TWI730499B - 散熱片 - Google Patents

Abstract

一種散熱片，其適於作為一晶片封裝結構之頂蓋。散熱片包含一本體與一隔離膠框。本體包含複數個金屬片，這些金屬片彼此間隔排列且彼此完全分離，用以分別熱連接晶片封裝結構之不同晶片。任二相鄰之這些金屬片之間具有一間隔，每個間隔完全分離此些金屬片。隔離膠框包圍這些金屬片之外側緣，且填滿於這些金屬片之間隔內，用以將這些金屬片固持為一體。隔離膠框之一面具有多個鏤空槽，每個鏤空槽分別外露出其中一金屬片。

Description

散熱片

本發明有關於一種散熱片，尤指一種晶片封裝結構之散熱片。

隨著半導體產品逐漸朝輕薄短小的設計理念發展，各種半導體產品(例如中央處理單元，CPU或圖形處理單元，GPU等等)的體積開始趨於微小化，但其效能卻是不斷增強，進而提高發熱量。舉例來說，半導體產品為將多個工作晶片朝向多工整合而封裝在一起之一複合晶片模組。

然而，複合晶片模組中之不同效能之工作晶片將產出不同發熱量，故，需要不同尺寸或種類之散熱手段才能有效地將熱能散去。如此，倘若沒有良好的散熱方式來排除工作晶片的高熱能，這些過高的溫度將降低工作晶片的整體穩定性及產品壽命，因此如何排除這些熱量以避免工作晶片的過熱，一直是不容忽視的問題。

本發明之一實施例提供了一種散熱片，其適於作為一晶片封裝結構之頂蓋。散熱片包含一本體與一隔離膠框。本體包含複數個金屬片，這些金屬片彼此間隔排列且彼此完全分離，用以分別熱連接晶片封裝結構之不同工作晶片。任二相鄰之這些金屬片之間具有一間隔，每個間隔完全分離此二相鄰之金屬片。隔離膠框包圍這些金屬片之外側緣，且填滿於這些金屬片之間隔內，用以將這些金屬片固持為一體。隔離膠框之一面具有多個鏤空槽，每個鏤空槽分別外露出其中一金屬片。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，隔離膠框為由一塑料所射出成形於這些金屬片上。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，每個金屬片位於這些鏤空槽其中之一的槽底。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片更包含一補強邊框。補強邊框呈口字型，疊放於隔離膠框之此面，圍繞出一框口，框口與這些鏤空槽重疊。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，這些金屬片其中之一包含一第一片體及一立體結構，立體結構形成於第一片體之一面，且面向其中一鏤空槽，用以連接晶片封裝結構之其中一工作晶片。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，立體結構為一凹陷部或一凸出部。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，這些金屬片之外側緣分別具有一凸肋，凸肋分別位於隔離膠框內。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，另一金屬片包含一第二片體，第二片體之一面不具任何凹陷部，且與第一片體之此面齊平。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，每個金屬片之材料與隔離膠框之材料的熱膨脹係數一致。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，這些金屬片之厚度不同。

依據本發明一或複數個實施例，上述之散熱片中，每個金屬片更具有一塊體與一保護外膜。保護外膜完全包覆此塊體。

如此，藉由以上實施例之架構，散熱片能夠因應不同需求提供對應需求之金屬片，故，不僅能夠有效提高散熱效能，且至少能夠降低熱能從此金屬片傳遞至鄰近之金屬片。

以上所述僅係用以闡述本發明所欲解決的問題、解決問題的技術手段、及其產生的功效等等，本發明之具體細節將在下文的實施例及相關圖式中詳細介紹。

10、11、12:散熱片

100、101:本體

110、111、112、113:金屬片

110L、111L:側邊長度

120:間隔

130:外側緣

131:凸肋

132:切割痕

140:第一片體

141:面

150:立體結構

151:凹陷部

160:第二片體

161:面

170:塊體

171:外壁面

180:保護外膜

200:隔離膠框

201:面

210:外框部

220:內框部

230:鏤空槽

231:槽底

240:補強邊框

241:框口

300:板材

310:周圍料框

320:相接肋

320L:長度

400:晶片封裝結構

410:基板

420:球狀接點介面

430:複合晶片模組

431:工作晶片

440:黏著劑

為讓本發明之上述和其他目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，所附圖式之說明如下：第1圖為依據本發明一實施例之散熱片之立體圖；第2圖為第1圖之散熱片之分解圖；第3圖為第1圖之散熱片之使用操作圖；第4圖為依據本發明一實施例之散熱片之分解圖； 第5A圖為依據本發明一實施例之散熱片之本體於被隔離膠框包覆前之立體圖；第5B圖為第5A圖之散熱片被隔離膠框包覆且經裁切後之示意圖；以及第6圖為依據本發明一實施例之散熱片之金屬片之剖視圖。

以下將以圖式揭露本發明之複數個實施例，為明確說明起見，許多實務上的細節將在以下敘述中一併說明。然而，應瞭解到，這些實務上的細節不應用以限制本發明。也就是說，在本發明實施例中，這些實務上的細節是非必要的。此外，為簡化圖式起見，一些習知慣用的結構與元件在圖式中將以簡單示意的方式繪示之。

