TWI451540B - Semiconductor package and its manufacturing method - Google Patents

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Description

半導體封裝件及其製法
本發明係有關一種半導體封裝件及其製法，尤指一種用以裝載軸套管和扇輪之半導體封裝件及其製法。
如主機板(Main Board或Mother Board)之電路板上設有多數之如中央處理單元或繪圖卡之電子元件(Electronic Components)及用以電性連接該電子元件之電性電路(Conductive Circuits)，該些電子元件在作用時會產生熱量，若未將所產生之熱量自裝設有電路板之電子產品內排除，則電子元件會因過熱而失效；此種問題在功能需求日增及處理速度越快之電子產品更形重要，因功能與處理速度之提升意味電路板上整合之電子元件或電子裝置須更多或更高階，更多或更高階之電子元件或電子裝置即會產生越多之熱量。故將電路板所產生之熱量有效散除係一必要之設計。
一般業界所採用之逸散熱量方式之一，係在主機板或母板上加設散熱風扇以逸散電子元件及/或電子裝置所產生之熱量，此種散熱風扇已見於如第6,799,282、7,215,548、7,286,357、7,568,517、7,884,512及7,884,523號等美國專利中。
舉例而言，如第7A圖所示之習知散熱風扇，係裝設於電路板之預設位置上，主要由印刷電路板71、殼體72及扇輪73所構成。該殼體72具有底座720、軸套管722及環設於該軸套管722上之定子組721；該扇輪73則具有輪轂730、設於該輪轂730內側之磁鐵731、環設於該輪轂730外側之複數葉片732、以及軸接至該輪轂730以軸設於該軸套管722中之軸柱733；而該印刷電路板71上則設有至少一控制晶片710及複數被動元件712，該印刷電路板71係設置於該殼體72之底座720上，以藉由該控制晶片710控制扇輪73之轉動，以由該扇輪73之轉動驅動氣流。
第7A圖所示之習知散熱風扇所使用之控制晶片710係一發熱源，產生之熱量若無法逸散，亦會導致其本身之過熱而失效，一旦該控制晶片710失效，則無法作動該扇輪73；如此，會使電子產品之主機板上之電子元件所產生熱量無從有效逸散，從而導致電子產品當機，甚而損壞。而該控制晶片710恰係位於該殼體72之底座720及該扇輪73之輪轂730之間的間隙，該間隙之狹小往往使該控制晶片710所產生之熱量無法有效逸除，致而會因過熱而導致該控制晶片710之損壞。散熱風扇為電子產品之零組件中相對價廉之一者，唯其無法運作時，即會損及電子產品價昂之核心組件之主機板，故其重要性非從其價格所能衡量。
此外，控制晶片710之設置會影響到扇輪73之輪轂730與殼體72之底座720間之間隙大小，往往會因控制晶片710之厚度而須增加該間隙之高度，而不利是種散熱風扇之整體高度之降低。且控制晶片710之設置會使該印刷電路板71需使用之面積增加，印刷電路板71面積之增加在不增大是種習知散熱風扇之截面積的情況下，則需縮減葉片732之面積，但葉片732之面積的縮減會影響到風量的產出，而風量的產出若不足則會影響到所欲之散熱功效。
為解決上述問題，第7,345,884號美國專利即提出一種改良之散熱風扇。如第7B圖所示，該第7,345,884號美國專利之散熱風扇之結構大致同於前揭習知技術，不同處於在於其印刷電路板71’形成有一向外延伸之延伸部71a，供控制晶片710’設置其上，以使該控制晶片710’位於殼體72’之底座720’及扇輪73’之輪轂730’之間的間隙外或部分外露出該間隙，俾令該扇輪73’所驅動之氣流得以將該控制晶片710’所產生之熱量逸除。
惟，上述印刷電路板71’向外延伸之延伸部71a之形成會使扇輪73’在轉動時所驅動之氣流受到干擾，氣流受擾即會產生噪音，進而影響至裝設有是種散熱風扇之電子產品的使用品質。同時，因該延伸部71a係向外延伸，使葉片732’與控制晶片710’間需保持一預定之間隔，此亦不利於是種習知散熱風扇之整體高度的降低，而無法滿足電子產品薄化的需求。
再而，前揭之習知散熱風扇仍需將印刷電路板71’設置於扇輪73’之輪轂730’及殼體72’之底座720’間，導致印刷電路板71’之厚度仍會影響散熱風扇之整體高度，而無法進一步地薄化散熱風扇。
