固态硬盘及电路板的制作方法

[0001]
本实用新型涉及存储芯片封装领域，尤其涉及一种固态硬盘(solidstate disk或solid state drive，简称ssd)及电路板。


背景技术：

[0002]
固态硬盘堆叠封装趋势是封装厚度薄，体积小，集成度高，容量大，对于超薄芯片封装，多芯片堆叠的可靠性和高集成度成为了封装的一大趋势，是这个行业技术人员的挑战。
[0003]
对于固态硬盘封装，通常将控制芯片和存储芯片合封在一起。目前，随着器件尺度的减小，单个芯片的器件集成密度的增大以及时钟频率的提高导致芯片的功耗迅速增加。急剧增长的功耗带来芯片温度的升高，不仅会使器件及电路性能发生退化，还会对器件和电路的可靠性带来影响。当今的高性能芯片生产的热量已经达到了每平方厘米100瓦。未来的芯片可能会产生更高的热量，预计如果不采用有效的散热手段，芯片的温度过高会对器件及电路性能产生严重不良影响。另外，当前固定硬盘的封装方式不利于消除或减弱因受热产生的形变。


技术实现要素：

[0004]
有鉴于此，本实用新型提供一种固态硬盘及电路板，以解决现有固态硬盘散热不佳且受热产生形变的问题。
[0005]
本实用新型提供的一种固态硬盘，包括：
[0006]
基板；
[0007]
控制芯片，贴装于所述基板上，且与所述基板电性连接；
[0008]
若干存储芯片，依次堆叠并安装于所述基板上，相邻所述存储芯片之间、存储芯片与基板之间通过键合走线电性连接；
[0009]
封装体，包覆所述基板、所述控制芯片和所述若干存储芯片；
[0010]
热形变散热件，在受热时会产生热形变，所述热形变散热件设置于所述封装体上且与所述基板分别位于所述若干存储芯片的两侧。
[0011]
可选地，控制芯片和存储芯片分别贴装于基板的相对两侧，封装体包括第一封装体和第二封装体，第一封装体包覆基板和存储芯片，第二封装体包覆基板和控制芯片，热形变散热件设置于第一封装体上。
[0012]
可选地，控制芯片和存储芯片贴装于基板的同一侧。
[0013]
可选地，热形变散热件包括主体部和连接部，连接部的两端分别连接主体部和存储芯片，主体部在受热时产生热形变。
[0014]
可选地，主体部为板体，连接部的正投影落入主体部的正投影内。
[0015]
可选地，固态硬盘还包括导热材料，主体部设置有挡墙，挡墙朝向存储芯片的上表面延伸，挡墙的下端抵接于存储芯片的上表面，并将导热材料限位于存储芯片与主体部的
内侧面之间。
[0016]
可选地，热形变散热件的主体部和连接部为一体成型结构。
[0017]
可选地，热形变散热件为金属冲压结构件。
[0018]
可选地，热形变散热件的上表面外露于封装体。
[0019]
本实用新型提供的一种电路板，包括印制电路板(printed circuitboard,pcb)以及安装于pcb上的上述任一项固态硬盘。
[0020]
本实用新型在存储芯片上方设置热形变散热件，存储芯片产生的热量经由热形变散热件传导至外界，从而有利于存储芯片快速散热，另外，热形变散热件对封装体的热形变有应力矫正效果，当存储芯片产生热量时，存储芯片与基板因热膨胀系数不匹配而产生应力，同时热形变散热件也因受热变形产生应力，顶部的热形变散热件与底部的基板上下设置，使应力抵消或部分抵消，有利于消除或减小整个器件的形变。
附图说明
[0021]
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0022]
图1是本实用新型一实施例的固态硬盘的结构示意图；
[0023]
图2是本实用新型另一实施例的固态硬盘的结构示意图。
具体实施方式
[0024]
下面结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述实施例仅是一部分实施例，而非全部。基于本实用新型中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。在不冲突的情况下，下述各个实施例及其技术特征可以相互组合。
[0025]
应理解，在本实用新型实施例的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”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，仅是为了便于描述实施例的技术方案和简化描述，而非指示或暗示装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
[0026]
图1是本实用新型一实施例的固态硬盘的结构示意图。请参阅图1所示，本实施例的固态硬盘10包括基板11、控制芯片12、若干存储芯片13、封装体14、以及热形变散热件15。
[0027]
基板11包括基板主体111、电极触点引脚112以及基板线路(图未示)，电极触点引脚112与基板线路电性连接。在一具体实现方式中，基板主体111可以开设有孔，孔内填充有导电材料并作为所述电极触点引脚112，基板线路可设置于基板主体111的表面。
[0028]