第1圖為依據本發明一實施例之散熱片10之立體圖。第2圖為第1圖之散熱片10之分解圖。如第1圖與第2圖所示，在本實施例中，散熱片10包含一本體100與一隔離膠框200。本體100包含複數個金屬片110，這些金屬片110依據一平放方式彼此間隔排列。任二相鄰之這些金屬片110之間具有一間隔120。隔離膠框200包圍這些金屬片110之外側緣130，且填滿於這些金屬片110之間隔120內，用以將這些金屬片110固持為一體。隔離膠框200之一面形成複數個鏤空槽230，每個鏤空槽230分別外露出其中一金屬片110。

第3圖為第1圖之散熱片10之使用操作圖。如第1圖與第3圖所示，此散熱片10能夠作為一晶片封裝結構400之頂 蓋，頂蓋以供後續放置熱管或鰭片(圖中未示)，或是，可供印製圖案或文字(圖中未示)。故，散熱片10用以保護晶片封裝結構400，並將晶片封裝結構400之熱能傳導出去。

舉例來說，晶片封裝結構400包含一基板410、一複合晶片模組430與一球狀接點介面420(如球柵陣列封裝Ball Grid Array，BGA)。複合晶片模組430與球狀接點介面420分別焊設於基板410之二相對面。複合晶片模組430包含多個工作晶片431，這些工作晶片431具有不同效能，且將產出不同發熱量之熱能。當散熱片10覆蓋於晶片封裝結構400上，且透過黏著劑440固定於基板410上，本體100之這些金屬片110便能夠分別熱連接複合晶片模組430之不同工作晶片431，以便將這些不同工作晶片431之熱能有效地散去。

如此，藉由以上實施例之架構，散熱片10能夠因應不同晶片提供對應需求之金屬片110，故，不僅能夠有效提高散熱效能，且至少能夠降低熱能從此金屬片110回傳至鄰近之金屬片110。

在本實施例中，這些金屬片110彼此完全分離，更具體地，任二相鄰之金屬片110之間所形成之間隔120完全分離此二金屬片110，且完全地受到隔離膠框200之實體分離。

細部來說，隔離膠框200包含一外框部210與多個內框部220。外框部210呈口字型，這些內框部220間隔120地位於外框部210內，直接連接外框部210。外框部210包覆於這些金屬片110之外側緣，且這些內框部220分別填滿於這些間隔120內，以便一一形成露出金屬片110之鏤空槽230。換句話說，每個金屬片110位於每個鏤空槽230的槽底231。

如此，熱能便無法或者至少不容易從其中一金屬片110被傳導至相鄰之金屬片110，進而不致影響對應工作晶片431之散熱。故，由於不同工作晶片431可能產出不同發熱量之熱能，這些金屬片110之厚度亦有所不同，以便配對對應之不同工作晶片431，例如，功率越高之工作晶片431則對應厚度越大之金屬片110。然而，本發明不限於此，其他實施例中，依據不同之需求與限制，本體100之這些金屬片110之厚度也可能為彼此相同。

此外，一部分之金屬片110分別包含一第一片體140及一立體結構150，立體結構150形成於第一片體140之一面141，且面向其中一鏤空槽230，用以連接晶片封裝結構400之其中一工作晶片431。立體結構150例如為一凹陷部151。凹陷部151用以接收且接觸工作晶片431之一複合晶粒。另一部分之金屬片110包含一第二片體160，第二片體160面向對應之鏤空槽230之一面161不具任何立體結構150(如凹陷部151)，且與第一片體140之同側面141齊平。

然而，本發明不限於此，其他實施例中，依據不同之需求與限制，立體結構也可能為凸出部，或者，上述這些金屬片110皆具有或不具有立體結構。

在製作方面，先是沖壓出各金屬片110，接著，將金屬片110分別置入模具內與塑料一起射出成形，以製成散熱片10。需了解到，塑料耐高溫，且具高結合力、搭配相近的熱膨脹係數，例如為環氧樹脂類或其他。

舉例來說，上述隔離膠框200之材料通常採用強度好、熱膨脹性質與金屬片110接近，並可以承受封裝回流銲 高溫，例如為環氧模壓樹脂(Epoxy Molding Compound，EMC)、矽氧樹脂(silicone resin)、液晶高分子(Liquid Crystal Polymer，LCP)、PPA樹脂(聚鄰苯二甲醯胺，polyphthalamide)或其他。

在本實施例中，隔離膠框200為由一塑料所射出成形於這些金屬片110上，然而，在本發明不限於此。每個金屬片110之材料與隔離膠框200之材料的熱膨脹係數一致，或者大致一致，如此，降低金屬片110脫離隔離膠框200之機會。

此外，除導熱係數較高的金屬之外，金屬片110之材料亦可採用高強度與高彈性模數金屬，例如鈦、鐵、不鏽鋼等。金屬片110之材料例如為銅、鋁、複合材料銅鎢、銅鉬或鋁基碳化矽(AlSiC)。

