本專利申請(qǐng)要求于2014年6月26日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)62/017,630和于2014年9月30日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)14/503,067的優(yōu)先權(quán)，上述專利申請(qǐng)中的每個(gè)專利申請(qǐng)據(jù)此全文以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本專利申請(qǐng)總體涉及散熱，并且更具體地涉及緊湊型便攜式電子設(shè)備中的系統(tǒng)級(jí)封裝組件中的部件的有效熱解決方案。

背景技術(shù)：

緊湊型便攜式電子設(shè)備變得日益普及。該緊湊型便攜式電子設(shè)備的示例包括膝上型計(jì)算機(jī)、平板計(jì)算設(shè)備、蜂窩電話、媒體播放器、游戲設(shè)備、手持設(shè)備、微型設(shè)備(諸如吊墜和腕表設(shè)備)、以及其他設(shè)備。通常期望的是減小緊湊型便攜式電子設(shè)備的尺寸以及改善形狀因數(shù)。減小尺寸和改善形狀因數(shù)的一種方式是將電路結(jié)合到系統(tǒng)級(jí)封裝組件中。在系統(tǒng)級(jí)封裝組件中，包括多個(gè)裸片、無(wú)源部件、機(jī)械或光學(xué)部件的幾百個(gè)電子部件可被封裝在印刷電路板上的單個(gè)系統(tǒng)中。

系統(tǒng)級(jí)封裝組件中的部件中的一個(gè)或多個(gè)部件可消耗大量電力。這種電力消耗可導(dǎo)致生成熱。隨著計(jì)算速度和復(fù)雜度的改進(jìn)，這一問(wèn)題可進(jìn)一步復(fù)雜化。在沒(méi)有有效熱解決方案的情況下，過(guò)量的熱可導(dǎo)致性能降級(jí)以及部件長(zhǎng)期可靠性降低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本專利申請(qǐng)涉及緊湊型便攜式電子設(shè)備以及用于被封裝到系統(tǒng)級(jí)封裝組件中的設(shè)備的熱解決方案。該緊湊型便攜式電子設(shè)備可被組裝到單個(gè)封裝中，以減小尺寸并改善形狀因數(shù)。包括多個(gè)裸片、無(wú)源部件、機(jī)械或光學(xué)部件的幾十或幾百個(gè)部件可被封裝到印刷電路板上的單個(gè)系統(tǒng)中。該部件中的一個(gè)或多個(gè)部件可消耗大量電力，從而導(dǎo)致生成過(guò)量的熱。為了去除過(guò)量的熱，該設(shè)備可包括一個(gè)或多個(gè)熱解決方案，諸如內(nèi)部熱插頭、散熱器、內(nèi)部嵌入式散熱片和/或外部散熱片。

附圖說(shuō)明

圖1A-圖1D示出了可在其中實(shí)施本公開(kāi)的示例的系統(tǒng)。

圖2A示出了示例性便攜式電子設(shè)備的透視圖。

圖2B示出了示例性便攜式電子設(shè)備的框圖。

圖2C示出了包括被安裝在一個(gè)或多個(gè)印刷電路板上的部件的示例性便攜式電子設(shè)備的透視圖。

圖3A示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的被組裝到SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的示例性框圖。

圖3B示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的具有集成到SiP組件中的部件和電路的示例性便攜式電子設(shè)備的透視圖。

圖4A示出了被組裝到SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。

圖4B示出了形成被組裝到SiP組件中的示例性便攜式設(shè)備的過(guò)程。

圖5示出了被組裝到使用引腳或焊球來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。

圖6A-圖6C示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)熱插頭來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。

圖6D示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)熱插頭來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的過(guò)程。

圖7A-圖7D示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)熱插頭和散熱器來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。

圖7E示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)熱插頭和散熱器來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的過(guò)程。

圖8A-圖8D示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)散熱片和散熱器來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。

圖8E示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)散熱片和散熱器來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的過(guò)程。

圖9A-圖9E示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的被組裝到使用外部散熱片來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。

圖9F示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用外部散熱片來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的過(guò)程。

具體實(shí)施方式

在以下對(duì)示例的描述中將引用附圖，在附圖中以例示的方式示出了可被實(shí)施的特定示例。應(yīng)當(dāng)理解，在不脫離各個(gè)示例的范圍的情況下，可使用其他示例并且可作出結(jié)構(gòu)性變更。

本專利申請(qǐng)涉及使用系統(tǒng)級(jí)(SiP)封裝技術(shù)組裝的便攜式電子設(shè)備中的電氣、機(jī)械和光學(xué)部件和子系統(tǒng)的熱解決方案。該熱解決方案可包括但不限于熱插頭、散熱器、內(nèi)部嵌入式散熱片和外部散熱片。該熱解決方案可允許由“熱”部件內(nèi)部生成的熱被傳導(dǎo)或消散出去。熱部件可包括收發(fā)器、存儲(chǔ)器電路和由一個(gè)或多個(gè)分立部件諸如晶體管、放大器、電感器、電容器、電阻器、開(kāi)關(guān)等形成的其他電路。熱解決方案可將熱經(jīng)由傳導(dǎo)而被消散到基板的底部或者經(jīng)由對(duì)流而被消散到系統(tǒng)的頂部或者兩者的組合。

