TWI511245B - 用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構及其製作方法 - Google Patents

Description

用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構及其製作方法

本發明係有關於一種模組積體電路封裝結構及其製作方法，尤指一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構及其製作方法。

近幾年來，科技的快速成長，使得各種產品紛紛朝向結合科技的應用，並且亦不斷地在進步發展當中。此外由於產品的功能越來越多，使得目前大多數的產品都是採用模組化的方式來整合設計。然而，在產品中整合多種不同功能的模組，雖然得以使產品的功能大幅增加，但是在現今講究產品小型化及精美外觀的需求之下，要如何設計出兼具產品體積小且多功能的產品，便是目前各行各業都在極力研究的目標。

而在半導體製造方面，便是不斷地透過製程技術的演進以越來越高階的技術來製造出體積較小的晶片或元件，以使應用的模組廠商相對得以設計出較小的功能模組，進而可以讓終端產品做為更有效的利用及搭配。然而，習知功能模組並沒有另外提供導熱結構來提升散熱效能。故，如何藉由結構設計的改良，來提升功能模組的散熱效果，已成為該項事業人事之重要課題。

本發明實施例在於提供一種用於提升散熱效能的模組積體電 路封裝結構及其製作方法。

本發明其中一實施例所提供的一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其包括：一基板單元、一電子單元、一封裝單元、一第一散熱單元及一第二散熱單元。所述基板單元包括一電路基板。所述電子單元包括多個設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的電子元件。所述封裝單元包括一設置在所述電路基板上且覆蓋多個所述電子元件的封裝膠體。所述第一散熱單元包括一直接設置在所述封裝膠體的頂面上的散熱基底層。所述第二散熱單元包括多個直接設置在所述散熱基底層的頂面上的散熱輔助層。

本發明另外一實施例所提供的一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其包括：一基板單元、一電子單元、一封裝單元、一第一散熱單元及一第二散熱單元。所述基板單元包括一電路基板。所述電子單元包括至少一設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的第一電子元件及至少一設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的第二電子元件，其中至少一所述第一電子元件所產生的熱大於至少一所述第二電子元件所產生的熱。所述封裝單元包括一設置在所述電路基板上且覆蓋至少一所述第一電子元件及至少一所述第二電子元件的封裝膠體。所述第一散熱單元包括一直接設置在所述封裝膠體的頂面上的散熱基底層。所述第二散熱單元包括多個直接設置在所述散熱基底層的頂面上的第一散熱輔助層及多個直接設置在所述散熱基底層的頂面上的第二散熱輔助層，其中多個所述第一散熱輔助層位於至少一所述第一電子元件的上方，多個所述第二散熱輔助層位於至少一所述第二電子元件的上方，且多個所述第一散熱輔助層的總表面積大於多個所述第二散熱輔助層的總表面積。

本發明另外再一實施例所提供的一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構的製作方法，其包括下列步驟：提供一電路 基板；將多個電子元件設置在所述電路基板上，以電性連接於所述電路基板；形成一封裝膠體於所述電路基板上，以覆蓋多個所述電子元件；形成一散熱基底層於所述封裝膠體的頂面上；設置一圖案化模板於所述散熱基底層的頂面上，其中所述圖案化模板具有多個用於裸露所述散熱基底層的一部分上表面的貫穿開口；分別填充多個散熱輔助層於多個所述貫穿開口內，其中多個所述散熱輔助層設置在所述散熱基底層的所述部分上表面上；以及，移除所述圖案化模板。

本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的模組積體電路封裝結構及其製作方法，其可透過“所述第一散熱單元包括一直接設置在所述封裝膠體的頂面上的散熱基底層”及“所述第二散熱單元包括多個直接設置在所述散熱基底層的頂面上的散熱輔助層”的設計，以有效提升模組積體電路封裝結構的散熱效能。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

