CN2531525Y - 直接散热型bga基板 - Google Patents
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Abstract
本实用新型是一种直接散热型BGA基板,包括一散热板、一层以上绝缘树脂层、一上电路层,一下电路层以及数个导电栓(PTH)。该散热板具有一本体部、一承载部和一结合部,其中承载部设于本体部上方,结合部设于本体下方且其周围向外延伸而形成一凸绿,该散热板的本体部埋入基板的中央,上电路层设于树脂层的上侧表面且具有数个打线垫,下电路层设于树脂层下侧表面且具有数个锡球垫,上、下电路层之间借助数个导电栓(PTH)导通。该BGA基板在进行封装时,将晶片直接粘于散热板的承载部,并藉由数条金线耦合于上电路层的打线垫;此外下电路层的锡球垫表面焊上锡球,并通过锡球结合于电路板,此外,该散热板的结合部直接焊于电路板之上。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种直接散热型BGA基板,特别是一种可以提高散热效率和简化制程的BGA基板。
背景技术
参见图1,该图是现有技术一的BGA基板10结构的示意图,基板10包括一铜板材11、一上树脂层12、一上电路层13、—下树脂层14、一下电路层15及数个导电栓16和导热栓17。
铜板材11位于基板10结构的中间,其主要目的是做为该基板10的散热板,使晶片20所产生的热量可以藉由铜板材11散发至外界,此外铜板材11在其表面周围设有数个贯穿的绝缘孔112;
上树脂层12压合于该铜板材11的上侧表面,而该下树脂层14压合于该铜板材11的下侧表面,在压合的过程中该上、下树脂层12、14的绝缘树脂胶亦同时将铜板材11的绝缘孔112填满;
该上电路层13设于上树脂层12的表面,又该上电路层13具有数个打线垫132,其表面镀有一层镍金(Ni-Au),此外通常在该上电路层13表面覆盖有一层绿漆18(Solder Mask),该层绿漆18的目的在于保护上电路层13并使打线垫132暴露于外界;
电路层15设于下树脂层14的表面,又该下电路层15具有数个锡球垫152,其表面镀有一层镍金,此外,通常在该下电路层15表面覆盖有一层绿漆19,该层绿漆19的目的在于保护下电路层15,并使锡球垫152暴露于外界;
上述数个导电栓16贯穿上树脂层12、铜板材11的绝缘孔112以及下树脂层14,使上、下电路层13、15彼此之间互相导通,其中该导电栓16的孔径较铜板材11的绝缘孔112小,且该导电栓16与导通孔112之间利用绝缘树脂胶加以阻隔以避免发生短路现象;
上述数个导热栓17贯穿上树脂层12、铜板材11以及下树脂层14,并使该导热栓直接接触晶片20的底部。
现有技术之一的基板10在进行封装时,将晶片20置于上树脂层12表面,且该晶片20的底部直接与上述导热栓17相接触,该基板10的上电路层13的打线垫132与晶片20的电路布局之间通过数条金线21加以耦合连接,之后再利用一层封胶(Epoxy)22将晶片20与金线21加以保护;又,该基板10的下电路层15的球垫152表面焊上数个锡球23,并藉由该锡球23与电路板(图中未示)的电路相耦合。
然而、现有技术的基板10结构具有导热效果提升有限以及制程复杂等缺点,其原因主要是:
a.现有技术一的基板10对于晶片20的散热方是通过数个导热拴17将热量传递至铜板材11和电路板,再传递至外界,但是导热栓17可供晶片20散热的截面积有限,而封胶22与上树脂层12的材料均为不良导热体,因而导致整体封装元件的散热效果不佳,相对地也就影响到晶片20的工作效能与稳定性。
b.现有技术—的基板10在设置导热栓17时,必须经过钻孔、镀铜以及塞孔等复杂制程,不仅费时且增加制造成本,此外,若导热栓17塞孔不完全而有许多残留的小空隙存在,将产生Popcorn现象。