有鑑於此，本發明提供一種半導體封裝件，係包括：具有相對之第一表面及第二表面之基板；設置並電性連接於該第一表面上之定子組；設置並電性連接於該第一表面上之至少一電子元件；以及形成於該第一表面上，包覆該定子組和電子元件之封裝膠體。
本發明之半導體封裝件復可包括設於該封裝膠體及基板中之軸套管，且該軸套管之頂端外露出該封裝膠體，其中，該軸套管係可位於該半導體封裝件之偏心位置處。
此外，本發明之半導體封裝件係用以承載扇輪，因此，復可包括軸接至該軸套管中之扇輪。
於一具體實施例中，該半導體封裝件復包括一體形成貫穿該封裝膠體及基板之通風孔。
於又一具體實施例中，該半導體封裝件復包括固定在該封裝膠體和基板側面之導流蓋，以強化氣流流動，減少噪音。該導流蓋除了具有上方開口以提供軸流式吹氣外，亦可設計成具有平行於該軸套管軸向之第一導流口和垂直於該軸套管軸向之第二導流口，以提供側排式吹氣。
於再一具體實施例中，該半導體封裝件復包括設置並電性連接於該基板之第二表面上的外接元件。於一變化型態中，該半導體封裝件復包括導電元件以及外接元件，該導電元件係形成於該基板之第一表面上，且為該封裝膠體包覆，該封裝膠體頂面係外露出該導電元件；該外接元件係設置並電性連接於該導電元件上。具有外接元件之實施例中，可搭配通風孔及/或導流蓋的設計，加強逸散該外接元件發出的熱。
為得到本發明之半導體封裝件，本發明復提供該半導體封裝件之製法，係包括：於具有相對第一表面及第二表面之基板上設置並電性連接該第一表面之定子組和至少一電子元件；於該基板之第一表面上形成封裝膠體，以包覆該定子組和電子元件；以及切割該封裝膠體及基板，以得到半導體封裝件。
本發明因無需使用殼體，故電子元件毋須設於殼體之底座與扇輪之輪轂間，避免電子元件產生之熱量無法有效逸除，且因可控制封裝膠體厚度，俾能降低承載扇輪後的封裝件整體厚度，較能符合電子產品薄化上的需求。再而，控制晶片設於基板上之預定位置，不會干擾到扇輪於作動狀態下所產生之氣流，故亦無產生噪音或震動之問題，且基板可預設有通風孔或於形成封裝膠體後製作貫穿的通風孔，俾藉由半導體封裝件之基板下方的氣流道將電子元件產生的熱量逸散。
以下係藉由特定之具體實施例詳細說明本發明之技術內容及實施方式，熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明的優點及功效。本發明亦可藉由其它不同的具體實施例加以施行或應用，本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用，在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
須知，本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應仍落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。同時，本說明書中所引用之如“上”、“頂”、“底”及“一”等之用語，亦僅為便於敘述之明瞭，而非用以限定本發明可實施之範圍，其相對關係之改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本發明可實施之範疇。
第一具體實施例
請參閱第1A至1E’圖，係為本發明半導體封裝件之製法的剖視圖。
如第1A圖所示，首先，準備一具有第一表面10a及第二表面10b之基板10，且該基板10規劃有複數封裝單元P。在本實施例中，該基板10具有貫穿該第一表面10a及第二表面10b之第一定位孔101，其中，該第一定位孔101除了可形成於該基板之封裝單元P中央外，亦可使該第一定位孔101以偏心方式形成於該基板10之封裝單元P中，則可在該第一表面10a上留下更多餘裕空間，以供設置電子元件，尤其是功能晶片。
如第1B圖所示，將軸套管14插設於該第一定位孔101中；以及於該基板10之第一表面10a上設置並電性連接定子組12和至少一電子元件13，該定子組12係環設於該第一定位孔101外側。前述之電子元件13係至少包括控制晶片及被動元件，其中，該控制晶片係用以傳送控制信號至該基板10與定子組12，以驅動後續設置之扇輪的運轉。當然，如第1B’圖所示，該電子元件復可包括如繪圖晶片、顯示晶片之功能晶片13’，係設於該基板10之第一表面10a上。