Z‧‧‧模組積體電路封裝結構

1‧‧‧基板單元

10‧‧‧電路基板

100‧‧‧外環繞周圍

11‧‧‧接地層

12‧‧‧外導電結構

120‧‧‧外導電層

121‧‧‧半穿孔

13‧‧‧內導電結構

130‧‧‧內導電層

1301‧‧‧第一末端

1302‧‧‧第二末端

2‧‧‧電子單元

20‧‧‧電子元件

21‧‧‧第一電子元件

22‧‧‧第二電子元件

3‧‧‧封裝單元

30‧‧‧封裝膠體

300‧‧‧頂面

4‧‧‧第一散熱單元

40‧‧‧散熱基底層

400‧‧‧頂面

401‧‧‧部分上表面

5‧‧‧第二散熱單元

50‧‧‧散熱輔助層

51‧‧‧第一散熱輔助層

52‧‧‧第二散熱輔助層

S‧‧‧圖案化模板

S10‧‧‧貫穿開口

圖1為本發明第一實施例所揭示用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構的製作方法的流程圖。

圖2為本發明第一實施例的模組積體電路封裝結構的製作方法的步驟S100的剖面示意圖。

圖3為本發明第一實施例的模組積體電路封裝結構的製作方法的步驟S102的剖面示意圖。

圖4為本發明第一實施例的模組積體電路封裝結構的製作方法的步驟S104的剖面示意圖。

圖5為本發明第一實施例的模組積體電路封裝結構的製作方法的步驟S106的剖面示意圖。

圖6為本發明第一實施例的模組積體電路封裝結構的製作方法的步驟S108及模組積體電路封裝結構的剖面示意圖。

圖7為本發明第一實施例的模組積體電路封裝結構的散熱基底層延伸至電路基板的外環繞周圍的剖面示意圖。

圖8為本發明第二實施例的模組積體電路封裝結構的剖面示意圖。

圖9為本發明第二實施例的基板單元的上視示意圖。

圖10為本發明第三實施例的模組積體電路封裝結構的剖面示意圖。

圖11為本發明第四實施例的模組積體電路封裝結構的剖面示意圖。

圖12為本發明第四實施例的基板單元的上視示意圖。

圖13為本發明第五實施例的模組積體電路封裝結構的剖面示意圖。

〔第一實施例〕

請參閱圖1至圖6所示，本發明提供一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構Z的製作方法，其包括下列步驟：

首先，步驟S100為：配合圖1及圖2所示，提供一電路基板10，然後，將多個電子元件20設置在電路基板10上，以電性連接於電路基板10，接著形成一封裝膠體30於電路基板10上，以覆蓋多個電子元件20。更進一步來說，多個電子元件20可區分成至少一第一電子元件21及至少一第二電子元件22，並且至少一第一電子元件21所產生的熱會大於至少一第二電子元件22所產生的熱。舉例來說，多個電子元件20可為電阻、電容、電感、或具有一預定功能的半導體晶片等等，封裝膠體30可為silicone或epoxy所製成的非透明膠體，然而本發明不以此為限。

接著，步驟S102為：配合圖1、圖2及圖3所示，形成一散熱基底層40於封裝膠體30的頂面300上。舉例來說，散熱基底層40可為金屬材料層、石墨烯材料層或任何具高導熱能力的材料層，然而本發明不以此為限。

然後，步驟S104為：配合圖1、圖3及圖4所示，設置一圖 案化模板S於散熱基底層40的頂面400上，其中圖案化模板S具有多個用於裸露散熱基底層40的一部分上表面401的貫穿開口S10。更進一步來說，依據不同的設計需求，貫穿開口S10可以是方形、梯形或任意形狀，然而本發明不以此為限。

接下來，步驟S106為：配合圖1、圖4及圖5所示，分別填充多個散熱輔助層50於多個貫穿開口S10內，其中多個散熱輔助層50設置在散熱基底層40的部分上表面401上。更進一步來說，多個散熱輔助層50可區分成多個第一散熱輔助層51及多個第二散熱輔助層52，多個第一散熱輔助層51會位於至少一第一電子元件21的上方，並且多個第二散熱輔助層52會位於至少一第二電子元件22的上方。舉例來說，多個散熱輔助層50可為金屬材料層、石墨烯材料層或任何具高導熱能力的材料層，然而本發明不以此為限。

最後，步驟S108為：配合圖1、圖5及圖6所示，移除圖案化模板S，以完全裸露多個第一散熱輔助層51及多個第二散熱輔助層52。更進一步來說，多個第一散熱輔助層51與空氣接觸的總表面積會大於多個第二散熱輔助層52與空氣接觸的總表面積。

綜上所述，如圖6所示，依據上述所提供的製作方法，本發明第一實施例可以提供一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構Z，其包括：一基板單元1、一電子單元2、一封裝單元3、一第一散熱單元4及一第二散熱單元5。基板單元1包括一電路基板10。電子單元2包括多個設置在電路基板10上且電性連接於電路基板10的電子元件20。封裝單元3包括一設置在電路基板10上且覆蓋多個電子元件20的封裝膠體30。第一散熱單元4包括一直接設置在封裝膠體30的頂面300上的散熱基底層40。第二散熱單元5包括多個直接設置在散熱基底層40的頂面400上的散熱輔助層50。

