CN100352057C - 具有改善散热结构的封装基板及电子装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有改善散热结构的封装基板，适用于多重封装模块。封装基板包括一基板，其具有一芯片区以及至少一热通道区自芯片区向外延伸至基板的一边缘。至少一芯片，设置于芯片区中。多凸块，依矩阵排置于基板的芯片区及热通道区的外的区域，其中所述凸块之间的间距小于热通道区的宽度。本发明还公开一种具有改善散热结构的电子装置。

Description

具有改善散热结构的封装基板及电子装置

技术领域

本发明有关于一种电子封装，特别是有关于一种具有改善散热结构的封装基板，适用于多重封装模块(multi-package module，MPM)以及相关的电子装置。

背景技术

可携式电子产品，例如手机(cell phone)、移动计算机(mobile computing)及其它消费性产品需要在厚度薄、重量轻及低成本的限制因素下呈现高效能(performance)及功能(functionality)，因而驱使制造业者必须增加半导体芯片的集成度。亦即，制造业者开始转向三维(3D)封装，借由引线键合(wirebonding)法或芯片倒装(flip chip)法等组装技术而将多重芯片迭置于一封装中。

因此，多重封装模块(multi-package module，MPM)近来越来越受到瞩目，其可在一封装基板上整合不同功能的芯片，例如微处理器或内存、逻辑及光学集成电路等，取代了将个别的芯片放置于较大尺寸的印刷电路板(printed circuit board，PCB)上的方式。然而，相较于个别的单晶封装而言，多重封装模块具有较高的功率密度，而使得热管理(thermal management)变的更为重要且成为其成功发展的关键因素。

图1系示出传统的具有多重封装模块的电子装置100剖面示意图。此电子装置100包括一多重封装模块20，其组装于一印刷电路板(PCB)101上，且其包括一封装基板12。封装基板12的上表面及下表面各组装有不同功能的芯片16及14而构成多重封装模块20。举例而言，芯片16借由一封装基板12’的凸块(或锡球)10’而组装于封装基板12的上表面。芯片14则借由芯片倒装法组装于封装基板12的下表面。封装基板12下表面具有多凸块10，其对应连接至印刷电路板101上的焊垫(bonding pad)(未示出)，使芯片16及14与印刷电路板101作电性连接。在多重封装模块20中，芯片16所产生的热可借由辐射(radiation)和对流(convection)两种方式将其排出。然而，由于芯片14与印刷电路板101之间的间隙g狭小的关系，使得芯片14所产生的热难以借由辐射(radiation)和对流(convection)两种方式将其排出。因此，芯片14只能借由传导(conduction)方式进行散热。一般而言，印刷电路板101上对应芯片14的位置会形成一金属层102，并借由散热膏(heat conductive paste)22而与芯片14连接。因此，芯片14可借由散热膏22、金属层102及印刷电路板101所构成的热传导路径来进行散热。

然而，对于会产生高热的高功率芯片而言，上述被动式散热(passivecooling)是无法提供优选的散热效果以及较高的散热速率。亦即，将芯片所产生的热经由散热膏及金属层传导至印刷电路板并无法有效且及时地进行散热。

发明内容：

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有改善散热结构的封装基板，其中借由重新排置凸块而形成一热传导路径。

本发明的另一目的在于提供一种具有改善散热结构的电子装置，其中封装基板底侧芯片可借由热传导路径来提供主动式散热(active cooling)而将热有效地排出。

根据上述的目的，本发明的一实施例提供一种具有改善散热结构的封装基板，适用于多重封装模块。多封装基板包括一基板，其具有一芯片区以及至少一热通道区自芯片区向外延伸至封装基板的一边缘。多凸块，依矩阵排置于封装基板的芯片区及热通道区之外的区域，其中所述凸块之间的间距小于热通道区的宽度。

根据上述的另一目的，本发明的一实施例提供一种具有改善散热结构的电子装置，其包括：一封装基板、一电路板及一散热片。封装基板具有一芯片区以及至少一热通道区自芯片区向外延伸至封装基板的一边缘。多凸块依矩阵排置于封装基板的芯片区及热通道区的外的区域。电路板具有多焊垫对应连接至上述凸块。散热片设置于电路板与封装基板之间，其包括：对应于芯片区的一第一部及相邻于第一部且沿热通道区延伸至封装基板外侧的电路板上的一第二部。