近些年，便攜式電子設(shè)備諸如膝上型電腦、平板計(jì)算設(shè)備、蜂窩電話、媒體播放器、游戲設(shè)備、手持設(shè)備、微型設(shè)備等已變得小而輕并且強(qiáng)大。有助于尺寸的這種減小的一個(gè)因素可能得益于制造商以越來(lái)越小的尺寸來(lái)制造這些設(shè)備中的各種部件的能力，同時(shí)在一些情況中，提高這些部件的能力和/或運(yùn)行速度。有助于尺寸減小的另一因素在于用戶從視覺(jué)觀點(diǎn)通常發(fā)現(xiàn)便攜式電子設(shè)備的緊湊和光滑設(shè)計(jì)更具美學(xué)吸引，并且因此要求緊湊和光滑設(shè)計(jì)。對(duì)于更小、更輕、更緊湊而強(qiáng)大的設(shè)備的趨勢(shì)呈現(xiàn)出在便攜式電子設(shè)備及其相關(guān)部件設(shè)計(jì)上的不斷挑戰(zhàn)。

可實(shí)現(xiàn)小型而緊湊的設(shè)備的一個(gè)領(lǐng)域是內(nèi)部封裝。特定設(shè)備可具有期望的形狀因數(shù)和功能。期望的形狀因數(shù)可確定外殼的尺寸，其中提供期望功能的部件被封裝在外殼中。內(nèi)部封裝設(shè)計(jì)可涉及使在某些方式下對(duì)設(shè)備的功能沒(méi)有貢獻(xiàn)的任何未使用的無(wú)效區(qū)域最小化，同時(shí)仍然適配位于由形狀因數(shù)決定的分配空間中的所需的部件。

電氣、機(jī)械和光學(xué)部件可被包括在一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)中并且使用系統(tǒng)級(jí)封裝(SiP)技術(shù)進(jìn)行封裝。SiP為被組裝成單個(gè)封裝的功能系統(tǒng)。包括多個(gè)裸片、無(wú)源部件、機(jī)械或光學(xué)部件的幾十或幾百個(gè)部件可被封裝在印刷電路板(PCB)上的單個(gè)系統(tǒng)中。PCB可由剛性PCB材料諸如玻璃纖維填充的環(huán)氧樹(shù)脂(例如，F(xiàn)R4)、柔性印刷電路(例如，由柔性聚合物片材諸如聚酰亞胺形成的印刷電路)和剛性彎曲電路(例如，包含剛性部分和柔性尾部?jī)烧叩挠∷㈦娐?形成。其上安裝部件諸如集成電路部件和分立部件的PCB有時(shí)可被稱為主邏輯板(MLB)。部件可使用焊料或其他合適的安裝布置而被安裝在PCB上。例如，部件可為直接被安裝到PCB上的表面貼安裝技術(shù)(SMT)部件。SiP可導(dǎo)致更高的容積效率、優(yōu)異的可靠性、更高的性能和更小的形狀因數(shù)。

圖1A-圖1D示出了可在其中實(shí)施本公開(kāi)的示例的系統(tǒng)。圖1A示出了包括被封裝在外殼150中的觸摸屏124的示例性移動(dòng)電話136。圖1B示出了包括被封裝在外殼160中的觸摸屏126的示例性數(shù)字媒體播放器140。圖1C示出了包括被封裝在外殼170中的觸摸屏128的示例性個(gè)人計(jì)算機(jī)144。圖1D示出了包括被封裝在外殼180中的觸摸屏130的示例性平板計(jì)算設(shè)備148。根據(jù)本公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)熱解決方案可在系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)。

圖2A示出了示例性便攜式電子設(shè)備的透視圖。設(shè)備200可包括具有開(kāi)口208的外殼210。由邊框圍繞的顯示器204可被定位在開(kāi)口208中。用于顯示器204的顯示電路可被定位在外殼210中，諸如顯示器204正下方。顯示電路的定位可影響外殼210中得可用的內(nèi)部空間。

觸摸屏可與顯示器204相關(guān)聯(lián)。與觸摸屏相關(guān)聯(lián)的電路諸如觸摸屏控制器可被定位在外殼210中。外殼210可由任何材料諸如金屬、塑料、纖維合成材料、碳纖維材料、玻璃、陶瓷或這些材料的組合形成。外殼210可由單件機(jī)加工金屬(例如，使用單體型構(gòu)造)形成或者由可附接在一起的多個(gè)結(jié)構(gòu)形成，諸如內(nèi)部外殼框、表圈或帶結(jié)構(gòu)、外殼側(cè)壁、平面外殼壁構(gòu)件等。顯示器204可經(jīng)由蓋玻璃或蓋材料206而被密封。一個(gè)或多個(gè)輸入按鈕諸如輸入按鈕214可被定位在蓋玻璃206的開(kāi)口中。與輸入按鈕214相關(guān)聯(lián)的檢測(cè)電路可被定位在外殼210中。在一些示例中，輸入按鈕214可用于使設(shè)備200返回到特定狀態(tài)諸如home狀態(tài)。