更進一步來說，如圖6所示，依據上述所提供的製作方法， 本發明第一實施例可以提供一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構Z，其包括：一基板單元1、一電子單元2、一封裝單元3、一第一散熱單元4及一第二散熱單元5。基板單元1包括一電路基板10。電子單元2包括至少一設置在電路基板10上且電性連接於電路基板10的第一電子元件21及至少一設置在電路基板10上且電性連接於電路基板10的第二電子元件22，其中至少一第一電子元件21所產生的熱會大於至少一第二電子元件22所產生的熱。封裝單元3包括一設置在電路基板10上且覆蓋至少一第一電子元件21及至少一第二電子元件22的封裝膠體30。第一散熱單元4包括一直接設置在封裝膠體30的頂面300上的散熱基底層40。第二散熱單元5包括多個直接設置在散熱基底層40的頂面400上的第一散熱輔助層51及多個直接設置在散熱基底層40的頂面400上的第二散熱輔助層52，其中多個第一散熱輔助層51會位於至少一第一電子元件21的上方，多個第二散熱輔助層52會位於至少一第二電子元件22的上方，並且多個第一散熱輔助層51與空氣接觸的總表面積會大於多個第二散熱輔助層52與空氣接觸的總表面積。

值得一提的是，如圖7所示，散熱基底層40可以是一從封裝膠體30的頂面300延伸至電路基板10的外環繞周圍100的金屬屏蔽層，以提供給模組積體電路封裝結構Z達到電性屏蔽效果。換言之，本發明所提供的模組積體電路封裝結構Z不僅可以有效提升散熱效能，亦可達成電性屏蔽效果。

〔第二實施例〕

請參閱圖8及圖9所示，本發明第二實施例可以提供一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構Z，其包括：一基板單元1、一電子單元2、一封裝單元3、一第一散熱單元4及一第二散熱單元5。由圖8與圖7的比較可知，本發明第二實施例與第一實施例最大的差別在於：

首先，在第二實施例中，基板單元1包括一設置在電路基板10內部且被電路基板10完全包覆的接地層11、一設置在電路基板10的外環繞周圍100上的外導電結構12、及一設置在電路基板10內部且電性連接於接地層11及外導電結構12之間的內導電結構13。另外，外導電結構12包括多個設置在電路基板10的外環繞周圍100上的外導電層120。外導電結構12包括多個設置在電路基板10的外環繞周圍100上且貫穿電路基板10的半穿孔121，並且多個外導電層120分別設置在多個半穿孔121的內表面上。內導電結構13包括多個分別對應於多個外導電層120的內導電層130，並且每一個內導電層130的兩相反末端分別直接接觸接地層11及相對應的外導電層120。

此外，在第二實施例中，多個電子元件20可通過電路基板10以電性連接於接地層11。舉例來說，作為多層電路板結構的電路基板10內部具有至少一電性連接於電子元件20及接地層11之間的導電結構設計，以使得電子單元2的多個電子元件20可通過電路基板10以電性連接於接地層11。再者，散熱基底層40可為一延伸至電路基板10的外環繞周圍100且直接接觸外導電結構12的金屬屏蔽層，並且接地層11可依序通過內導電結構13及外導電結構12，以電性連接於金屬屏蔽層。

〔第三實施例〕

請參閱圖10所示，本發明第三實施例可以提供一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構Z，其包括：一基板單元1、一電子單元2、一封裝單元3、一第一散熱單元4及一第二散熱單元5。由圖10與圖8的比較可知，本發明第三實施例與第二實施例最大的差別在於：在第三實施例中，基板單元1包括一設置在電路基板10內部的接地層11及一設置在電路基板10的一外環繞周圍100上的外導電結構12。另外，外導電結構12包括多個設置在電路基板10的外環繞周圍100上的外導電層120。接地層11從電 路基板10的外環繞周圍100裸露，以直接接觸多個外導電層120，並且多個電子元件20可通過電路基板10以電性連接於接地層11。此外，散熱基底層40可為一延伸至電路基板10的外環繞周圍100且直接接觸外導電結構12的金屬屏蔽層，並且接地層11可直接通過外導電結構12的多個外導電層120，以電性連接於金屬屏蔽層。