又根据上述的另一目的，本发明的另一实施例提供一种具有改善散热结构的电子装置，其包括：一封装基板及一电路板。封装基板具有一芯片区以及至少一热通道区自芯片区向外延伸至封装基板的一边缘。多凸块，依矩阵排置于封装基板的芯片区及热通道区之外的区域。电路板包括：对应连接至上述凸块的多焊垫以及位于该封装基板下方的金属层。金属层包括：对应于芯片区的一第一部、相邻于第一部且沿热通道区延伸至封装基板外侧的电路板上的一第二部以及相邻于第二部的末端的一第三部。

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附附图，作详细说明如下：

附图说明：

图1示出传统的具有多重封装模块的电子装置剖面示意图。

图2A示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的多重封装模块的底视平面示意图。

图2B示出沿图2A中2B-2B线的剖面示意图。

图2C示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的多重封装模块的底视平面示意图。

图3A示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图。

图3B示出沿图3A中3B-3B线的剖面示意图。

图4A示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图。

图4B示出沿图4A中4B-4B线的剖面示意图。

符号说明：

10、10’～凸块；12、12’～封装基板；14、16～芯片；20～多层封装模块；22～散热膏；100～电子装置；101～印刷电路板；102～金属层；g～间隙。

30～凸块；32a芯片区；32b热通道区；32～封装基板；34、36～芯片；40～多层封装模块；42～散热膏；200～电子装置；201～电路板；202～焊垫；203～散热片；204～散热片的第一部；205～散热部件；206～散热片的第二部；207～风扇；208～散热模块；209～金属层；210～金属层的第一部；212～金属层的第二部；214～金属层的第三部。

具体实施方式：

以下配合图2A及图2B说明本发明实施例的具有改善散热结构的多重封装模块，其中图2A示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的多重封装模块的底视平面示意图，图2B示出沿图2A中2B-2B线的剖面示意图。多重封装模块40包括一封装基板32。封装基板32的下表面具有一芯片区32a以及至少一热通道区32b而其上表面则同样具有一芯片区(未示出)。此处，「下表面」指面向电路板(如，印刷电路板)的表面，而「上表面」指背向于下表面的表面。在本实施例中，封装基板32可为塑料基板、陶瓷基板、无机基板或是有机基板。典型的芯片区32a大***于封装基板32中心部。而不同于传统的封装基板，封装基板32具有热通道区32b自芯片区32a向外延伸至封装基板32的一边缘。在其它实施例中，热通道区32b可跨过芯片区32a而延伸至封装基板32的另一边缘，如图2C所示。业内人士可轻易了解封装基板32可具有一或多个热通道区自芯片区32a沿不同方向延伸至封装基板32边缘而不局限于图2A及图2C的型态。

具有不同功能的芯片34及36可借由相同或不同的封装方法而分别组装于封装基板32下表面的芯片区32a中以及上表面的芯片区中。举例而言，芯片34及36可借由芯片倒装法或引线键合法组装于封装基板32上。

多凸块(bump)30，例如金属凸块、锡球、或信号球等，系依矩阵排置于封装基板32的芯片区32a及热通道区32b之外的区域，用以将来自芯片34及36的信号传输至外部电路，其中凸块30之间的间距小于热通道区32b的宽度。

以下配合图3A及图3B说明本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置，其中图3A示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图，而图3B示出沿图3A中3B-3B线的剖面示意图，其中相同于图2A及图2B的部件使用相同的标号并省略相关的说明。电子装置200包括：一多重封装模块40、一电路板201及一散热片(heat sink)203。如先前所述，多重封装模块40包括一封装基板32及芯片34及36。封装基板32具有多凸块30，而凸块30依矩阵排置于封装基板32的芯片区32a及热通道区32b的外的区域。芯片34及36则分别设置于封装基板32下表面的芯片区32a及上表面的芯片区(未示出)。

电路板201，例如一印刷电路板，具有多焊垫(bonding pad)202对应连接至上述凸块30，以电性连接电路板201与芯片34及36。典型的电路板201由至少一或多个金属层以及至少一或多个绝缘层所构成，其中金属层可作为信号层、电源层、及/或接地层。此处，为简化，仅示出一平整基板。