多個(gè)輸入/輸出機(jī)構(gòu)可圍繞外殼210的邊緣定位。例如，數(shù)據(jù)/電力連接器218和音頻插孔216可被定位在外殼210的底部邊緣上，并且電源開(kāi)關(guān)220可被定位在外殼210的頂部邊緣上。外殼210還可包括用于揚(yáng)聲器和/或麥克風(fēng)的開(kāi)口。支持這些部件的電路可被內(nèi)部封裝在外殼210中。電路可在被設(shè)置在外殼210內(nèi)的各種電路板或單個(gè)電路板諸如在SiP組件上實(shí)施。

圖2B中示出了設(shè)備200的示例性框圖。上述部件可由MLB 255上的處理器控制。可提供允許數(shù)據(jù)在MLB 255和各種部件之間移動(dòng)的各種內(nèi)部連接件。內(nèi)部數(shù)據(jù)連接件的布線可取決于各種部件的封裝方式，包括MLB 255被定位在外殼210的哪個(gè)位置以及在定位各種內(nèi)部設(shè)備部件之后產(chǎn)生的可用內(nèi)部路徑。

關(guān)于數(shù)據(jù)連接件，MLB 255可被耦接到顯示控制器260，該顯示控制器可被耦接到顯示器204(圖2A中所示)。進(jìn)而，MLB 255可被耦接到音頻部件諸如揚(yáng)聲器、音頻插孔216和麥克風(fēng)或者包括音頻編解碼的相關(guān)聯(lián)的音頻電路264。進(jìn)而，MLB 255可被耦接到各種輸入設(shè)備諸如耦接到觸摸屏控制器262的觸摸屏222、輸入按鈕電路和電源開(kāi)關(guān)電路。此外，MLB 255可被耦接到各種數(shù)據(jù)接口，諸如無(wú)線控制器256、天線266和允許接收和發(fā)送外部數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)/電源連接器218。

除了數(shù)據(jù)連接件之外，許多內(nèi)部設(shè)備部件可從內(nèi)部電源諸如電池230接收電力。例如，電池230可被耦接到MLB 255、顯示器204、顯示控制器260、觸摸屏222、觸摸屏控制器262和數(shù)據(jù)/電源連接器218。如同數(shù)據(jù)連接件，電源連接件的布線可取決于各種內(nèi)部設(shè)備部件的定位，諸如電池230和外殼210中的可用內(nèi)部路徑。

圖2C示出了包括被安裝在一個(gè)或多個(gè)PCB上的部件的示例性便攜式電子設(shè)備的透視圖。設(shè)備200可包括外殼210和多個(gè)部件，諸如被安裝在外殼210內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)電路板諸如PCB 224上的無(wú)線控制器256、天線266、音頻電路264、顯示控制器260和觸摸控制器262。部件可包括集成電路(諸如通用處理單元)、專用集成電路、射頻部件(諸如無(wú)線收發(fā)器)、時(shí)鐘生成和分發(fā)電路、或其他部件(諸如分立部件)。PCB 224可以是MLB或其他類型的邏輯板。

部件可基于其功能而被分組并布置到子系統(tǒng)中。示例性子系統(tǒng)可包括但不限于無(wú)線子系統(tǒng)240、音頻子系統(tǒng)242、觸摸子系統(tǒng)244和顯示子系統(tǒng)246。子系統(tǒng)中的一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)可產(chǎn)生電磁干擾(EMI)和/或易受電磁干擾的影響。屏蔽結(jié)構(gòu)可在一個(gè)或多個(gè)子系統(tǒng)之間和/或周圍使用，以有助于減少EMI到達(dá)一個(gè)或多個(gè)部件。

為了減小封裝尺寸和這些緊湊型便攜式電子設(shè)備的尺寸，可將部件和電路集成到SiP組件中。圖3A示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的被組裝到SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的框圖。設(shè)備300可包括可被封裝到單個(gè)封裝或SiP組件中的各種電路。包括多個(gè)裸片、無(wú)源部件、機(jī)械或光學(xué)部件的幾十或幾百電子部件可被封裝在PCB上的單個(gè)系統(tǒng)中。天線366、音頻插孔316、音量開(kāi)關(guān)312、數(shù)據(jù)/電源連接器318、無(wú)線控制器356、音頻電路364、輸入按鈕314、顯示控制器360、觸摸屏控制器362和電源開(kāi)關(guān)320可被包括在MLB 355上。MLB 355可被耦接到顯示器304、觸摸屏322和電池330。

圖3B示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的具有被集成到SiP組件中的部件和電路的示例性便攜式電子設(shè)備的透視圖。設(shè)備300可包括外殼310。部件和電路可被安裝和集成在PCB 324上。部件可包括無(wú)線子系統(tǒng)340中的無(wú)線控制器356和天線366、I/O子系統(tǒng)350中的輸入按鈕314、音頻子系統(tǒng)342中的音頻插孔316、音頻電路364和音量開(kāi)關(guān)312、顯示子系統(tǒng)346中的顯示控制器360、觸摸子系統(tǒng)344中的觸摸屏控制器362、電源子系統(tǒng)348中的電源開(kāi)關(guān)320以及子系統(tǒng)352中的部件382-392。通過(guò)將部件和電路集成到SiP組件中，設(shè)備的尺寸可減小和/或部件的數(shù)量可增大。

