CN209787545U - 印制电路板 - Google Patents

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刘旭光
张楠赓
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Abstract

本实用新型公开一种印制电路板,包括板体、连接所述板体的焊盘结构和连接所述焊盘结构的芯片封装结构,所述芯片封装结构包括相互绝缘的第一导流散热焊盘和第二导流散热焊盘,所述焊盘结构包括与所述第一导流散热焊盘对应设置的第一电路板焊盘和与所述第二导流散热焊盘对应设置的第二电路板焊盘,其中,所述第一导流散热焊盘的面积大于所述第二导流散热焊盘的面积。本实用新型的印制电路板增加了芯片封装结构对PCB的热传导,满足了大功耗元器件的散热需求,提高了印制电路板、芯片封装结构等的工作可靠性。

Description

印制电路板
技术领域
本实用新型涉及一种印制电路板,具体地说,是涉及印制电路板上的具有优良导流散热性能的芯片封装结构。
背景技术
随着科学技术的发展,PCB设计向着小型化及高密度的方向发展,在PCB上往往会使用较多的大功耗器件或模块。然而由于空间限制,大功耗器件或模块(以下称为芯片封装结构)如果无法有效地散热,则会引起诸多可靠性的问题。
目前,PCB的散热主要通过以下方式改善:第一,对芯片封装结构裸露在空气的本体加强热传导,比如添加散热片、采用浸没式散热等;第二,将芯片封装结构的热量通过焊盘传给PCB本体,再由PCB本体的自身的铜皮散热,或芯片封装结构投影区域的PCB本体另一面添加散热片散热。
如图1和图2所示,PCB10上有对应芯片封装结构20的两个等大的芯片焊盘21、22的对等焊盘11、12,由于芯片封装结构20的体积很小,所以芯片焊盘21、22的间距S十分的小。通常做法是,在不影响焊接情况下在对等焊盘11及/或12上打尽量多的过孔11A,将芯片封装结构20的热量通过过孔11A传递给PCB10上相通网络的铜皮。如果热量很大,如图2所示,则需在PCB10的背面添加散热片30增强散热。但是由于芯片封装结构20的体积小,故间距S很小,考虑到机械加工公差、焊接公差等,散热片30只能对应其中一个焊盘添加以避免短路,也就说,只有芯片焊盘21、22中的其中一个上的热量能够通过散热片30散逸。但是,其并不能满足现在的大功率产品对散热的需求,一定程度上会影响PCB的工作可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种包括采用新型芯片封装结构设计的印制电路板,旨在增加芯片封装结构对PCB的热传导,从而达到增强芯片封装结构散热的目的,更好地满足大功耗元器件的散热需求。
为了实现上述目的,本实用新型的印制电路板包括板体、连接所述板体的焊盘结构和连接所述焊盘结构的芯片封装结构,所述芯片封装结构包括相互绝缘的第一导流散热焊盘和第二导流散热焊盘,所述焊盘结构包括与所述第一导流散热焊盘对应设置的第一电路板焊盘和与所述第二导流散热焊盘对应设置的第二电路板焊盘,其中,所述第一导流散热焊盘的面积大于所述第二导流散热焊盘的面积。
上述的印制电路板,其中,所述板体包括相对的第一表面和第二表面,所述第一电路板焊盘以及第二电路板焊盘连接在所述第一表面上。
上述的印制电路板,其中,所述第一电路板焊盘上设置有多个连通所述第一表面与第二表面的第一导热通道。
上述的印制电路板,其中,还包括散热器,所述散热器通过所述第一导热通道连接在所述第二表面。
上述的印制电路板,其中,所述第二电路板焊盘上设置有多个连通所述第一表面与第二表面的第二导热通道。
上述的印制电路板,其中,至少一个所述第一导热通道/第二导热通道为金属化过孔。
上述的印制电路板,其中,所述金属化过孔内嵌设导热材料。
