CN205194684U - 一种层叠封装结构及电子设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种层叠封装结构及电子设备，涉及集成电路封装技术领域，主要目的是提高芯片的散热效率，以提高芯片的性能。本实用新型的主要技术方案为：该层叠封装结构包括第一基板，其上设置有第一芯片；第二基板，与第一基板堆叠封装；金属焊球，连接在第一基板和第二基板之间，且与第一芯片的管脚连接，金属焊球包括第一金属焊球和第二金属焊球；散热件，设置在第一基板和第二基板之间，散热件上设置有通孔，通孔包括第一通孔和第二通孔，第一金属焊球穿过第一通孔，第二金属焊球穿过第二通孔，第一金属焊球与散热件不接触，第二金属焊球与散热件接触。本实用新型用于提高芯片的散热效率，以提高芯片的性能。

Description

一种层叠封装结构及电子设备

技术领域

本实用新型涉及集成电路封装技术领域，尤其涉及一种层叠封装结构及电子设备。

背景技术

随着电子产品向小型化、大容量、高集成度和多功能化的方向迅速发展，封装技术POP(PackageonPackage，层叠封装)已在IC(IntegratedCircuit，集成电路)制造行业出现，它使单个POP封装结构内可以堆叠多个芯片，实现了存储容量的倍增，使单个封装体实现更多的功能。

芯片的堆叠增大了发热量，大的发热量势必会影响芯片的性能发挥。为了对芯片进行散热，以使芯片的温度能够维持在一定的温度范围内，现有技术采用在POP封装结构的表面包覆散热材料(散热泡棉)的方式对芯片进行散热。

但是，实践结果表明，此种散热方式的散热效率低，芯片的性能发挥不良。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例提供一种层叠封装结构及电子设备，主要目的是提高芯片的散热效率，以提高芯片的性能。

为达到上述目的，本实用新型主要提供如下技术方案：

一方面，本实用新型实施例提供了一种层叠封装结构，其包括：

第一基板，其上设置有第一芯片；

第二基板，与所述第一基板堆叠封装；

金属焊球，连接在所述第一基板和所述第二基板之间，且与所述芯片的管脚连接，所述金属焊球包括第一金属焊球和第二金属焊球；

散热件，设置在所述第一基板和所述第二基板之间，所述散热件上设置有通孔，所述通孔包括第一通孔和第二通孔，所述第一金属焊球穿过所述第一通孔，所述第二金属焊球穿过所述第二通孔，所述第一金属焊球与所述散热件不接触，所述第二金属焊球与所述散热件接触。

具体地，所述第二金属焊球通过热焊盘与所述第一基板连接。

具体地，所述第一芯片通过金线与所述第一基板连接。

另一方面，本实用新型实施例还提供了一种电子设备，其包括系统主电路板，所述系统主电路板上设置有铜箔片，所述电子设备还包括上述的POP封装结构；

具体地，所述散热件包括第一连接板和两个第一侧板，两个所述第一侧板的一端分别连接于所述第一连接板的两端，且两个所述第一侧板位于所述第一连接板的同一侧，两个所述第一侧板的另一端与所述铜箔片连接；

