CN104517916B - 散热装置 - Google Patents

Abstract

一种散热装置，包括：内设定子组与半导体组件的半导体封装结构、轴接至该半导体封装结构的扇轮组、以及具有导流道并收纳该半导体封装结构与扇轮组的导流结构，该扇轮组具有位于该半导体封装结构表面上方的多个叶片，且该定子组与该半导体组件用于控制该第一叶片的作动，藉由该叶片延伸凸出该半导体封装结构的侧面，以加大叶片尺寸，所以在不改变该半导体封装结构的尺寸的情况下，可增加所产生的风量。

Description

散热装置

技术领域

本发明涉及一种散热装置，尤指一种具半导体封装结构的散热装置。

背景技术

如主机板(Main Board或Mother Board)的电路板上设有多数的如中央处理单元或绘图卡的电子组件(Electronic Components)及用以电性连接该电子组件的电性电路(Conductive Circuits)，该些电子组件在作用时会产生热量，若未将所产生的热量自装设有电路板的电子产品内排除，则电子组件会因过热而失效；此种问题在功能需求日增及处理速度越快的电子产品更形重要，因功能与处理速度的提升意味电路板上整合的电子组件或电子装置须更多或更高阶，更多或更高阶的电子组件或电子装置即会产生越多的热量。因此，将电路板所产生的热量有效散除为一必要的设计。

一般业界所采用的逸散热量方式之一，通过在主机板或母板上加设散热风扇以逸散电子组件及/或电子装置所产生的热量，此种散热风扇已见于如第6,799,282、7,215,548、7,286,357及7,568,517号等美国专利中。

举例而言，如图1A所示的现有散热装置1，其装设于电路板的预设位置上，主要由印刷电路板11、壳体12及扇轮组13所构成。该壳体12具有底座120、轴套管122及环设于该轴套管122上的定子组121。该扇轮组13则具有轮毂130、设于该轮毂130内侧上的磁铁131、环设于该轮毂130外侧的多个叶片132、以及轴接至该轮毂130以轴设于该轴套管122中的轴柱133。该印刷电路板11上则设有至少一控制芯片110及多个被动组件112，该印刷电路板11设置于该壳体12的底座120上，以藉由该控制芯片110控制扇轮组13的转动，以由该扇轮组13的转动驱动气流。

图1A所示的现有散热装置1所使用的控制芯片110为一发热源，产生的热量若无法逸散，也会导致其本身的过热而失效，一旦该控制芯片110失效，则无法作动该扇轮组13；如此，会使电子产品的主机板上的电子组件所产生热量无从有效逸散，从而导致电子产品当机，甚而损坏。而该控制芯片110恰位于该壳体12的底座120及该扇轮组13的轮毂130之间的间隙，该间隙的狭小往往使该控制芯片110所产生的热量无法有效逸除，致而会因过热而导致该控制芯片110的损坏。散热装置1为电子产品的零组件中相对价廉的一者，唯其无法运作时，即会损及电子产品价昂的核心组件的主机板，所以其重要性非从其价格所能衡量。

此外，控制芯片110的设置会影响到扇轮组13的轮毂130与壳体12的底座120间的间隙大小，往往会因控制芯片110的厚度而须增加该间隙的高度，而不利是种散热装置1的整体高度的降低。且控制芯片110的设置会使该印刷电路板11需使用的面积增加，印刷电路板11面积的增加在不增大是种现有散热装置1的截面积的情况下，则需缩减叶片132的面积，但叶片132的面积的缩减会影响到风量的产出，而风量的产出若不足则会影响到所欲的散热功效。

为解决上述问题，第7,345,884号美国专利即提出一种改良的散热风扇。如图1B所示，该第7,345,884号美国专利的散热风扇1’的结构大致同于前揭现有技术，不同处于在于其印刷电路板11’形成有一向外延伸的延伸部11a，供控制芯片110’设置其上，以使该控制芯片110’位于壳体12’的底座120’及扇轮组13’的轮毂130’之间的间隙外或部分外露出该间隙，以令该扇轮组13’所驱动的气流得以将该控制芯片110’所产生的热量逸除。