上述的印制电路板,其中,所述芯片封装结构包括芯片本体,所述芯片本体于所述第一表面上具有正投影,所述第一导流散热焊盘以及第二导流散热焊盘均位于所述正投影内。
上述的印制电路板,其中,所述第一电路板焊盘与所述第一导流散热焊盘的大小以及形状相同,所述第二电路板焊盘与所述第二导流散热焊盘的大小以及形状相同。
上述的印制电路板,其中,所述芯片封装结构还包括芯片信号焊盘,所述焊盘结构还包括电路板信号焊盘,所述芯片信号焊盘与所述电路板信号焊盘相连接。
本实用新型的有益功效在于,本实用新型的印制电路板上的芯片封装结构的两个导流散热焊盘采用不对等设计,设计其中一个导流散热焊盘的尺寸大于另一个导流散热焊盘的尺寸,提高了芯片封装结构的导流散热焊盘的散热性能,增加了热传导效率,进而提高了印制电路板、芯片封装结构等的工作可靠性。
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述,但不作为对本实用新型的限定。
附图说明
图1为现有技术的芯片封装结构的平面结构示意图;
图2为现有技术的印制电路板连接芯片封装结构的剖视结构示意图;
图3为本实用新型的印制电路板的芯片封装结构的一实施例的平面结构示意图;
图4为本实用新型的印制电路板连接散热器件的一实施例的剖视结构示意图;
图5为本实用新型的印制电路板连接散热器件的另一实施例的剖视结构示意图;
图6为本实用新型的印制电路板的芯片封装结构的再一实施例的平面结构示意图;
图7为本实用新型的印制电路板的再一实施例的剖视结构示意图。
其中,附图标记
100:印制电路板
110:板体
111:第一表面
112:第二表面
200、200a、200c、200d:芯片封装结构
210、210a、210c、210d:第一导流散热焊盘
220、220a、220c、220d:第二导流散热焊盘
230、230a:芯片信号焊盘
240、240a:芯片本体
300、300c、300d:散热器
500、500c、500d:焊盘结构
510、510c、510d:第一电路板焊盘
511:第一导热通道
512:导热材料
520、520c、520d:第二电路板焊盘
521:第二导热通道
522:导热材料
523:背面焊盘
P、Pa:间隙
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型技术方案进行详细的描述,以更进一步了解本实用新型的目的、方案及功效,但并非作为本实用新型所附权利要求保护范围的限制。
说明书中针对“实施例”、“另一实施例”、“本实施例”等的引用,指的是描述的该实施例可包括特定的特征、结构或特性,但是不是每个实施例必须包含这些特定特征、结构或特性。此外,这样的表述并非指的是同一个实施例。进一步,在结合实施例描述特定的特征、结构或特性时,不管有没有明确的描述,已经表明将这样的特征、结构或特性结合到其它实施例中是在本领域技术人员的知识范围内的。
在说明书及后续的权利要求书中使用了某些词汇来指称特定组件或部件,本领域普通技术的员应可理解,技术使用者或制造商可以不同的名词或术语来称呼同一个组件或部件。本说明书及后续的权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件或部件的方式,而是以组件或部件在功能上的差异来作为区分的准则。在通篇说明书及后续的权利要求项中所提及的“包括”和“包含”为一开放式的用语,故应解释成“包含但不限定于”。以外,“连接”一词在此包含任何直接及间接的连接手段。
需要说明的是,在本实用新型的描述中,如出现术语“横向”、“纵向”、“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实用新型和简化描述,并不是指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实用新型的限制。为便于清楚说明,本文述及的“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等次序用语是用于将元件、区域、部分与另一个相同或相似的元件、区域、部分区分开来,而非用以限定特定的元件、区域、部分。