控制芯片12可以通过第一黏结层(未图示)安装于基板主体111的上表面，并与电极触点引脚112电性连接，具体地，控制芯片12设置有键合走线，每一条键合走线的两端分别与控制芯片12和电极触点引脚112连接，由此实现控制芯片12和电极触点引脚112之间的电性连接，并由此使得控制芯片12和基板11电性连接。
[0029]
若干存储芯片13依次堆叠并安装于基板11上，相邻两个存储芯片13之间通过键合走线131电性连接，每一存储芯片13与基板11之间也通过键合走线131电性连接。
[0030]
控制芯片12和这些存储芯片13可以贴装于基板11的同一侧，具体地，如图1所示，固态硬盘10还包括支撑件17，该支撑件17的横截面呈倒置u型，并设置于基板11上表面。支撑件17的下部设置有容置空间，若干存储芯片13设置于支撑件17的上表面，控制芯片12位于支撑件17的容置空间内，且贴装于基板11的上表面。
[0031]
封装体14包覆基板11、控制芯片12和若干存储芯片13。
[0032]
热形变散热件15在受热时会产生热形变，其设置于封装体14上且与基板11分别位于若干存储芯片13的两侧，该热形变散热件15可通过第二黏结层(图未示)固定于若干存储芯片13的上表面。
[0033]
基于此，通过在存储芯片13上方设置热形变散热件15，使存储芯片13产生的热量能够经由热形变散热件15快速传导至封装体14外界，最终传导至空气中，从而有利于存储芯片13的快速散热。
[0034]
另外，基板主体111也可以外露于封装体14，具体地，封装体14仅包覆基板主体111的上表面而暴露其底面，于此，控制芯片12产生的热量能够经由基板主体111快速传导至封装体14外界，最终传导至空气中，从而进一步的有利于控制芯片12的快速散热。
[0035]
在本实施例中，热形变散热件15的设置位置可以有多种选择，例如热形变散热件15完全包覆于封装体14内，或者可以镶嵌于封装体14的顶面，即热形变散热件15的上表面外露于封装体14，具体地，该热形变散热件15的上表面可以与封装体14的上表面平齐，或者热形变散热件15的上表面可以高于封装体14的上表面。
[0036]
在固态硬盘10封装中，热形变散热件15与基板主体111的材质可以相同，例如均为纯金属或者合金，具体可以为紫铜或者铜合金。对于紫铜材质，可以保证基板主体111与热形变散热件15的膨胀系数一致，在二者尺寸相近时，两者可以产生相当的形变量。
[0037]
请继续参阅图1，热形变散热件15可以包括主体部151和连接部152，连接部152的两端分别连接主体部151和存储芯片13。
[0038]
主体部151在受热时产生热形变。该主体部151可以与存储芯片13的形状相同，均为板体，且连接部152的正投影落入主体部151的正投影内，即，主体部151的横向尺寸大于连接部152的横向尺寸。基于此，主体部151的内侧面和若干存储芯片13的上表面之间具有容置空间，本实用新型实施例可以在该容置空间内填充导热材料16，存储芯片13产生的热量可以通过导热材料16传导给热形变散热件15。
[0039]
进一步地，主体部151朝向存储芯片13的内侧面上，可以设置挡墙153，挡墙153沿着主体部151的周边设置，金线131位于挡墙153之外。在存储芯片13封装中，挡墙153的下端抵接于存储芯片13的上表面，并将导热材料16限位于存储芯片13与主体部151的内侧面之间，于此，挡墙153可以阻挡导热材料16外露，避免造成污染。
[0040]
在其他实施例中，所述存储芯片13的下部可以设置有导电引脚，该导电引脚与基板11上的电极触点引脚112电性连接，此时，存储芯片13的上表面可以并未设置有用于焊接键合走线131的凸点，因此挡墙153可以与存储芯片13的外侧抵接，也可以实现将导热材料16限位于存储芯片13与主体部151的内侧面之间。进一步地，为确保该限位效果，此时挡墙153的高度可以大于导热材料16的高度。
[0041]
连接部152在受热时是否会产生热形变，本实用新型实施例不予以限制。例如，主体部151和连接部152可以为一体成型结构，即，两者的材质相同，此时连接部152在受热时也会产生热形变。
[0042]
进一步地，所述热形变散热件15可以为金属冲压结构件，在实现前述效果的基础上，该热形变散热件15不仅可以快速导热，而且可以阻挡外界电磁波对若干存储芯片13的干扰。
[0043]
在本实用新型实施例中，控制芯片12可以为硅片，其与底部的基板主体111通过银浆(即第一黏结层)连接，实现接地散热。
[0044]
封装体14可以采用环氧树脂塑料材料。
[0045]
当前，电子产品自始至终都是朝着更小的尺寸、更轻的质量、更快的速度、更高的频率、更低的成本、更高的可靠性方向演进，芯片器件凭借更薄的厚度、无引脚设计、优异的散热性能，非常低的阻抗和自感，在电子产品的高速或微波设计中大量应用。正式基于芯片的小型化超薄化设计趋势，固态硬盘整个器件的结构较薄，封装体较薄，容易产生形变。并且，具有导热和散热作用的焊盘作为引线框架结构的一部分，也是整个器件具有优异散热性能的原因，但是这种基于焊盘的引线框架结构在smt(surface mounted technology,表面贴装技术)焊接、或者长期工作时，会受环境温度或功率变化的影响而发生动态的热变形，致使整个器件中的焊点受到较大拉应力作用，会严重劣化焊点的寿命，影响高可靠产品，包括通讯产品的应用。对此，本实用新型实施例的所述固态硬盘10可以解决该问题。