参见图2,该图是现有技术二的BGA基板30结构示意图。由于现有技术一为晶片朝上(Die up)型式具有散热效果不佳的缺点,因此现有技术二针对现有技术一的缺点而提出一种开口向下(Cavity Down)型式的BGA基板30。
现有技术二的BGA基板30结构包括一散热板31、一树脂层32以及一电路层33,该散热板31为一铜板材,该树脂层32压合于散热板31之上,且该树脂层32具有一客置槽321,可容置晶片40的开口;该电路层33形成于树脂层32的表面,其中该电路层33具有数个打线垫332和球垫334,且在其表面更镀有一层镍金,该电路层33表面覆盖上一层绿漆24以保护电路层,并使打线垫332与锡球垫334暴露于外界。
现有技术二的BGA基板30结构在进行晶片40封装时,将晶片40结合于树脂层32的容置槽321上,并利用数条金线41将晶片40的电路布局耦合于电路层33的打线垫332,此时在晶片40表面与金线41的周围利用一层封胶42加以保护,之后将数个锡球43焊于锡球垫334的表面,再结合于电路板(图中未示)的电路上。
现有技术二的BGA基板30结构散热效率较现有技术一的散热故率佳,但是仍然有下列缺点;
a.现有技术二的基板30系为Cavity Down型式,其特征在于将晶片40与锡球43设于同一侧面,有别于一般传统的Die up的封装设计,造成封装厂必须针对Cavity Down型式的基板作制程上的变更。
b.现有技术二的基板30由于将晶片40与锡球43设于同一侧面,该侧面不但要安排晶片40且要提供焊接锡球43的面积,因此使得现有技术二的基板30可供锡球43安排的面积变小,影响基板30的功能。
c.现有技术二的基板30其生产成本较高、制程复杂,且在进行封胶42时必须采用顶上注胶(Glob Top)方式或灌胶方式一颗一颗个别封胶无法整批制造,产量低可靠度也相对较差。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种具有高散热效率的直接散热型BGA基板,该基板系利用散热板取代导热栓对晶片直接进行散热,因此不仅可以提高晶片的工作效能与稳定性,且不会有Popcorn的问题产生。
为实现上述目的,本实用新型的一种直接散热型BGA基板,包括:一散热板;一树脂层,设于散热板之外围;—上电路层,设于该树脂层的上侧表面,其中该上电路层具有数个打线垫;一下电路层,设于该树脂层的下侧表面,其中该下电路层具有数个锡球垫;以及数个导电栓,贯穿该树脂层并使上电路层和下电路层成导通状态;其中:该散热板具有一本体部、一承载部和一结合部,其中该承载部设于该本体部的上方,该结合部设于该本体部的下方且其周围向外延伸而形成一凸缘,并使得该树脂层设于散热板的本体部外围。
另一方面,本实用新型的另一种直接散热型BGA基板包括:一散热板;一上封脂层,该上树脂层结合于散热板的上侧表面;一上电路层,形成于上树脂层的表面,其中该上电路层具有数个打线垫;一下树脂层,该下树脂层结合于散热板的下侧表面;一下电路层,形成于下树脂层的表面,其中该下电路层具有数个锡球垫;以及数个导电栓,贯穿上树脂层、散热板以及下树脂层;其中:散热板具有一本体部、一承载部和一结合部,其中承载部设于本体部的上方,结合部设于该本体部的下方,该本体部的外围区域在既定的位置处形成数个绝缘孔,使得所述导电栓贯穿上树脂层、散热板的绝缘孔以及下树脂层。
本实用新型的直接散热型BGA基板利用散热板将晶片所产生的热量直接传递至外界,由于散热板的截面积较导热栓的截面积大,因此本实用新型的散热效果较现有技术一佳,不仅可以提高晶片的工作效能与稳定性,且不会有popcorn的问题产生。此外,本实用新型的基板为Die up型式,基板可供焊接锡球的面积较现有技术二大,不仅可以提高基板的功能且封装厂不须进行制程变更,生产速度较快。
下面结合附图对本实用新型的目的、效果和特点进行详细说明。
附图说明
图1是现有技术一的BGA基板结构示意图。
图2是现有技术二的BGA基板结构示意图。
