CN2845164Y - 具导热模块的电子装置 - Google Patents

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CN2845164Y CN 200520110365 CN200520110365U CN2845164Y CN 2845164 Y CN2845164 Y CN 2845164Y CN 200520110365 CN200520110365 CN 200520110365 CN 200520110365 U CN200520110365 U CN 200520110365U CN 2845164 Y CN2845164 Y CN 2845164Y
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Abstract

本实用新型公开了一种具导热模块的电子装置，包含一封装组件、一线路板、一散热模块以及一导热模块。该封装组件包含一基板、一热源及多个电触点用以电性连接至该线路板。该热源与多个电触点系配置于该基板的一面对该线路板的表面，该热源位于该基板与该线路板之间。本实用新型提供一导热模块穿越该封装组件与该线路板的电性连接结构，连接该热源与该散热模块，有效提供该热源的导热途径，增加该热源的散热效率及提高该电子装置的可靠度。

Description

具导热模块的电子装置
技术领域
本实用新型涉及一种电子装置，特别是涉及一种具有导热模块的电子装置。
背景技术
随着科技的发展，电子组件的性能也相对地提高，而单位体积所发出的废热亦越来越多，为了维持正常工作，散热也变得相当重要。此外，当电子组件的需求愈来愈小化，已渐渐将多个芯片封装于一封装组件内，此种多重封装模块(Multiple Packaging Module，MPM)进一步增加了封装组件单位体积所发出的废热。因此提供良好的封装结构以消散封装组件所产生的废热，对于电子装置的性能来说影响极大。
请参照图1，该图为传统电子装置的示意性剖面图。所示电子装置100为一堆叠式多重封装模块(Stacked Multiple Packaging Module，Stacked MPM)的封装组件110，电性连接至一线路板130上。电子装置100工作时会消耗能量而产生热量。封装组件110主要是借助例如由一散热片(heat sink)与一风扇组合而成的散热模块(thermal dissipatingmodule)120，来散发封装组件110所产生的废热。此封装组件110包含一基板111、一第一芯片112、一第二芯片113以及多个电触点114。第一芯片112与多个电触点114位于基板111的一侧表面115上，第二芯片113则位于基板111的另一侧表面上。也就是说，此封装组件110包含两个芯片112、113，它们分别位于封装组件110的不同表面，且第二芯片113堆叠在第一芯片112上。第一芯片112、第二芯片113分别电性及物理连接至该基板111，经由封装工艺形成该封装组件110，借以保护该等芯片112、113及芯片112、113与基板111之间的电性连接结构。这些电触点114在该封装组件110的一表面上暴露在外，由此使得该封装组件110可经由电触点114而电性连接至线路板130。
由于芯片工作会产生废热，因此对该电子装置100而言，第一芯片112为其第一热源，而第二芯片113为其第二热源。散热模块120接触至第二芯片113，借以传递第二芯片113的废热。请特别注意，第一芯片112所产生的废热必须经过基板111与第二芯片113再传递至散热模块120，这导致封装组件110整体散热不良，电子装置100工作温度上升，影响电子装置100的性能与可靠性。
此外，应用在多重封装模块的封装组件中的散热装置，由于位于封装组件与线路板之间的热源没有较好的散热途径，以致于工作温度过高，严重影响电子装置的工作，因此本实用新型针对此点作了有效改善。
实用新型内容
本实用新型的目的在提供一种具有导热模块的电子装置，适用于将一封装组件产生的热量传递至外界。该封装组件是配置于一线路板上的，且该封装组件具有面对该线路板的一表面，该表面上配置有至少一热源与多个电触点以便与该线路板电性连接，有效提供该热源的导热途径，增加该热源的散热效率及提高该电子装置的可靠度。
基于上述的目的，本实用新型提供一种具有导热模块的电子装置，其适用于将一多重芯片封装组件产生的热量传递至外界。该封装组件系配置于一线路板上，且该封装组件具有一基板、一第一芯片、一第二芯片以及多个电触点，其中该第一芯片、该第二芯片与这些电触点是配置于该基板上的，且上述电触点在该封装组件的一面对该线路板的表面上是对外暴露的，借以电性连接至该线路板。
基于上述的目的，本实用新型提供了一种电子装置，包含一线路板、上述的封装组件、一导热模块以及一散热模块，其中散热模块与封装组件系配置于该线路板的同一侧。该导热模块提供一导热途径，可将该热源产生的热量传递至散热模块。该导热途径位于该封装组件与该线路板之间，穿越该封装组件或穿越封装组件与线路板之间的电性连接结构。