所述第一通孔和所述第二通孔设置于所述第一连接板上。

具体地，两个所述第一侧板的另一端均连接有与所述第一连接板平行的第二连接板，所述第二连接板包括第一连接面，所述第一连接面与所述铜箔片连接。

具体地，所述散热件包括第三连接板，以及一端围绕所述第三连接板的外边缘一周，且与所述第三连接板的外边缘连接的第二侧板，所述第第二侧板的另一端与所述铜箔片连接；

所述第一通孔和所述第二通孔设置于所述第三连接板上。

具体地，所述第二侧板的另一端连接有与所述第三连接板平行的第四连接板，所述第四连接板包括第二连接面，所述第二连接面与所述铜箔片连接。

具体地，所述第二基板上设置有第二芯片，所述第二芯片位于所述第三连接板和第二基板之间；

具体地，所述电子设备为笔记本电脑或台式电脑。

借由上述技术方案，本实用新型层叠封装结构及电子设备至少具有以下有益效果：

本实用新型实施例提供的层叠封装结构及电子设备中，由于层叠封装结构的芯片的主要发热量是由其内部的多个晶体管的开关损耗所造成，金属焊球与芯片的晶体管管脚连接，而导致芯片的主要热量集中到金属焊球上，因此，层叠封装结构中芯片的热量集中区域为金属焊球，现有技术对芯片所采用的散热方式为：在芯片的表面粘贴散热材料，此种方式只能对芯片的表面进行散热，并没有对芯片的热量集中区域，即金属焊球进行散热，属于间接散热方式，因此，散热效率低。本实用新型实施例提供的技术方案通过在层叠封装结构中第一基板和第二基板之间设置散热件，该散热件上设置有供连接在第一基板和第二基板之间的金属焊球穿过的通孔，实现散热件对金属焊球进行散热，从而实现散热件对芯片进行散热的目的。具体为：散热件的通孔包括第一通孔和第二通孔，金属焊球包括第一金属焊球和第二金属焊球，其中，第一金属焊球穿过第一通孔，第二金属焊球穿过第二通孔，且第一金属与整个散热件不接触，因此，第一金属焊球可以通过空气将其热量传递给散热件，再由散热件将芯片的热量散发出去，实现了对第一金属焊球进行散热；第二通孔与散热件接触，在实现芯片接地的同时，也可以将第二金属焊球的热量传递到散热件上，再将散热件将热量传递出去，实现了对第二金属焊球进行散热，即通过对金属焊球进行散热，实现了对芯片进行散热的目的，亦即直接对芯片的热量集中区域进行散热，实现对芯片进行散热，属于直接散热方式，提高了芯片的散热效率，从而提高了芯片的性能。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种层叠封装结构的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种层叠封装结构与系统主电路板连接的结构示意图。

具体实施方式

为了更进一步阐述本实用新型为达成预定实用新型的目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的层叠封装结构及电子设备的具体实施方式、结构、特征及其功效进行说明，详细说明如下。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适的形式组合。

随着电子产品向小型化、大容量、高集成度和多功能化的方向迅速发展，封装技术POP已在IC制造行业出现，它使单个层叠封装结构内可以堆叠多个芯片，实现了存储容量的倍增，使单个封装体实现更多的功能。

芯片的堆叠增大了发热量，大的发热量势必会影响芯片的性能发挥。为了对芯片进行散热，以使芯片的温度能够维持在一定的温度范围内，现有技术采用在芯片的表面粘贴散热材料(散热泡棉)的方式对芯片进行散热。

但是，实践结果表明，此种散热方式的散热效率低，芯片的性能发挥不良。

为了解决上述问题，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种层叠封装结构，其包括第一基板1，其上设置有第一芯片11；第二基板2，与第一基板堆叠封装；金属焊球3，连接在第一基板1和第二基板2之间，且与第一芯片11的管脚连接，金属焊球3包括第一金属焊球(图中未标示)和第二金属焊球(图中未标示)；散热件4，设置在第一基板1和第二基板2之间，散热件4上设置有通孔41，该通孔41包括第一通孔(图中未标示)和第二通孔(图中未标示)，第一金属焊球穿过第一通孔，第二金属焊球穿过第二通孔，第一金属焊球与散热件不接触，第二金属焊球与散热件接触。