散热片203设置于电路板201上且介于与电路板201封装基板32之间，其包括：第一部204及一第二部206。第一部204对应于芯片区32a且借由散热膏42与芯片34连接。第二部206相邻于第一部204且沿热通道区32b延伸至封装基板32外侧。在本实施例中，散热片203可由金、银或铜金属所构成。再者，散热片203的第一部204可与芯片34局部或完全重迭。此处，仅以完全重迭的情形作为范例说明。另外，需注意的是散热片203可随着热通道区32b的设计而作适当的变化。

散热模块208设置于封装基板32外侧的散热片203的第二部206部分上方，以提供主动式散热。在本实施例中，散热模块208可包括一风扇207及设置于其下方的散热部件(heat dissipating component)205，例如金属热板(heat plate)或是热管(heat pipe)。

根据本实施例的具有改善散热结构的电子装置200，热通道区32b可借由重新排置凸块30而形成的。再者，由于散热片203可沿着热通道区32b延伸至封装基板32外侧，因而位于封装基板32底侧的芯片34所产生的热可有效地且及时地借由导热装置205以辐射、对流及传导等方式排出至外在环境中，如图3B中箭号所示。另外，若芯片34为高功率芯片，还可借由风扇207将热迅速排出。相较于传统将热传导至电路板，本实施例的具有多重封装模块40的电子装置200具有优选的散热效果及较高的散热效率。

以下配合图4A及图4B说明本发明另一实施例的具有改善散热结构的电子装置，其中图4A示出根据本发明实施例的具有改善散热结构的电子装置的底视平面示意图，而图4B示出沿图4A中4B-4B线的剖面示意图，其中相同于图3A及图3B的部件使用相同的标号并省略相关的说明。不同于图3A及图3B的实施例，本实施例借由定义电路板201中的一金属层209而形成热传导路径。此处，金属层209包括一第一部210、一第二部212及一第三部214。金属层209的第一部210对应于芯片区32b且借由散热膏42与芯片34连接。金属层209的第二部212相邻于第一部210且沿热通道区32b延伸至封装基板32外侧的电路板201上。金属层209的第三部214则相邻于第二部212的末端。金属层209的第一部210及第二部212系作为一散热片，以将芯片34所产生的热传导至封装基板32外侧，而金属层209的第三部214作为一散热部件，以利用设置于其上方的风扇207将热排出至外在环境中，如图4B中箭号所示。

同样地，根据本实施例的具有改善散热结构的电子装置200，金属层209可沿着热通道区32b延伸至封装基板32外侧，因而位于封装基板32底侧的芯片34所产生的热可有效地且及时地以辐射、对流及传导等方式排出至外在环境中。相较于传统将热传导至电路板，本实施例的具有多重封装模块40的电子装置200具有优选的散热效果及较高的散热效率。再者，由于金属层209内含于电路板201中，故无需额外提供散热片及散热部件。

虽然本发明已以优选实施例公开如上，然其并非用以限定本发明，任何业内人士，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (7)

1.一种具有改善散热结构的电子装置，包括：

一封装基板，其包括：

一基板，具有一芯片区以及至少一热通道区自该芯片区向外延伸至该封装基板的一边缘；以及

多凸块，依矩阵排置于该封装基板的该芯片区及该热通道区之外的区域；

一电路板，具有多焊垫对应连接至所述凸块；以及

一散热片，设置于该电路板与该封装基板之间，其包括：

一第一部，对应于该芯片区；以及

一第二部，相邻于该第一部且沿该热通道区延伸至该封装基板外侧的该电路板上。

2.根据权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，还包括一散热模块，设置于该封装基板外侧的该第二部上方。

3.根据权利要求2所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热模块由一风扇和一热板构成。

4.根据权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热片由金、银或铜金属所构成。

5.根据权利要求1所述的具有改善散热结构的电子装置，还包括一第一芯片，设置于该芯片区中。

6.根据权利要求5所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热片的该第一部与该第一芯片局部或完全重迭。

7.根据权利要求2所述的具有改善散热结构的电子装置，其中该散热模块由一风扇和一热管所构成。

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