CN1218377C - 具有散热布线设计的集成电路封装装置 - Google Patents

Abstract

一种具有散热布线设计的集成电路封装装置，在封装基板上放置集成电路芯片，在芯片周围设置电源环结构，在靠近集成电路芯片的高热能区域的电源环结构具有较大的表面积，以增进电源环结构与封装基板之间的接触面积，而且电源环结构以电连通路连接多层电路板的等电位导电层，以增进散热效能。

Description

具有散热布线设计的集成电路封装装置

技术领域

本发明涉及一种集成电路芯片封装装置，尤其涉及一种具有散热布线设计的集成电路芯片封装装置。

背景技术

在集成电路的制造过程中，在晶圆上制造多个半导体芯片，在完成半导体制程之后，将包含半导体芯片的晶粒(die)从晶圆上切割下来，而每一个晶粒就是一个半导体组件。在取得晶粒之后，必须进行晶粒的封装制程，使得晶粒上的半导体组件能够在封装基板上独立运作，这一封装制程包含：准备一个封装基板，上面具有与晶粒进行电连接的导电线路；然后，将晶粒固定在封装基板上，如果是一般封装装置，就以打线制程连接半导体组件与封装基板，如果是覆晶封装装置，就以金属垫连接半导体组件与封装基板；最后，进行整体的包装过程，将半导体组件包装在封装基板上。

在集成电路的封装制程中，封装基板的设计根据半导体组件所需的电气特性或散热特性而定。

如图1所示，是按照现有技术一个核心逻辑芯片封装并设置在主机板上的构造示意图，其中核心逻辑芯片10放在一个基板11的上表面，而核心逻辑芯片10通过焊线12连接到基板11上的信号输出入接线垫(pad)，信号输出入接线垫通过透孔13连接基板11下表面的球状接脚14。然而，因为芯片10的电源接线数量众多，因此基板11上方设有一个电源环结构(power ring)15，而多条电源接线16便连接到这个电源环15上，该电源环15则再通过多个透孔17与下方的球状接脚18电性连接。而基板11周围与上方则设置有一个塑料外盖19，用来保护核心逻辑芯片10本身。而核心逻辑芯片10通过焊线12或电源接线16连接到封装基板11的信号输出入接线垫或电源环结构，然后通过透孔14、17中的金属栓塞连接球状接脚14、18，然后电连接于主机板20，核心逻辑芯片10可通过这一封装装置与电路板20上的其它电路组件完成电性连接。

如图1所示的集成电路封装装置，在封装基板11上设置电源环结构，而且此电源环结构设在半导体芯片的一侧，这种结构便于在半导体芯片与电源环结构之间的电源导线接线制程与简化封装基板上的布线。但是，在封装基板上的一侧设置电源环结构，将会大幅增加封装基板上的热应力问题，因为在半导体芯片的正常运作过程中，电源环结构会因为大量的电流而发热，如果封装基板的散热效应较差或者是导热效应较差，将会在封装基板上产生热应力导致封装基板扭曲，或者因封装基板的温度过高导致半导体芯片无法正常运作。

因此，散热效率一直是半导体芯片制造的重要课题，尤其在操作速率快且积集度高的核心逻辑芯片上，如果芯片的散热效率不好，则出现故障的机率将增加很多。但是，在上述核心逻辑芯片的封装装置与设置在主机板上的方式，核心逻辑芯片通过金属焊线与封装基板作电连接，而核心逻辑芯片以底部连接封装基板，而封装基板以球状焊垫连接于主机板，都无法有效达到散热的实际需求，而如何改善上述技术手段的缺陷，是目前需要解决的问题。。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种具有散热布线设计的集成电路芯片封装装置，在一个封装基板上放置集成电路芯片，在集成电路芯片的周围设置电源环结构，在靠近集成电路芯片的高热能区域，电源环结构具有较大的表面积，使得其与封装基板之间具有较大的接触面积，以增进散热效能。

本发明的另一目的在于一种具有散热布线设计的集成电路芯片封装装置，利用封装基板与计算机主机板的电连接通路，增加电连接通路的接触面积，以增进散热效能。

本发明的再一目的在于提供一种具有散热布线设计的集成电路芯片封装装置，利用散热金属外盖保护在封装基板上的集成电路芯片，以增进散热效能。

根据上述构想，本案所述的芯片封装装置，其中该电源环由多个互不相连的区块组成，而在该芯片产生热能较多的区域周缘的区块表面积大于其它区块的表面积。

附图说明

图1表示一个核心逻辑芯片封装与设置于主机板上的现有构造示意图；

图2表示根据本发明的具有散热布线设计的集成电路封装装置的较佳实施例的俯视图；

图3表示根据本发明的具有散热布线设计的集成电路封装装置的侧视剖面示意图。

图中的符号说明

10  核心逻辑芯片	11  基板
		12  信号接线	13  透孔
14  球状接脚	15  电源环结构
		16  电源接线	17  透孔
18  球状接脚	19  塑料外盖
		20  主机板	30  芯片
31  基板	32  电源环
		321、322  区块	36  电源接线
37  透孔	38  球状接脚
		39  外盖	391 散热金属上盖
40  主机板	41  透孔
		42  等电位导电层

