TWI400781B - A semiconductor package with a cooling fan and a method for manufacturing the same, and a stacked structure of the package - Google Patents

Description

具散熱風扇之半導體封裝件及其製法、及該封裝件之堆疊結構

本發明係有關一種半導體封裝件及其製法，尤指一種具散熱風扇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及7,568,517號等美國專利中。

舉例而言，如第1A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11、殼體12及扇輪13所構成。該殼體12具有底座120、軸套管122及環設於該軸套管122上之定子組121；該扇輪13則具有輪轂130、設於該輪轂130內側上之磁鐵131、環設於該輪轂130外側之複數葉片132、以及軸接至該輪轂130以軸設於該軸套管122中之軸柱133；而該印刷電路板11上則設有至少一控制晶片110及複數被動元件112，該印刷電路板11係設置於該殼體12之底座120上，以藉由該控制晶片110控制扇輪13之轉動，以由該扇輪13之轉動驅動氣流。

第1A圖所示之習知散熱風扇所使用之控制晶片110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110失效，則無法作動該扇輪13；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110恰係位於該殼體12之底座120及該扇輪13之輪轂130之間的間隙，該間隙之狹小往往使該控制晶片110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110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110之設置會影響到扇輪13之輪轂130與殼體12之底座120間之間隙大小，往往會因控制晶片110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110之設置會使該印刷電路板11需使用之面積增加，印刷電路板11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132之面積，但葉片132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1B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11’形成有一向外延伸之延伸部11a，供控制晶片110’設置其上，以使該控制晶片110’位於殼體12’之底座120’及扇輪13’之輪轂130’之間的間隙外或部分外露出該間隙，俾令該扇輪13’所驅動之氣流得以將該控制晶片110’所產生之熱量逸除。

惟，上述印刷電路板11’向外延伸之延伸部11a之形成會使扇輪13’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11a係向外延伸，使葉片132’與控制晶片110’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11’設置於扇輪13’之輪轂130’及殼體12’之底座120’間，導致印刷電路板11’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，本發明即在提供一種具散熱風扇之半導體封裝件及其製法，能有效降低散熱風扇之整體厚度。

本發明提供一種具散熱風扇之半導體封裝件，係包括：具有第一及第二表面之基板，該第一表面具有風扇放置區，且該基板之風扇放置區處形成有貫穿該基板之開孔及通風孔；設於該風扇放置區周圍之第一表面上且電性連接該基板的電子元件；形成於該電子元件與基板之第一表面上的封裝膠體，且該封裝膠體具有外露出該風扇放置區之封裝膠體開口；以及設於該封裝膠體開口中並電性連接該基板之風扇單元。

為得到前述半導體封裝件，本發明提供一種具散熱風扇之半導體封裝件之製法，係包括：提供一具有第一及第二表面之基板，且該第一表面具有風扇放置區；於該風扇放置區形成貫穿該基板之開孔及通風孔；於該風扇放置區周圍之第一表面上設置電子元件，且令該電子元件電性連接該基板；於該基板之第一表面上形成封裝膠體，以包覆該電子元件，且該封裝膠體具有外露出該風扇放置區之封裝膠體開口；以及將風扇單元設於該封裝膠體開口中，且令該風扇單元電性連接該基板。

於前述製法和半導體封裝件中，該風扇單元係包括位於該基板之第一表面上且以可轉動自如地軸接至該開孔之扇輪、以及接置並電性連接至該基板上之如線圈的定子組；該扇輪具有輪轂、設於該輪轂內側之磁鐵、設於該輪轂外側之多數葉片、以及軸接至該輪轂之軸柱，且該定子組係環設於該軸柱外側。

該風扇單元亦得為其它型式之風扇模組，而不限於上述結構，本發明之風扇單元與習知散熱風扇之差異處在於風扇單元中未直接電性設置有電子元件，而係將所需之電子元件整合於結合有該風扇單元之封裝基板上，俾由該電子元件中之控制晶片經該基板傳遞控制信號至該風扇單元之定子組，以控制該風扇單元之運轉。

於另一態樣中，該電子元件可復包括功能晶片，係設於該基板上並嵌埋於該封裝膠體內，據此，該具有功能晶片之半導體封裝件除了是業界所熟知的封裝件外，還具有主動散熱性能。此外，於較佳實施例中，該基板之第一及第二表面上係形成有散熱墊；以及貫穿該基板並連接該二散熱墊之散熱柱，且該功能晶片係設於該基板第一表面之散熱墊上，藉此透過散熱墊及散熱柱將功能晶片產生之熱量傳遞置基板下方之氣流道。

於又一態樣中，該半導體封裝件之基板復可具有工具孔，係設於封裝膠體外部並貫穿該基板之第一及第二表面；或者，該基板及封裝膠體復可具有連通之工具孔，係貫穿該封裝膠體和基板之第一及第二表面。

又，倘欲使本發明之半導體封裝件與如主機板或另一封裝件之其他電性裝置電性連接，該基板可復接設有一導電連接元件。

由於該複數之包括控制晶片與被動元件之電子元件係設於風扇放置區外之基板上，當本發明之半導體封裝件接置於主機板或其他電子元件上時，於風扇單元正常運轉下，如控制晶片或該半導體封裝件下方之電子元件所產生之熱量能通過該半導體封裝件之基板下方的氣流道有效逸散而不致發生因過熱而受損之問題。且該如控制晶片之電子元件係設於該半導體封裝件之風扇放置區外之基板上，不會干涉至扇輪之葉片面積，故使扇輪之葉片面積在一定之空間範圍內有更大之伸展裕度，進而能增加風量的輸出。同時，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，且能降低風扇單元的整體厚度，俾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，不會干擾到風扇單元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。