如第1C圖所示，於該基板10之第一表面10a上形成封裝膠體15，以包覆該定子組12和電子元件13，且形成之該封裝膠體15包覆該軸套管14側面，並外露該軸套管14之頂端，此外，該封裝膠體15之高度約高於定子組120.05至0.2 mm，俾利於該定子組12與後續設置之扇輪的磁鐵產生磁通(Magnetic flux)。
如第1D圖所示，切割該封裝膠體15及基板10，以得到半導體封裝件1。
如第1C’圖所示，復可於該定子組12上端安置一導磁鐵片18並外露出該封裝膠體15，以更利於該定子組12與後續設置之扇輪的磁鐵產生磁通。
如第1E圖所示，復包括將扇輪16可轉動自如地軸接至該軸套管14中，其中，該扇輪16具有輪轂1600、設於該輪轂1600下側之片式磁鐵1601(plate magnet)、設於該輪轂1600外側之多數葉片1602、以及軸接至該輪轂1600之軸柱1603。如第1E及1E’圖所示，該基板10復接設有如排線之導電連接元件17或銲球之導電連接元件17’，以藉之與其他電性裝置電性連接。
第二具體實施例
請參閱第2A至2C圖，係為本發明第二具體實施例之半導體封裝件之製法的剖視圖。在本實施例中，其製法與第一具體實施例大致相同，其差異在於該基板10’未預設有定位孔，而係於形成封裝膠體後製作。形成本半導體封裝件之其他步驟與第一具體實施例相同，故不再贅述。
如第2A圖所示，提供一於第一表面10a’上已設置並電性連接該第一表面10a’之定子組12和至少一電子元件13，以及形成有封裝膠體15之該基板10’。
如第2B圖所示，以例如雷射之鑽孔技術形成貫穿該基板10’及封裝膠體15之第二定位孔201。以及如第2C圖所示，將軸套管14’插設並固定於該第二定位孔201中。同樣地，該第二定位孔係可偏心方式形成於該半導體封裝件之基板及封裝膠體中(未圖示)。
第三具體實施例
本實施例復提供一種增加散熱效能之半導體封裝件之製法，如第3A圖所示之俯視圖，係可接續第1C圖或第2A圖之結構，於形成該封裝膠體15後，透過例如雷射切割的方式，形成貫穿該封裝膠體15及基板10,10’之通風孔300。
如第3B圖所示，於該半導體封裝件作動時，氣流S即可由下方進氣，增加散熱效能。
第四具體實施例
在本具體實施例中，本發明復提供一種可強化氣流流動之半導體封裝件之製法，俾減少噪音。如第4A圖所示，例如，接續第1E圖所示之切割後之半導體封裝件，係以如黏膠41之固定方式，例如將該導流蓋40固定在該封裝膠體15和基板10側面，以導引氣流順著扇輪16之徑向方向流動。當然，亦可使用機械式之卡固方式固定該導流蓋40(如第4A’圖)。
如第4B及4B’圖所示之俯視圖及剖視圖，亦可設計導流蓋40’具有平行於該軸套管14軸向之第一導流口400和垂直於該軸套管14軸向之第二導流口401。尤其是當半導體封裝件未具有前述實施例之通風孔時，第4B及4B’圖所示導流蓋40’可提供上進側排氣流S導引設計。
第五具體實施例
本實施例提供一種基板底面堆疊有外接元件之實施方式。如第5圖所示之較佳實施方式，係應用，例如第三具體實施例之具有通風孔300，且令定位孔501偏心設置在基板10上之態樣，於切割該封裝膠體15及基板10之前，於該基板10之第二表面10b上設置並電性連接外接元件50，其中，該外接元件50為經封裝之元件或半導體晶片。此外，復可包括固設導流蓋40於切割後之半導體封裝件，以導引氣流S的流動。
第六具體實施例
本實施例提供一種封裝膠體頂面疊接有外接元件之實施方式。如第6A圖所示之較佳實施方式，該定位孔601偏心設置在基板10上。在本實施例中，係於形成該封裝膠體15之前，形成如銲球或金屬柱之導電元件61於該基板10之第一表面10a上。
如第6B圖所示，形成之該封裝膠體15頂面外露出該導電元件61；以及設置並電性連接外接元件60於該導電元件61上。較佳地，該半導體封裝件復固設有，例如第4B及4B’圖所示之側排氣流S導引設計之導流蓋40’。
根據前述之製法，本發明之半導體封裝件，係包括：基板10,10’，係具有相對之第一表面10a,10a’及第二表面10b；定子組12，係設置並電性連接於該第一表面10a,10a’上；至少一電子元件13，係設置並電性連接於該第一表面10a,10a’上；以及封裝膠體15，係形成於該第一表面10a,10a’上，包覆該定子組12和電子元件13。