在一些示例中，部件中的一個(gè)或多個(gè)部件可消散大量電力。這種電力消散可導(dǎo)致生成熱，該熱可能需要被傳導(dǎo)掉以用于更好的設(shè)備性能和部件的長(zhǎng)期可靠性。圖4A示出了被組裝到SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。部件482、484和486可使用任何安裝技術(shù)被安裝或設(shè)置在PCB 424上。為了避免內(nèi)部和/或外部干擾，可在一個(gè)或多個(gè)部件之間設(shè)置屏蔽結(jié)構(gòu)。屏蔽結(jié)構(gòu)可包括絕緣層476和屏蔽層478。

絕緣層476可用于防止PCB 424上的屏蔽層478和任何導(dǎo)電材料(例如，部件482、484和486的導(dǎo)電部分)之間的電氣短路。絕緣層476可由以下各項(xiàng)形成：環(huán)氧樹(shù)脂、包覆模塑材料、底填充材料、熱收縮套、丙烯酸材料、電介質(zhì)材料、熱固性材料、熱塑性塑料、橡膠、塑料或提供電絕緣的其他期望材料。

屏蔽層478可被形成在絕緣層476上和/或溝槽430中，以為底部部件屏蔽EMI。屏蔽層478可包括導(dǎo)電材料，諸如銀顏料、鉑顏料、焊料、金屬(諸如銅或鋁)、金屬合金(諸如鎳鐵合金)、導(dǎo)電粘合劑或適用于電磁屏蔽的其他材料。屏蔽層478可由各種配置形成，包括壁、欄、片材或?qū)?，這些配置的組合或其他期望配置。

PCB 424可包括金屬跡線442和接地層446。屏蔽層478可被耦接到金屬跡線442和接地層446，以形成包圍每個(gè)子系統(tǒng)并可有助于保護(hù)部件482、484和486免受EMI(例如，來(lái)自外部源或不同子系統(tǒng)的部件之間內(nèi)部的干擾)的屏蔽結(jié)構(gòu)。在一些示例中，金屬跡線442可由有助于保護(hù)PCB 424免受切割工具切割的導(dǎo)電材料形成。例如，金屬跡線442可反射由用于形成溝槽430的激光切割工具發(fā)射的激光。

圖4B示出了形成被組裝到SiP組件中的示例性便攜式設(shè)備的過(guò)程。過(guò)程流450可包括提供基板或PCB 424(步驟452)。部件482、484和486可被安裝在PCB 424的表面上(步驟454)。絕緣層476可使用注入過(guò)程或沉積過(guò)程來(lái)形成(步驟456)。對(duì)于注入過(guò)程，可使用模塑工具來(lái)模塑絕緣材料，以形成絕緣層476并且可把模塑的絕緣層476轉(zhuǎn)印到PCB 424。模塑工具可包括注塑工具、燒結(jié)工具、基質(zhì)模塑工具、壓縮模塑工具、轉(zhuǎn)印成型工具、擠出成型工具，以及適于將絕緣材料模塑成期望構(gòu)型的其他工具。模塑工具可用于形成限定子系統(tǒng)的形狀和位置的結(jié)構(gòu)。對(duì)于沉積過(guò)程，沉積工具可用于將絕緣層476沉積在PCB 424上的期望位置處。沉積工具可包括用于將絕緣材料(例如，環(huán)氧樹(shù)脂)注入到注塑工具中飯以形成屏蔽結(jié)構(gòu)的工具。沉積工具還可包括薄膜沉積工具(例如，化學(xué)氣相沉積工具或物理氣相沉積工具)或期望用于形成屏蔽結(jié)構(gòu)的其他工具。

在步驟458中，可形成和限定子系統(tǒng)。每個(gè)子系統(tǒng)可包圍其相應(yīng)部件并且可在如上所述的注入過(guò)程期間或者通過(guò)使用切割源對(duì)溝槽430進(jìn)行劃線或蝕刻來(lái)形成。當(dāng)使用注入過(guò)程時(shí)，模塑結(jié)構(gòu)(未示出)可具有孔，可通過(guò)該孔將絕緣材料注入到模塑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間中。在注入過(guò)程之后(例如，在絕緣材料被注入并且足夠冷卻之后)，可去除模塑結(jié)構(gòu)?？墒褂眉訜峁ぞ咴谧⑷胫昂?或期間加熱絕緣材料。加熱工具可包括油基加熱工具、基于氣體的加熱工具、基于電的加熱工具或適于加熱絕緣材料的任何其他加熱工具。如果需要，加熱工具可用于在形成期間向絕緣層476施加壓力。在一些示例中，絕緣層476可被預(yù)成形并且隨后被放置在部件482、484和486上的PCB 424上。當(dāng)使用切割源來(lái)限定每個(gè)子系統(tǒng)時(shí)，可通過(guò)使用切割工具切割穿過(guò)絕緣層476來(lái)形成溝槽430，從而隔離子系統(tǒng)。切割工具可包括鋸切工具、激光切割工具、研磨工具、鉆孔工具、放電機(jī)加工工具、或適用于切割穿過(guò)絕緣層476的其他加工工具或切割工具。

