TWM616693U

TWM616693U - 具背面散熱機制的燒機電路板

Info

Publication number: TWM616693U
Application number: TW110201182U
Authority: TW
Inventors: 孫偉志; 陳蘊函; 劉少淇; 宋定謙
Original assignee: 伊士博國際商業股份有限公司
Priority date: 2021-01-29
Filing date: 2021-01-29
Publication date: 2021-09-11

Abstract

本創作揭露一種燒機電路板，包含一電路板、一第一導熱介面、一第二導熱介面及一風扇。該第一導熱介面接觸該電路板的背面對應一待測裝置的一區域。該第二導熱介面與該第一導熱介面垂直堆疊，且該第一導熱介面與該第二導熱介面為不同材質。該風扇電耦接至該電路板的背面並配置成提供沿著該背面的一橫向氣流

Description

具背面散熱機制的燒機電路板

本創作關於一種燒機裝置，特別是一種針對測試裝置(DUT)的燒機裝置所包含的主電路板，提供有背面散熱機制。

在半導體或者PCB的產業中，燒機(Burn-In)是測試晶圓或晶片的一種過程，複數個晶圓或晶片會對應地安裝在燒機板上的測試座上進行各種參數的測試，如溫度、應力、頻率等，檢測出任何在後續製程中，因設計，材料，製程或製造的缺陷所發生的故障。

經封裝後的積體電路(IC)，通常需要經過一定時間的燒機測試(burn in test)，以確保IC產品可以在嚴苛環境下運作。第一圖顯示一種已知燒機插座的示意圖。經封裝後的一晶片(100)被容置於固定在燒機裝置的主電路板(101)上的一基座(102)並電性連接至多個訊號接觸(未顯示)。具備散熱單元的一蓋體(103)對晶片(100)進行壓制並以一接觸介面(1031)接觸晶片(100)的頂部。一般而言，蓋體(103)的散熱單元是由多個散熱鰭片(1032)以特定形式排列而成，而這些散熱鰭片(1032)連接至接觸介面(1031)，藉此將燒機運行期間的晶片(100)頂部所累積的熱經由接觸介面(1031)傳導至散熱鰭片(1032)，釋放至空氣中。在已知的設計中，有額外提供一風扇於散熱鰭片(1032)上以增加對流，或者在接觸介面(1031)和散熱鰭片(1032)之間提供幫助導熱的多根導管，藉此提升燒機插座的散熱能力。隨著5G和AI時代的來臨，高功率IC的需求提高，針對高功率IC的燒機測試也變得更加嚴苛。例如在燒機過程中，高功率IC晶片所產生的熱，像是大於1500瓦的熱源，以上述設計可能無法滿足這類裝置的測試。

所謂燒機板(BIB)主要是由多個上述燒機插座是電性連接至一較大尺寸之電路板(即所述主電路板101)所構成。電路板具有一正面及一背面，燒機插座一律陣列於電路板的正面，故電路板的正面為主要的操作介面。至於電路板的背面仍有一些電子元件，但為了避免干擾堆疊在下方的燒機板正面，通常背面不會安排過多的電子元件。應了解，該電路板上還會有其他的電子組件，其也會根據燒機測試訊號的功率而產生熱，並抑制上述差基座的散熱效果，最終導致整個燒機板溫度過高，可達60度以上。據此可知，一般燒機板的設計主要將散熱機制配置在電路板的正面，如燒機插座本身。然而，測試期間晶片(100)所產生的熱亦會朝向電路板背面傳遞。燒機板背面缺乏散熱機制的情況下，熱散失的效率不佳，導致燒機裝置因保護機制自動斷電而終止測試。燒機板通常是垂直推疊在一機台中進行測試，故電路板背面也不適合加入體積過大的散熱手段，否則機台必須被強迫容納較少的燒機板數量。機台頂多本身的對流機制來處理燒機板背面的熱。

因此，發展一種具背面散熱機制的燒機電路板，且適合於機台中垂直堆疊，為本領亟待解決之課題。

本創作目的在於提供一種燒機電路板，包含：一電路板，具有一正面和一背面，該正面用於固持一待測裝置，且該待測裝置與該電路板電性耦接；一第一導熱介面，接觸該電路板的背面對應該待測裝置的一區域；一第二導熱介面，與該第一導熱介面垂直堆疊，且該第一導熱介面與該第二導熱介面為不同材質；及一風扇，電耦接至該電路板的背面並配置成提供沿著該背面的一橫向氣流。

