TWM457374U - 內埋式印刷電路板結構 - Google Patents

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TWM457374U
TWM457374U TW102200471U TW102200471U TWM457374U TW M457374 U TWM457374 U TW M457374U TW 102200471 U TW102200471 U TW 102200471U TW 102200471 U TW102200471 U TW 102200471U TW M457374 U TWM457374 U TW M457374U
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jian-jun Fu
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Elitegroup Computer Sys Co Ltd
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Description

內埋式印刷電路板結構
本創作是有關於一種印刷電路板結構，且特別是有關於一種內埋式印刷電路板結構。
近年來，電子產品已常見於娛樂、通訊、功率轉換、網路、電腦及消費產品之領域。電子產品亦可見於軍事應用、航空、汽車、工業控制器、與辦公室設備。泛舉記憶卡、記憶體模組、手機通訊板、電腦(或筆記型電腦)主機板或顯示卡等電子裝置，無不朝向高效能、微小化與薄化發展。現今的電子產品講求輕薄短小，除了需要維持高效能且穩定的品質，更必須節省空間以達到輕薄短小的目的。使用者對於系統加快處理速度(processing speed)與縮小尺寸的需求也日益增加。
在以往的電子裝置中，當半導體封裝件與印刷電路板(PCB)結合時，是將半導體封裝件以銲錫高溫接合於印刷電路板的表面。由於半導體封裝件黏著印刷電路板表面上，故會因為產品內部高度的限制，則必需選用高度較低的零件，或採用較薄的印刷電路板及較薄的外殼。
本創作提供一種內埋式印刷電路板結構，在上述內埋式印刷電路板結構中，半導體封裝件是設置於電路基板的開口內，且半導體封裝件上表面可暴露於該電路基板上表面，故藉由貼附於該半導體封裝件上表面的第一導熱片熱耦接至形成於該電路基板上表面的第一散熱層。
本創作提出一種內埋式印刷電路板結構，包括電路基板、半導體封裝件、第一散熱層以及第一導熱片。電路基板具有開口，開口貫通電路基板上表面與電路基板下表面。電路基板上表面與電路基板下表面係相反設置，而電路基板配置有至少一電路層。半導體封裝件設置於開口內，且半導體封裝件電性連接於電路層，其中半導體封裝件上表面暴露於電路基板上表面。第一散熱層形成於電路基板上表面的至少局部，第一導熱片貼附於半導體封裝件上表面，且第一導熱片熱耦接於第一散熱層。
除此之外，本創作還提出另一種內埋式印刷電路板結構，包括電路基板、半導體封裝件、第一散熱層以及第一導熱片。電路基板具有開口，開口開設於電路基板上表面，而電路基板配置有至少一電路層。半導體封裝件設置於開口內，且半導體封裝件電性連接於電路層，其中半導體封裝件上表面暴露於電路基板上表面。第一散熱層形成於電路基板上表面的至少局部，第一導熱片貼附於半導體封裝件上表面，且第一導熱片熱耦接於第一散熱層。
為讓本創作之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
為了充分瞭解本創作，於下文將例舉實施例並配合附圖作詳細說明，且其並非用以限定本創作。
〔內埋式印刷電路板結構之實施例〕
請參照圖1，圖1圖1是繪示依據本創作一實施例之內埋式印刷電路板結構1之側視剖面示意圖。如圖1所示，內埋式印刷電路板結構1包括電路基板110、半導體封裝件 140、第一散熱層130以及第一導熱片150。
電路基板110具有開口111，開口111貫通電路基板110上表面101與電路基板110下表面102，電路基板110上表面101與電路基板110下表面102係相反設置，其中電路基板110配置有至少一電路層120。電路基板110例如包括絕緣基板以及配置於絕緣基板上的電路層120。絕緣基板具有電絕緣性，且絕緣基板的材料例如為環氧樹脂、聚醯亞胺(PI，polyimide)、雙馬來醯亞胺三嗪樹脂(BT樹脂，bismaleimide triazine resin)或烯丙基化苯醚樹脂(A-PPE樹脂，Allylated Polyphenylene ether resin)等。另外，於其他實施例中，絕緣基板可作為核心層(core)，並且可以在絕緣基板上用增層法(build-up)來交替地形成絕緣層與電路層120。絕緣基板也可為包含加強材的纖維強化基板，所述加強材例如為已硬化之樹脂與玻璃布、玻璃不織布或芳族聚醯胺不織布等。
