具有内建散热座及增层电路的散热增益型线路板制造技术

本发明专利技术是有关于一种散热增益型线路板，其包含散热座、加强层、及增层电路。该散热座延伸进入该加强层的通孔，并热性连接至该增层电路。该增层电路覆盖该散热座及该加强层，并提供该加强层的信号路由。该加强层提供增层电路的信号路由及机械性支撑。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术是有关于一种散热增益型线路板，其包含散热座、加强层、及增层电路。该散热座延伸进入该加强层的通孔，并热性连接至该增层电路。该增层电路覆盖该散热座及该加强层，并提供该加强层的信号路由。该加强层提供增层电路的信号路由及机械性支撑。【专利说明】具有内建散热座及增层电路的散热增益型线路板
本专利技术是关于一种线路板，尤指一种具有内建散热座、加强层、及用于半导体组体的增层电路的散热增益型线路板。
技术介绍
半导体元件具有高电压、高频率、及高性能应用，其需要高功率以执行所述特定功能。由于功率增加，半导体元件产生更多热能。对于可携式电子设备，其高封装密度及小外观尺寸是缩减其散热的表面积，可能会使热量累积更加严重。半导体元件在高操作温度下容易发生性能衰减、短使用寿命与立即性错误。热能不仅会使芯片劣化，同时会因热膨胀不匹配而将热压力施加于芯片与周围元件。因此，芯片必须组装至散热板，使产生的热能可以快速及有效地从芯片扩散至散热板再到周围环境，以确保有效及可靠的操作情形。作为一种良好有效的散热板设计，一般需要导热并散热至比芯片更大的表面积、或散热至设置的散热座。此外，散热板需要提供半导体元件的电性路由及机械性支撑。由此，散热板通常包含:用于移除热能的散热件或散热座；以及用于信号路由的内连接基板，内连接基板包含用于电性连接至半导体元件的连接垫、及用于电性连接至下一层级组体的端子。传统的塑料球门阵列封装(PBGA)具有层叠基板、及包含于塑料外壳中的芯片，并利用锡球附着至印刷电路板(PCB)。该层叠基板包含介电层，该介电层通常包含纤维玻璃。来自芯片的热能流动通过塑料及介电层至锡球，然后再传递至印刷电路板(PCB)。然而，由于一般塑料及介电层的导热性低，塑料球门阵列封装(PBGA)提供的散热性弱。方形扁平无引脚封装(QFN)中的芯片是设置于焊接至印刷电路板的铜芯片垫。来自芯片的热能流动通过芯片垫至印刷电路板(PCB)，然而，由于导线架型中介层限制了路由能力，方形扁平无引脚封装(QFN)无法容纳高输入/输出(I/O)芯片或被动元件。Juskey等人的美国专利案号6，507，102揭露一种组体板，其中具有纤维玻璃和热固化树脂的复合物基板，该基板包含一中央开口 ；一相似于该中央开口的方形或矩形散热座是于该中央开口的侧壁附着至基板；顶部和底部导电层是附着至该基板的顶部和底部，并通过贯穿基板的被覆穿孔而互相电性连接；芯片是设置于散热座上，并经由打线连结至顶部导电层；封装层是设置在芯片上；且在底部导电层上设置锡球。此结构是通过散热座使热能从芯片流动至周围环境。然而，由于散热座仅从侧壁附着至外围基板，因支撑不足而易碎，并可能在热循环时破裂，使电路板在实际使用上非常不可靠。Ding等人的美国专利案号6，528，882揭露一种散热增益型球门阵列封装(BGA)，其基板是包含一金属芯层。芯片是设置于金属芯层顶面的芯片垫区，绝缘层是形成于金属芯层底面，盲孔是延伸穿过绝缘层至金属芯层，散热球是填充于盲孔内，且锡球是设置于基板上，并对齐散热球。芯片的热能是流动通过金属芯层至散热球再达印刷电路板(PCB)。然而，由于金属芯层会导电且设置于图案化线路层之间，其限制了顶部和底部图案化线路层间的路由可行性。Lee等人的美国专利案号6，670，219揭露一种凹穴向下的球门阵列封装(⑶BGA)，其中在散热件上设置一具有中央开口的接地板，以形成一散热基板。利用黏着剂将一具有中央开口的基板设置在具有中央开口的接地板上；将芯片设置在位于凹穴中的散热件上，该凹穴是由接地板的中央开口所定义的；以及将锡球设置在基板上。然而，由于锡球是延伸在基板上方，散热件无法接触到印刷电路板(PCB)。因此，散热件通过热转换而非热传导以释放热能，其大幅限制了散热性。Woodall等人的美国专利案号7，038，311揭露一种散热增益型球门阵列封装(BGA)，其中一具有倒放T型的散热座是设置于基板的开口上，以提供有效的散热性:热能从芯片通过基座至延伸基底再传至印刷电路板(PCB)。然而，较相似于其他内插外露式(drop-1n)散热座类型，电路板易碎、不平衡，且在组装时可能会弯曲；此点在可靠性上有较多疑虑并造成低产率。据此，传统的散热板具有主要的缺点。举例而言，具有低导热性的介电层限制了散热性，例如环氧树脂；然而插设的散热座可能因热而在制造过程中造成翘曲、或发生早期剥离、或在操作过程中发生错误。导线架型基板可能会限制路由可行性，或具有厚介电层的多层电路可能会降低散热性。散热件可能会失效、反应慢、或难以热性连接至下一层级组体。其制造过程可能不适用于低成本及大量制造。