然而，上述印刷电路板11’向外延伸的延伸部11a的形成会使扇轮组13’在转动时所驱动的气流受到干扰，气流受扰即会产生噪音，进而影响至装设有是种散热风扇1’的电子产品的使用品质。同时，因该延伸部11a向外延伸，使叶片132’与控制芯片110’间需保持一预定的间隔，此也不利于是种现有散热风扇1’的整体高度的降低，而无法满足电子产品薄化的需求。

再而，前揭的现有散热风扇1’仍需将印刷电路板11’设置于扇轮组13’的轮毂130’及壳体12’的底座120’间，导致印刷电路板11’的厚度仍会影响散热风扇1’的整体高度，而无法进一步地薄化散热风扇1’。

因此，如何避免上述现有技术的种种问题，实为当前所要解决的目标。

发明内容

为克服现有技术的种种问题，本发明的主要目的提供为一种散热装置，可增加所产生的风量。

本发明的散热装置，包括：半导体封装结构，其具有相对的第一表面与第二表面、邻接该第一与第二表面的侧面、及位于其内的定子组与半导体组件；扇轮组，其轴接至该半导体封装结构，且具有位于该半导体封装结构的第一表面上并延伸凸出该半导体封装结构的侧面的多个第一叶片，又该定子组与该半导体组件用于控制该第一叶片的作动；以及导流结构，其具有相连通的第一容置空间与第二容置空间、及连通该第一与第二容置空间的至少一导流道，该半导体封装结构设于该第一容置空间，且该些第一叶片收纳于该第二容置空间。

前述的散热装置中，该导流道具有位于该第一叶片的片面上的导流口，以形成轴流式气流道。或者，具有位于该第一叶片的侧缘外的导流口，以形成径流式气流道。

本发明的散热装置中，当运作时，由于该第一叶片延伸凸出该半导体封装结构的侧面，也就是增大该第一叶片的尺寸，所以能增加所产生的风量，且利用该导流结构收纳该半导体封装结构与第一叶片，以强化气流流动，并减少噪音。因此，本发明的散热装置中，其叶片尺寸不受该半导体封装结构的尺寸限制，可在不改变该半导体封装结构的尺寸的情况下，设置更大尺寸的叶片及该导流结构，以增加所产生的风量。

此外，藉由该定子组埋设于该半导体封装结构中，所以可降低该散热装置的整体厚度。

又，本发明的散热装置无需使用具有底部的壳体，且该半导体组件设于该半导体封装结构中，所以该半导体组件毋须设于现有壳体的底座与扇轮组的轮毂之间，以避免该半导体组件产生的热量无法有效逸除。

另外，前述的散热装置中，还包括另一扇轮组，其具有位于该半导体封装结构的第二表面上的多个第二叶片。例如，该第二叶片延伸凸出该半导体封装结构的侧面，且该第一叶片的旋转方向与该第二叶片的旋转方向为相同或相反，当该旋转方向相同时，第一与第二叶片所产生的气流方向为一致，藉此可在不增加半导体封装结构的情况下，仅增设第二叶片，即可增加所产生的风量及风压，而当旋转方向相反时，更可抵消该扇轮组旋转所产生的振动。