在一具體實施例中，燒機電路板還包含：一固持機構，位於該電路板的背面對應該待測裝置的位置，用於固持該第一導熱介面。

在一具體實施例中，燒機電路板還包含：一第三導熱介面，與該第一導熱介面和第二導熱介面垂直堆疊，使該第二導熱介面介於該第一導熱介面和該第二導熱介面之間。

在一具體實施例中，燒機電路板還包含：一第四導熱介面，配置於該電路板的背面並至少圍繞該第三導熱介面。

在一具體實施例中，該第一導熱介面為銦片或散熱膏。

在一具體實施例中，該第二導熱介面為與該第一導熱介面接觸的一均溫板。

在一具體實施例中，該第三導熱介面為多個散熱鰭片，且相鄰散熱鰭片之間具有一第一鰭片間距。

在一具體實施例中，該第四導熱介面為多個散熱鰭片，且相鄰散熱鰭片之間具有一第二鰭片間距，且該第二鰭片間距大於該第一鰭片間距。

在一具體實施例中，該第四導熱介面具有一通道，該通道橫跨該第四導熱介面的多個鰭片，且與該第四導熱介面的多個鰭片正交，該風扇固定於該通道中。

在一具體實施例中，該橫向氣流通過該第一鰭片間距、該第二鰭片間距及該通道。

在一具體實施例中，該第三導熱介面與該第四導熱介面整合為單一導熱介面。

在一具體實施例中，該第四導熱介面的涵蓋範圍大於該第三導熱介面的涵蓋範圍，藉此使該燒機電路板的結構得到強化。

100:晶片

101:主電路板

102:基座

103:蓋體

1031:接觸介面

1032:散熱鰭片

200:電路板

2001:正面

2002:背面

202:待測裝置

204、204a、204b:固持結構

205:第一導熱介面

206:第二導熱介面

207、207a、207b:第三導熱介面

208:第四導熱介面

209:通道

210:風扇

211:導熱介面

參照下列圖式與說明，可更進一步理解本創作。非限制性與非窮舉性實例系參照下列圖式而描述。在圖式中的構件並非必須為實際尺寸；重點在於說明結構及原理。

第一圖顯示已知的燒機插座示意圖。

第二圖為本創作具背面散熱機制的燒機電路板示意圖。

第三圖顯示本創作燒機電路板的背面立體圖。

第四圖顯示根據第三圖剖面線的立體剖面圖。

第五圖顯示第三圖實施例的局部爆炸圖。

第六圖顯示第三圖實施例的另一爆炸圖。

第七圖為本創作另一實施例，顯示燒機電路板的背面立體圖。

第八圖顯示第七圖實施例的局部爆炸圖。

底下將參考圖式更完整說明本創作，並且藉由例示顯示特定範例具體實施例。不過，本主張主題可具體實施於許多不同形式，因此所涵蓋或申請主張主題的建構並不受限於本說明書所揭示的任何範例具體實施例；範例具體實施例僅為例示。同樣，本創作在於提供合理寬闊的範疇給所申請或涵蓋之主張主題。除此之外，例如主張主題可具體實施為方法、裝置或系統。因此，具體實施例可採用例如硬體、軟體、韌體或這些的任意組合(已知並非軟體)之形式。

本說明書內使用的詞彙「在一實施例」並不必要參照相同具體實施例，且本說明書內使用的「在其他(一些/某些)實施例」並不必要參照不同的具體實施例。其目的在於例如主張的主題包括全部或部分範例具體實施例的組合。

第二圖為本創作燒機電路板的方塊示意圖。本創作燒機電路板包含一電路板(200，亦稱主電路板)，如印刷電路板。電路板(200)可提供有用於傳遞訊號的資料匯流排，以及導電路線和諸多電子元件，在此不逐項贅述。

電路板(200)具有一正面(2001)和一背面(2002)。正面(2001)用於固持一待測裝置(202，DUT)，如經封裝的晶片。儘管圖中僅繪示待測裝置(202)接觸正面(2001)，本領域技術者應了解用於固持待測裝置(202)和電連接至電路板(200)的燒機插座(如第一圖所示基座202和蓋體103的結合)已自圖中省略，以達精簡。背面(2002)一般而言是朝下的表面，其仍會有一些電子元件或者對應正面(2001)電子元件的結構。