上述中，第一基板1和第二基板2堆叠封装，在第一基板1上设置第一芯片11，该第一芯片11为存储芯片，且第一芯片11通过连接第一基板1和第二基板2的金属焊球3与第二基板2上设置的芯片连接，散热件4可以由金属导热材料制成，其设置在第一基板1和第二基板2之间，且散热件4上设置第一通孔和第二通孔，使金属焊球3的第一金属焊球穿过第一通孔，第二金属焊球穿过第二通孔，此处的“穿过”可以解释为：第一金属焊球和第二金属焊球的两端从第一通孔和第二通孔中露出，以实现金属焊球3与第一基板1和第二基板2之间的连接，第一金属焊球与散热件4不接触，使第一金属焊球的热量通过空气将其热量传递给散热件4，再由散热件4通过热传递的方式将热量散发出去，而第二金属焊球与散热件4接触，使第一芯片11接地，同时将第二金属焊球的热量直接传递给散热件4，再由散热件4通过热传递的方式将热量散发出去，实现对金属焊球3的散热，从而实现对第一芯片11进行散热，同时，由于第二基板2上设置的芯片的部分管脚通过金属焊球3与第一芯片11的管脚连接，因此，也间接实现了对该芯片的散热。

本实用新型实施例提供的层叠封装结构，由于层叠封装结构的芯片的主要发热量是由其内部的多个晶体管的开关损耗所造成，金属焊球与芯片的晶体管管脚连接，而导致芯片的主要热量集中到金属焊球上，因此，层叠封装结构中芯片的热量集中区域为金属焊球，现有技术对芯片所采用的散热方式为：在芯片的表面粘贴散热材料，此种方式只能对芯片的表面进行散热，并没有对芯片的热量集中区域，即金属焊球进行散热，属于间接散热方式，因此，散热效率低。本实用新型实施例提供的技术方案通过在层叠封装结构中第一基板和第二基板之间设置散热件，该散热件上设置有供连接在第一基板和第二基板之间的金属焊球穿过的通孔，实现散热件对金属焊球进行散热，从而实现散热件对芯片进行散热的目的。具体为：散热件的通孔包括第一通孔和第二通孔，金属焊球包括第一金属焊球和第二金属焊球，其中，第一金属焊球穿过第一通孔，第二金属焊球穿过第二通孔，且第一金属与整个散热件不接触，因此，第一金属焊球可以通过空气将其热量传递给散热件，再由散热件将芯片的热量散发出去，实现了对第一金属焊球进行散热；第二通孔与散热件接触，在实现芯片接地的同时，也可以将第二金属焊球的热量传递到散热件上，再将散热件将热量传递出去，实现了对第二金属焊球进行散热，即通过对金属焊球进行散热，实现了对芯片进行散热的目的，亦即直接对芯片的热量集中区域进行散热，实现对芯片进行散热，属于直接散热方式，提高了芯片的散热效率，从而提高了芯片的性能。

为了进一步增强芯片的散热效果，第二金属焊球通过热焊盘与第一基板1连接。由于热焊盘为十字花形，因此，可以使金属焊球3散热均匀，同时也避免造成虚焊点。

其中，参见图1，第一芯片11通过金线5与第一基板1连接

本实用新型实施例还提供了一种电子设备，参见图2，其包括系统主电路板6，系统主电路6上设置有铜箔片(图中未标示)，该电子设备还包括层叠封装结构，该层叠封装结构包括第一基板1，其上设置有第一芯片11；第二基板2，与第一基板1堆叠封装；金属焊球3，连接在第一基板1和第二基板2之间，且与第一芯片11的管脚连接，金属焊球3包括第一金属焊球(图中未标示)和第二金属焊球(图中未标示)；散热件4，与铜箔片连接，散热件4设置在第一基板1和第二基板2之间，散热件4上设置有通孔41，通孔41包括第一通孔和第二通孔，第一金属焊球穿过第一通孔，第二金属焊球穿过第二通孔，第一金属焊球与散热件4不接触，第二金属焊球与散热件接触。

