TWI306381B - Printed circuit board with improved thermal dissipating structure and electronic device with the same - Google Patents

Description

1306381 箱 . 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種電子裝置，特別是有關於一種具有改 善散熱結構以及多重封裝模組（multi-package module，MPM ) 之電子裝置。 【先前技術】 . 可攜式電子產品，例如手機（cell phone )、行動電腦（mobile computing )及其他消費性產品需要在厚度薄、重量輕及低成本 的限制因素下呈現高效能 （performance ) 及功能 ( functionality )，因而驅使製造業者必須增加半導體晶片的集 積度。亦即，製造業者開始轉向三維（3D )封裝，藉由打線（wire bonding )法或覆晶（flip chip )法等組裝技術而將多重晶片疊 置於一封裝中。 因此，多重封裝模組（multi-package module, MPM)近來 越來越受到矚目，其可在一封裝基板上整合不同功能的晶片， 例如微處理器或記憶體、邏輯及光學積體電路等，取代了將個 別的晶片放置於較大尺寸的印刷電路板（printed circuit board, PCB )上的方式。然而，相較於個別的單晶封裝而言，多重封 裝模組具有較高的功率密度，而使得熱管理（thermal management )變的更為重要且成為其成功發展之關鍵因素。 第1圖係繪示出傳統的具有多重封裝模組之電子裝置100 剖面示意圖。此電子裝置100包括一多重封裝模組20，其組裝 於一印刷電路板（PCB) 101上，且其包括一封裝基板12。封 裝基板12之上表面及下表面各組裝有不同功能之晶片16及14 而構成多重封裝模組20。舉例而言，晶片16藉由一封裝基板 12’之凸塊（或錫球）10’而組裝於封裝基板12之上表面。晶片 0608-A40468TWF 5 1306381 14則藉由覆晶法組裝於封装基板丨2之下表面。封轳美板12 表面具有複數凸塊ίο,其對應連接至印刷電路板ι〇ι上&的== (bondmg Pad)(未緣示），使晶片16及14與印刷電路板⑻ 作電性連接。在多重封裝模組2G中，晶片16所產生㈣⑼ 由輕射（radiatl〇n)和對流（c〇nvectl〇n)兩種方式將其排出: 然而，由於晶片！4與印刷電路板1〇1之間的間隙§狭小的關 係，使得晶片14所產生的熱難以藉由輻射（radiati〇n)和對流 (convection)兩種方式將其排出。因此，晶片“只能藉由: 導Uonducdon)方式進行散熱。一般而言，印刷電路^⑻ 上對應晶片U的位置會形成—金屬層1〇2,並藉由散熱膏（h加 C〇ndUCtlvepaste)22而舆晶片14連接。因此，晶片μ可藉由 散熱膏22、金屬層102及印刷電路板1〇1所構成的熱傳導路徑 來進行散熱。 & 然而，對於會產生高熱的高功率晶片而言，上述被動式散 熱（㈣幻—叫）是無法提供較佳的散熱效{以及較高的散 熱速率φ即，將晶片所產生的熱經由散熱膏及金屬層傳導至 印刷電路板並無法有效且及時地進行散熱。 【發明内容】 有鑑於此，本發明之目的在於提供一種具有改善散熱結構 之電子裝置，#中藉由重新排置封裝基板之凸塊而形成一熱傳 導路徑。再者，封裝基板底側晶片藉由熱傳導路徑來提供主動 式（active)及被動式散熱而將熱有效地排出。 根據上述之目的，本發明之一實施例係提供一種具有改盖 散熱結構之印刷電路板，適用於—多重封裝模組之封裝基板: 其包括-，板及-散熱片。散熱片設置於基板上，其具有—第 4及f ’其中第__部對應設置於多重封裝模組之封裝