上述的电子装置中，可进一步包含一中介体作为该封装组件与该线路板之间的电性连接，使导热模块易于穿越封装组件与线路板之间的电性连接结构。
在上述的电子装置中，该导热模块包含一主体与至少一连接部，该主体连接至该热源的一表面，而该连接部则由主体向封装组件的外侧延伸，且穿越封装组件与线路板之间的电性连接结构，而与散热模块连接。
上述的电子装置中，还可包含一桥接单元，该导热模块经由该桥接单元连接至散热模块。
为使本实用新型的特征及目的能更清楚地揭示，以下通过具体实施例，配合附图，详述如下说明。
附图说明
图1为一种传统的具有堆叠式多重封装模块的电子装置的示意性剖面图。
图2为本实用新型第一实施例的电子装置的示意性剖面图。
图3为本实用新型第二实施例的电子装置的示意性剖面图。
图4a为本实用新型第三实施例的电子装置的示意性剖面图。
图4b为本实用新型第三实施例的中介体与导热模块的示意性俯视图。
图4c为本实用新型第三实施例的中介体与另一导热模块的示意性俯视图。
图5为本实用新型第四实施例的电子装置的示意性剖面图。
                              组件符号一览表
  100、200、300、400、500   电子装置  221、321、421、421a   导热模块
  110、210、310、410、510   封装组件  224、324、424   桥接单元
  111、211、311、411、511   基板  316   接线
  112、212、312   第一芯片(热源)  322、422   主体
  113、213、313   第二芯片(热源)  323、423、423a   连接部
  114、214、314、414、514   电触点  412、512   芯片(热源)
  115、215   表面  430   中介体
  120、220   散热模块  431   导体
  130   线路板  432   通孔
  216   通孔
具体实施方式
本实用新型为电子装置提供了导热途径，其中该电子装置包含配置在一线路板上的一封装组件，该封装组件具有一表面面对该线路板，且该表面上具有至少一热源。
请参照图2，该图为本实用新型的较佳实施例的示意性剖面图。一堆叠式多重封装模块的封装组件210包含一基板211、一第一芯片212、一第二芯片213以及多个电触点214。第一芯片212与第二芯片213分别以倒装芯片方式(flip chip)电性连接至该基板211的相对表面，此种芯片接合方式可提供一外露芯片的封装组件。也就是说该第一芯片212的一部分对外暴露于该封装组件210的一表面215上，该表面215是该封装组件210的面对该线路板130的表面，而该第二芯片213则对外暴露于该封装组件210的另一相对远离该线路板130的表面上。
此封装组件210经由这些电触点214而电性连接至一线路板130，形成电子装置200。电触点214可以是焊料凸点(solder ball)、插脚(pin)或导电柱(conductive block)，利用表面安装技术(Surface MountingTechnology，SMT)或异向导电胶(anti-isotropic conductive film，ACF)等技术手段来实现线路板130与封装组件210之间的电性与物理连接。
请注意，第一芯片212与图示电触点214位于封装组件210的一表面215上，该表面面对着线路板130，而第二芯片213则位于封装组件210的另一相对远离线路板130的表面上。第一芯片212与第二芯片213分别为此电子装置200的热源，在电子装置200工作时，第一芯片212与第二芯片213会产生废热。因此一散热模块220被设置于封装组件210的另一相对远离线路板130的表面上且连接至第二芯片213的外露部分。第二芯片213所产生的废热经由第二芯片213与散热模块220连接的界面传递至散热模块220。此电子装置200具有一导热模块221及至少一桥接单元224。导热模块221位于该线路板130与该封装组件210之间，该导热模块221连接至第一芯片212的外露部分。桥接单元224穿越该基板211，桥接单元224的一端连接散热模块220而另一端则连接至导热模块221。经由导热模块221与至少一个桥接单元224，第一芯片212产生的废热可传递至散热模块220。此一导热途径可提高此封装组件210的散热效率。
如图2所示，为了桥接单元224穿越基板211，基板211具有至少一个通孔216适于该桥接单元224穿过。为了提高导热效率，该导热模块221与该桥接单元224可由热传导系数较高的金属材料制造，例如铜、铝或包含上述金属的合金。而该导热模块221与该桥接单元224可以是分别制造的组件，再经组装而固定在散热模块220上。或者两者可以是一体成型的组件，再固定在散热模块220上。该导热模块221亦可由一金属块连接至少一导热管(thermal pipe)所形成，金属块连接至该第一芯片212的外露部分，经由至少一导热管连接至桥接单元224，借以提高该导热模块221的导热效率。此外，因为导热模块221是以金属材料制造的，组装时需注意导热组件221不能与线路板130或封装组件210的这些电触点214电性连接。而散热模块220可由散热片、风扇或导热管所组成。