[0046]
请继续参阅图1，当存储芯片13产生热量时，存储芯片13与基板主体111因热膨胀系数不匹配而产生应力，同时热形变散热件15也因受热变形产生应力，顶部的热形变散热件15与底部的基板主体111上下设置，使应力抵消或部分抵消，即热形变散热件15在受热时会对封装体14的热形变有应力矫正效果，有利于消除或减小整个器件的形变。
[0047]
采用这种应力矫正的结构设计，器件可避免在smt组装过程或者长期工作中受热产生变形，保护焊点，延长器件应用寿命。并且，这种结构的优化，不占用板上布局面积，且不会增加smt流程。
[0048]
在存储芯片13封装中，热形变散热件15的材质可以有多种选择，热形变散热件15的材质也可以与基板主体111的材质不相同，通过调整热形变散热件15的尺寸来实现与基板主体111的相匹配的热变形。
[0049]
热形变散热件15的厚度可以大于或等于0.1mm，其尺寸小于等于整个器件顶部尺寸。具体的，热形变散热件15的尺寸以及厚度需要根据热形变散热件15的结构强度、热膨胀系数，以及基板主体111的热膨胀系数、厚度、结构强度来综合进行计算，确保热形变散热件15的强度能够纠正底部基板主体111热变形产生的应力。
[0050]
本实用新型实施例可以选取合适的计算方式来设计热形变散热件15的各项指标的参数。在实际应用场景中，所述热形变散热件15的尺寸一般通过工程测试，选取兼顾成本和效果的厚度和尺寸。应理解，热形变散热件15的尺寸并不一定需要和基板主体111完全一致，只要存在热形变散热件15，就会有应力消除的效果。
[0051]
图2是本实用新型另一实施例的固态硬盘的结构示意图。对于相同的结构元件，本实用新型不同实施例采用相同标号予以标识。请参阅图2，前述热形变散热件15的设计还可以适用于控制芯片12和若干存储芯片13分别贴装于基板11的相对两侧的结构。
[0052]
具体地，固态硬盘20未设置有支撑件17，若干存储芯片13直接设置于基板11的上表面。固态硬盘20的封装体包括两个部分，其中一部分是第一封装体141，另一部分是第二封装体142，第一封装体141包覆基板11上表面和若干存储芯片13，第二封装体142包覆基板11下表面和控制芯片12，热形变散热件15设置于第一封装体141上。
[0053]
其中，第一封装体141和第二封装体142的材料及制备方式可以相同，也可以根据各自的材料选取不同且合适的制备方式。
[0054]
该固态硬盘20采用与前述图1所示实施例相同结构的热形变散热件15，因此具有与前述相同的有益效果，此处不再赘述。
[0055]
本实用新型还提供一种电路板。所述电路板包括印制电路板和安装于该印制电路板上的若干固态硬盘。这些固态硬盘在印制电路板上的排布及安装方式，本实用新型实施例不予以限制。其中，固态硬盘的电极触点引脚与印制电路板上的导电引脚电性连接。
[0056]
由于该电路板具有上述固态硬盘10和/或固态硬盘20，因此能够产生与前述相同的有益效果，此处不再予以赘述。
[0057]
需要说明的是，本文中的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素，此外，不同实施例中具有同样命名的部件、特征、要素可能具有相同含义，也可能具有不同含义，其具体含义需以其在该具体实施例中的解释或者进一步结合该具体实施例中上下文进行确定。
[0058]
另外，尽管本文采用术语“第一、第二、第三”等描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本文范围的情况下，第一信息也可被称为第二信息，类似地，第二信息也可被称为第一信息，取决于语境。术语“如果”可以被解释成为“在
……
时”或“当
……
时”或“响应于确定”。再者，本文中所使用的，单数形式“一”、“一个”和“该”旨在也包括复数形式，除非上下文中有相反的指示。术语“或”和“和/或”被解释为包括性的，或意味着任一个或任何组合。因此，“a、b或c”或者“a、b和/或c”意味着“以下任一个：a；b；c；a和b；a和c；b和c；a、b和c”。仅当元件、功能、步骤或操作的组合在某些方式下内在地互相排斥时，才会出现该定义的例外。
[0059]
尽管已经相对于一个或多个实现方式示出并描述了本实用新型，但本领域技术人员基于对本说明书和附图的阅读和理解将会想到等价变型和修改。本实用新型包括所有此修改和变型，并且由前述实施例的技术方案进行支撑。即，以上所述仅为本实用新型的部分实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本说明书及附图内容所作的等效结构变换，例如各实施例之间技术特征的结合，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。