〔第四實施例〕

請參閱圖11及圖12所示，本發明第四實施例可以提供一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構Z，其包括：一基板單元1、一電子單元2、一封裝單元3、一第一散熱單元4及一第二散熱單元5。由圖11與圖7的比較可知，本發明第四實施例與第一實施例最大的差別在於：在第四實施例中，基板單元1包括一設置在電路基板10內部且被電路基板10完全包覆的接地層11、及一設置在電路基板10內部且電性連接於接地層11的內導電結構13。另外，內導電結構13包括多個內導電層130，每一個內導電層130具有一直接接觸接地層11的第一末端1301及一相反於第一末端1301且從電路基板10的外環繞周圍100裸露的第二末端1302，並且多個電子元件20可通過電路基板10內部的多層電路板結構，以電性連接於接地層11。此外，散熱基底層40可為一延伸至電路基板10的外環繞周圍100的金屬屏蔽層，金屬屏蔽層可直接接觸每一個內導電層130的第二末端1302，並且接地層11可直接通過內導電結構13的多個內導電層130，以電性連接於金屬屏蔽層。

〔第五實施例〕

請參閱圖13所示，本發明第五實施例可以提供一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構Z，其包括：一基板單元1、一電子單元2、一封裝單元3、一第一散熱單元4及一第二散熱單元5。由圖13與圖11的比較可知，本發明第五實施例與第四實施例 最大的差別在於：在第五實施例中，基板單元1包括一設置在電路基板10內部的接地層11，接地層11從電路基板10的外環繞周圍100裸露，並且多個電子元件20可通過電路基板10以電性連接於接地層11。另外，散熱基底層40可為一延伸至電路基板10的外環繞周圍100的金屬屏蔽層，金屬屏蔽層可直接接觸從電路基板10的外環繞周圍100所裸露的接地層11，以使得多個電子元件20可直接通過接地層11以電性連接於金屬屏蔽層。

〔實施例的可能功效〕

綜上所述，本發明的有益效果可以在於，本發明實施例所提供的模組積體電路封裝結構Z及其製作方法，其可透過“第一散熱單元4包括一直接設置在封裝膠體30的頂面300上的散熱基底層40”及“第二散熱單元5包括多個直接設置在散熱基底層40的頂面400上的散熱輔助層50”的設計，以有效提升模組積體電路封裝結構Z的散熱效能。

以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的範圍內。

Z‧‧‧模組積體電路封裝結構

1‧‧‧基板單元

10‧‧‧電路基板

2‧‧‧電子單元

20‧‧‧電子元件

21‧‧‧第一電子元件

22‧‧‧第二電子元件

3‧‧‧封裝單元

30‧‧‧封裝膠體

300‧‧‧頂面

4‧‧‧第一散熱單元

40‧‧‧散熱基底層

400‧‧‧頂面

5‧‧‧第二散熱單元

50‧‧‧散熱輔助層

51‧‧‧第一散熱輔助層

52‧‧‧第二散熱輔助層

Claims (9)