0608-A40468TWF 1306381 基板下方，而第二部相鄰於第一部且具有至少一鰭部。 又根據上述之目的，本發明之一實施例係提供—種具有改 善散熱結構之電子裝置，其包括：一封裝基板、一電路板及一 散熱片。封裝基板，包括：一基板，具有一晶片區以及至少一 熱通道區自晶片區向外延伸至基板之—邊緣。複數凸塊，依陣 列排置於基板之晶片區及熱通道區之外的區域。電路板具有複 數焊墊對應連接至凸塊。散熱#設置於電路板與封裝基板之 間，其包括：一第一部，對應於晶片區。-第二部’相鄰於第 一部且沿熱通道區延伸至封裝基板外側的電路板上，其中位於 封裝基板外側的第二部具有至少一鰭部。 又根據上述之目的，本發明之另一實施例係提供一種且有 改善散熱結構之電子裝置，其包括：一封裝基板及一電路板。 封裝基板’包括：-基板’具有—晶片區以及至少—熱通道區 自晶片區向外延伸至基板之—邊緣。複數凸塊，依陣列排置於 基板之晶片區及熱通道區之外的區域。電路板，包括：複數焊 墊:對應連接至凸塊。-金屬層，位於封裝基板下方，其包括： :第-部’對應於晶片㊣；一第二部’相鄰於第一部且沿熱通 3延伸至封裝基板外側的電路板上，其中位於封裝基板外側 外七 弟一邛，與位於封裝基板外側的 弟二部的末端相鄰。 為讓本發明之上述 付傲和優點能更明顯易懂 扣舉較佳實施例’並配合所附圖式，作詳細說明如 【實施方式】 以下配合弟2Α及2Β圖說明本發明每妒^ 乃不知明只施例之具有改善散 …構之電子裝置，其中第2Α圖係繪 MM M * 出根據本發明實施例

，、有改善散熱結構之電子裝置之底視平面示意圖，而第a 0608-A40468TWF 7 1306381 ^不出第2A圖中2B_2B線之剖面示意圖。電子裝置包 2有改善散熱結構之多重封裝模組4〇、一電路板及—散 熱片（heat sink) 203。 政 實施:之3A及3β圖，其中第3ASI係綠示出根據本發明 。'而:/文善散熱結構之多重封裝模'组4〇之底視平面示 7 j第圖係1會示出沿第3A圖中3B-3B線之剖面示竟 夕重封裝板组40包括—封裝基板32。封裝基板3 =一晶片區％以及至少-熱通道區-而其上表面則J 樣二有一晶片區（未緣示）。此處，「下表面」係指面向電路 々主 扳）之表面，而「上表面」係指背向於下表面 面纟本實施例中，封裝基板32可為塑膠基板、陶 =無機基板或是有機基板。典型的晶片1仏大體位於封 :中心部。而不同於傳統的《基板，封裝基板32具有 …通道區32b自晶片區32a向外延伸至封裝基板”之一邊铁 在其他實施例中，熱通道區32b可跨過晶片區仏而延伸至^ 裝基板32之另一邊緣，如第3C圖所示。熟習此記憶之人 t易了解封裝基板32可具有一或多個熱通道區自晶片區％ 沿不同方向延伸至封裝基板32邊㈣不偈限 之型態。 夂儿圖 具有不同功能的晶片34及36可藉由相同或不同的封裝方 法而分別組裝於封裝基板32下表面的晶片區32a中以及上表^面 的晶片區中。舉例而言’晶片34及36可藉由覆 組裝於封裝基板32上。 打綠法 複數凸塊（bump) 30，例如金屬凸塊 '錫球、或信號球等， 係依陣列排置於封裝基板32之晶片㊣仏及熱通道區咖之外 的區域’用以將來自晶片34及36之信號傳輸至外部電路，其