第4圖為依據本發明一實施例之散熱片11之分解圖。如第2圖與第4圖所示，本實施例之散熱片11與第1圖之散熱片10大致相同，其差異只在，散熱片11更包含一補強邊框240。補強邊框240呈口字型，且疊放於隔離膠框200具有鏤空槽230之一面201。此外，補強邊框240圍繞出一框口241。此框口241與所有上述之鏤空槽230重疊。換句話說，框口241至隔離膠框200之一面201的正投影與所有上述之鏤空槽230與金屬片110重疊。

更具體地，隔離膠框200之外框部210與補強邊框240具有相同尺寸。補強邊框240固設於隔離膠框200之外框部210上。

如此，參考第3圖，當本實施例之散熱片11結合於晶片封裝結構400上時，由於補強邊框240圍繞晶片封裝結構 400之複合晶片模組430(圖中未示)，不僅提高晶片封裝結構400之側邊結構強度，更可以強化晶片封裝結構400之密封程度。

第5A圖為依據本發明一實施例之散熱片之本體101於被隔離膠框200包覆前之立體圖。如第5A圖所示，在製作方面，先讓一板材300被沖壓，以呈現多個金屬片112分別透過至少一相接肋320連接一周圍料框310，且被周圍料框310所圍繞，使得這些金屬片112能夠被移入模具內與塑料一起射出成形。最後，透過每個相接肋320上之切割痕132，裁切去周圍料框310以製成本實施例所述之散熱片11。

此外，每個相接肋320之長度320L不大於本體101之其中一側邊之側邊長度110L的20%。

第5B圖為第5A圖之散熱片12被隔離膠框200包覆且經裁切後之示意圖。如第5B圖所示，這些金屬片111之外側緣130分別伸出至少一凸肋131。更具體地，其中二相鄰之金屬片111背對間隔120之外側緣130具有二彼此間隔之凸肋131，單個金屬片111彼此背對之外側緣130分別具有二彼此間隔之凸肋131。如此，透過每個金屬片111之凸肋131之存在，散熱片12能夠更穩固地被隔離膠框200所穩固抓持。

第6圖為依據本發明一實施例之散熱片之金屬片113之剖視圖。如第6圖所示，本實施例之散熱片之金屬片113與第1圖之金屬片110大致相同，其差異只在，金屬片113通常會進行表面處理。更具體地，每個金屬片113更具有一塊體170與一保護外膜180。保護外膜180完全包覆此塊體170。換句話說，保護外膜180包覆塊體170之所有外壁面171。保護外膜180 例如為鎳或金之鍍膜等等。

最後，上述所揭露之各實施例中，並非用以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，皆可被保護於本發明中。因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

10‧‧‧散熱片

100‧‧‧本體

110‧‧‧金屬片

130‧‧‧外側緣

140‧‧‧第一片體

141‧‧‧面

150‧‧‧立體結構

151‧‧‧凹陷部

160‧‧‧第二片體

161‧‧‧面

200‧‧‧隔離膠框

210‧‧‧外框部

220‧‧‧內框部

230‧‧‧鏤空槽

231‧‧‧槽底

Claims (11)

1. 一種散熱片，適於作為一晶片封裝結構之頂蓋，包含：

   一本體，包含複數個金屬片，該些金屬片彼此間隔排列且彼此完全分離，用以分別熱連接該晶片封裝結構之多個不同工作晶片，其中任二相鄰之該些金屬片之間具有一間隔，每一該些間隔完全分離該二相鄰之金屬片；以及

   一隔離膠框，包圍該些金屬片之外側緣，且填滿於該些金屬片之該些間隔內，用以將該些金屬片固持為一體，其中該隔離膠框之一面具有複數個鏤空槽，每一該些鏤空槽分別外露出該些金屬片其中之一。
2. 如請求項1所述之散熱片，其中該隔離膠框為由一塑料所射出成形於該些金屬片上。
3. 如請求項1所述之散熱片，其中每一該些金屬片位於該些鏤空槽其中之一的槽底。
4. 如請求項1所述之散熱片，更包含：

   一補強邊框，呈口字型，疊放於該隔離膠框之該面，圍繞出一框口，該框口與該些鏤空槽重疊。
5. 如請求項1所述之散熱片，其中該些金屬片其中之一包含一第一片體及一立體結構，該立體結構形成於該第一片體之一面，且面向該些鏤空槽其中之一，用以連接 該晶片封裝結構之該些不同工作晶片其中之一。
6. 如請求項5所述之散熱片，其中該立體結構為一凹陷部或一凸出部。
7. 如請求項5所述之散熱片，其中該些金屬片之該些外側緣分別具有一凸肋，該些凸肋分別位於該隔離膠框內。
8. 如請求項5所述之散熱片，其中另一該些金屬片包含一第二片體，該第二片體之一面不具任何凹陷部，且與該第一片體之該面齊平。
9. 如請求項1所述之散熱片，其中每一該些金屬片之材料與該隔離膠框之材料的熱膨脹係數一致。
10. 如請求項1所述之散熱片，其中該些金屬片之厚度不同。
11. 如請求項1所述之散熱片，其中每一該些金屬片更包含一塊體與一保護外膜，該保護外膜完全包覆該塊體。

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