1. 一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其包括：一基板單元，所述基板單元包括一電路基板；一電子單元，所述電子單元包括多個設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的電子元件；一封裝單元，所述封裝單元包括一設置在所述電路基板上且覆蓋多個所述電子元件的封裝膠體；一第一散熱單元，所述第一散熱單元包括一直接設置在所述封裝膠體的頂面上的散熱基底層；以及一第二散熱單元，所述第二散熱單元包括多個直接設置在所述散熱基底層的頂面上的散熱輔助層；其中，所述基板單元包括一設置在所述電路基板內部且被所述電路基板完全包覆的接地層、一設置在所述電路基板的一外環繞周圍上的外導電結構、及一設置在所述電路基板內部且電性連接於所述接地層及所述外導電結構之間的內導電結構，其中所述外導電結構包括多個設置在所述電路基板的所述外環繞周圍上的外導電層，所述內導電結構包括多個分別對應於多個所述外導電層的內導電層，每一個所述內導電層的兩相反末端分別直接接觸所述接地層及相對應的所述外導電層；其中，所述外導電結構包括多個設置在所述電路基板的所述外環繞周圍上且貫穿所述電路基板的半穿孔，並且多個所述外導電層分別設置在多個所述半穿孔的內表面上。
2. 如請求項1之用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其中所述散熱基底層及多個所述散熱輔助層皆為金屬材料層或石墨烯材料層，且所述散熱基底層為一從所述封裝膠體的所述頂面延伸至所述電路基板的所述外環繞周圍的金屬屏蔽層。
3. 如請求項1之用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其中多個所述電子元件通過所述電路基板以電性連接於所述接地層，其中所述散熱基底層為一延伸至所述電路基板的所述外環繞周圍且直接接觸所述外導電結構的金屬屏蔽層，且所述接地層依序通過所述內導電結構及所述外導電結構，以電性連接於所述金屬屏蔽層。
4. 如請求項1之用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其中所述接地層從所述電路基板的所述外環繞周圍裸露，以直接接觸多個所述外導電層，且多個所述電子元件通過所述電路基板以電性連接於所述接地層，其中所述散熱基底層為一延伸至所述電路基板的所述外環繞周圍且直接接觸所述外導電結構的金屬屏蔽層，且所述接地層直接通過所述外導電結構，以電性連接於所述金屬屏蔽層。
5. 如請求項1之用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其中，每一個所述內導電層具有一直接接觸所述接地層的第一末端及一相反於所述第一末端且從所述電路基板的所述外環繞周圍裸露的第二末端，且多個所述電子元件通過所述電路基板以電性連接於所述接地層，其中所述散熱基底層為一延伸至所述電路基板的所述外環繞周圍的金屬屏蔽層，所述金屬屏蔽層直接接觸每一個所述內導電層的所述第二末端，且所述接地層直接通過所述內導電結構以電性連接於所述金屬屏蔽層。
6. 一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構，其包括：一基板單元，所述基板單元包括一電路基板；一電子單元，所述電子單元包括至少一設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的第一電子元件及至少一設置在所述電路基板上且電性連接於所述電路基板的第二電子元件，其中至少一所述第一電子元件所產生的熱大於至少一所述第二電子元件所產生的熱； 一封裝單元，所述封裝單元包括一設置在所述電路基板上且覆蓋至少一所述第一電子元件及至少一所述第二電子元件的封裝膠體；一第一散熱單元，所述第一散熱單元包括一直接設置在所述封裝膠體的頂面上的散熱基底層；以及一第二散熱單元，所述第二散熱單元包括多個直接設置在所述散熱基底層的頂面上的第一散熱輔助層及多個直接設置在所述散熱基底層的頂面上的第二散熱輔助層，其中多個所述第一散熱輔助層位於至少一所述第一電子元件的上方，多個所述第二散熱輔助層位於至少一所述第二電子元件的上方，且多個所述第一散熱輔助層的總表面積大於多個所述第二散熱輔助層的總表面積；其中，所述基板單元包括一設置在所述電路基板內部且被所述電路基板完全包覆的接地層、一設置在所述電路基板的一外環繞周圍上的外導電結構、及一設置在所述電路基板內部且電性連接於所述接地層及所述外導電結構之間的內導電結構，其中所述外導電結構包括多個設置在所述電路基板的所述外環繞周圍上的外導電層，所述內導電結構包括多個分別對應於多個所述外導電層的內導電層，每一個所述內導電層的兩相反末端分別直接接觸所述接地層及相對應的所述外導電層；其中，所述外導電結構包括多個設置在所述電路基板的所述外環繞周圍上且貫穿所述電路基板的半穿孔，並且多個所述外導電層分別設置在多個所述半穿孔的內表面上。
7. 一種用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構的製作方法，其包括下列步驟：提供一電路基板；將多個電子元件設置在所述電路基板上，以電性連接於所述電 路基板；形成一封裝膠體於所述電路基板上，以覆蓋多個所述電子元件；形成一散熱基底層於所述封裝膠體的頂面上；設置一圖案化模板於所述散熱基底層的頂面上，其中所述圖案化模板具有多個用於裸露所述散熱基底層的一部分上表面的貫穿開口；分別填充多個散熱輔助層於多個所述貫穿開口內，其中多個所述散熱輔助層設置在所述散熱基底層的所述部分上表面上；以及移除所述圖案化模板。
8. 如請求項7之用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構的製作方法，其中所述散熱基底層及多個所述散熱輔助層皆為金屬材料層或石墨烯材料層，且所述散熱基底層為一從所述封裝膠體的所述頂面延伸至所述電路基板的一外環繞周圍的金屬屏蔽層。
9. 如請求項7之用於提升散熱效能的模組積體電路封裝結構的製作方法，其中多個所述電子元件區分成至少一第一電子元件及至少一第二電子元件，且至少一所述第一電子元件所產生的熱大於至少一所述第二電子元件所產生的熱，其中多個所述散熱輔助層區分成多個第一散熱輔助層及多個第二散熱輔助層，多個所述第一散熱輔助層位於至少一所述第一電子元件的上方，多個所述第二散熱輔助層位於至少一所述第二電子元件的上方，且多個所述第一散熱輔助層的總表面積大於多個所述第二散熱輔助層的總表面積。