在一些示例中，可使溝槽430的寬度最小化。最小化溝槽寬度可等于針對(duì)彼此電隔離的鄰近部件所需的間距，同時(shí)大體上填充或占據(jù)板空間，從而減小所需的板空間或所占面積。例如，溝槽430的寬度可為約10μm-100μm。小溝槽寬度不但可產(chǎn)生減小的所需板空間量，而且還可產(chǎn)生改善的美學(xué)吸引力和改進(jìn)的光學(xué)均勻性。

在步驟460中，可沉積屏蔽層478。屏蔽層478可為使用任何多種技術(shù)諸如化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、鍍覆、印刷或噴霧過(guò)程沉積的鍍覆膜或薄膜金屬。

圖5示出了被組裝到使用引腳或焊球來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。設(shè)備500可包括被安裝在PCB 524上的部件582、584和586。絕緣層576可使用上述的沉積技術(shù)中的任一沉積技術(shù)而被形成在部件582、584和586上和/或周圍。一個(gè)或多個(gè)溝槽530可被形成在子系統(tǒng)之間，并且溝槽530可填充或涂覆有屏蔽層578。部件582和584可為產(chǎn)生大量電力并且作為結(jié)果生成多余熱的“熱”部件。部件582和584可坐置在引腳(或焊球)陣列540上。引腳陣列540例如可為球柵陣列(BGA)。BGA可為包括分立引線的一種類型的表面貼裝封裝。分立引線可接觸PCB 524并且可提供熱路徑來(lái)將由部件582和584生成的任何熱轉(zhuǎn)移到PCB 524。

盡管引腳陣列540可提供將內(nèi)部熱從部件582和584消散的方式，但是熱可轉(zhuǎn)移到PCB 524。由于部件582、584和586被組裝到單個(gè)封裝中(例如，被安裝在相同基板或PCB 524上)，因此從一個(gè)部件生成的熱可經(jīng)由共享的PCB 524消散并影響鄰近部件。例如，從部件584生成的熱可經(jīng)由引腳陣列540而被轉(zhuǎn)移到PCB 524。然而，PCB 524可與部件586接觸。作為結(jié)果，從部件584生成的熱可被轉(zhuǎn)移到部件586，使得部件586變熱。

圖6A-圖6C示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)熱插頭來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖。設(shè)備600可包括基板或PCB 624，如圖6A所示。部件682、684和686可使用任何安裝技術(shù)以及任何適合安裝材料諸如焊料而被安裝或設(shè)置在PCB 624上。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件684可被安裝在散熱片諸如BGA 640上。如圖6B所示，一個(gè)或多個(gè)熱插頭諸如熱插頭632和634可被形成在一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件682和684上。熱插頭632和634可為由金屬諸如銅或鋼制成的可預(yù)先構(gòu)造成與相應(yīng)部件相同的尺寸的塊，。在一些示例中，熱插頭632和634可具有不同于對(duì)應(yīng)部件的尺寸。熱插頭632和634可為任何形狀或尺寸，包括但不限于圓形或矩形。熱插頭632和634可使用任何合適的熱粘合劑材料諸如銦而被安裝或附接到部件682和684。

如圖6C所示，絕緣層676可被形成在部件682、684和686以及熱插頭632和634上和/或周圍。絕緣層676可為環(huán)氧樹(shù)脂、包覆模塑材料、底填充材料、熱收縮套、丙烯酸材料、電介質(zhì)材料、熱固性材料、熱塑性塑料、橡膠、塑料或提供電絕緣的其他期望材料。在一些示例中，絕緣層676可使用電絕緣和導(dǎo)熱的絕緣材料來(lái)形成。例如，絕緣材料可包括導(dǎo)熱塑料、環(huán)氧樹(shù)脂或其他導(dǎo)熱材料。導(dǎo)熱的絕緣材料可用于將熱從部件682、684和686汲取掉。在一些示例中，絕緣層676可導(dǎo)熱并且可包括電絕緣填料顆粒。

圖6D示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)熱插頭來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的過(guò)程。過(guò)程650可包括提供PCB 624(步驟652)。在步驟654中，可在PCB 624上安裝部件682、684和686。步驟654可包括將BGA 640附接到部件684。在一些示例中，BGA 640可在將部件684被安裝到PCB 624之前被附接到部件684。在一些示例中，BGA 640可被附接到PCB 624，隨后將部件684附接到BGA 640。在步驟656中，一個(gè)或多個(gè)熱插頭諸如熱插頭632和634可被安裝到或附接在一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件682和684。在一些示例中，熱插頭632和634可在將部件682和684安裝到PCB 624之前被附接到部件682和684。