0608-A40468TWF 1306381 中&塊30之間的間距小於熱通道區32b之寬度。 電路板200，例如一印刷電路板’包括一基板2〇1及位於 基板20〗上的複數焊墊（bonding pad) 202。複數焊墊（b〇nding pad ) 202對應連接至上述凸塊30 ’以電性連接電路板2〇〇與晶 片34及36。典型的電路板包括至少一或多個金屬層以及至少 一或多個絕緣層，其中金屬層可作為信號層、電源層、及/或接 地層。此處，為簡化圖示，僅緣示出一平整基板1。 散熱片203設置於電路板200上，且介於電路板2〇〇與封 裝基板32之間，其包括：第一部2〇4及一第二部2〇6。第一部 綱係對應於封裝基板32之晶片區32a且藉由散熱膏Μ與晶 片34連接。第二部2〇6相鄰於第一部2〇4且沿熱通道區w 延^封裝基板32外側的電路板細上，其中位於封裝基板 32外側的電路板細上的第二部2〇6具有至少一籍部·&。舉 例而S ’位於封裝基板32外侧的電路板細 具有複數圓形（round)銼郫7^ J乐一 # 206 之兩相對側。再者’ ’且，、對稱排列於第二部206 伸。而在4路扳200表面大體平行地延 邻施例中，這些鰭部廳可交替地排列於第一 部2〇6之兩相對側，如第2C圖之散熱片2〇3所示。=弟一 其他實施例中，鳍1 ’、另外，在 所示)、矩形(Γ; :=三角形(如第2D圖之散熱片- 熟習此記憶之人士 二熱片203所示）或其他多邊形。 ^ , 季工易了解三角形或矩形之缺邻 替地排列於第二部2〇6 之2〇6a可交 型態。在本實施例中，^Γ 不偈限於第2D及2E圖之 再者，散熱片203之第^1/ 2〇3可由金、銀或銅金屬所構成。 此處，為了簡化圖式' :4可與晶片34局部或完全重疊。 外，需注意的是散敎片全重疊的情形作為範例說明。另 …、片加可隨著熱通道區如的設計而作適

0608-A40468TWF 1306381 當的變化。 」文熱㈣2〇8係設置於封裝基板32外側的散熱片2〇3之 :二2〇6之末端上方’以提供主動式散熱。在本實施例中， 月史板可包括—風扇挪及設置於其下方的散執部件 (-td.ss.patmg component) 205 > (heat plate) 或疋熱管（heat pipe )。 =本實_之具有„散熱結叙電子以，熱通道區 可„著：、,：排置凸塊3〇而形成之。再者，由於散熱片203 延伸至封裝基板32外側，因而位於封裝 之晶片34所產生的熱可藉由料⑽以輻射及對 =方式初被動式散熱。料，可藉由散熱部件2Q5 =及二1 等r將熱有效地且及時地排出至外在環境中，如 二圖中箭號所示。另外，若晶片34為高功率晶月，亦可藉 ^ 207進订主動式散熱將熱迅速排出。相較於習知將㈣ ¥至电路板’本實施例之具有多重封裝模組40之電子穿置且 有較佳的散熱效果及較高的散熱效率。 九八 以下配合第从及犯圖說明本發明另—實施例之呈有改呈 裝置’其中第4A圖係繪示出根據本發明實施

圈:：1 構之電子裝置之底視平面示意圖，而第4B 出沿第4A圖…線之剖面示意圖，其中㈣^ ⑽第2A/之料係使用㈣之標魅省略相關之說明。不 3 = 2B圖之實施例，本實施例係藉由定義電路板 ?=層209而形成熱傳導路捏。此處，電路板 ==板，包括一基板2〇1及一金屬層·金屬層-叹置於基板2()1上方且包括一第—部21〇、—第 第三部叫。金屬層期之第一部21〇係對應設置於晶片區^