技术实现思路
本专利技术是有鉴于以上的情形而发展，其目的在于提供一种散热增益型线路板，其中具有优良储热性及散热性的散热座是插置于加强层中，并通过增层电路而加速扩散。加强层可提供增层电路的机械性支撑及信号路由。增层电路是热性连接至散热座、并电性连接至加强层。综上所述，散热板和导电盲孔提供了线路板的导热路径，导电盲孔是形成于增层电路中，且增层电路是与散热座直接接触。加强层中的被覆穿孔和增层电路中的导电盲孔维持了线路板的电性连接，用以形成灵活变化的信号路由。据此，本专利技术提供一种有效且坚固的散热增益型线路板，其包含散热座、加强层、及增层电路。在本专利技术的较佳实施例中，散热座延伸进入加强层的通孔，且散热座包含一第一面及平行的一第二面，其中该第一面是面朝第一垂直方向，该第二面是面朝第二垂直方向。散热座可为固态金属块或电性绝缘体，例如涂布有金属薄膜的陶瓷板。举例说明，散热座可为铜块或铝块；或其上涂布有铜的氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、或氮化硅板(SiN);或其上涂布有铜的他种无机材料。加强层可包含一第一图案化线路层、一第二图案化线路层、及一通孔。面朝第一垂直方向的该第一图案化线路层，可通过一个以上的被覆穿孔而电性连接至面朝第二垂直方向的该第二图案化线路层。加强层的通孔可靠近该散热座的外围边缘，并可于与该第一垂直方向及该第二垂直方向垂直的侧面方向侧向对准该散热座的外围边缘，以防止散热座有不必要的位移。例如，散热座和加强层的通孔间的间隙可于约0.001至I毫米的范围之内。加强层可延伸至线路板的外围边缘，并提供机械性支撑以防止线路板翘曲或弯折。此夕卜，加强层亦提供增层电路的信号路由。加强层可为单层结构或多层结构，例如可为多层电路板、或具有穿孔且其上形成有导电层的介电层压板。加强层可由有机材料制成，例如环氧树脂、聚酰亚胺或铜覆层压板；加强层亦可由陶瓷或其他各种无机材料所制成，例如氧化铝(Al2O3)、氮化铝(AlN)、氮化硅(SiN)、硅(Si)、玻璃等。增层电路是覆盖散热座及加强层，并提供散热座的导热性及加强层的电性路由。增层电路可包含一第一介电层及一个以上的第一导线。举例说明，第一介电层于第一垂直方向覆盖散热座及加强层，并可延伸至线路板的外围边缘；以及第一导线自第一介电层朝第一垂直方向延伸。此外，第一介电层可延伸至加强层与散热座间的间隙。第一介电层包含一个以上的第一盲孔，其是设置为邻接散热座及邻接加强层的第一图案化线路层。一个以上的第一导线是设置于第一介电层上(例如:自第一介电层朝第一垂直方向延伸，并于第一介电层上侧向延伸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有内建散热座的散热增益型线路板，包括：一加强层，其包含一第一图案化线路层、一第二图案化线路层、及一通孔，其中该第一图案化线路层面朝一第一垂直方向，及该第二图案化线路层面朝相反于该第一垂直方向的一第二垂直方向，且该第一图案化线路层电性连接至该第二图案化线路层；该散热座，其延伸进入该加强层的该通孔，且该散热座包含一第一面及平行的一第二面，其中该第一面面朝该第一垂直方向，该第二面面朝该第二垂直方向；以及一增层电路，其于该第一垂直方向覆盖该散热座及该加强层，且该增层电路包含一第一介电层、多个第一盲孔、及一第一导线，其中于该第一介电层中的所述第一盲孔对准该散热座及该第一图案化线路层，以及该第一导线自该第一介电层朝该第一垂直方向延伸，且于该第二垂直方向延伸穿过所述第一盲孔，并分别直接接触该散热座及该第一图案化线路层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：林文强，王家忠，
申请(专利权)人：钰桥半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71