在步驟658中，可形成絕緣層676。在一些示例中，絕緣層676可使用沉積工具進(jìn)行沉積。在一些示例中，絕緣材料可被注入模塑結(jié)構(gòu)內(nèi)部的空間中。在一些示例中，絕緣層676可使用膠帶輔助轉(zhuǎn)移模塑工藝來(lái)形成。膠帶輔助轉(zhuǎn)移模式工藝可為在注入絕緣材料時(shí)遮蔽某些區(qū)域的工藝。一旦注入完成，遮蔽區(qū)域的頂表面可與絕緣層676的頂表面齊平。例如，如圖6B所示，熱插頭634的頂表面可在膠帶輔助轉(zhuǎn)移模塑工藝期間被遮蔽。絕緣材料可被注入并且可被形成在熱插頭632和部件686上(如圖6C所示)。然而，由于熱插頭634已被遮蔽，因此絕緣層676可能未被形成在熱插頭634的頂表面上，從而導(dǎo)致熱插頭634的頂表面與絕緣層676的頂表面齊平。

圖7A-圖7D示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)熱插頭和散熱器來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖，并且圖7E示出了該過(guò)程。過(guò)程750可包括為設(shè)備700提供基板或PCB 724(步驟752)，如圖7A所示。部件782、784和786可使用任何安裝技術(shù)(步驟754)以及任何合適的安裝材料諸如焊料而被安裝或設(shè)置在PCB 724上。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件784可被安裝在引腳陣列諸如BGA 740上。

如圖7B所示，一個(gè)或多個(gè)熱插頭諸如熱插頭732和734可被附接到一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件782和784(步驟756)上。熱插頭732和734可為一個(gè)或多個(gè)預(yù)先構(gòu)造的金屬塊諸如銅或鋼。熱插頭732和734可為任何形狀或尺寸，包括但不限于圓形或矩形。在一些示例中，熱插頭732和734可為與部件782和784相同的尺寸。在一些示例中，熱插頭732和734可具有不同于部件782和784的尺寸。熱插頭732和734可使用任何合適的熱粘合劑材料諸如銦而被安裝或附接到部件782和784。

如圖7C所示，絕緣層776可被形成在部件782、784和786以及熱插頭732和734上和/或周圍(步驟758)。絕緣層776可為環(huán)氧樹(shù)脂、包覆模塑材料、底填充材料、熱收縮套、丙烯酸材料、電介質(zhì)材料、熱固性材料、熱塑性塑料、橡膠、塑料或提供電絕緣的其他期望材料。在一些示例中，絕緣層776可使用電絕緣和導(dǎo)熱的絕緣材料諸如導(dǎo)熱塑料、環(huán)氧樹(shù)脂或其他導(dǎo)熱材料形成。絕緣層776可使用膠帶輔助轉(zhuǎn)移模塑工藝形成。

SiP組裝過(guò)程可進(jìn)一步包括在絕緣層776中在部件或子系統(tǒng)之間切割或形成溝槽730(步驟760)，如圖7D所示。溝槽730可被形成以隔離和限定子系統(tǒng)并且可被填充，或者壁部可使用屏蔽層778來(lái)涂覆(步驟762)。屏蔽層778可由任何屏蔽材料諸如鍍覆膜或金屬貼片制成。用于屏蔽層778的示例性材料可包括但不限于銅、鎳和鋁。屏蔽層778可使用化學(xué)氣相沉積、物理氣相沉積、化學(xué)鍍覆或電化學(xué)鍍覆技術(shù)來(lái)形成。

屏蔽層778可為多功能的并且還可作為散熱器。在一些示例中，屏蔽層778可為具有被配置為屏蔽EMI的至少一個(gè)層和被配置為散熱的至少一層的多層疊層。屏蔽層778可通過(guò)金屬跡線744而被耦接到接地部諸如接地層746。屏蔽層778可消散和擴(kuò)散由熱插頭732和734向PCB 724轉(zhuǎn)移的熱。例如，由部件784生成的熱可通過(guò)被附接到部件784的熱插頭734而被消散。熱插頭734可被耦接到屏蔽層778。屏蔽層778可充當(dāng)散熱器，并且熱可進(jìn)一步消散通過(guò)屏蔽層778。屏蔽層778可通過(guò)金屬跡線744而被耦接到接地層746。來(lái)自屏蔽層778的熱可被轉(zhuǎn)移到接地層746，并且接地層746可穿過(guò)PCB 724擴(kuò)散或分散熱。在一些示例中，接地層746可被耦接到外殼(諸如圖2A的外殼210)。

在一些示例中，屏蔽層778可與一個(gè)或多個(gè)熱插頭觸碰或電接觸，以改善散熱功能的效應(yīng)。絕緣層776的頂表面可與一個(gè)或多個(gè)熱插頭諸如熱插頭734齊平。為了實(shí)現(xiàn)齊平的頂表面，絕緣層776可經(jīng)歷研磨、拋光或干蝕刻，以去除任何多余的材料。在一些示例中，齊平的頂表面可使用膠帶輔助轉(zhuǎn)移模塑工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)。在一些示例中，屏蔽層778可與一個(gè)或多個(gè)熱插頭電絕緣。例如，屏蔽層778和熱插頭732可由氣隙或絕緣層776分隔開(kāi)。

