进的晶体管散热结构，其中黏着层为绝缘性黏着层。
本实用新型的改进的晶体管散热结构不仅结构较现有金属材质散热结构简单轻薄，且传导效益更佳，借由略大于或等于该锡球高度的散热空间，而可令散热层可确实与其它对象接触，提供有效的传导散热路径，提升整体的散热效果。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型基板结构的示意图。
图2是本实用新型基板与芯片结合后的示意图。
图3是本实用新型基板封装后的示意图。
图4是本实用新型基板与锡球结合后的示意图。
图5是本实用新型完成后的示意图。
图6是本实用新型的使用示意图。
图中标号说明：
1   本体         10  基板           101 第一表面
102 第二表面     103 窗口           20  芯片
201 作用面       202 非作用面       30  黏着层
40  引线         501 第一封装层     502 第二封装层
60  锡球         70  散热空间       701 散热层
具体实施方式
本实用新型是有关于一种改进的晶体管散热结构，为方便说明请依序参阅图1至图6所示，该图是依其制作过程而顺序绘制，这种改进的晶体管散热结构其本体1包括：
如图1所示，一基板10，该基板10具有位于相反两侧的第一表面101与第二表面102，该基板10于中央或其它任一适当处开设有一窗口103，该窗口103贯穿基板10的第一表面101与第二表面102；
如图2所示，该基板10于第一表面101上承载一芯片20，该芯片20是具有一作用面201以及一非作用面202，该作用面201是与基板10的第一表面101相对，且该芯片20作用面201与基板10第一表面101之间设有一黏着层30，该黏着层30可为绝缘性黏着层30，并借该黏着层30而将基板10与芯片20结合，但不形成电性连结；再以引线40连接芯片20的作用面201，并穿过该窗口103而使引线40另一端连接于基板10的第二表面102；
如图3所示，以树脂或其它可用以封装的材料，在基板10的第一表面101侧形成第一封装层501，而于基板10的窗口103处形成第二封装层502；该第一封装层501是将基板10第一表面101上的芯片20，连同芯片20的非作用面202、以及黏着层30包覆于其中，而该第二封装层502则是将由窗口103处露出的芯片20作用面201、引线40等包覆于内；
如图4所示，该基板10的第二表面102设置有数个锡球60，该锡球60是用以做后续结合用，且该基板10在第二表面102邻近窗口103处的锡球60，以该数个锡球60的围合处所形成的假想空间则可定义出一散热空间70，该散热空间70第二表面102间的最大高度差，是略大于或等于锡球60与第二表面102间的最长垂直距离；
如图5所示，在第二封装层502外侧起至锡球60所围合在第二表面102上所定义出的散热空间70内，以填充或附着等方式设置一散热层701，该散热层701可为液态的高导热系数物质构成，借该散热层701而可通过热传导的方式将芯片20的热能向外传导，据以提高散热的效率。
如图6所示，欲组装该本体1于印刷电路板等或其它电路结构上时，则可通过该散热层701而使其形成有一热传导的路径，如此则可较快速将热量导出，以提高散热的效率。

Claims (8)

1.一种改进的晶体管散热结构，其特征在于：其本体包含：
一基板，具有一第一表面与一第二表面，该基板开设有一窗口，该窗口贯穿该第一表面与第二表面，该基板的第一表面承载有至少一芯片，该芯片以引线穿过窗口连接至基板第二表面，该基板第一表面设有第一封装层，该第一封装层是将芯片包覆于内，而基板于窗口处设有第二封装层，该第二封装层是将引线包覆于内，并于该第二封装层的外侧设有散热层。
2.根据权利要求1所述的改进的晶体管散热结构，其特征在于：所述基板的第二表面设有数个锡球。
3.根据权利要求2所述的改进的晶体管散热结构，其特征在于：所述基板第二表面邻近窗口处的锡球所围合之处定义出一散热空间，该散热空间与第二表面间的最大高度差，是略大于或等于锡球与第二表面间的最长垂直距离，而该散热层是设置于第二封装层的外侧起至散热空间内。
4.根据权利要求1所述的改进的晶体管散热结构，其特征在于：所述散热层为液态散热层。
5.根据权利要求1所述的改进的晶体管散热结构，其特征在于：所述芯片具有一作用面以及一非作用面，该芯片以该作用面与基板的第一表面结合，而该非作用面则受第一封装层的包覆。
6.根据权利要求5所述的改进的晶体管散热结构，其特征在于：所述引线是与芯片的作用面连接。
7.根据权利要求1所述的改进的晶体管散热结构，其特征在于：所述芯片与基板的第一表面之间设有一黏着层。
8.根据权利要求7所述的改进的晶体管散热结构，其特征在于：所述黏着层为绝缘性黏着层。
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