电路板封装结构及其方法、电子设备与流程

文档序号:27683037发布日期:2021-12-01 00:23阅读:119来源:国知局
1.本技术实施例涉及电子
技术领域
:,具体而言,涉及一种电路板封装结构及其方法、电子设备。
背景技术
::2.随着电子设备功能的多样化,电子设备内部的元器件越来越多。又随着电子设备的轻薄化发展,其内部的空间越来越小。基于此,相关技术中提出了电路板的叠板设计方案,即将两层或两层以上的电路板层叠放置,以提升芯片的集成度。然而,由于电路板层叠设置,影响了元器件的散热。技术实现要素:3.本技术实施例提供一种能够改善散热问题的电路板封装结构及其方法、电子设备。4.本技术实施例的电路板封装结构,包括第一电路板、第二电路板、元器件和导热体,第二电路板设置于所述第一电路板上,且所述第一电路板和所述第二电路板之间具有间隙;元器件设置在所述间隙中,所述第一电路板上和/或所述第二电路板上电连接设置有所述元器件;导热体填充于所述间隙,并贴附所述第一电路板、所述第二电路板和所述元器件的表面。5.在其中的一些实施方式,所述电路板封装结构还包括连接件,所述第一电路板和所述第二电路板通过所述连接件电连接;6.所述连接件环绕所述间隙,并与所述第一电路板和所述第二电路板共同围成一腔室,所述元器件和所述导热体设置在所述腔室内。7.在其中的一些实施方式,所述连接件为垫高板。8.在其中的一些实施方式,所述导热体由发泡材料制成。9.在其中的一些实施方式,所述第一电路板和所述第二电路板均设有所述元器件。10.在其中的一些实施方式,所述第一电路板背离所述第二电路板的一侧和/或所述第二电路板背离所述第一电路板的一侧设有散热层。11.在其中的一些实施方式,所述散热层上还设有屏蔽层。12.本技术实施例的电子设备,包括上述任一项所述的电路板封装结构。13.本技术实施例的电路板封装方法,包括:14.在第一电路板上和/或第二电路板上电连接设置元器件,所述元器件设置在所述第一电路板和所述第二电路板之间的间隙内;15.向所述间隙内放置导热体,所述导热体由发泡材料制成;16.采用焊接工艺将所述第一电路板和所述第二电路板电连接,利用焊接工艺产生的热量,使所述导热体发泡,并填充于所述间隙,以贴附所述第一电路板、所述第二电路板和所述元器件的表面。17.在其中的一些实施方式,采用焊接工艺将所述第一电路板和所述第二电路板电连接,包括:18.提供一连接件,通过焊接工艺将所述连接件分别焊接于所述第一电路板和所述第二电路板;19.其中,所述连接件环绕所述间隙,并与所述第一电路板和所述第二电路板共同围成一腔室。20.在其中的一些实施方式,向所述间隙内放置导热体,包括:21.将所述导热体贴附在所述第一电路板朝向所述第二电路板的一侧或所述第二电路板朝向所述第一电路板的一侧。22.在其中的一些实施方式,所述发泡材料的发泡温度介于100℃~350℃。23.本技术实施例的电路板封装结构,通过在第一电路板和第二电路板之间的间隙内填充导热体,导热体贴附第一电路板、第二电路板和元器件的表面,显著增加了设置在间隙内的元器件的热量传递路径,使得元器件产生的热量能够同时沿着第一电路板和第二电路板传导,改善了散热问题,降低了元器件工作时的温度,进而提升了用户使用设备的体验。附图说明24.图1示出的是相关技术中电路板封装结构的一实施例的示意图。25.图2示出的是相关技术中电路板封装结构的又一实施例的示意图。26.图3示出的是本技术电路板封装结构的导热体发泡后的示意图。27.图4示出的是本技术电路板封装结构的一实施例的示意图。28.图5示出的是本技术电路板封装结构的导热体发泡前的示意图。29.其中,附图标记说明如下:30.100、第一电路板31.110、开孔32.200、第二电路板33.300、元器件34.400、导热体35.500、腔室36.600、连接件37.710、散热层38.720、屏蔽层39.800、导热凝胶具体实施方式40.现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而,示例实施方式能够以多种形式实施,且不应被理解为限于在此阐述的实施方式;相反,提供这些实施方式使得本技术将全面和完整,并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构,因而将省略它们的详细描述。41.正如
背景技术