圖8A-圖8D示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用一個(gè)或多個(gè)散熱片和散熱器來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖，并且圖8E示出了該過(guò)程。設(shè)備800可包括在過(guò)程850的步驟852中提供的PCB 824。PCB 824可包括接地層846和金屬跡線844。如圖8A所示，部件882、884和886可使用任何合適的安裝材料諸如焊料而被安裝在PCB 824上(步驟854)。

如圖8B所示，一個(gè)或多個(gè)熱插頭諸如熱插頭832可被附接到一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件882(步驟856)。在步驟858中，一個(gè)或多個(gè)散熱片諸如散熱片848可被附接到一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件884。散熱片848可為內(nèi)部嵌入的散熱片，并且可觸摸部件884或者使用合適的熱界面材料而被附接到部件884。在一些示例中，散熱片848可被附接到PCB 824，以產(chǎn)生到基板或PCB 824的附加導(dǎo)熱路徑。散熱片848可電耦接或者觸摸金屬跡線844。在一些示例中，散熱片848可粘結(jié)到PCB 824。在一些示例中，步驟856和步驟858可為單一步驟，并且熱插頭832和散熱片848可同時(shí)附接。

如圖8C所示，絕緣層878可被設(shè)置在部件882、884和886、熱插頭832和散熱片848上和/或周圍，以防止PCB 824上的隨后形成的屏蔽層876與任何導(dǎo)電材料(例如，部件882、884和886的導(dǎo)電部分)之間的電氣短路(步驟860)。具有足夠絕緣屬性的任何材料可用于絕緣層876，并且任何數(shù)量的沉積或模塑過(guò)程可用于形成絕緣層876。在一些示例中，絕緣層876的頂表面與熱插頭832和/或散熱片848的頂表面可齊平。

在步驟862中，一個(gè)或多個(gè)溝槽830例如可使用激光切割源來(lái)形成(如圖8D所示)。溝槽830可隔離部件并限定子系統(tǒng)?？沙练e屏蔽層878和/或散熱器，以填充或涂覆溝槽830的壁并且共形地覆蓋絕緣層876(步驟864)。屏蔽層876可為具有高密度、高導(dǎo)電性和/或良好耐腐蝕性的任何材料。屏蔽層876可使用任何沉積工具諸如物理氣相沉積、化學(xué)氣相沉積、印刷或鍍覆來(lái)形成。在一些示例中，屏蔽層876可電接觸或接觸一個(gè)或多個(gè)熱插頭和/或一個(gè)或多個(gè)散熱片。

在一些示例中，散熱片848可被附接到高部件(例如，具有大于預(yù)先確定的值的高度的部件)，并且熱插頭832可被附接到低部件(例如，具有小于預(yù)先確定的值的高度的部件)。例如，部件884可為高部件或者比部件882高，并且散熱片848可被附接到部件884，同時(shí)熱插頭832可被附接到部件882。在一些示例中，散熱片848可被附接到低部件，并且熱插頭832可被附接到高部件。在一些示例中，散熱片848可被附接到具有某些特性的部件，并且熱插頭832可被附接到表現(xiàn)出其他特性的部件。例如，為了防止熱點(diǎn)或非均勻熱擴(kuò)散，散熱片848可分散其中，并且而熱插頭832可分散在散熱片之間(例如，散熱片和熱插頭可以交替模式布置)。

圖9A-圖9E示出了根據(jù)本公開(kāi)的示例的形成被組裝到使用外部散熱片來(lái)散熱的SiP組件中的示例性便攜式電子設(shè)備的橫截面視圖，并且圖9F示出了該過(guò)程。如圖9A所示，設(shè)備900可包括PCB 924(過(guò)程950中的步驟952)。PCB 924可包括接地層946和金屬跡線944。部件982、984和986可使用任何安裝技術(shù)以及任何合適的安裝材料諸如焊料而被安裝或設(shè)置在PCB 924上(步驟954)。一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件984可被附接到BGA 940。如圖9B所示，一個(gè)或多個(gè)熱插頭和/或散熱片諸如散熱片948可被附接到一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件984(步驟956)。

在步驟958中，絕緣層976可被設(shè)置在部件982、984和986和散熱片948上和/或周圍(如圖9C所示)。在一些示例中，一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件982可具有與絕緣層976的頂表面齊平的頂表面。在步驟960中，可在絕緣層976中形成溝槽930。

如圖9D所示，屏蔽層978可被設(shè)置在絕緣層976上并且可填充和/或覆蓋溝槽930的壁(步驟962)。在步驟964中，屏蔽層978中的一個(gè)或多個(gè)區(qū)域可被蝕刻掉，以暴露一個(gè)或多個(gè)部件諸如部件982的頂表面。在一些示例中，可在屏蔽層978的沉積期間通過(guò)掩蔽該區(qū)域來(lái)暴露部件982的頂表面。在步驟966中，外部散熱片990可被附接到部件982的暴露的頂表面(如圖9E所示)。在一些示例中，外部散熱片990可被電耦接到屏蔽層978。來(lái)自部件982的熱可通過(guò)外部散熱片990(例如，通過(guò)頂部的對(duì)流)或者經(jīng)由屏蔽層978通過(guò)PCB 924(例如，通過(guò)底部的傳導(dǎo))或者兩者來(lái)消散。