本实用新型实施例提供的电子设备，其包括层叠封装结构，由于层叠封装结构的芯片的主要发热量是由其内部的多个晶体管的开关损耗所造成，金属焊球与芯片的晶体管管脚连接，而导致芯片的主要热量集中到金属焊球上，因此，层叠封装结构中芯片的热量集中区域为金属焊球，现有技术对芯片所采用的散热方式为：在芯片的表面粘贴散热材料，此种方式只能对芯片的表面进行散热，并没有对芯片的热量集中区域，即金属焊球进行散热，属于间接散热方式，因此，散热效率低。本实用新型实施例提供的技术方案通过在层叠封装结构中第一基板和第二基板之间设置散热件，该散热件上设置有供连接在第一基板和第二基板之间的金属焊球穿过的通孔，实现散热件对金属焊球进行散热，从而实现散热件对芯片进行散热的目的。具体为：散热件的通孔包括第一通孔和第二通孔，金属焊球包括第一金属焊球和第二金属焊球，其中，第一金属焊球穿过第一通孔，第二金属焊球穿过第二通孔，且第一金属与整个散热件不接触，因此，第一金属焊球可以通过空气将其热量传递给散热件，再由散热件将芯片的热量散发出去，实现了对第一金属焊球进行散热；第二通孔与散热件接触，在实现芯片接地的同时，也可以将第二金属焊球的热量传递到散热件上，再由散热件将热量传递出去，实现了对第二金属焊球进行散热，即通过对金属焊球进行散热，实现了对芯片进行散热的目的，亦即直接对芯片的热量集中区域进行散热，实现对芯片进行散热，属于直接散热方式，提高了芯片的散热效率，从而提高了芯片的性能。

其中，参见图2，散热件4包括第一连接板42和两个第一侧板43，两个第一侧板43的一端分别连接于第一连接板42的两端，且两个第一侧板43位于第一连接板42的同一侧，两个第一侧板43的另一端与铜箔片连接；第一通孔和第二通孔设置于第一连接板42上。将散热件4加工成具有第一连接板42和两个与第一连接板42连接的第一侧板43的结构，并将通孔41开设在第一连接板42上，第一金属焊球和第二金属焊球的热量通过第一通孔和第二通孔传递给散热件4，由于散热件4的第一侧板43的另一端与系统主电路板6上的铜箔片连接，因此，散热件4将热量传递给铜箔片，再由铜箔片通过自然对流的方式将热量散发出去，从而实现了对第一芯片11的散热。

为了进一步增强第一芯片11的散热效果，两个第一侧板43的另一端均连接有与第一连接板42平行的第二连接板44，第二连接板44包括第一连接面441，第一连接面441与铜箔片连接。其中，第二连接板44与第一侧板43另一端的连接方式可以为：第二连接板44的一端与第一侧板43的另一端连接，且第二连接板44的另一端向第一连接板42的外侧延伸；或者，第二连接板44的一端与第一侧板43的另一端连接，且第二连接板44的另一端向第一连接板42的内侧延伸，并保持第二连接板44的延伸长度不影响第二基板2与系统主电路板6的连接；或者，第二连接板44的中部与第一侧板43的另一端连接。第二连接板44与第一侧板43另一端的连接方式可以根据具体实施情况而定。由于与系统主电路板6的铜箔片进行连接的是第一连接面441，即散热件4与铜箔片的连接方式为面接触，因此，增大了热传导面积，进而增大了散热面积，从而增强了第一芯片11的散热效果。

当然，在一个替代的实施例中，散热件4不限于上述结构，在该替代的实施例中，散热件4包括第三连接板(图中未标示)，以及一端围绕第三连接板的外边缘一周，且与第三连接板的外边缘连接的第二侧板(图中未标示)，第二侧板的另一端与铜箔片连接；第二基板2上设置有第二芯片21，第二芯片21位于第三连接板和第二基板2之间；第一通孔和第二通孔设置于第三连接板上。在该实施例中，将散热件4加工成由第三连接板和与第三连接板连接的第二侧板构成的罩体结构，并将通孔41开设在第三连接板上，第一金属焊球和第二金属焊球的热量通过第一通孔和第二通孔传递给散热件4，由于散热件4的第二侧板的另一端与系统主电路板6上的铜箔片连接，因此，散热件4将热量传递给铜箔片，再由铜箔片通过自然对流的方式将热量散发出去，从而实现了对第一芯片11的散热。