图3是本实用新型的直接散热型BGA基板的第一实施例图。
图4是本实用新型的直接散热型BGA基板的第二实施例图。
图5是本实用新型的直接散热型BGA基板的第三实施例图。
图6是本实用新型的直接散热型BGA基板的第四实施例图。
图7是本实用新型直接散热型BGA基板的第五实施例图。
图8是本实用新型直接散热型BGA基板的第六实施例图。
附图标号说明:10-基板;11-铜板材;112-导通孔;12-上树脂层;13-上电路层;132-打线垫;14-下树脂层;15-下电路层;152-锡球垫;16-导电栓;17-导热栓;18-绿漆;19-绿漆;20-晶片;21-金线;22-封胶;30基板;31-散热板;32-树脂层;321-容置槽;33电路层;332-打线垫;334-锡球垫;34-绿漆;35-电路层;40-晶片;41-金线;42-封胶;43-锡球;50-基板;50a、50b、50c、50d、50e-基板;51-散热板;511-本体部; 5111-散热基板;512-承载部;513-结合部;52-树脂层;132a-上树脂层;132b-下树脂层;53-上电路层;532-打线垫;54-下电路层;542-锡球垫;55-导电栓;550-绝缘孔;56-绿漆;57-绿漆;60-晶片;61-金线;62-锡球;63-封胶;70-二层电路;71-第一电路层;72-第二电路层;721-导电电路;722-导热电路;723-金属凸块;73、74-树脂层;75-容置槽;76-导热栓;77-导电栓;5121、5131、5132-凸缘。
具体实施方式
本实用新型是针对现有技术的缺点而改善的基板,由于现有技术一之基板因为散热效果不稳定,影响晶片的工作效能与稳定性生,以及现有技术二之基板可供焊接锡球的数目较少,影响基板的功能和生产效率,因而提出一种具有高散热效率的晶片的基板结构,以改善现有技术的基板所衍生的缺点。
参见图3,该图是本实用新型BGA基板50直接散热型结构的第一实施例图,该BGA基板50包括一散热板51、一树脂层52、一上电路层53、一下电路层54以及数个导电栓55。
该散热板51为一导电导热板材,包括一本体部511、一承载部512和一结合部513,其中该承载部512设于本体部511的上方,又该结合部513设于本体511的下方且其周围系向外延伸而形成一凸缘5131。
该树脂层52环绕于上述散热板51的本体部511外围,即该散热板51埋入该树脂层52之中,该上电路层53设于该树脂层52之上侧表面,其中上电路层53表面具有数个打线垫532,且在上电路层53表面覆盖一层绿漆56并使打线垫532曝露于外界。
该下电路层54设于该树脂层52的下侧表面,其中在下电路层54表面具有数个锡球垫542,且在下电路层54表面覆盖上一层丝漆57并使锡球垫542暴露于外界,上述复数个导电栓55贯穿该树脂层52并连接上、下电路层53、54使其成导通状态。
第一实施例的BGA基板50在进行封装时,将晶片60置于散热板51的承载部512,并藉由数条金线61耦合于上电路层53的打线垫532上,又该下电路层54的锡球垫542表面焊上锡球62,并藉由该锡球62结合于电路板之上,同时该散热板51的结合部513利用锡膏(图中未示)直接焊于电路板之上,此外,该基板50在晶片60表面与金线61附近覆盖一层封胶63加以保护,以避免晶片60受到外界的影响。
参见图3,本实施例在散热板51的结合部513表面亦可以是借助数个锡球62结合于电路板之上,其作法是在散热板51的结合部513设置数个锡球垫(本圈中未示),其表面镀有镍金,将一层绿漆57覆盖于散热板51的结合部513并使该球垫暴露于外界,将锡球62焊于球垫之上并藉由该锡球62结合于电路板之上。