本实用新型的印制电路板包括板体、连接板体的焊盘结构和连接焊盘结构的芯片封装结构,芯片封装结构包括相互绝缘的第一导流散热焊盘和第二导流散热焊盘,焊盘结构包括与第一导流散热焊盘对应设置的第一电路板焊盘和与第二导流散热焊盘对应设置的第二电路板焊盘,其中,第一导流散热焊盘的面积大于第二导流散热焊盘的面积。
具体来说,在本实用新型的一实施例中,如图3和图4所示,印制电路板100包括芯片封装结构200以及焊盘结构500,芯片封装结构200通过焊盘结构500连接在印制电路板100上。其中,芯片封装结构200为至少一个,当然,也可以为多个,本实用新型没有限定。
详细地说,印制电路板100包括板体110,板体110包括第一表面111和第二表面112,其中,第一表面111和第二表面112为板体110的两个相对设置的表面,在图4所示中,第一表面111为板体110的向上的表面,第二表面112为板体110的向下的表面。芯片封装结构200通过焊盘结构500设置于板体110的第一表面111。
芯片封装结构200包括芯片本体240以及连接在芯片本体240上的第一导流散热焊盘210和第二导流散热焊盘220。第一导流散热焊盘210和第二导流散热焊盘220相互绝缘,并平铺设置于芯片本体240的底面,如图3所示,第一导流散热焊盘210和第二导流散热焊盘220之间具有间隙P。
焊盘结构500包括分别设置于板体110的第一表面111的第一电路板焊盘510和第二电路板焊盘520,第一电路板焊盘510和第二电路板焊盘520相互绝缘。其中,第一电路板焊盘510与第一导流散热焊盘210的大小以及形状相同,第二电路板焊盘520与第二导流散热焊盘220的大小以及形状相同,第一电路板焊盘510与第一导流散热焊盘210对应焊接连接,第二电路板焊盘520与第二导流散热焊盘220对应焊接连接,从而将芯片封装结构200连接在板体110上。
本实用新型中,芯片封装结构200的第一导流散热焊盘210和第二导流散热焊盘220不仅具有为芯片封装结构200导流的作用,同时也具有为芯片封装结构200散热的作用。
芯片封装结构200的两个导流散热焊盘采用不对等设计,设计其中一个导流散热焊盘的尺寸大于另一个导流散热焊盘的尺寸,如图所示,第一导流散热焊盘210的面积大于第二导流散热焊盘220的面积。相对应地,于板体110上,第一电路板焊盘510的面积大于第二电路板焊盘520的面积。
进一步地,第一电路板焊盘510上设置有多个连通板体110的第一表面111与第二表面112,即连通板体110上下表面的第一导热通道511,如图4所示,第一导热通道511的尺寸、数量和排列方式可以根据实际需要进行制定和修改,本实用新型没有限定。另,板体110可为单层结构,亦可为多层结构,本图示仅为示意,并不代表对其进行限定。
芯片封装结构200所散热量通过第一导流散热焊盘210以及第二导流散热焊盘220传递至第一电路板焊盘510以及第二电路板焊盘520。同时,通过第一电路板焊盘510上的第一导热通道511,芯片封装结构200所散发的部分热量由板体110的正面(第一表面111)传导至内部各铜箔层(图未示)上,以及传导至背面(第二表面112)上。由于第一导流散热焊盘210的面积大于第二导流散热焊盘220的面积,也就是说,由芯片封装结构200的第一导流散热焊盘210传导至第一电路板焊盘510的热量更多,从而有更多的热量通过第一导热通道511向背面疏导。
其中,第一导热通道511例如为金属化过孔,在本实用新型的一实施例中,可以于至少一个金属化过孔内嵌设导热材料512,导热材料例如为铜块或铜浆、银浆等。通过导热材料的设置,芯片封装结构200的热量能够更快地传导至板体110的内部各铜箔层以及背面铜箔层上,从而加快散热速度。