在一些示例中，公開(kāi)了一種電子設(shè)備。該電子設(shè)備可包括：基板；以及系統(tǒng)級(jí)封裝組件，該系統(tǒng)級(jí)封裝組件包括：多個(gè)部件，該多個(gè)部件包括第二表面和被安裝到基板的第一表面；以及被安裝到至少一個(gè)部件的第二表面的一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體，其中該至少一個(gè)熱導(dǎo)體為熱插頭。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該設(shè)備進(jìn)一步包括：另一個(gè)熱導(dǎo)體，其中該另一個(gè)熱導(dǎo)體為內(nèi)部散熱片和外部散熱片中的至少一者。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，熱插頭由銅和鋼中的至少一者制成。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，熱導(dǎo)體中的至少一個(gè)熱導(dǎo)體電耦接至接地部或接地層。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該設(shè)備進(jìn)一步包括：被安裝在多個(gè)部件中的至少一個(gè)部件的第一表面和基板之間的散熱片。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該設(shè)備進(jìn)一步包括：屏蔽結(jié)構(gòu)，該屏蔽結(jié)構(gòu)包括絕緣體和屏蔽件。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該屏蔽件是多功能的并且被配置作為散熱器。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該屏蔽件與至少一個(gè)熱導(dǎo)體電耦接。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該屏蔽件電耦接至接地部或接地層。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該設(shè)備進(jìn)一步包括：形成在絕緣體中的多個(gè)溝槽，其中該多個(gè)溝槽的寬度介于10微米-100微米之間。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，從多個(gè)部件中的一個(gè)或多個(gè)部件部件生成的熱通過(guò)傳導(dǎo)和對(duì)流而消散。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體包括多個(gè)熱插頭和多個(gè)散熱片。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，多個(gè)熱插頭和多個(gè)散熱片以交替模式布置。

在一些示例中，公開(kāi)了一種用于形成電子設(shè)備的方法。該方法可包括：形成基板；以及形成系統(tǒng)級(jí)封裝組件，包括：將多個(gè)部件的第一表面安裝到基板；以及將一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體安裝到多個(gè)部件中的至少一個(gè)部件的第二表面，其中該一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體中的至少一個(gè)熱導(dǎo)體為熱插頭。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體包括另一個(gè)熱導(dǎo)體，該另一個(gè)熱導(dǎo)體為內(nèi)部散熱片和外部散熱片中的至少一者。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該方法進(jìn)一步包括：將散熱片安裝在多個(gè)部件中的至少一個(gè)部件的第一表面和基板之間。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，該方法進(jìn)一步包括：形成屏蔽結(jié)構(gòu)，其中形成屏蔽結(jié)構(gòu)包括形成絕緣體以及形成屏蔽件。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，使用以下各項(xiàng)中的至少一者來(lái)形成絕緣體：膠帶輔助轉(zhuǎn)移模塑工藝、研磨、拋光、和蝕刻。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體包括多個(gè)熱插頭和多個(gè)散熱片。另選地或者作為以上公開(kāi)的一個(gè)或多個(gè)示例的替代，在其他示例中，一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體包括第一組熱導(dǎo)體和第二組熱導(dǎo)體，并且安裝一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體包括：將多個(gè)熱插頭安裝到第一組熱導(dǎo)體，該第一組熱導(dǎo)體包括具有低于預(yù)先確定的值的高度的一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體；以及將多個(gè)散熱片安裝到所述第二組熱導(dǎo)體，該第二組熱導(dǎo)體包括具有高于預(yù)先確定的值的高度的一個(gè)或多個(gè)熱導(dǎo)體。

盡管上文已描述了各種示例，但應(yīng)當(dāng)理解，它們僅是通過(guò)舉例的方式而非限制的方式來(lái)呈現(xiàn)的。盡管已參考附圖完整描述了示例，但各個(gè)圖示可針對(duì)本公開(kāi)來(lái)描繪示例性架構(gòu)或其他配置，這樣做是為了輔助理解可被包括在本公開(kāi)中的特征和功能。本公開(kāi)不限于例示的示例性架構(gòu)或配置，但可使用多種另選的架構(gòu)和配置來(lái)實(shí)施。此外，盡管上文結(jié)合各種示例和具體實(shí)施描述了本公開(kāi)，但應(yīng)當(dāng)理解，在一個(gè)或多個(gè)示例中描述的各種特征和功能不限于對(duì)利用其進(jìn)行描述的特定示例的適用性。相反，無(wú)論此類示例是否被描述，無(wú)論此類特征是否作為所述示例的一部分而被呈現(xiàn)，可將它們單獨(dú)或以某種組合應(yīng)用于本公開(kāi)的其他示例中的一個(gè)或多個(gè)示例。因此，本公開(kāi)的廣度和范圍不應(yīng)受到上述任何示例的限制。