0608-A40468TWF 10 1306381 ‘ li方Γ错由散熱膏42與晶片34連接。金屬層2〇9之第1 212 係相鄰於第一部2i0且沿熱通道區3 =口 側的電路板200上，复中妙㈣^声至封絲板32外 上的第二❹2且古 2外側的電路板· _。舉::;位=:路板一 二目/封裝基板32外側的電路板細上的第 具有複數圓形(_)鰭部212a， =，之兩相對側。再者，鰭部21 〗： h地延伸。而在其他的實 大體 列於第二部212之兩相對側，如第二二=2a可父替地排 另外’在其他實施例中，鰭部2 开屬層209所示。 金屬層咖所示）、矩护（如H了為二角形（如第4D圖之 他多邊形。孰習仏=(人^ 4E ^金屬層所示）或其 ⑽可交替地排列;; 及则之型態。此處;層2〇9之兩於第奶 係作為-散熱片，以將晶片34^/ 210及弟二部212 外側’並藉由第二部212之料2 /熱傳導至封裝基板32 散熱。再者，金屬層209之第三邻^散熱部件進行被動式 用設置於其上方的風扇207進::動:::為:熱部件，以利 環境中，如第犯圖中箭號所示式散熱，將熱排出至外在 金屬=可==?有改善散熱結構之電子裝置， 而位於封裝笑板32^ 伸至封裝基板32外側，因 a玎戒暴扳32底側之晶片34嘉 地以輕射、對流及傳導等方式排出===有f地，時 將熱傳導至電路板，本實施例之具有多重::於白知 裝置具有較佳的散熱效果及較高的散熱效二：，:::：

0608-A40468TWF 11 1306381 :敎邛二由电路板200本身所提供，故無需額外提供散熱片及 散熱部件而降低製造成本。 本發日t然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定 尽發明，任何孰羽 内，木 ’、、、白、技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍 請專準因此本發™圍當視後附之申 【圖式簡單說明】 Μ 面示意圖。圖係、s不出傳統的具有多重封裝模組之電子裝置剖 之電if =、θ不4根據本發明實施例之具有改#散熱結構 之电:裝置之底視平面示意圖。 第2Β圖係繪示出，儿s t 2Γ ρ,,...。第2Α圖中2Β-2Β線之剖面示意圖。 弟2C圖係繪示出根據本發明實 部之散熱片平面示意圖。 d又瞀排歹j之， 第2D圖係纷示+知4# 崎赦u工二立 據本發明實施例之具有三角形鰭部之 放熱片平面示意圖。 m s < 第2E圖係繪示出根 a 熱片平面示意圖。 據本發月貫施例之具有矩形縛部之散 之夕U，、日不*根據本發明實施例之具有改善散熱結構 之夕重縣減之錢平面示意_。 第3B圖係纷示出沿筮 t ®- 弟3A圖中3B_3B線之剖面示意圖。 ^根據本發明實施例之具有改善散熱結構 之多重封裝板組之底視平面示意圖。 第4A圖係繪示出奸姑士 & 之電子裝置之底視平面矛^發明實施例之具有改善散熱結構 第4Β圖係緣示出；儿筮 。第4Α圖中4Β-4Β線之剖面示意圖。

〇608^A40468TWF 12 1306381 弟4C圖係繪示出插姑 a 部之金屬層平面示f圖/本^㈣例之具有交替排列之鰭 弟4D圖係緣示出柄姑士 &。— 根據本發明貫施例之具有 复屬層平面示意圖。 第4E圖係繪示出枢 屬層平面示意圖。 據本例之具有矩形鰭部之金 【主要元件符號說明】 習知 〜封裝基板；14、16〜晶片；2〇〜多 ;1〇〇〜電子裝置；101〜印刷電路板； 】〇、10’〜凸塊；12、 層封裝模組；22〜散熱膏 1〇2〜金屬層；g〜間隙。 本發明 30〜凸塊丨32a晶片區. u，32b熱通道區；32〜封驴其拓.^ 36〜晶片；40〜多層封穿 対衮基板，34、 基板；202〜焊墊；2〇3〜$ …β，〜電路板；201〜

為 放熱片；204〜散熱片之第一邻.I 熱部件；206〜散埶片之餚 乐邛’ 2〇5〜散 月文…、月之弟二部；2〇6a、21^ 208〜散熱模組；209〜全麗a ’ 風扇， 金屬層；210〜金屬層之第—邱 層之第二部；214〜金屬思 4，212〜金屬 鱼屬層之第三部。

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Claims (1)