另,如图4所示,散热器300通过第一电路板焊盘510上的第一导热通道511连接在板体110的第二表面112。由于第一电路板焊盘510的尺寸相对第二电路板焊盘520的尺寸更大,也就是说,芯片封装结构200的相对较多的热量传导到了第一电路板焊盘510上,则有更多的热量通过第一导热通道511传导至连接在第二表面112的散热器300上。
散热器300可以通过导热硅胶400与板体110的第二表面112的散热铜箔层连接,还可以通过螺钉等连接方式固定在板体110上,此为本领域技术人员熟知的连接固定方式,本实用新型此处不再赘述。
如图4所示,于板体110的第二表面112上设置有与第一电路板焊盘510相对应的背面焊盘523,为了避免散热器300于第二表面112与背面焊盘523导通而发生短路的风险,可于背面焊盘523的表面涂覆绝缘层,保证散热器300与背面焊盘523即使由于振动等情况发生接触也不会导通。
芯片封装结构200还包括芯片信号焊盘230,焊盘结构500还包括电路板信号焊盘,芯片信号焊盘230与焊盘结构500的电路板信号焊盘相连接。
本实用新型中,芯片封装结构200的芯片本体240于板体110的第一表面111上具有正投影,第一导流散热焊盘210以及第二导流散热焊盘220位于该正投影内。或者是说,第一导流散热焊盘210以及第二导流散热焊盘220位于芯片本体240的底部,且位于芯片本体240所占据空间之内。较佳地,芯片本体240的正投影恰好覆盖第一导流散热焊盘210、第二导流散热焊盘220以及芯片信号焊盘230,充分利用了布局面积以提高散热性能。
本实用新型中,芯片封装结构200的第一导流散热焊盘210的面积大于第二导流散热焊盘220的面积,或者是说,芯片封装结构200的两个导流散热焊盘的大小不同,尺寸较大的导流散热焊盘上的热量通过导热通道传导至另一面的散热器上。理论上,只要其中一个导流散热焊盘的尺寸大于另一个导流散热焊盘的尺寸,则有相对较多的热量可以传到至背面的散热器上,即对散热效果有改善。在实际操作中,为了较大可能地提高散热效果,在满足载流的情况下,将较小的导流散热焊盘的尺寸制作得足够小,相对地,较大的导流散热焊盘的尺寸则可以制作得足够大,则有更多的热量可以传导出,散热效果提升更为显著。
在本实用新型的另一实施例中,如图5所示,在第二电路板焊盘520上设置第二导热通道521,芯片封装结构200的第二导流散热焊盘220上的热量传导至第二电路板焊盘520,然后再通过第二导热通道521由板体110的第一表面111传导至内部各铜箔层上,以及传导至第二表面112。相似地,第二导热通道521例如为金属化过孔,可以于至少一个金属化过孔内嵌设导热材料522,以使热量能够更快地传导至板体110的内部各铜箔层以及背面铜箔层上,散热速度更快。
本实用新型的芯片封装结构的两个导流散热焊盘的结构形式不限,只要其中一个导流散热焊盘的面积大于另一个导流散热焊盘的面积,即可达到增强热传导,提高散热效果的目的。另,每个导流散热焊盘的数量也没有限定,可以为一个,也可以为多个。
如图6所示为本实用新型的芯片封装结构的另一实施例的结构示意图。芯片封装结构200a包括芯片本体240a以及分别连接在芯片本体240a上的第一导流散热焊盘210a、第二导流散热焊盘220a以及芯片信号焊盘230a,第一导流散热焊盘210a与第二导流散热焊盘220a相互绝缘且相互之间具有间隙Pa。其中,第一导流散热焊盘210a的面积大于第二导流散热焊盘220a的面积。本实施例中,第一导流散热焊盘210a为一个,第一导流散热焊盘220a为两个,具有较大面积的第一导流散热焊盘210a于垂直方向以及竖直方向上延伸量均最大,更有利于散热。
如图7所示,在本实用新型的再一实施例中,板体的第一表面顺次排布多个芯片封装结构,以顺次排布两个芯片封装结构200c、200d为例。该两个芯片封装结构200c、200d的大小以及结构相同。