:中所述,为了兼顾电子设备的功能多样化以及体积轻薄化,相关技术中提出了电路板叠板的设计方案。由于两层或两层以上的电路板层叠放置,使得电路板向电子设备的壳体的正投影面积大幅较小,这就增加了电路板的热流密度,影响了散热效果。42.如图1所示,图1示出的是相关技术中电路板封装结构的一实施例的示意图。相关技术中的电路板封装结构包括第一电路板100、第二电路板200、连接件600和元器件300,第一电路板100和第二电路板200通过连接件600电连接,元器件300设置在第一电路板100和第二电路板200之间。由于元器件300封装在第一电路板100和第二电路板200之间,且两个电路板之间并未填充散热界面材料,故元器件300产生的热量仅能够通过第二电路板200传递(如图1中箭头所示),进而存在散热较慢、容易出现“温控限频”的问题。43.需要说明的是,“温控限频”是指为了避免元器件300的工作温度过高,而降低元器件300的工作频率的现象。工作频率降低,会影响用户使用设备。44.如图2所示,图2示出的是相关技术中电路板封装结构的又一实施例的示意图。在此实施例中,电路板封装结构同样包括第一电路板100、第二电路板200、连接件600和元器件300,第一电路板100和第二电路板200通过连接件600电连接,元器件300设置在第一电路板100和第二电路板200之间。为了解决散热的问题,第一电路板100设有开孔110,该开孔110贯穿第一电路板100的相反的两个侧面。45.元器件300封装在第二电路板200上之后,可以通过预留的开孔110向第一电路板100和第二电路板200之间的空间填充导热凝胶800。导热凝胶800接触元器件300和第一电路板100,这样元器件300产生的热量能够同时传导至第一电路板100和第二电路板200(如图2中箭头所示)。46.然而,图2所示的实施例中的导热凝胶800与元器件300和第一电路板100的接触面积较小,导致散热面积较小,仍然存在散热不佳的问题。同时,通过在第一电路板100上设有预留的开孔110的方式只能解决第一电路板100和第二电路板200之间仅封装单颗元器件300的问题,当面对多颗元器件300时,如果仍然采用开孔110的方式,就会导致第一电路板100上设有太多的开孔110,进而影响第一电路板100的布局。47.如图3所示,图3示出的是本技术电路板封装结构的导热体400发泡后的示意图。本技术实施例的电路板封装结构,包括第一电路板100、第二电路板200、元器件300和导热体400。第二电路板200设置于第一电路板100上,且第一电路板100和第二电路板200之间具有间隙;元器件300设置在间隙中,第一电路板100上和/或第二电路板200上电连接设置有元器件300;导热体400填充于间隙,并贴附第一电路板100、第二电路板200和元器件300的表面。48.本技术实施例的电路板封装结构,通过在第一电路板100和第二电路板200之间的间隙内填充导热体400,导热体400贴附第一电路板100、第二电路板200和元器件300的表面,显著增加了设置在间隙内的元器件300的热量传递路径,使得元器件300产生的热量能够同时沿着第一电路板100和第二电路板200传导,改善了散热问题,降低了元器件300工作时的温度,进而提升了用户使用设备的体验。49.可以理解的是,本技术实施例的电路板封装结构可以包括多个元器件300。一部分元器件300可以电性连接在第一电路板100上,另一部分元器件300可以电性连接在第二电路板200上。元器件300与电路板的电性连接方式可以采用焊接工艺,例如锡焊。50.当然,在其他实施方式中,元器件300的数量也可以为一个,该元器件300电性连接在第一电路板100或第二电路板200上。51.继续参阅图3,电路板封装结构还包括连接件600,第一电路板100和第二电路板200通过连接件600电连接。连接件600环绕间隙,并与第一电路板100和第二电路板200共同围成一腔室500,元器件300和导热体400设置在腔室500内。52.作为示例,连接件600为interposer(硅中介层)垫高板,该interposer垫高板具有电性导通功能,且interposer板的一侧与第一电路板100和第二电路板200中的一个电性相连,interposer板的另一侧与第一电路板100和第二电路板200中的另一个电性连接。通过垫高板的设计,可以简化封装工艺,降低封装的成本,促进电子设备小型化发展的需求。53.垫高板与第一电路板100和第二电路板200可以通过焊接工艺相连接,例如锡焊。54.导热体400可以由发泡材料制成,该发泡材料具有高温发泡特性。导热体400的导热系数可以大于等于0.1w/mk。导热体400发泡膨胀后能够充满上述的腔室500,如此,使得导热体400能够完全地贴附于腔室500的壁面,亦即,导热体400贴附在第一电路板100、第二电路板200、元器件300和连接件600的表面。元器件300工作过程中产生的热量可通过导热体400快速传导至第一电路板100、第二电路板200和连接件600等区域(如图3所示的箭头),热量能够及时地从元器件300向外周传导,有效降低了元器件300的温度。55.可以理解的是,由发泡材料制成的导热体400可以包括但不限于:基于高绝缘特性的混合环氧树脂基的发泡材料,或者环氧树脂、发泡剂、阻燃剂和导热粒子等组成的复合材料等。56.如图4所示,图4示出的是本技术电路板封装结构的一实施例的示意图。