1306381 十、申請專利範圍： L種具有改善散熱結構之電子裝置，包括： 一封裝基板，其包括： 基板，具有一晶片區以及至少一熱通道區自該晶片區向 外延伸至該基板之一邊緣；以及 稷數凸塊’依陣列排置於該基板之該晶片區及該熱通道區 之外的區域； 電路板，具有複數焊墊對應連接至該等凸塊；以及 一散熱片’設置於該電路板與該封裝基板之間，其包括： 一第一部，對應於該晶片區；以及 第一。卩，相鄰於該第—部且沿該熱通道區延伸至該封裝 基板外側的該電路板上，其中位於該封裝基板外側的該第二部 具有至少一鰭部。 2.如申請專㈣㈣i 述之具㈣善散熱結構之電子 裝置’其中該鰭部朝該電路板表面大體平行地延伸。 3·如申請專利範圍第1 裝置，更包括一散熱模組， 的末端上方。 項所述之具有改善散熱結構之電子 設置於該封裝基板外侧的該第二部 之電子 之該第 4.如申請專㈣圍第3項所述之具有改善散熱結 裝置’其中該散熱模組包括_熱板或—熱管與該散孰° 二部接觸。 … ” 二利編1項所述之具有改善散熱結構之電子 裝置，、中該散熱片係由金、銀或銅金屬所構成。 6.如争明專利範圍第i項所述之具 裝置，其中該，部為圓形、三角形、矩形或;=結構之電子 7·如尹請專利_第！項所述之具有改善散熱結構之電子 0608-A40468TWF 14 1306381 熱片之該第二部具有複數鰭部對稱或交替地排 、〜弟一 °卩之兩相對侧。 巾㈤專w範圍第1項所述之具有改善散熱結構之電子 :。’其中該散熱片之該第-部係與該晶片區局部或完全重 里0 .種具有改善散熱結構之電子裝置，包括： 一封裝基板，其包括： 自該晶片 區向

一基板，具有一晶片區以及至少一熱通道區 外延伸至該基板之一邊緣；以及 ’ 複數凸塊’依陣列排置於該基板之該晶片區及該 之外的區域；以及 …、 一電路板，包括： 複數焊塾，對應連接至該等凸塊；以及 一金屬層，位於該封裝基板下方，其包括： 一第一部，對應於該晶片區； 一第二部’相鄰於該第—部且沿該熱通道區延伸至該封聲 基板外側的該電路板上，其中位於該封裝基板外側的該第二部 具有至少一縛部；以及 第二部，與位於該封裝基板外側的該第二部的末端相 ίο.如申請專利範圍第9項所述之具有改善散熱結構之電 子4置，其中该鰭部朝該電路板表面大體平行地延伸。 11. 如申請專利範圍第9項所述之具有改善散熱結構之電 子裝置，其中該金屬層包括金、銀或銅金屬。 12. 如申請專利範圍第9項所述之具有改善散熱結構之電 子衣置，其中該第二部之該鰭部為圓形、三角形、矩形或多邊 0608-A40468TWF 15 1306381 形。 .申請專利範圍第9項所述之具有改善 =裝置’其中該金屬層之該第二部具稱；：： 排列於該第二部之兩相對側。 卩_或父替地 14.如申請專利範圍第 子裝置，1中兮今屬思 述之具有改善散熱結構之電 疊。，、中該金屬層之該第-部係與該晶片局部或完全重 F掇Γ —種具有改善散熱結構之㈣電路板，適用於-多重封 裝权組之封裝基板包括： 夕重封 —基板；以及 ::熱片，設置於該基板上，其具有—第—部一 鄰於該第—部且具有至少—韓部封衣基板下方，而該第二部相 别雷Ή 4專利範圍第15項所述之具有改善散熱結様之e p、板，其中該鰭部朝該基板表面大體平行地延伸。P 刷電路：申:中專二:第15 心"邊形。 刷電路板，其中 、K /、 g D散熱結構之印 +, ^ 該政熱片之該第二部具有複數鰭部對猫4 地排列於該第二部之兩相對側。 鳴或父替 刷二如申請專利範圍第15項所述之具有改善脚構之如 刷電路板，其中該散熱片為金屬層。 '，、、、'、。構之印 0608-A40468TWF 16