該半導體封裝件復可包括軸套管14,14’，係設於該封裝膠體15及基板10,10’中，且該軸套管14,14’之頂端外露出該封裝膠體15。
此外，本發明之半導體封裝件係用以承載扇輪16，因此，復可包括軸接至該軸套管14,14’中之扇輪16。
於一具體實施例中，該半導體封裝件復包括貫穿該封裝膠體15及基板10,10’之通風孔300。
於又一具體實施例中，該半導體封裝件復包括固定在該封裝膠體15和基板10,10’側面之導流蓋40,40’，以強化氣流流動，減少噪音。該導流蓋40除了具有上方開口以提供軸流式吹氣外，亦可設計導流蓋40’具有平行於該軸套管14,14’軸向之第一導流口400和垂直於該軸套管14,14’軸向之第二導流口401，以提供側排式吹氣。
於再一具體實施例中，該半導體封裝件復包括設置並電性連接於該基板10,10’之底面(第二表面)上的外接元件50。於一變化型態中，該半導體封裝件復包括導電元件61以及外接元件60，該導電元件61係形成於該基板10,10’之頂面(第一表面)上，且為該封裝膠體15包覆，該封裝膠體15頂面係外露出該導電元件61；該外接元件60係設置並電性連接於該導電元件61上。具有外接元件之實施例中，可搭配通風孔及/或導流蓋的設計，加強逸散該外接元件發出的熱。
本發明因無需使用殼體，故電子元件毋須設於殼體之底座與扇輪之輪轂間，避免電子元件產生之熱量無法有效逸除，且因可控制封裝膠體厚度，俾能降低承載扇輪後的封裝件整體厚度，較能符合電子產品薄化上的需求。再而，控制晶片設於基板上之預定位置，不會干擾到扇輪於作動狀態下所產生之氣流，故亦無產生噪音或震動之問題，且基板可預設有通風孔或於形成封裝膠體後製作貫穿的通風孔，俾藉由半導體封裝件之基板下方的氣流道將電子元件產生的熱量逸散。
上述實施例係用以例示性說明本發明之原理及其功效，而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下，對上述實施例進行修改。因此本發明之權利保護範圍，應如後述之申請專利範圍所列。
1．．．半導體封裝件
10,10’．．．基板
10a,10a’．．．第一表面
10b．．．第二表面
101．．．第一定位孔
12．．．定子組
13．．．電子元件
13’．．．功能晶片
14,14’．．．軸套管
15．．．封裝膠體
16．．．扇輪
1600．．．輪轂
1601．．．片式磁鐵
1602．．．葉片
1603．．．軸柱
17,17’．．．導電連接元件
18．．．導磁鐵片
201．．．第二定位孔
300．．．通風孔
40,40’．．．導流蓋
400．．．第一導流口
401．．．第二導流口
41．．．黏膠
501,601．．．定位孔
50,60．．．外接元件
61．．．導電元件
71,71’．．．印刷電路板
71a．．．延伸部
710,710’．．．控制晶片
712．．．被動元件
72,72’．．．殼體
73,73’．．．扇輪
720,720’．．．底座
721．．．定子組
722．．．軸套管
730,730’．．．輪轂
731．．．磁鐵
732,732’．．．葉片
733．．．軸柱
P．．．封裝單元
S．．．氣流
第1A至1E’圖係為本發明半導體封裝件之製法的剖視圖，其中，第1C’圖係顯示定子組上設有導磁鐵片的示意圖，第1E’圖係顯示基板復接設有如銲球之導電連接元件；
第2A至2C圖係顯示本發明第二具體實施例之半導體封裝件之製法的剖視圖；
第3A及3B圖係顯示具有通風孔之半導體封裝件示意圖，其中，該第3B圖係沿第3A圖之剖面線3B-3B之剖視圖及設置扇輪後氣流流動方向之示意；
第4A、4A’及4B圖係分別顯示具有軸流式和側排式之導流蓋之半導體封裝件的示意圖，其中，第4B’圖係沿第4B圖之剖面線4B’-4B’之剖視圖；
第5圖係顯示基板底面堆疊有外接元件之半導體封裝件之示意圖；
第6A及6B圖係顯示封裝膠體頂面疊接有外接元件之製法示意圖；
第7A圖係顯示習知散熱風扇之剖視圖；以及
第7B圖係顯示第7,345,884號美國專利之散熱風扇剖視圖。
1．．．半導體封裝件
10．．．基板
10a．．．第一表面
10b．．．第二表面
12．．．定子組
13．．．電子元件
13’．．．功能晶片
14．．．軸套管
15．．．封裝膠體

Claims (20)