電路基板110具有上表面101以及下表面102，電路基板110上表面101與電路基板110下表面102係相反設置。整體而言，電路基板110之厚度(即電路基板110上表面101與電路基板110下表面102的垂直距離)是本技術領域具有通常知識者可依據實際需求而定，而電路基板110之厚度較佳例如介於0.6公釐至1.6公釐之間，但不以此為限。
於本具體實施例中，開口111之內壁103大致垂直於電路基板110上表面101，且開口111之內壁103大致垂直於電路基板110下表面102。開口111的尺寸以及形狀，與半導體封裝件140的尺寸以及形狀大致配合。於本實施例 中，開口111之尺寸略大於半導體封裝件140之尺寸。值得一提的是，開口111的大小與形狀是依據實際需求而設計，本發明之實施例並不限制。
開口111貫通電路基板110上表面101與電路基板110下表面102。於本實施例中，形成開口111的方法例如採用雷射鑽孔製程(laser drilling process)，對電路基板110進行鑽孔，以移除部分電路基板110而形成開口111，其中雷射能量束垂直入射上表面101，上述雷射鑽孔製程所使用的雷射可以是二氧化碳雷射、紫外光亞格雷射(UV-YAG laser)或是其他適當的雷射。另外，也可採用其他移除部分電路基板110之方法，例如電漿蝕刻、化學蝕刻或機械鑽孔等，以形成開口111。電路基板110配置有至少一電路層120。於本實施例中，電路基板110下表面102配置有電路層120，且電路層120位於開口111周圍，以提供半導體封裝件140電性連接。
半導體封裝件140設置於開口111內，且半導體封裝件140電性連接於電路層120，其中半導體封裝件140上表面141暴露於電路基板110上表面101。舉例而言，半導體封裝件140為晶片封裝，例如四面薄型扁平封裝(Thin Quad Flat Package，TQFP)或者薄縮小型輪廓封裝(Thin Shrink Small Outline Package，TSSOP)，半導體封裝件140可包含晶片載體、晶片、封膠體以及複數個引腳143。晶片係設置於晶片載體上，晶片載體係可為小型印刷電路板、電路薄膜或導線架，並可利用複數個銲線或凸塊使晶片之銲墊電性連接至晶片載體，並以封膠體密封晶片。在本實施例中，晶片係可為記憶體晶片，如快閃記憶體晶片 或是動態隨機存取記憶體晶片。
半導體封裝件140具有上表面141以及相對於上表面141的下表面142。整體而言，半導體封裝件140之厚度(即上表面141與下表面142的垂直距離)是本技術領域具有通常知識者可依據實際需求而定，而半導體封裝件140之厚度較佳例如介於0.65公釐至1.6公釐之間，但不以此為限。所述複數個引腳143設置於半導體封裝件140的兩側，半導體封裝件140藉由引腳143接合於電路基板110，且電性連接於電路基板110的電路層120。
再者，半導體封裝件140設置於開口111內，藉此，開口111能增加半導體封裝件140之嵌埋深度。半導體封裝件140上表面141暴露於電路基板110上表面101，具體而言，半導體封裝件140上表面141平齊於電路基板110上表面101。半導體封裝件140下表面142暴露於電路基板110下表面102，而半導體封裝件140下表面142略凸出於電路基板110下表面102。如圖所示，半導體封裝件140之最大厚度可接近電路基板110之厚度。
第一散熱層130形成於電路基板110上表面101的至少局部，且第一散熱層130位於該開口111周圍。第一散熱層130可藉由沉積導熱材料的方式形成，例如藉由噴鍍(spray coating)、電鍍(electroplating)、無電電鍍(electroless plating)、蒸鍍或濺鍍(sputtering)等製程。舉例而言，第一散熱層130可為圖案化的金屬層。第一散熱層130的厚度依材料不同而不同，且其可由例如金屬材料、合金材料、高分子材料或上述材料之組合沉積複數層導熱材料所形成。形成第一散熱層130的材料例如為銅、錫、銀、等金 屬材料、合金材料、高分子材料、石墨材質或上述材料之組合沉積複數層導熱材料。
值得一提的是，於本實施例中，第一散熱層130可為配置於電路基板110表面的銅箔、鋁箔或其他導熱金屬所構成，詳細而言，形成第一散熱層130時，可利用原先配置於電路基板110表面以作為導電線路的銅箔，所述導電線路表面覆蓋有一整層綠漆，可先除去部分綠漆，使底部之銅箔的部分表面裸露在外而形成裸銅，以形成第一散熱層130。所述裸銅之形狀可為複數個彼此分離之圓、橢圓或多邊形，例如三角形、正方形等。複數個彼此分離且直徑相等之圓可形成第一散熱層130。於本實施例中，第一散熱層130為連續的層狀構造且位於開口111周圍。