背面(2002)具有至少一固持結構(204)。在一實施例中，固持結構(204)為一矩形框，其可經由已知鎖固手段而固定至背面(2002)且對應待測裝置(202)的位置。固持結構(204)亦有強化背面(2002)結構的功能。在正面(2001)的操作中，如第一圖所示之插座，蓋體(103)會下壓會向電路板(200)施力，而固持結構(204)可防止電路板(200)被下壓而變形。安裝後的固持結構(204)暴露背面(2002)的部分區域，該區域至少涵蓋待測裝置(202)的底部。

本創作燒機電路板還包含一第一導熱介面(205)，其設置於固持結構(204)中且以一表面接觸電路板(200)的背面(2002)，藉此傳導待測裝置(202)底部的熱。在一實施例中，第一導熱介面(205)可選自熱介面材料(TIM)的其中一者或為導熱貼片。第一導熱介面(205)是較薄的一層導熱材料，主要功用是用於填補兩個硬件接合時在其之間所產生的微空隙及硬件表面的孔洞，藉此減少熱傳遞的接觸熱阻。因此，在本創作的較佳實施例中，第一導熱介面(205)是存在的。第一導熱介面(205)可為銦片或散熱膏，其中散熱膏為不導電，較適合作為本創作的第一導熱介面(205)。

本創作燒機電路板還包含一第二導熱介面(206)，其與第一導熱介面(205)垂直堆疊且以一表面接觸第一導熱介面(205)的一表面，藉此傳導第一導熱介面(205)的熱。較佳地，第二導熱介面(206)為一種均溫板(vapor chamber)。

本創作燒機電路板還包含一第三導熱介面(207)，其與第二導熱介面(206)垂直堆疊且以一表面接觸第二導熱介面(206)的一表面，藉此傳導第二導熱介面(206)的熱。在一實施例中，第三導熱介面(207)為多個散熱鰭片所組成。

根據上述配置，本創作燒機電路板的背面(2002)可再提供一橫向氣流通過第三導熱介面(207)，強化散熱效果。以下說明具體的手段。

第三圖顯示本創作燒機電路板背面的一具體實施例之局部立體圖，此以正面具有四個待測裝置之測試位置為例。第四圖為根據第三圖虛線的剖面立體圖。第五圖和第六圖分別顯示第三圖實施例的不同視角爆炸圖。應了解，這些圖均未顯示電路板正面存在的燒機插座，以保持圖面簡潔。本創作燒機電路板還包含一第四導熱介面(208)，其固定至電路板的背面(2002)，且圍繞著固持結構(204a、204b)及所述導熱介面(206a、207a、206b、207b)。較佳地，當第四導熱介面(208)固定至電路板背面(2002)，第四導熱介面(208)接觸連接在背面(2002)的發熱電子元件(2003)，像是用於提供訊號給測試裝置的電力模組。此處第一導熱介面省略未顯示。第四導熱介面(208)由一平板和多個散熱鰭片所組成，且第四導熱介面(208)的散熱鰭片沿著一第一橫向方向延伸(如第三圖中x方向)。第三導熱介面(207a、207b)也具有多個散熱鰭片，其也示沿著第一橫向方向延伸。如圖所示，第三導熱介面(207a、207b)中的相鄰散熱鰭片之間具有一第一鰭片間距，第四導熱介面(208)中的相鄰散熱鰭片之間距有一第二鰭片間距，且第一鰭片間距小於第二鰭片間距。

第四導熱介面(208)還形成有一通道(209)，其沿著一第二橫向方向(如第三圖中y方向)延伸。所述第一橫向方向和第二橫向方向均與背面(2002)平行，但第一橫向方向和第二橫向方向可為正交。在一實施例中，通道 (209)可貫穿第四導熱介面(208)的散熱鰭片，但不慣穿第三導熱介面(207a、207b)的散熱鰭片。本創作不限於單一個通道，亦不限於通道僅能沿單一方向。

如圖所示，本創作燒機電路板還包含至少一風扇(210)，其配置於通道(209)中並電性耦接至電路板。本實施例所示風扇(210)包含一主風扇提供較大的氣流，以及主風扇兩側的次風扇提供較小的氣流。主風扇可位於四個第三導熱介面的一中央，使其在x方向上與第四導熱介面(208)的散熱鰭片相鄰，而y方向上與次風扇相鄰。次風扇則是在x方向上分別與第三導熱介面(207a、207b)的鰭片和第四導熱介面(208)的鰭片相鄰，而y方向上與主風扇相鄰。通道(209)可一路延伸到電路板背面(2002)的相對兩邊緣。因此，由風扇(210)所提供的橫向氣流可沿著第一橫向方向(x方向)通過第三和第四導熱介面的散熱鰭片間距，以及沿著第二橫向方向(y方向)通過通道(209)，而離開電路板的範圍。從而，燒機電路板背面的散熱可經由該手段而改善。