电路板封装结构还包括散热层710,第一电路板100背离第二电路板200的一侧和/或第二电路板200背离第一电路板100的一侧设有散热层710。57.具体地,第一电路板100背离第二电路板200的一侧设有所述散热层710,第二电路板200背离第一电路板100的一侧设有散热层710,或者是,第一电路板100和第二电路板200上均设有所述散热层710。58.通过设置散热层710,首先,元器件300产生的热量能够及时地向四周传导,而传导至第一电路板100、第二电路板200和连接件600;接着,借助散热层710能够将热量再次向外部区域传导,进一步降低了元器件300的温度。59.散热层710具有散热功能,其可以为导热石墨层、导热硅胶层等。60.继续参阅图4,散热层710上还设有屏蔽层720。屏蔽层720和散热层710层叠设置,且通过胶粘成不可拆的双层复合片,例如通过导热胶水、导电胶等胶层粘贴。这样,该双层复合片即具有散热和屏蔽的功能。在封装时,将该双层复合片分别贴附在第一电路板100背离第二电路板200的一侧以及第二电路板200背离第一电路板100的一侧。61.屏蔽层720具有屏蔽功能,可以为导电铜箔层、洋白铜箔层等。62.本技术的另一方面,还提供一种电子设备,该电子设备包括上述任一实施方式的电路板封装结构。63.由于包括上述任一实施例的电路板封装结构,故本技术实施例的电子设备具有上述任一实施方式中的所有优点和有益效果,此处不再赘述。64.需要说明的是,本技术中的电子设备可以为移动电话或智能电话(例如,基于iphonetm,基于androidtm的电话),便携式游戏设备(例如nintendodstm,playstationportabletm,gameboyadvancetm,iphonetm)、膝上型电脑、pda、便携式互联网设备、音乐播放器以及数据存储设备,其他手持设备以及诸如手表、耳机、吊坠、耳机等,电子设备还可以为其他的可穿戴设备(例如,诸如电子眼镜、电子衣服、电子手镯、电子项链、电子纹身、电子设备或智能手表的头戴式设备(hmd))。65.电子设备还可以是多个电子设备中的任何一个,多个电子设备包括但不限于蜂窝电话、智能电话、其他无线通信设备、个人数字助理、音频播放器、其他媒体播放器、音乐记录器、录像机、照相机、其他媒体记录器、收音机、医疗设备、车辆运输仪器、计算器、可编程遥控器、寻呼机、膝上型计算机、台式计算机、打印机、上网本电脑、个人数字助理(pda)、便携式多媒体播放器(pmp)、运动图像专家组(mpeg‑1或mpeg‑2)音频层(mp3)播放器,便携式医疗设备以及数码相机及其组合。66.如图3和图5所示,图5示出的是本技术电路板封装结构的导热体400发泡前的示意图。本技术的再一方面,还提供一种电路板封装方法,包括:67.在第一电路板100上和/或第二电路板200上电连接设置元器件300,元器件300设置在第一电路板100和第二电路板200之间的间隙内;68.向间隙内放置导热体400,导热体400由发泡材料制成;69.采用焊接工艺将第一电路板100和第二电路板200电连接,利用焊接工艺产生的热量,使导热体400发泡,并填充于间隙,以贴附第一电路板100、第二电路板200和元器件300的表面。70.本技术实施例的电路板封装方法,利用由发泡材料制成的导热体400的高温发泡特性,借助焊接工艺产生的热量,使得导热体400能够自主发泡,进而发泡后的导热体400填满第一电路板100和第二电路板200之间的间隙。由于导热体400发泡后增加了设置在间隙内的元器件300的热量传递路径,使得元器件300产生的热量能够同时沿着第一电路板100和第二电路板200传导,改善了散热问题,降低了元器件300工作时的温度,进而提升了用户使用设备的体验。71.向间隙内放置导热体400的步骤,包括:将导热体400贴附在第一电路板100朝向第二电路板200的一侧或第二电路板200朝向第一电路板100的一侧。72.采用焊接工艺将第一电路板100和第二电路板200电连接,包括:提供一连接件600,通过焊接工艺将连接件600分别焊接于第一电路板100和第二电路板200;其中,连接件600环绕间隙,并与第一电路板100和第二电路板200共同围成一腔室500。73.作为示例,连接件600为interposer(硅中介层)垫高板,该interposer垫高板具有电性导通功能,且interposer板的一侧与第一电路板100和第二电路板200中的一个电性相连,interposer板的另一侧与第一电路板100和第二电路板200中的另一个电性连接。通过垫高板的设计,可以简化封装工艺,降低封装的成本,促进电子设备小型化发展的需求。74.垫高板与第一电路板100和第二电路板200可以通过焊接工艺相连接,例如锡焊。75.电路板在封装过程中,可先将元器件300封装在第一电路板100和第二电路板200上。之后再将导热体400贴附在第一电路板100或第二电路板200上。最后,利用焊接工艺封装第一电路板100和第二电路板200。