一种散热结构、集成电路芯片组件及电路板的制作方法

本技术涉及集成电路芯片散热，特别涉及一种散热结构、集成电路芯片组件及电路板。

背景技术：

1、随着电子设计与制造技术的发展，电子及相关产业追求小型化、集成化、高频率和高运算速度，电子元器件和设备的单位面积或体积功率密度愈来愈高。例如在集成电路芯片领域，半导体晶体管的密度和性能飞速提高，几乎每隔18个月就翻一倍，同时新材料的广泛应用和微电子芯片技术、电子组装技术的进步，集成电路芯片向高集成度、高频率、超多端子数、高发热量方向发展，这些都将导致单位容积集成电路芯片的发热量大增，单位体积的热流密度急剧提升，如果不能将集成电路芯片产生的大量积聚的热量顺利有效地散发出去，将会严重影响集成电路芯片的寿命、工作可靠性。

2、pcb(电路板)作为集成电路芯片的最终应用载体，利用pcb处理好芯片的底部散热至关重要。pcb一般是一个复杂多层的结构，通常由绝缘体和铜经过加热和加压制作而成。铜一般以多种形式存在，分布往往非常复杂。在多层板中，除电源层和地层的含铜量达到80％-100％，顶层、底层和内层的铜以铜线的形式存在，含量一般为10％-20％，剩下的由绝缘介质填充，而且每一层中铜的样式、含量和位置都是变化的。为了加强板厚度方向的导电和热传导性能，各层间还设置了以铜形式存在的盲孔、埋孔和散热通孔，其大小、位置和含量也是变化的。此外，顶层和底层还有各种样式、各种大小的焊盘。因此，从整体上看，pcb的热传导性是各相异性的。

3、目前通常是在集成电路芯片底部的散热焊盘对应的pcb区域开设散热通孔，散热通孔再通过导热材料接触pcb背面的导热金属制作的散热器上，从而提供一个从集成电路芯片底部到散热器的散热路径。但是，集成电路芯片底部的散热焊盘通常跟散热器不属于同一电性网络。当散热焊盘与散热器的表面电性连通时，通常会导致短路而导致集成电路芯片损坏。即使使用绝缘性热界面材料隔离散热焊盘与散热器，例如绝缘导热胶，但是由于绝缘性热界面材料通常是胶状液体或者是半固体，不能确保在组装中两者之间始终保持有效电气隔离。

技术实现思路

1、基于此，本实用新型的目的是提供一种散热结构、集成电路芯片组件及电路板，既可以通过散热器对集成电路芯片进行有效散热，又可以保证集成电路芯片的散热焊盘与散热器之间具有良好的电气隔离特性。

2、一方面，本实用新型提供了一种散热结构，用于对焊接在pcb板上的集成电路芯片进行有效散热，该散热结构包括第一散热焊盘、散热通孔、散热器，第一散热焊盘设置在pcb板第一表面上的第一散热区域内，其中，第一散热区域与安装于pcb板第一表面上的集成电路芯片底部散热焊盘对应；散热通孔至少设有一个且具有金属化孔壁，金属化孔壁与第一散热焊盘连接，散热通孔在第一散热焊盘对应的区域至少贯穿pcb板的第二表面；散热器安装在pcb板的第二表面，并且散热器朝向pcb板的表面对应区域通过绝缘隔热材料覆盖散热通孔，散热器朝向pcb板的表面上包围散热通孔的区域外周缘与pcb板的第二表面之间设有绝缘隔离部。

3、上述散热结构，通过设置第一散热焊盘以及设置散热通孔，可以将焊接在第一散热焊盘上的集成电路芯片产生的热量导流至pcb板第二表面上安装的散热器，并最终通过散热器以对流和辐射的形式散发出去，保证集成电路芯片始终处于允许的工作条件范围内。此外，通过设置绝缘隔离部，可以在散热器上表面和散热通孔之间建立安全间距，在组装的过程中能够防止散热器表面直接接触散热通孔，也可以防止散热器表面与pcb板导电区域和pcb板上的其他部件接触而发生电气短路。