参见图4,该图本实用新型的BGA基板50a直接散热型结构的第二实施例图。本实施例在整体基板50a结构上大致与第一实施例相同,因此对于元件的图示部分亦均给予相同的编号且不加以赘述,其最大之不同在于散热板51的承载部512在其周围向外延伸而形成一凸缘5121,使该散热板51的侧视图系类似一“工”字形,其主要目的是用以强化该基板50a的整体结构,以避免该基板50a因为受到外力的作用而发生弯曲,本实施例在对于晶片60的封装方式与将该基板50a结合于电路板的方式均与第一实施例相同。
参见图5,该图是本实用新型BGA基板50b直接散热型结构的第三实施例图,本实施例在整体基板50b结构上大致均与第一实施例相同,因此对于相同之元件在图示部分均给予相同的编号且不加以阐述,其最大之不同在于散热板51的结合部513向下延伸而形成一凸缘5132,该树脂层52环绕于上述散热板51的本体部511外围,即该散热板51埋入树脂层52之中,该上电路层53设于树脂层52的上侧表面,该下电路层54设于树脂层52的下侧表面,其余部分的基板50b结构以及对于晶片60的封装和将该基板50b结合于电路板的方式均与第一实施例相同。
参见图6,该图是本实用新型BGA基板50c直接散热型结构的第四实施例图,本实用新型BGA基板50c应用于多晶片60模组(模块)的基板50c结构(Multi-Chip Modulus),本实施例在整体之基板50e结构上大致均与第一实施例相同,因此对于相同之元件在图示部分均给予相同的编号且不加以赘述,其最大之不同在于本实施例是将复数个晶片60封装于同一片基板50c之上,由于晶片60的数目多,相对地基板50c的功能也会提高,此外,本实施例对于晶片60的封装与将基板50c结合于电路板的方式均与第一实施例相同。
参见图7,该图是本实用新型BGA基板50d直接散热型结构的第五实施例图,本实施例在整体的基板50d结构上大致均与第一实施例相同,因此对于相同的元件在图示部分均予相同的编号且不加以赘述,其最大的不同在于本实施例是将二层电路70(Two-Layer Circuit)压合于上电路层53表面,其中在上层电路53与二层电路70之间具有一层树脂层74,而该二层电路70类似一三明治(Sandwich)结构,包括一第一电路层71和一第二电路层72,在上述二电路层71、72之间夹具有一层树脂层73,该二层电路70具有一容置槽75,该容置槽75的深度到达第二电路层72,该第二电路层72在容置槽75中包括一导电电路721与一导热电路722,在上述二电路721、722表面各分别形成有数个金属凸块723,该导热电路722藉由数个导热栓76结于散热板51的承载部511,该导电电路721藉由数个导电栓77连接于第一电路层71以及上电路层53。
木实施例的基板50d在对晶片60进行封装时,是将晶片60结合于基板50d之容置槽75中,其中该晶片60的电路布局是藉由金属凸块723耦合于二层电路70的第二电路层72,而晶片60所产生的热量是藉由金属凸块723经过导热栓76、散热板51传递至外界,其余部分的基板50d结构以及对于晶片60的封装和将该基板60结合于电路板的方式均与第一实施例相同。
另外较佳实施例,请图8,该图是本实用新型BGA基板50e直接散热型结的之第六实施例图,其可将散热板51设计为基板50e的整个主体部分,亦即基板50e的主体即是一整层散热板51,该散热板51同样具有本体部511、承载部512和结合部513,而本体部511设计延伸作为一整层的散热基板5111,且另将树脂层设为上下两层132a、132b,所述树脂层两层132a、132b分别覆于散热板本体部511之上两侧,其中上、下树脂层32a、132b可各设有一开口,并使该散热板51的承载部512容置于上树脂层132a的开口中,结合部513容置于下树脂层132b的开口中,如此则另设置有贯穿上树脂层132a、散热板51以及下树脂层132b的绝缘孔550,使导电栓55穿过绝缘孔550,能使上电路层53和下电路层54成为导通状态,且其中导电栓55的孔径较散热板的绝缘孔550的孔径小,且以绝缘树脂阻隔,彼此之间不直接接触,因此不会有短路现象的问题产生,而且设计为整层散热板可达到更佳的散热效果。