请参照图3，其为本实用新型的第二实施例300的示意性剖面图。封装组件310系为一引脚格栅阵列封装体(PGA package)，包含一基板311、一第一芯片312、一第二芯片313以及多个电触点314。其中该第一芯片312与这些电触点314位于该基板311的一侧，该第二芯片313则位于该基板311的另一侧。该第一芯片312以倒装芯片方式连接至基板311的一面对线路板130的表面315上，该第二芯片313由多个接线316(bonding wire)电性连接至该基板311，再经由基板311的内部线路而连接至电触点314。该封装组件310的这些触点314是对外暴露于该封装组件310的表面315上的，为的是能够电性连接至一线路板130上。一散热装置220位于该封装组件310的另一表面上，借以传递该第二芯片313产生的废热。
然而，该封装组件310具有第一芯片312，该芯片位于基板311与线路板130之间。为了解决第一芯片312的散热问题，在电触点314数量较少时，也就是说在这些电触点314分布间隙下，该导热模块321可包含一主体322与至少一连接部323。主体322连接至该第一芯片312的一表面。而连接部323位于该基板311的一表面上，自主体322向该封装组件310的外侧延伸，并连接至桥接单元324。桥接单元324的一端连接该连接部323且另一端连接该散热模块220，故第一芯片312产生的废热，依序经由主体322、连接部323、桥接单元324传递到散热模块220。经由此实施例提供的散热途径，可提高该电子装置300的散热效率，且该封装基板311不需具有通孔，可维持该基板311的机械强度，确保该封装组件310的使用寿命。此外，请特别注意，该连接部323系固定在该封装组件310的一表面315上，穿越电触点314，且不能与电触点314或线路板130电性连接。
图4a为本实用新型的第三实施例400的示意性剖面图。此电子装置400包含一封装组件410与一散热装置220，它们依序配置于一线路板130的同一侧。封装组件410包含一基板411、一芯片412以及多个电触点414作为该封装组件410与线路板130的电性连接，其中芯片412与这些电触点414位于基板411的同一侧。为提高芯片412的导热效率，本实施例利用一导热模块421、多个桥接单元424以及一中介体430来达到上述的目的。中介体430用来作为封装组件410与线路板130之间的电性连接。进一步地说，中介体430的一侧设置有封装组件410的多个电触点414，它们经由中介体430的内部线路，连接至位于中介体430的另一侧的多个导体431，再电性连接至线路板130。其中，中介体430的导体431是与封装组件410的电触点414一一对应的。此外，经由中介体430重新布线，可使导体431的间距放大，使导热模块421易通过中介体的电触点414之间。中介体430还具有一通孔432，借以将芯片412的部分外露。
导热模块421具有一主体422及至少一连接部423。主体422由导热系数良好的金属制造，且贯穿中介体430的通孔432，连接至芯片412的外露部分。主体422可直接接触芯片412的表面，或具有一导热中介材料(thermal interface material，TIM)位于主体422与芯片412之间。连接部423位于该线路板与该中介体之间且固定在中介体430的一表面上，自主体422向中介体430的外侧延伸，穿越导体431且不与导体431电性连接。连接部423连接至桥接单元424，桥接单元424连接至散热模块220。由此，芯片412产生的废热可依序经由主体422、连接部423、桥接单元424传递至散热模块220。
请参照图4b，该图为本实施例400中的中介体430与导热模块421的示意性俯视图。中介体430具有多个导体431及一通孔432。导热模块421具有一主体422及多个连接部423。主体422位于中介体430的通孔432处且穿越该通孔432，连接至芯片412。多个连接部423自主体422向中介体430的外侧延伸，且超过中介体的边界，以连接至桥接单元424。连接部423穿越导体431的间隙，且不与导体431电性连接。连接部423与桥接单元424可由导热管形成，或可选择使得主体422、连接部423及桥接单元424为一个由导热系数高的金属所制成的一体成型的模块，或者是由分别制成的组件再加以组合的模块。
此外，导热模块421可基于以上的精神加以变化。请参照图4a及图4c，此二图为上述的中介体430与一变化的导热模块421a的示意性俯视图。导热模块421a包含一主体422及一连接部423a。连接部423a为一平板状金属片，以粘着方式固定在中介体430的一表面上，并具有多个开孔425，连接部423a连接在中介体430的一表面上，且自主体422延伸至中介体430的外侧，借以连接至桥接单元。连接部423a的该等开孔425系配合中介体430的导体431的位置与形状，适于使中介体430的导体431穿越开孔425，电性连接至线路板130。请注意中介体430的导体431不可与连接部423a电性连接。