附图说明

图1A为显示现有散热风扇的剖视图；

图1B为显示第7,345,884号美国专利的散热风扇剖视图；

图2为本发明散热装置的第一实施例的剖面示意图；其中，图2’为图2的上视图；

图2A至图2E为图2的半导体封装结构的制法的剖面示意图；其中，图2B’及图2B”为图2B的上视图及下视图；

图3为本发明散热装置的第二实施例的剖面示意图；其中，图3’为图3的上视图；以及

图4为本发明散热装置的第三实施例的剖面示意图；其中，图4’为图4的上视图。

符号说明

1、9、9’、9” 散热装置

1’ 散热风扇

11、11’ 印刷电路板

11a 延伸部

110、110’、21a 控制芯片

112、21b 被动组件

12、12’ 壳体

120、120’ 底座

121、202 定子组

122、30 轴套管

13、13’、3、3’ 扇轮组

130、130’、31 轮毂

131、32 磁铁

132、132’ 叶片

133、34、34’ 轴柱

2、2’ 半导体封装结构

2a、2a’ 第一表面

2b、2b’ 第二表面

2c、2c’ 侧面

20 基板

200 本体层

201 线路层

2021、2021’ 第一螺状线路

2022、2022’ 第二螺状线路

203 保护层

204 导电线路

205 导电穿孔

21 半导体组件

21c 功能芯片

22 封装胶体

300 插口

301 凸出端

33 第一叶片

33a 片面

33’ 第二叶片

4a,4b 半导体封装件

5、5’ 导流结构

50、50’ 导流道

500、500’ 导流口

501、501’ 进口

51 第一容置空间

52 第二容置空间

A、B 宽度

S、S’、S” 气流。

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供本领域技术人员的了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，所以不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“两”、“第一”、“第二”及“一”等用语，也仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当也视为本发明可实施的范畴。

图2为本发明散热装置9的第一实施例的剖面示意图。如图2及图2’所示，所述的散热装置9包括：一半导体封装结构2、一扇轮组3、以及一导流结构5。

所述的半导体封装结构2具有相对的第一表面2a与第二表面2b、邻接该第一与第二表面2a,2b的侧面2c、及位于其内的一定子组202与多个半导体组件21。

于本实施例中，该半导体封装结构2为单一半导体封装件，其还具有一基板20及形成于该基板20上的封装胶体22，该些半导体组件21设于该基板20上，且该封装胶体22包覆该些半导体组件21，而该定子组202电性连接该基板20。

所述的扇轮组3可转动自如地轴接至该半导体封装结构2的第一表面2a。

于本实施例中，该扇轮组3具有位于该半导体封装结构2的第一表面2a上的多个第一叶片33、设置该些第一叶片33的一轮毂31、设于该轮毂31上的至少一片状磁铁32、及轴接该轮毂31与该半导体封装结构2的一轴柱34。

此外，该些第一叶片33延伸凸出该半导体封装结构2的侧面2c，使该些第一叶片33的整体占用宽度A大于该第一表面2a的整体宽度B。

又，该定子组202与该半导体组件21用于控制该第一叶片33的作动，且该轴柱34可利用一设于该半导体封装结构2中的轴套管30轴接至该半导体封装结构2，以利于该轴柱34的旋转。

所述的导流结构5具有连通的第一容置空间51与第二容置空间52、及连通该第一与第二容置空间51,52的一导流道50，该半导体封装结构2设于该第一容置空间51，且扇轮组3（特别是该些第一叶片33）收纳于该第二容置空间52。

于本实施例中，该第一容置空间51的容积小于该第二容置空间52的容积，该导流道50位于该第一容置空间51旁，并直通该第二容置空间52，且该导流道50的进口501由该导流结构5底侧向上延伸，使该导流道50的导流口500位于该第一叶片33的片面33a上方，以形成轴流式气流道，也就是该导流道50平行该轴柱34（或轴套管30）的轴向且上、下贯穿该导流结构5，以导引气流S的流动方向。

此外，该导流结构5可为框架构造，且该导流道50的导流口500完全外露该些第一叶片33。

又，该半导体封装结构2以粘结方式（如胶材）或机械方式（如嵌卡、锁固、卡制等）固定于该导流结构5的第一容置空间51，并使该半导体封装结构2的第二表面2b外露于该导流结构5底侧。

另外，本发明的散热装置9无需使用具有底部的壳体，且该半导体组件21设于该半导体封装结构2中，所以该半导体组件21毋须设于现有壳体的底座与扇轮组的轮毂之间，以避免该半导体组件21产生的热量无法有效逸除。

当运作该散热装置9时，藉由大尺寸第一叶片33，以增加所产生的风量，且利用该导流结构5收纳该半导体封装结构2与第一叶片33，以强化气流流动，并减少噪音，所以本发明的散热装置9中，可在不改变该半导体封装结构2的尺寸的情况下，依需求设置任何尺寸的第一叶片33及该导流结构5，以增加所产生的风量。