为了进一步增强第一芯片11的散热效果，第二侧板的另一端连接有与第三连接板平行的第四连接板，第四连接板1包括第二连接面(图中未标示)，第二连接面与铜箔片连接。其中，第四连接板与第二侧板另一端的连接方式可以为：第四连接板的一端与第二侧板的另一端连接，且第四连接板的另一端向第三连接板的外侧延伸；或者，第四连接板的一端与第二侧板的另一端连接，且第四连接板4的另一端向第三连接板的内侧延伸，并保持第四连接板的延伸长度不影响第二基板2与系统主电路板6的连接；或者，第四连接板的中部与第二侧板的另一端连接。第四连接板与第二侧板另一端的连接方式可以根据具体实施情况而定。由于与系统主电路板6的铜箔片进行连接的是第二连接面，即散热件4与铜箔片的连接方式为面接触，因此，增大了热传导面积，进而增大了散热面积，从而增强了第一芯片11的散热效果。此外，由于散热件4为罩体结构，且第二基板2上的第二芯片21位于第三连接板和第二基板2之间，该第二芯片21可以为处理器芯片，因此，能够有效防止处理器芯片对电子设备中的其它部件造成电磁干扰，避免了对电子设备造成损坏。

上述中的电子设备可以为笔记本电脑或台式电脑。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种层叠封装结构，其特征在于，包括：

第一基板，其上设置有第一芯片；

第二基板，与所述第一基板堆叠封装；

金属焊球，连接在所述第一基板和所述第二基板之间，且与所述第一芯片的管脚连接，所述金属焊球包括第一金属焊球和第二金属焊球；

散热件，设置在所述第一基板和所述第二基板之间，所述散热件上设置有通孔，所述通孔包括第一通孔和第二通孔，所述第一金属焊球穿过所述第一通孔，所述第二金属焊球穿过所述第二通孔，所述第一金属焊球与所述散热件不接触，所述第二金属焊球与所述散热件接触。

2.根据权利要求1所述的层叠封装结构，其特征在于，

所述第二金属焊球通过热焊盘与所述第一基板连接。

3.根据权利要求1或2所述的层叠封装结构，其特征在于，

所述第一芯片通过金线与所述第一基板连接。

4.一种电子设备，其包括系统主电路板，所述系统主电路板上设置有铜箔片，其特征在于，所述电子设备还包括如权利要求1至3中任一项所述的层叠封装结构。

5.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，

所述散热件包括第一连接板和两个第一侧板，两个所述第一侧板的一端分别连接于所述第一连接板的两端，且两个所述第一侧板位于所述第一连接板的同一侧，两个所述第一侧板的另一端与所述铜箔片连接；

所述第一通孔和所述第二通孔设置于所述第一连接板上。

6.根据权利要求5所述的电子设备，其特征在于，

两个所述第一侧板的另一端均连接有与所述第一连接板平行的第二连接板，所述第二连接板包括第一连接面，两个所述第一侧板的另一端通过所述第一连接面与所述铜箔片连接。

7.根据权利要求4所述的电子设备，其特征在于，

所述散热件包括第三连接板，以及一端围绕所述第三连接板的外边缘一周，且与所述第三连接板的外边缘连接的第二侧板，所述第二侧板的另一端与所述铜箔片连接；

所述第一通孔和所述第二通孔设置于所述第三连接板上。

8.根据权利要求7所述的电子设备，其特征在于，

所述第二侧板的另一端连接有与所述第三连接板平行的第四连接板，所述第四连接板包括第二连接面，所述第二侧板的另一端通过所述第二连接面与所述铜箔片连接。

9.根据权利要求7或8所述的电子设备，其特征在于，

所述第二基板上设置有第二芯片，所述第二芯片位于所述第三连接板和所述第二基板之间。

10.根据权利要求4至8中任一项所述的电子设备，其特征在于，

所述电子设备为笔记本电脑或台式电脑。