具有散热性能的多层电路板及其制作方法技术

技术编号:3728339 阅读:209 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术描述了一种具有改善的散热性能的多层电路板。在绝缘层和互连导电层交替堆叠配置的多层电路板结构中,该互连导电层包括顶互连导电层、底互连导电层和内电源导电层,其中该顶互连导电层具有一其上安装电路元件的主表面,该底互连导电层作为底表面层面对着顶互连导电层,该内电源导电层具有预定的厚度且置于该顶互连导电层和底互连导电层之间,该顶互连导电层和底互连导电层之间设有一些绝缘层。为便于散热,该互连导电层可以为多种厚度。可以利用绝缘层或导电层厚度的变化实现散热。与常规电路板相比散热性能得以改善,由此最小化或减小了散热器元件的尺寸,或者省去了散热器的安装。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及印刷电路板(PCB),尤其是涉及多层电路板结构及其制作方法。
技术介绍
一般地,多层电路板广泛适用于个人计算机等电子系统中。多层电路板相对于单层电路板具有多种优势。例如,优势包括更高的空间使用效率以及总体物理尺寸的减小。多层电路板上安装有微处理器、电容等电子电路元件以及DRAM等半导体存储器件,以便提供多芯片模块。由于电子系统更高速度和更高容量的趋势的缘故,这种多层电路板产生的热量增大了。如果多层电路板产生的热量不能迅速散出,电子组件的温度就可能升高。温度升高足够大后,就可能发生运行故障,或者系统性能会劣化。以前,为便于热量扩散和消散,在常规多层电路板上安装了散热器(heatdiffuser)或放热器(heat spreader)等。不过,结合多层电路板使用这些散热器占用了相当大的空间。散热器减少了放置组件可用的空间并限制了用于信号走线的空间。下面参考附图更详细地解释常规多层电路板产生的热以及因安装散热器或放热器所引起的问题。图1A和1B示出了典型的多层电路板中的其中安装有散热器的多芯片模块的结构。多层电路板10上安装有诸如电容的电路元件25、通过焊盘23、24固定在板10上的半导体集成电路芯片20、21以及散热器40。在图1A中,该安装结构示出了多层电路板10窄尺寸的截面。图1B中的安装结构仅示出了该多层电路板长度方向上的上部。图1A和1B所示的多层电路板10可以具有如图2和3所示的多层结构。图2示出了如美国专利No.5764491公开的多层电路板的层结构的例子,其中多层电路板包括组件层11、VDD层13、绝缘层15和接地层17。图3示出了如美国专利No.6175088所公开的多层电路板的例子,其中,电源层、接地层和走线层101-104被绝缘层105隔开。这里,在外层101上能够安装电子电路组件。电源层102和接地层103用于向安装的电子电路组件提供电源和地。信号走线导电层104和电源及地提供导电层102、103置于外层101的相对内部,因此将它们称为内层。图3的内层的厚度在图4中相对地示出。图4为示出图1的多层电路板的层结构的视图,其中,置于外层101a、108a之间的内层102a、103a、105a、107a一般具有相同的厚度且可以由同样的材料,例如铜,构成。用于绝缘以上诸层的绝缘层201a、202a、203a、204a可以由半固化片层构成,并且,它们的厚度可以在设计或制作过程中加以调整,以便确保得到所需的如阻抗的电气特征以及满足组装后多层电路板的预定总厚度。图5A和5B分别为示出图4的八层结构和十层结构的视图。导电层(conductive layer)或传导层(conducting layer)101a用作具有其上将安装电路元件的主表面的顶互连导电层,而导电层108a用作具有面对该顶互连导电层101a的表面层的底互连导电层。内导电层102a、103a、104a、105a、106a、107a中的每一个都可以是内电源导电层或内信号走线导电层。内电源导电层通过在顶互连导电层101a和底互连导电层108a之间插入一些绝缘层201a~207a进行设置。内信号走线导电层通过在顶互连导电层101a和底互连导电层108a之间插入另一些绝缘层201a~207a进行设置。八个导电层L1~L8由,例如铜层,构成,举例来说,每一层具有约18μm的厚度。在如图5B所示的十层堆叠结构的情况下,形成十个由相应绝缘层间隔的导电层L1-L10,使其每一层具有相同厚度。