以下藉由图2A至图2E详述图2的半导体封装结构2的制法。

如图2A所示，提供一基板20，该基板20具有一本体层200、形成于该本体层200上、下侧的线路层201与覆盖该线路层201的保护层203。于本实施例中，该线路层201具有导电线路204与该定子组202，且该导电线路204可与该定子组202一同形成或分次形成，而该保护层203可为阻焊层态样。

于本实施例中，该定子组202还包括贯穿该本体层200的导电穿孔205，且该导电线路204及定子组202的制法可为通常的图案化布线制程，但无特别限制。因该定子组202以线路型式形成于该基板20上，所以能降低该半导体封装结构2的整体厚度。

如图2B所示，形成贯穿该基板20的多个通孔，以于各该通孔中分别穿设一轴套管30，以供后续插设该扇轮组3的轴柱34。

于本实施例中，该轴套管30的位置可依需求作设计，使该扇轮组3以同轴方式或偏心方式轴接至该半导体封装结构2。例如，若该轴套管30以偏心方式插设于该基板20中，可使该基板20表面具有更多空间，以设置更多的半导体组件21（如功能芯片）或其它电子组件。

此外，该轴套管30的一凸出端301凸出该基板20并卡制于该基板20的上表面，而该轴套管30的插口300外露于该基板20的下表面。

又，如图2B’及图2B”所示，该定子组202环设该轴套管30的外侧，且该轴套管30设于该定子组202的中心位置。

另外，该定子组202可包含设于该基板20的上表面的两组第一螺状线路2021,2021’（如图2B’所示）、及设于该基板20的下表面的两组第二螺状线路2022,2022’（如图2B”所示），且藉由该导电穿孔205电性导通第一螺状线路2021,2021’及第二螺状线路2022,2022’。运作时，相邻的螺状线路通电后会带有相异的极性磁场（例如，相邻的第一螺状线路2021,2021’带有相异的极性磁场），而上、下相对的第一螺状线路2021与第二螺状线路2022通电后会带有相同磁场（例如，相对的第一螺状线路2021’与第二螺状线路2022’带有相同的极性磁场）。

如图2C所示，于该基板20的上表面上设置多个半导体组件21及电子组件（图略）。于本实施例中，该些半导体组件21可包含控制芯片21a、被动组件21b、或如绘图芯片、显示芯片等的功能芯片21c，该控制芯片21a传送控制信号至该定子组202，以驱动该扇轮组3。

如图2D所示，形成封装胶体22于该基板20的上表面上，以包覆该些半导体组件21、电子组件及该轴套管30的凸出端301，且该轴套管30的插口300仍外露于该基板20的下表面。

本发明可藉由控制该封装胶体22的厚度，以降低架设该扇轮组3后的整体装置的厚度，而能符合电子产品的薄化需求。

如图2E所示，沿图2D中的虚线进行切割，以获得多个该半导体封装结构2（图2D的图面需翻转以呈现图2E的图面），再于后续装配中，将其与该扇轮组3与该导流结构5进行组装。

图3为本发明散热装置9’的第二实施例的剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于导流结构的设计，其它结构大致相同，所以以下不再赘述相同处。

如图3及图3’所示，所述的导流道50’的进口501’由该导流结构5’顶侧向下连通该第一与第二容置空间51,52，该导流道50’再于第二容置空间52向右方延伸而使该二容置空间52与外界连通，使该导流口500’位于该第一叶片33的侧缘外，以形成径流式气流道，也就是部分该导流道50’平行该第一叶片33径向（即垂直该轴柱34的轴向），以导引气流S’沿上进侧排的方向流动。

此外，该导流道50’的进口501’外露该些第一叶片33的部分。

图4为本发明散热装置9”的第三实施例的剖面示意图。本实施例与第一实施例的差异在于半导体封装结构与扇轮组的设计，其它结构大致相同，所以以下不再赘述相同处。

如图4及图4’所示，该半导体封装结构2’包含两个半导体封装件4a,4b，且该两半导体封装件4a,4b的构造相同于图2E所示的半导体封装结构2’，所以该两半导体封装件4a,4b是以其封装胶体22的侧相堆栈。