芯片封装结构200c包括芯片本体240c以及连接在芯片本体240c上的第一导流散热焊盘210c和第二导流散热焊盘220c,第一导流散热焊盘210c和第二导流散热焊盘220c相互绝缘。焊盘结构500c包括与第一导流散热焊盘210c相对应的第一电路板焊盘510c和与第二导流散热焊盘220c相对应的第二电路板焊盘520c。其中,第一导流散热焊盘210c的面积大于和第二导流散热焊盘220c的面积。
芯片封装结构200d包括芯片本体240d以及连接在芯片本体240d上的第一导流散热焊盘210d和第二导流散热焊盘220d,第一导流散热焊盘210d和第二导流散热焊盘220d相互绝缘。焊盘结构500d包括与第一导流散热焊盘210d相对应的第一电路板焊盘510d和与第二导流散热焊盘220d相对应的第二电路板焊盘520d。其中,第一导流散热焊盘210d的面积大于和第二导流散热焊盘220d的面积。
在实际布线中,芯片封装结构200c的第一导流散热焊盘210c与芯片封装结构200d的第二导流散热焊盘220d电极性相同,芯片封装结构200c的第二导流散热焊盘220c与芯片封装结构200d的第一导流散热焊盘210d电极性相同。故本实施例中,散热器300c于第二表面112对应芯片封装结构200c的第一导流散热焊盘210c以及芯片封装结构200d的第二导流散热焊盘220d设置,散热器300d于第二表面112对应芯片封装结构200d的第一导流散热焊盘210d以及相邻的另一芯片封装结构的第二导流散热焊盘设置。但是,需要说明的是,为了保证散热器300c与300d之间具有足够的间隙S,散热器只可对应部分的第二导流散热焊盘设置,避免发生短路的风险。
当然,本实用新型还可有其它多种实施例,在不背离本实用新型精神及其实质的情况下,熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形,但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种印制电路板,包括板体、连接所述板体的焊盘结构和连接所述焊盘结构的芯片封装结构,所述芯片封装结构包括相互绝缘的第一导流散热焊盘和第二导流散热焊盘,所述焊盘结构包括与所述第一导流散热焊盘对应设置的第一电路板焊盘和与所述第二导流散热焊盘对应设置的第二电路板焊盘,其特征在于,所述第一导流散热焊盘的面积大于所述第二导流散热焊盘的面积。
2.根据权利要求1所述的印制电路板,其特征在于,所述板体包括相对的第一表面和第二表面,所述第一电路板焊盘以及第二电路板焊盘连接在所述第一表面上。
3.根据权利要求2所述的印制电路板,其特征在于,所述第一电路板焊盘上设置有多个连通所述第一表面与第二表面的第一导热通道。
4.根据权利要求3所述的印制电路板,其特征在于,还包括散热器,所述散热器通过所述第一导热通道连接在所述第二表面。
5.根据权利要求4所述的印制电路板,其特征在于,所述第二电路板焊盘上设置有多个连通所述第一表面与第二表面的第二导热通道。
6.根据权利要求3或5所述的印制电路板,其特征在于,至少一个所述第一导热通道/第二导热通道为金属化过孔。
7.根据权利要求6所述的印制电路板,其特征在于,所述金属化过孔内嵌设导热材料。
8.根据权利要求2所述的印制电路板,其特征在于,所述芯片封装结构包括芯片本体,所述芯片本体于所述第一表面上具有正投影,所述第一导流散热焊盘以及第二导流散热焊盘均位于所述正投影内。
9.根据权利要求1所述的印制电路板,其特征在于,所述第一电路板焊盘与所述第一导流散热焊盘的大小以及形状相同,所述第二电路板焊盘与所述第二导流散热焊盘的大小以及形状相同。
10.根据权利要求1所述的印制电路板,其特征在于,所述芯片封装结构还包括芯片信号焊盘,所述焊盘结构还包括电路板信号焊盘,所述芯片信号焊盘与所述电路板信号焊盘相连接。
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