在日本公开公告No.2001-53421中,公开了一种平滑印制衬底(smoothing printed substrate),其中集成了小电流信号电路和大电流信号电路以方便所得装置的紧凑化、高可靠性和低价格。然而,这种结构未能在形成多芯片模块时为衬底优化其散热性能,这是因为导电层在高度上有跳变(step)。一层的厚度基本上等于其他类似层的厚度。使用图4、图5A和5B所示的结构,在图1所示的多芯片模块(或存储系统)的情况下,可能会发生多芯片模块的运行故障或性能劣化,因为在多芯片模块运行期间不能迅速而均匀地散出热量。由于热是从图1中的半导体集成电路芯片20、21和电路组件25发出的,热通过多层电路板中的导线传输到多层电路板。在这种情况下,由于通过多层电路板10的热扩散效率可能非常低,因此在组装部件上贴附了具有良好散热特性的带子30,并在电路板顶部安装了散热器或放热器40。不过,使用散热器散热带来了其他问题。向多层电路板安装和连接散热器占用了宝贵的空间。这使得多芯片模块或获得的电子系统的尺寸变大。此外,使用这种类型的散热器带来了进一步分隔组件和信号走线复杂化的问题。由于安装散热器既增加了它们的尺寸又限制了可入性(accessibility),因此不能容易或高效地实现组件的布置和/或信号走线。
技术实现思路
本专利技术旨在提供一种多层电路板结构及其制作方法。本专利技术的实施例基本消除了因现有技术的局限和缺点带来的一个或更多问题。本专利技术一些实施例的一个目的是要提供一种用于最小化或减小外部散热器尺寸的多层电路板结构。本专利技术一些实施例的另一个目的是要提供一种多层电路板结构,其中,与常规多层电路板相比其散热性能得到了显著改善。本专利技术的另外一些实施例提供了一种用于在不安装外部散热器的条件下有效散热的多层电路板结构及其制作方法。此外,本专利技术的一些实施例提供了一种用于在不添加额外的或外部散热层的条件下最大化或改善散热效率的改进的多层电路板结构及其制作方法。本专利技术的有些实施例提供了一种绝缘层和互连导电层交替堆叠配置的多层电路板结构,其中在互连导电层中,诸内互连导电层置于具有一其上能够安装电路元件的主表面的外互连导电层之下且具有不同的厚度。在多层电路板结构的其他实施例中,绝缘层可以由半固化片层构成,而互连导电层可以由铜层构成。此外,内互连导电层可以包括电源导电层和信号走线导电层,并且优选地,电源导电层的厚度大于信号走线导电层的厚度。在该多层电路板结构的一些实施例中,内绝缘层可以具有各不相同的厚度,以改善散热性能。在其他实施例中,信号走线导电层的厚度大于电源导电层的厚度。根据一典型实施例,本专利技术提供了一种制作绝缘层和互连导电层交替堆叠配置的多层电路板的方法,其中,外层之间的内互连导电层中的一些层形成得比其余内互连导电层厚,由此改善了该多层电路板的散热性能。根据本专利技术“多层电路板结构及其制作方法”的一些实施例,散热性能与常规结构相比得到了显著改善,由此获得了最小化或减小外部散热器尺寸、省去外部散热器的安装的优点。附图说明参照附图对本专利技术的优选实施例进行详细描述后,本专利技术的上述的和其他特点和优点将会变得对于本领域的普通技术人员更加显然,在附图中图1A和1B为示出其中在典型的多层电路板上安装有散热器的多芯片模块的简图;图2和3为示出常规多层电路板的层结构的例子的简图;图4为示出图1的多层电路板的层结构的简图;图5A和5B分别示出了图4的八层和十层堆叠结构;图6示出了依据本专利技术一实施例的多层电路板的结构;图7A和7B分别示出了图6的八层和十层堆叠结构;以及图8为用于比较图6和4所示的结构在测试中的组件温度的实验数据曲线图。具体实施例方式现在将参考附图更充分地描述本专利技术,附图中展示了本本文档来自技高网
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【技术保护点】
一种具有堆层结构的多层电路板,其包括:外层;第一内层;以及第二内层,其包括与所述第一内层相同的材料;第三内层,其置于所述第一和第二内层之间,所述第三内层包括与所述第一和第二内层不同的材料;其中第一内层 和第二内层具有互不相同的厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员:尹永苏秉世安泳万韩愉根
申请(专利权)人:三星电子株式会社
类型:发明
国别省市:KR[韩国]

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