此外，于本实施例中，具有二个扇轮组，该扇轮组3于半导体封装结构2’的第一表面2a’上方架设有该些第一叶片33，而另一扇轮组3’于该第二表面2b’上方架设有多个第二叶片33’，且该第二叶片33’延伸凸出该半导体封装结构2的侧面2c’。具体地，各该半导体封装件4a,4b上分别轴接一轴柱34,34’，以于各该半导体封装件4a,4b上分别架设该第一叶片33与第二叶片33’。

又，由该第一表面2a’向该第二表面2b’俯视，如图4’所示，当该第一叶片33的旋转方向与该第二叶片33’的旋转方向为相同（均为顺时钟方向）时，该第一叶片33与该第二叶片33’所产生的气流S”的方向相同，得以在不改变半导体封装结构的尺寸的情况下，增加所产生的风量。当该第一叶片33的旋转方向与该第二叶片33’的旋转方向系为相反（一者为顺时钟方向，另一者为逆时钟方向）时，藉由扇轮组3,3’的两轴柱34,34’机械旋转方向相反，以抵消于上方轴柱34（或下方轴柱34’）旋转时所产生的转矩，藉此降低本发明的散热装置9”于运作时所产生的震动。

另外，于其它实施例中，该两半导体封装件4a,4b的构造可不相同，且也可采用左、右并列方式相邻排列，而该第一叶片33与该第二叶片33’也可位于同侧（如均位于第一表面2a上方）。

于另一实施例中，于本发明的散热装置中，也可于图2所示的半导体封装结构2的第二表面2b上轴设另一扇轮组，即该轴柱需穿设该封装胶体22，使另一叶片位于该封装胶体22上方。

综上所述，本发明的散热装置中，藉由增大叶片尺寸的设计，即令叶片凸出该半导体封装结构的侧面，以增加风量，且藉由该导流结构的设计，以强化气流流动及减少噪音。

此外，藉由该第一容置空间的容积小于该第二容置空间的容积，使扇轮组的叶片尺寸不受半导体封装结构的尺寸限制。

上述实施例仅用以例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修改。因此本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (10)

1.一种散热装置，包括：

半导体封装结构，其具有相对的第一表面与第二表面、邻接该第一与第二表面的侧面、及位于其内的定子组与半导体组件；

扇轮组，其轴接至该半导体封装结构，且具有位于该半导体封装结构的第一表面上并延伸凸出该半导体封装结构的侧面的多个第一叶片，又该定子组与该半导体组件用于控制该第一叶片的作动；以及

导流结构，其具有相连通的第一容置空间与第二容置空间、及连通该第一与第二容置空间的至少一导流道，该第一容置空间的容积小于该第二容置空间的容积，该半导体封装结构设于该第一容置空间内，且该些第一叶片收纳于该第二容置空间。

2.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，该半导体封装结构还具有基板及形成于该基板上的封装胶体，该半导体组件设于该基板上，且该封装胶体包覆该半导体组件，而该定子组电性连接该基板。

3.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，该半导体封装结构以粘结方式或机械方式固定于该导流结构的第一容置空间，并使该半导体封装结构的第二表面外露于该导流结构的底侧。

4.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，该导流道具有位于该第一叶片的片面上的导流口，以形成轴流式气流道。

5.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，该导流道具有位于该第一叶片的侧缘外的导流口，以形成径流式气流道。

6.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，该扇轮组还具有设置该些第一叶片的轮毂、设于该轮毂上的磁铁、及轴接该轮毂与该半导体封装结构的轴柱。

7.根据权利要求1所述的散热装置，其特征在于，该装置还包括另一扇轮组，其具有位于该半导体封装结构的第二表面上的多个第二叶片。

8.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，该第二叶片延伸凸出该半导体封装结构的侧面。

9.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，该第一叶片的旋转方向与该第二叶片的旋转方向为相同。

10.根据权利要求7所述的散热装置，其特征在于，该第一叶片的旋转方向与该第二叶片的旋转方向为相反。