第一導熱片150為導熱效果良好之材質所製成，例如矽利康(Silicone)或相變化材。第一導熱片150貼附於半導體封裝件140上表面141，且第一導熱片150熱耦接於第一散熱層130。於本實施例中，第一導熱片150位於開口111上方且覆蓋半導體封裝件140上表面141以及第一散熱層130。由於半導體封裝件140上表面141暴露於電路基板110上表面101，且由於第一導熱片150為軟性材質，因此第一導熱片150可緊密貼附於半導體封裝件140上表面141以及位於開口111周圍的第一散熱層130，以熱耦接於第一散熱層130。此舉能消除第一散熱層130和半導體封裝件140之間可能存在的熱耦接熱阻，進而加強第一散熱層130對半導體封裝件140的散熱作用。第一導熱片150其係熱耦合至第一散熱層130，以快速導散半導體封裝件140發出之熱量。半導體封裝件140所發出的熱可傳導至 第一導熱片150，再藉由第一散熱層130以及流經第一散熱層130上方之冷空氣將熱量帶走。
〔內埋式印刷電路板結構之另一實施例〕
請參照圖2，圖2是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構1之側視剖面示意圖。本實施例之內埋式印刷電路板結構1與前述實施例相似之處不再描述，而以下僅針對本實施例與前述實施例之間的不同之處進行詳細說明。如圖2所示，半導體封裝件140接合於開口111的內壁103，且開口111的內壁103具有階梯形狀，而電路層120係設置於內壁103的至少局部，以提供半導體封裝件140電性連接。
半導體封裝件140設置於開口111內，半導體封裝件140藉由引腳143接合於電路基板110於開口111內壁103，且電性連接於電路層120。藉此，具有階梯形狀內壁103的開口111能增加半導體封裝件140之嵌埋深度。於本實施例中，半導體封裝件140上表面141平齊於電路基板110上表面101，且半導體封裝件140下表面142平齊於電路基板110下表面102。如圖所示，半導體封裝件140之最大厚度可大致相等於電路基板110之厚度。
〔內埋式印刷電路板結構之另一實施例〕
請參照圖3，圖3是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構1之側視剖面示意圖。本實施例之內埋式印刷電路板結構1與前述實施例相似之處不再描述，而以下僅針對本實施例與前述實施例之間的不同之處進行詳細說明。如圖3所示，半導體封裝件140之引腳143的形狀為大致平直形狀，且引腳143的延伸方向與電路基板110上 表面101或下表面102大致平行。半導體封裝件140藉由引腳143接合於電路基板110於開口111內壁103，且電性連接於電路層120。藉此，具有階梯形狀內壁103的開口111能增加半導體封裝件140之嵌埋深度。如圖所示，半導體封裝件140之最大厚度可略小於電路基板110之厚度。
〔內埋式印刷電路板結構之另一實施例〕
請參照圖4，圖4是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構1之側視剖面示意圖。本實施例之內埋式印刷電路板結構1與前述實施例相似之處不再描述，而以下僅針對本實施例與前述實施例之間的不同之處進行詳細說明。如圖4所示，半導體封裝件140例如為球型陣列封裝(Ball Grid Array，BGA)，半導體封裝件140藉由導電球144接合於電路基板110，且電性連接於設置於內壁103的電路層120。值得一提的是，半導體封裝件140的底部140a具有階梯形狀，以配合於內壁103，而所述複數個導電球144設置於半導體封裝件140的底部140a。
不同習知球型陣列封裝，該些導電球144係設置於半導體封裝件140的階梯狀底部140a，以接合至階梯狀的開口111內壁103，藉此增進該半導體封裝件140之嵌埋深度。於本實施例中，半導體封裝件140上表面141平齊於電路基板110上表面101，且半導體封裝件140下表面142平齊於電路基板110下表面102。如圖所示，半導體封裝件140之最大厚度可大致相等於電路基板110之厚度。
另外，半導體封裝件140還可包括第三散熱層180以及第二導熱片190。第三散熱層180形成於電路基板110下表面102的至少局部，相似地，於本實施例中，第三散 熱層180同樣可為配置於電路基板110表面的銅箔、鋁箔或其他導熱金屬所構成，且第三散熱層180位於開口111周圍。而第二導熱片190貼附於半導體封裝件140下表面142，且第二導熱片190熱耦接於第三散熱層180。第二導熱片190為導熱效果良好之材質所製成，於本實施例中，第二導熱片190位於開口111下方且覆蓋半導體封裝件140下表面142以及第三散熱層180。由於半導體封裝件140下表面142暴露於電路基板110下表面102，且由於第二導熱片190為軟性材質，因此第二導熱片190可緊密貼附於半導體封裝件140下表面142以及位於開口111周圍的第三散熱層180，以熱耦接於第三散熱層180。