4、另外，根据本实用新型上述的散热结构，还可以具有如下附加的技术特征：

5、进一步地，pcb的第二表面设置有与集成电路芯片底部散热焊盘对应的第二散热区域，第二散热区域内设有至少一块第二散热焊盘，且金属化孔壁与第二散热焊盘连接，散热器的第一表面与第二散热焊盘之间采用绝缘性热界面材料进行填充。

6、进一步地，第一散热区域被分割成多个覆铜区域，各覆铜区域均设有第一散热焊盘。

7、进一步地，绝缘隔离部为设置在散热器第一表面上的凸起，凸起抵靠在pcb板第二表面的绝缘区域。

8、进一步地，绝缘隔离部为抵靠在散热器第一表面上的焊锡球，焊锡球焊接在pcb板第二表面上的无网络焊盘上。

9、进一步地，绝缘性热界面材料包括导热凝胶、导热硅脂、导热硅胶垫、导热泥、相变材料中的至少一种或多种。

10、进一步地，pcb板内部包括至少一层与金属化孔壁连接的金属散热层。

11、进一步地，散热通孔内填充有导热材料。

12、另一方面，本实用新型提供了一种集成电路芯片组件，包括集成电路芯片和贴设在集成电路芯片上的前述散热结构。

13、另一方面，本实用新型提供了一种电路板，包括前述集成电路芯片组件。

技术特征：

1.一种散热结构，应用于pcb板，其特征在于，所述散热结构包括：

2.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述pcb板的第二表面设置有与集成电路芯片底部散热焊盘对应的第二散热区域，所述第二散热区域内设有至少一块第二散热焊盘，且所述金属化孔壁与所述第二散热焊盘连接，所述散热器的第一表面与所述第二散热焊盘之间采用绝缘性热界面材料进行填充。

3.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述第一散热区域被分割成多个覆铜区域，各所述覆铜区域均设有所述第一散热焊盘。

4.根据权利要求1-3任一项所述的散热结构，其特征在于，所述绝缘隔离部为设置在所述散热器第一表面上的凸起，所述凸起抵靠在所述pcb板第二表面的绝缘区域。

5.根据权利要求1-3任一项所述的散热结构，其特征在于，所述绝缘隔离部为抵靠在所述散热器第一表面上的焊锡球，所述焊锡球焊接在所述pcb板第二表面上的无网络焊盘上。

6.根据权利要求1-3任一项所述的散热结构，其特征在于，所述绝缘性热界面材料包括导热凝胶、导热硅脂、导热硅胶垫、导热泥、相变材料中的至少一种或多种。

7.根据权利要求1所述的散热结构，其特征在于，所述pcb板内部包括至少一层与所述金属化孔壁连接的金属散热层。

8.根据权利要求1-3、7任一项所述的散热结构，其特征在于，所述散热通孔内填充有导热材料。

9.一种集成电路芯片组件，其特征在于，包括集成电路芯片和贴设在所述集成电路芯片上的如权利要求1-8任一项所述的散热结构。

10.一种电路板，其特征在于，包括如权利要求9所述的集成电路芯片组件。

技术总结
本技术提供了一种散热结构、集成电路芯片组件及电路板，散热结构包括第一散热焊盘、散热通孔、散热器，第一散热焊盘设置在PCB板第一表面上的第一散热区域内，第一散热区域与安装于PCB板第一表面上的集成电路芯片底部散热焊盘对应，散热通孔至少设有一个且具有金属化孔壁，金属化孔壁与第一散热焊盘连接，散热通孔在第一散热焊盘对应的区域至少贯穿PCB板的第二表面；散热器安装在PCB板的第二表面并且其朝向PCB板的表面对应区域通过绝缘隔热材料覆盖散热通孔，散热器该面上包围散热通孔的区域外周缘与PCB板的第二表面之间设有绝缘隔离部。本技术能保证集成电路芯片的散热焊盘与散热器之间具有良好电气隔离特性。

技术研发人员：朱效谷,李得乾,李亚锋
受保护的技术使用者：冰零智能科技（常州）有限公司
技术研发日：20230913
技术公布日：2024/4/24