在封装第一电路板100和第二电路板200的过程中,导热体400借助焊接产生的热量自主发泡,进而填充第一电路板100和第二电路板200之间的间隙。76.需要说明的是,之所以电路板的封装过程分成两步操作,即先封装元器件300与电路板,再封装第一电路板100和第二电路板200,这样可确保在封装两个电路板,且导热体400发泡膨胀时,元器件300已经封装完毕,且已固定,这样可有效避免导热体400发泡膨胀过程中造成元器件300移位。77.值得一提的是,元器件300与电路板的封装工艺以及第一电路板100和第二电路板200的封装工艺均可采用表面组装技术(surfacemountedtechnology,smt)。78.发泡材料的发泡温度介于100℃~350℃。在该温度范围下,发泡材料能够与锡焊工艺相匹配。具体地,在将连接件600的两端分别通过锡焊焊接在第一电路板100和第二电路板200时,锡焊所能达到的温度大致处于100℃~350℃。此时,将发泡温度刚好介于100℃~350℃范围下的发泡材料预先设置在腔室500内后,进行锡焊时,锡焊所产生的热量刚好达到发泡材料的发泡温度,即发泡材料能够借助锡焊产生的热量自主发泡膨胀。79.可以理解的是,若导热体400发泡后的体积过大(即大于腔室500的体积),则发泡后的导热体400会由内向外挤压第一电路板100、第二电路板200、元器件300和连接件600;若导热体400发泡后的体积过小(即小于腔室500的体积),则发泡后的导热体400并没有充满腔室500,导致导热体400并未与第一电路板100、第二电路板200和连接件600的壁面相接触,影响散热效果。80.为了避免导热体400发泡后的体积过大或过小,可以根据公式v2=v1/β计算出所需导热体400的体积。其中,v1表示腔室500的体积,v2表示所需导热体400的体积,β表示根据发泡材料在特定温度范围内的体积膨胀比率。81.具体地,腔室500的体积v1可以通过软件计算获得,β可以通过所选用的不同发泡材料的体积膨胀比率获得,则根据上述公式即可获得所需的发泡前的导热体400的体积。根据锡焊工艺所能达到的温度以及上述公式,即可准确地计算出所需的发泡前的导热体400的体积,这样,有效避免导热体400发泡后的体积过大或过小。82.下面结合三组对比实施例,进一步说明本技术实施例的电路板封装结构的散热效果。83.以电子设备为手机,且电路板封装结构的腔室500的高度为0.9mm为例。当手机在运行某网络游戏场景条件下,封装在腔室500内的元器件一的功耗为195mw,元器件二的功耗123mw。84.当导热系数为0.023w/mk时,即代表腔室500内未填充导热体400,0.023即为空气的导热系数。0.35和3.5分别代表腔室500内填充两种不同导热系数的导热体400。[0085]导热系数(w/mk)元器件一温度(℃)元器件二温度(℃)实施例10.02360.560实施例20.3558.258实施例33.556.756.1[0086]由上表可知,元器件300的功耗越高,导热体400的导热系数越高,则元器件300工作过程中的散热的效果越明显。[0087]在申请实施例中,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性;术语“多个”则指两个或两个以上,除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解,例如,“连接”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;“相连”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在申请实施例中的具体含义。[0088]申请实施例的描述中,需要理解的是,术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述申请实施例和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作,因此,不能理解为对申请实施例的限制。[0089]在本说明书的描述中,术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且,描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。[0090]以上仅为申请实施例的优选实施例而已,并不用于限制申请实施例,对于本领域的技术人员来说,申请实施例可以有各种更改和变化。凡在申请实施例的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在申请实施例的保护范围之内。当前第1页12当前第1页12
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