另外，內埋式印刷電路板結構1可更包括間隙物170，間隙物170設置於開口111內，且位於半導體封裝件140與電路基板110之間。舉例而言，間隙物170可為液態填充膠，例如底部填充膠(underfill material)或液態環氧樹脂(liquid epoxyresin)。間隙物170填充於該半導體封裝件140與開口111內壁103之間的空隙。間隙物170能加強半導體封裝件140與電路基板110的接合。間隙物170可用以支撐於半導體封裝件140以及電路基板110之間，藉由間隙物170可分散電路基板110所受的壓力，而可避免電路基板110凹陷或半導體封裝件140崩壞。
〔內埋式印刷電路板結構之另一實施例〕
請參照圖5，圖5是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構1之側視剖面示意圖。本實施例之內埋式印刷電路板結構1與前述實施例相似之處不再描述，而以下僅針對本實施例與前述實施例之間的不同之處進行詳細 說明。如圖5所示，在本實施例中，電路基板110可為硬質多層板，而電路基板110配置有複數個電路層120，所述複數個電路層120埋設於電路基板110。於其他實施例中，電路基板110例如可包括核心層、多個電路層120、多個介電層。這些電路層120與這些介電層分別配置於核心層的相對兩側。此外，這些電路層120可藉由通孔或盲孔電性導通，初始基板可作為核心層(core)，並且可以在基板110上用增層法(build-up)來交替地形成介電層與電路層120。
值得一提的是，階梯形狀的內壁103可暴露電路層120局部，以提供半導體封裝件140電性連接。半導體封裝件140設置於開口111內，半導體封裝件140藉由藉由導電球144接合於電路基板110，且電性連接於暴露於內壁103的電路層120。藉此，具有階梯形狀內壁103的開口111能增加半導體封裝件140之嵌埋深度。於本實施例中，半導體封裝件140上表面141平齊於電路基板110上表面101，且半導體封裝件140下表面142平齊於電路基板110下表面102。如圖所示，半導體封裝件140之最大厚度可大致相等於電路基板110之厚度。
另外，內埋式印刷電路板結構1還可包括第二散熱層160，第二散熱層160埋設於電路基板110。開口111的內壁103暴露第二散熱層160之局部，而半導體封裝件140熱耦接於暴露的第二散熱層160。第二散熱層160例如為埋設於電路基板110內的銅箔、鋁箔或其他導熱金屬所構成，且階梯形狀的內壁103暴露第二散熱層160之局部。而半導體封裝件140可熱耦接於暴露的第二散熱層160， 藉此，半導體封裝件140所發出的熱可傳導至第二散熱層160。此外，還可形成多個焊球於開口111內壁103，並使半導體封裝件140經由這些焊球熱耦接至第二散熱層160。
〔內埋式印刷電路板結構之其他實施例〕
請參照圖6至圖9，圖6至圖9是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構2之側視剖面示意圖。本實施例之內埋式印刷電路板結構2與前述實施例相似之處不再描述，而以下僅針對本實施例與前述實施例之間的不同之處進行詳細說明。如圖6至圖9所示，這些實施例之內埋式印刷電路板結構2之開口111僅開設於電路基板110上表面101，而電路層120係設置於內壁103的至少局部。舉例而言，如圖6所示，於本創作的一實施例中，電路層120係設置於開口111的內壁103底部，半導體封裝件140接合於開口111的內壁103底部，且藉由接腳143電性連接於電路層120。另外，內埋式印刷電路板結構1還可包括電子零組件200，例如被動元件。被動元件可設置於開口111內且電性連接於電路層120。
綜上所述，根據本創作實施例，上述的內埋式印刷電路板結構1、2由於半導體封裝件140是設置於開口111內，可減少產品內部高度的限制；且半導體封裝件140上表面141可暴露於該電路基板110上表面101，故藉由貼附於該半導體封裝件140上表面141的第一導熱片150連接至形成於該電路基板110上表面101的第一散熱層130，可增加有效之散熱面積。
以上所述僅為本創作的實施例，其並非用以限定本創作的專利保護範圍。任何熟習相像技藝者，在不脫離本創 作的精神與範圍內，所作的更動及潤飾的等效替換，仍在本創作的專利保護範圍內。
1、2‧‧‧內埋式印刷電路板結構
110‧‧‧電路基板
101‧‧‧電路基板上表面
102‧‧‧電路基板下表面
111‧‧‧開口
103‧‧‧內壁
120‧‧‧電路層
130‧‧‧第一散熱層
140‧‧‧半導體封裝件
140a‧‧‧半導體封裝件底部
141‧‧‧半導體封裝件上表面
142‧‧‧半導體封裝件下表面
143‧‧‧引腳
144‧‧‧導電球
150‧‧‧第一導熱片
160‧‧‧第二散熱層
170‧‧‧間隙物
180‧‧‧第三散熱層
190‧‧‧第二導熱片
200‧‧‧電子零組件