以上所述为本实用新型直接散热型BGA基板50不同实拖例的详细说明,本实用新型与现有技术相较其所增加之优点包括:
本实用新型的BGA基板50利用散热板51对晶片60进行散热,与现有技术一利用导热栓17对晶片20进行散热,相较之下,本实用新型的散热板51可提供晶片60散热的截面积较大,散热效果较佳。
本实用新型的BGA基板50其散热板51可以大量制造之后再埋入树脂层52之中,而现有技术一的导热栓17必须经过钻孔、镀铜和塞孔等制程,相较之下,本实用新型的制造成本较低且可以避免现有技术一的导热栓17发生Popcorn的现象。
本实用新型的BGA基板50采用Die up型式的封装,而现有技术二采用Cavity Down型式,所以封装厂在对本实用新型的基板50进行封装时,不必对基板50制程步骤进行变更,此外,本实用的新型之BGA基板50是将晶片60与球62设于不同的侧面,因此可以解决现有技术二的基板30在安排锡球43时所遭到的困扰。
当然,以上所述仅为本实用新型直接散热型BGA基板的较佳实拖例,并非用以限制本实用新型之实施范围,任何熟习该项技艺者在不违背本实用新型的精神所做的修改,均应属于本实用新型的范围,例如本实用新型的直接散热型BGA基板对于上电路层与下电路层之设计上可以是单层电路,或是多层电路但各电路层之间利用导电栓相连接,使该基板可以适用于各种型式的封装,因此本实用新型之保护范围当以下列所述的权利要求为依据。
Claims (11)
1.一种直接散热型BGA基板,包括:
一散热板;
一树脂层,设于散热板之外围;
一上电路层,设于树脂层的上侧表面,其中上电路层具有数个打线垫;
一下电路层,设于树脂层的下侧表面,其中下电路层具有数个锡球垫;以及
数个导电栓,贯穿该树脂层并使上电路层和下电路层成导通状态;
其特征在于:散热板具有一本体部、一承载部和一结合部,其中承载部设于该本体部的上方,结合部设于该本体部的下方且其周围向外延伸而形成一凸缘,并使得该树脂层设于散热板的本体部外围。
2.如权利要求1所述的直接散热型BGA基板,其特征在于该散热板的承载部在其周围向外延伸而形成一凸缘。
3.如权利要求1所述的直接散热型BGA基板,其特征在于该散热板的结合部其周围向下延伸而形成一凸缘。
4.如权利要求1所述的直接散热型BGA基板,其特征是包括:
一散热板;
一上封脂层,上树脂层结合于散热板的上侧表面;
一上电路层,形成于上树脂层的表面,其中上电路层具有数个打线垫;
一下树脂层,下树脂层结合于散热板的下侧表面;
一下电路层,形成于下树脂层的表面,其中下电路层具有数个锡球垫;以及
数个导电栓,贯穿上树脂层、散热板以及下树脂层;
散热板具有一本体部、一承载部和一结合部,其中承载部设于本体部的上方,结合部设于该本体部的下方,本体部的外围区域在既定的位置处形成数个绝缘孔,使得所述导电栓贯穿上树脂层、散热板的绝缘孔以及下树脂层。
5.如权利要求1、2或4所述的直接散热型BGA基板,其特征在于该散热板的结合部表面可利用一层绿漆加以保护。
6.如权利要求1、2、3或4所述的直接散热型BGA基板,其特征在于该上电路层为一单层电路。
7.如权利要求1、2、3或4所述的直接散热型BGA基板,其特征在于该上电路层可为一多层电路,且各电路层之间藉由数个导电栓互相导通。
8.如权利要求1、2、3或4所述的直接散热型BGA基板,其特征在于下电路层为一单层电路。
9.如权利要求1、2、3或4所述的直接散热型BGA基板,其特征在于下电路层可为一多层电路,且各电路层之间藉由数个导电栓互相导通。
10.如权利要求4所述的直接散热型BGA基板,其特征在于上树脂层可设有一开口,并使该散热板的承戴部容置于上树脂层的开口中。
11.如权利要求4所述的直接散热型BGA基板,其特征在于下树脂层可设有一开口,使散热板的结合部容置于下树脂层的开口中。
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