第七圖和第八圖顯示本創作的另一實施例，其將前述第三導熱介面(207)和第四導熱介面(208)整合為多片的導熱介面(211)，每一片導熱介面(211)涵蓋對應的固持結構(204)及其周圍的電子元件，且可獨立拆卸。每片導熱介面(211)的一側提供有多個鰭片，而導熱介面(211)面對電路板背面(2002)的一側連接有如前述的第二導熱介面(206)用於配合接觸固持結構(204)的電路板背面(2002)發熱區域。相鄰兩片導熱介面(211)之間也形成有如同前述的通道(209)以及多個沿著通道(209)設置的風扇。如此整片式的導熱介面配置相較於前述第三導熱介面(207)和第四導熱介面(208)的組合有更直接的熱傳導效果。在可能的配置中，導熱介面(211)可針對不同位置(如靠近固定框或電子元件)而提供不同的鰭片尺寸。

至少根據上述實施例的說明，可知本創作提供的燒機電路板具有較佳的電路板背面散熱機制。意即，累積於電路板背面的熱可經由所述導熱介面及風扇的組合而散失。此外，這些導熱介面的組合也同時增強了電路板的結構強度。位於電路板正面的燒機插座，可經由操作而對電路板施予壓力，此壓力造成電路板彎曲。本創作提供的導熱介面，特別是散熱鰭片的導熱介面相對於電路板材質來的硬且可涵蓋較大的背面區域(如第四導熱介面的涵蓋面積大於第三導熱介面的涵蓋面積)，因而使電路板能抵抗燒機插座的下壓操作。

雖然為了清楚瞭解已經用某些細節來描述前述本創作，吾人將瞭解在申請專利範圍內可實施特定變更與修改。因此，以上實施例僅用於說明，並不設限，並且本創作並不受限於此處說明的細節，但是可在附加之申請專利範圍的領域及等同者下進行修改。

2002:背面

208:第四導熱介面

209:通道

Claims

一種燒機電路板，包含：一電路板，具有一正面和一背面，該正面用於固持一待測裝置，且該待測裝置與該電路板電性耦接；一第一導熱介面，接觸該電路板的背面對應該待測裝置的一區域；及一第二導熱介面，與該第一導熱介面垂直堆疊，且該第一導熱介面與該第二導熱介面為不同材質。
如請求項1所述之燒機電路板，還包含：一固持機構，位於該電路板的背面對應該待測裝置的位置，用於固持該第一導熱介面；及一風扇，電耦接至該電路板的背面並配置成提供沿著該背面的一橫向氣流。
如請求項2所述之燒機電路板，還包含：一第三導熱介面，與該第一導熱介面和第二導熱介面垂直堆疊，使該第二導熱介面介於該第一導熱介面和該第二導熱介面之間。
如請求項3所述之燒機電路板，還包含：一第四導熱介面，配置於該電路板的背面並至少圍繞該第三導熱介面。
如請求項4所述之燒機電路板，其中該第一導熱介面為銦片或散熱膏。
如請求項5所述之燒機電路板，其中該第二導熱介面為與該第一導熱介面接觸的一均溫板。
如請求項6所述之燒機電路板，其中該第三導熱介面為多個散熱鰭片，且相鄰散熱鰭片之間具有一第一鰭片間距。
如請求項7所述之燒機電路板，其中該第四導熱介面為多個散熱鰭片，且相鄰散熱鰭片之間具有一第二鰭片間距，且該第二鰭片間距大於該第一鰭片間距。
如請求項8所述之燒機電路板，其中該第四導熱介面具有一通道，該通道橫跨該第四導熱介面的多個鰭片，且與該第四導熱介面的多個鰭片正交，該風扇固定於該通道中。
如請求項9所述之燒機電路板，其中該橫向氣流通過該第一鰭片間距、該第二鰭片間距及該通道。
如請求項4所述之燒機電路板，其中該第三導熱介面與該第四導熱介面整合為單一導熱介面。
如請求項4所述之燒機電路板，其中該第四導熱介面的涵蓋範圍大於該第三導熱介面的涵蓋範圍，藉此使該燒機電路板的結構得到強化。