图5为本实用新型的第四实施例的示意性剖面图。图示电子装置500具有一封装组件510，此封装组件与多个散热模块220配置在一线路板130的一侧。封装组件510具有一基板511、一热源512及多个电触点514，且热源512与电触点514位于基板511与线路板130之间。热源512可为一芯片。为加强该热源512的散热效率，此电子装置500具有一中介体430、一导热模块421、多个桥接单元424以及多个散热模块220。中介体430作为封装组件510与线路板130之间的电性连接。换句话说，中介体430的一侧安置该封装组件510，且与封装组件510的电触点514电性连接。中介体430的另一侧具有多个导体431电性连接至线路板130。为了使封装组件510的热源512产生的废热可传递至封装组件510的外侧，中介体430具有一通孔432，此通孔位于该热源512在中介体430的投影区域。至少一导热模块421设置于该封装组件510与线路板130之间，且连接该热源512与多个桥接单元424，桥接单元424连接至散热模块220，散热模块220位于该中介体430或该封装组件510的侧边。故热源512产生的废热可经由导热模块421、桥接单元424传递至封装组件510的外侧。
综合以上各个实施例，本实用新型适用于一封装组件，该封装组件具有一基板、一热源及多个电触点，其中该热源与这些电触点配置在该封装基板的一表面上。此封装组件经由导体电性连接至一线路板，形成一电子装置。因此，此电子装置具有一位于该线路板与该基板之间的热源，造成此电子装置散热不良。为了改善此热源的散热效率，本实用新型提供一导热模块，用以将该热源产生的废热向封装组件外侧传递至一散热模块，其中该散热模块与该封装组件位于该线路板的同一侧。在不影响封装组件与线路板的电性连接下，本实用新型提供一导热模块，其介于该热源与散热模块之间，提供该热源的导热途径，可将位于封装组件与线路板之间的热源产生的废热传递至散热模块，降低此电子装置的工作温度，提高其可靠度。该导热模块位于线路板与封装组件之间，其具有一主体连接至该热源的一表面，以及至少一连接部自主体向封装组件的外侧延伸，以便于连接至散热模块。本实用新型的封装组件系为一球形网格阵列封装体或一引脚格栅阵列封装体，其热源系为一芯片，可经由打线接合、倒装芯片等方式连接至该基板。
本实用新型还利用至少一桥接单元穿越该封装组件或位于封装组件的侧边，作为导热模块与散热模块之间的传热途径。此外，本实用新型还可包含一中介体作为封装组件与线路板之间的电性连接。借助于中介体，可将封装组件与线路板的电性连接路径重新布局，使导热模块的连接部可穿越中介体与线路板的电性连接处的间隙，且导热模块不会与线路板或封装组件电性连接。
经由以上说明，任何本领域技术人员可知晓本实用新型所提供的电子装置具有以下优点：
1.对于面向线路板的一热源，提供一不经过其它电子组件的可靠且有效率的导热途径，降低其工作温度。
2.新增的导热模块尽可能地降低了对电子装置的电性连接所产生影响，减少了重新设计时间与成本。
3.提供一可弹性设计的导热模块，可经由上述的各实施例及其组合，因应实施状况来设计最佳的导热模块。
尽管本实用新型已以数个实施例揭露如上，不过所述实施例不是用以限定本实用新型的，任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神及范围的前提下，显然可对所述实施例作各种的变化与修改，因此本实用新型的保护范围当视所附权利要求范围为依据。

Claims (10)

1.一种具导热模块的电子装置，其特征是包含：
一线路板；
一封装组件，其位于面对该线路板的一表面，具有至少一第一热源及多个电触点，且该封装组件经由所述电触点电性连接至该线路板；
一散热模块，其与该封装组件位于该线路板的同一侧；以及
一导热模块，其位于该封装组件与该线路板之间，且连接该第一热源及该散热模块，借以将该第一热源产生的废热传递至该散热模块。
2.如权利要求1所述的电子装置，其中该封装组件还具有至少一第二热源，其位于该封装组件的一相对远离该线路板的表面。
3.如权利要求1所述的电子装置，其中该散热模块位于该封装组件的一相对远离该线路板的表面。
4.如权利要求1所述的电子装置，其中该封装组件还包含一基板，该封装组件的所述电触点与该第一热源是配置于该基板面对该线路板的一表面上的。
5.如权利要求4所述的电子装置，还包含至少一桥接单元，其连接该导热模块与该散热模块。
6.如权利要求5所述的电子装置，其中该封装组件的该基板具有至少一通孔，该桥接单元穿越该通孔，与该导热模块接触。
7.如权利要求1所述的电子装置，还包含一中介体，该封装组件的所述电触点电性连接至该中介体，经由该中介体的一内部线路电性连接至该线路板。
8.如权利要求1所述的电子装置，其中该封装组件的该电触点是焊料凸点、插脚或导电柱。
9.如权利要求2所述的电子装置，其中该封装组件是一多重芯片封装体，该第一热源及该第二热源是一芯片。
10.如权利要求2所述的电子装置，其中该散热模块接触该封装组件的该第二热源。
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