圖1是繪示依據本創作一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖2是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖3是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖4是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖5是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖6是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖7是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖8是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
圖9是繪示依據本創作另一實施例之內埋式印刷電路板結構之側視剖面示意圖。
1‧‧‧內埋式印刷電路板結構
110‧‧‧電路基板
101‧‧‧電路基板上表面
102‧‧‧電路基板下表面
111‧‧‧開口
103‧‧‧內壁
120‧‧‧電路層
130‧‧‧第一散熱層
140‧‧‧半導體封裝件
141‧‧‧半導體封裝件上表面
142‧‧‧半導體封裝件下表面
143‧‧‧引腳
150‧‧‧第一導熱片

Claims (13)

  1. 一種內埋式印刷電路板結構，包括：一電路基板，具有一開口，該開口貫通該電路基板上表面與該電路基板下表面，該電路基板上表面與該電路基板下表面係相反設置，其中該電路基板配置有至少一電路層；一半導體封裝件，設置於該開口內，且該半導體封裝件電性連接於該電路層，其中該半導體封裝件上表面暴露於該電路基板上表面；一第一散熱層，形成於該電路基板上表面的至少局部；以及一第一導熱片，貼附於該半導體封裝件上表面，且該第一導熱片熱耦接於該第一散熱層。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該半導體封裝件上表面平齊於該電路基板上表面。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該第一散熱層位於該開口周圍。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該半導體封裝件接合於該開口的一內壁。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該開口的該內壁具有階梯形狀。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該半導體封裝件的一底部具有階梯形狀，以配合於該內壁。
  7. 如申請專利範圍第4項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該電路層設置於該內壁的至少局部。
  8. 如申請專利範圍第4項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該電路層埋設於該電路基板，且該內壁暴露該電路層局部。
  9. 如申請專利範圍第4項所述之內埋式印刷電路板結構，更包括一第二散熱層，埋設於該電路基板，且該內壁暴露該第二散熱層局部，而該半導體封裝件熱耦接於該暴露的第二散熱層。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之內埋式印刷電路板結構，更包括一間隙物，設置於該開口內，且位於該半導體封裝件與該電路基板之間。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之內埋式印刷電路板結構，其中該半導體封裝件下表面暴露於該電路基板下表面，該半導體封裝件上表面與該半導體封裝件下表面係相反設置。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之內埋式印刷電路板結構，更包括：一第三散熱層，形成於該電路基板下表面的至少局部；以及一第二導熱片，貼附於該半導體封裝件下表面，且該第二導熱片熱耦接於該第三散熱層。
  13. 一種內埋式印刷電路板結構，包括：一電路基板，具有一開口，該開口開設於該電路基板上表面，其中該電路基板配置有至少一電路層；一半導體封裝件，設置於該開口內，且該半導體封裝 件電性連接於該電路層，其中該半導體封裝件上表面暴露於該電路基板上表面；一第一散熱層，形成於該電路基板上表面的至少局部；以及一第一導熱片，貼附於該半導體封裝件上表面，且該第一導熱片熱耦接於該第一散熱層。
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