具体实施方式

以下配合附图，详细说明本发明的具有散热布线设计的集成电路封装装置。

如图2所示，其表示根据本发明的芯片封装散热结构的较佳实施例构造俯视示意图，其中芯片30放在基板31的上方，而电源环32由多个区块321、322所组成，而为了能够有效增强散热功能，本发明在芯片30产生热能较多的区域(本例中芯片的左下区域为产热较多的区域)周缘的区块321表面积大于其它区块322的表面积。这样一来，原本温度较高的芯片左下区域将可有效散热而维持在较好的工作温度。

另外，如图3所示，为根据本发明的芯片封装散热结构的较佳实施例构造侧视剖面示意图，其中芯片30放在基板31的上方，而芯片30上的多条电源接线36连接至电源环(power ring)32上，该电源环32则再通过多个透孔37中的金属栓塞与下方的球状接脚38完成电性连接，而通过球状接脚38与主机板40的电性接触，芯片30便可与电路板40上的其它电路组件完成电性连接。而为了能改善芯片的散热功能，本发明在用来保护芯片30的外盖39中以金属材质(例如铝等金属)来制成散热金属上盖391，这样一来，可以有效增加芯片及其封装装置整体的散热效率。

再者，为了增加散热面积，本发明还通过具有多层结构的电路板40上的透孔41的金属栓塞，进而将球状接脚38与设置在电路板40中的等电位导电层42(可为电源层或接地层)完成连接，进而使该芯片可利用这些大面积的电位导电层进行散热。在本发明的一个较佳实施例中，电路板是一个多层电路板，具有一个等电位导电层，此电路板可以是一般计算机主机板。

因此，基板31通过围绕于芯片30周围的电源环结构32(如图3所示)，在芯片30产生热能较多的区域(例如图2所示的芯片左下角区域)，电源环结构321(如图2所示)具有较大的表面积，以增加基板31与电源环结构的接触面积，而电源环结构通过透孔41中的金属栓塞连接至球状接脚38，在连接至电路板40的等电位导电层42(如图3所示)，以增强基板31的散热效率。换句话说，在芯片周围区域增加电源环结构的表面积，以增加电源环结构与封装基板之间的接触面积，将可通过电路板的等电位导电层加强封装基板的散热效能。

综上所述，本发明改变现有芯片封装装置并利用下方电路板的特殊结构来改善散热效率，进而有效解决现有技术的缺陷，而本发明的芯片可以是一个核心逻辑芯片(core logic chip)，而该多层电路板则是一个计算机主机板，但本发明的技术手段可被应用到其它类似的芯片封装装置上，任何对本发明进行的变形和修饰，只要不脱离本发明的精神实质，都将被视为含盖于本发明的范围中，本发明的范围由其权利要求书所定义。

Claims (9)

1.一种集成电路芯片的封装装置，该封装装置包含：

一基板，其第一表面用于放置该集成电路芯片；

多个球状接脚，设置于该基板的第二面；以及

一电源环，设置于该基板的该第一表面该电源环通过多根电源接线与该芯片电性连接，并经由穿过该基板的多个金属栓塞而与这些球状接脚完成电性连接，其特征在于，

该电源环围绕在该集成电路芯片的周围，并且该电源环在该集成电路芯片产生热能较多的区域周围的表面积大于在其它区域的表面积。

2.如权利要求1所述的封装装置，其特征在于，该电源环由多个互不相连的区块组成，而在该集成电路芯片产生热能较多的区域周缘的区块表面积大于其它区块的表面积。

3.如权利要求1所述的封装装置，其特征在于，在该基板与该集成电路芯片的上方覆盖一个散热金属上盖，以保护该集成电路芯片并加强该集成电路芯片的散热效果。

4.如权利要求3所述的封装装置，其特征在于，该散热金属上盖的材质为铝金属。

5.如权利要求1所述的封装装置，其特征在于，该集成电路芯片为核心逻辑芯片。

6.如权利要求1所述的封装装置，其特征在于，该基板由该球状接脚与一个多层电路板进行电连接。

7.如权利要求6所述的封装装置，其特征在于，该多层电路板具有一个等电位导电层与多个透孔，而该球状接脚透过该多个透孔，而与该多层电路板中的一个等电位导电层完成电性连接，进而使该集成电路芯片可利用该等电位导电层进行散热。

8.如权利要求7所述的封装装置，其特征在于，该等电位导电层为一电源层或一接地层。

9.如权利要求6所述的封装装置，其特征在于，该多层电路板为一计算机主机板。

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