  1. 一種半導體封裝件，係包括：基板，係具有相對之第一表面及第二表面；定子組，係設置並電性連接於該第一表面上；至少一電子元件，係設置並電性連接於該第一表面上；以及封裝膠體，係形成於該第一表面上，包覆該定子組和電子元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，復包括軸套管，係設於該封裝膠體及基板中，且該軸套管之頂端外露出該封裝膠體。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之半導體封裝件，其中，該軸套管係位於該半導體封裝件之偏心位置處。
  4. 如申請專利範圍第2項所述之半導體封裝件，復包括扇輪，係軸接至該軸套管中。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之半導體封裝件，其中，該扇輪具有輪轂、設於該輪轂下側之片式磁鐵、設於該輪轂外側之多數葉片、以及軸接至該輪轂之軸柱。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，復包括導磁鐵片，係設於該定子組上，並外露出該封裝膠體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，其中，該基板復接設有一導電連接元件，以藉之與其他電性裝置電性連接。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，其中，該電子元件係至少包括控制晶片及被動元件。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之半導體封裝件，其中，該控制晶片係用以傳送控制信號至該基板與定子組。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之半導體封裝件，其中，該電子元件復包括功能晶片，係設於該基板之第一表面上並嵌埋於該封裝膠體內。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，復包括通風孔，係貫穿該封裝膠體及基板。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，復包括導電元件以及外接元件，該導電元件係形成於該基板之第一表面上，且為該封裝膠體包覆，該封裝膠體頂面係外露出該導電元件；該外接元件係設置並電性連接於該導電元件上。
  13. 如申請專利範圍第12項所述之半導體封裝件，其中，該外接元件為經封裝之元件或半導體晶片。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之半導體封裝件，復包括導流蓋，係固定在該封裝膠體和基板側面。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之半導體封裝件，其中，該導流蓋係以黏膠或機械地固定的方式固定在該封裝膠體和基板側面。
  16. 一種半導體封裝件之製法，係包括：於具有相對第一表面及第二表面之基板上設置並電性連接該第一表面之定子組和至少一電子元件；於該基板之第一表面上形成封裝膠體，以包覆該定子組和電子元件；以及切割該封裝膠體及基板，以得到半導體封裝件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之半導體封裝件之製法，其中，該基板具有貫穿該第一表面及第二表面之第一定位孔，且於設置該定子組和至少一電子元件前，該製法復包括將軸套管插設於該第一定位孔中，且形成之該封裝膠體包覆該軸套管側面。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之半導體封裝件之製法，其中，該第一定位孔係偏心方式形成於該半導體封裝件之基板中。
  19. 如申請專利範圍第16項所述之半導體封裝件之製法，其中，復包括於形成封裝膠體後，形成貫穿該基板及封裝膠體之第二定位孔；以及將軸套管插設並固定於該第二定位孔中。
  20. 如申請專利範圍第19項所述之半導體封裝件之製法，其中，該第二定位孔係偏心方式形成於該半導體封裝件之基板及封裝膠體中。
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