於另一態樣中，本發明復提供一種具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構，係包括：本發明之具散熱風扇之半導體封裝件；底部電性裝置，係包括承載件及設於該承載件上之電子元件；以及導電接著材料，係設於該半導體封裝件與該底部電性裝置之間，且該半導體封裝件之基板接置於該導電接著材料上，以令該半導體封裝件與該底部電性裝置之間構成一氣流道，俾使該風扇單元透過氣流道逸散該底部電性裝置產生之熱氣。

於又一態樣中，本發明復提供一種供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，係包括：基板，係具有第一及第二表面，該第一表面具有風扇放置區，且該基板之風扇放置區處形成有貫穿該基板之開孔及通風孔；電子元件，係設於該風扇放置區周圍之第一表面上，且電性連接該基板；封裝膠體，係形成於該電子元件與基板之第一表面上，且具有外露出該風扇放置區之封裝膠體開口；導電柱，係設於該風扇放置區周圍之第一表面上並貫穿該封裝膠體，且該導電柱係電性連接該基板；以及風扇單元，係設於該封裝膠體開口中，且該風扇單元電性連接該基板。此外，該供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件復可包括設於該導電柱上之導電接著材料，以供其他電性裝置疊接於該導電接著材料上；或者該導電接著材料係設於該基板之第二表面上，以藉之疊接於其他電性裝置。如此，則能藉由一風扇單元而令多個半導體封裝結構具有散熱功效。或者，可疊接複數個該供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，以提供更大風量，強化散熱效能。

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、下”、“內、外”、“前、後”、“一”及“底部”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2A至2E圖，係為本發明具散熱風扇之半導體封裝件之製法的剖視圖。

如第2A圖所示，首先，提供一具有第一表面20a及第二表面20b之基板20，且該基板20之第一表面20a具有風扇放置區K；接著，於該風扇放置區K上形成貫穿基板20之開孔200及通風孔201。如第2A’圖所示，於本實施例中，係由四個通風孔201圍繞於該開孔200周圍。當然，本發明不限制通風孔之數量和形狀，可僅具有兩個或更多的通風孔，且通風孔亦可為如蜂巢狀者。

如第2B圖所示，於該風扇放置區K周圍之第一表面20a上設置複數電子元件21，且令該電子元件21電性連接該基板20；該電子元件21係至少包括控制晶片21a及如電阻及電容之被動元件21b，且該控制晶片21a係用以傳送控制信號至該基板20。

所述之電子元件21之實例亦包括南橋晶片、北橋晶片或其他如繪圖晶片、顯示晶片之功能晶片等，由於其為習知者即能適用，在此不另為文贅述。

如第2C圖所示，形成封裝膠體22於該電子元件21與基板20之第一表面20a上以包覆該電子元件21，且該封裝膠體22具有外露出該風扇放置區K之封裝膠體開口221，以外露出部分第一表面20a、開孔200及通風孔201。

如第2D圖所示，將風扇單元23設於該封裝膠體開口221中，且令該風扇單元23電性連接該基板20，以供該控制晶片21a傳送控制信號至該基板20再傳至該風扇單元23，以控制該風扇單元23之運轉；該風扇單元23係以可組卸或非可組卸之方式與該基板20結合。

於本實施例中，所述之風扇單元23係包括位於該基板20之第一表面20a上且以可轉動自如地軸接至該開孔200之扇輪230、以及接置並電性連接至該基板20之第一表面20a上之定子組231。

詳細地，扇輪230係具有輪轂2300、設於該輪轂2300內側之磁鐵2301、設於該輪轂2300外側之多數葉片2302、以及軸接至該輪轂2300之軸柱2303，且該定子組231係環設於該軸柱2303外側。藉由該磁鐵2301係與定子組231所產生之磁場發生磁性排斥作用，以驅動該扇輪230之轉動，由於扇輪230與習知者之驅動原理相同，故不再贅述。

較佳地，該風扇單元23復包括設於該開孔200中之軸套管232，以令該軸柱2303以可轉動自如之方式軸接至該軸套管232中。

接著，如第2E圖所示，沿切割假想線S(如第2D圖所示)切割該封裝膠體22，以得到半導體封裝件2。

於第2E’圖所示之另一具體實施方式中，該封裝膠體22並未覆滿該基板20上風扇放置區K以外之面積，使得該基板20得騰出空間而設有工具孔25，以藉之將本發明之半導體封裝件2固定於其他電性裝置，例如主機板或另一本發明之半導體封裝件，或甚至是其他半導體封裝件，而前述工具孔25係設於封裝膠體22外部並貫穿該基板20之第一表面20a及第二表面20b，以供螺設或卡固本發明之半導體封裝件2。當然，在本實施方式中，進行切單作業時，則僅需切割基板20即可。

此外，如第2E”圖所示又一具體實施方式，本發明之半導體封裝件2復可包括於形成該封裝膠體22後，於該基板20上形成貫穿該封裝膠體22和基板20之第一表面20a及第二表面20b之工具孔25，以藉之將本發明之半導體封裝件2固定於其他電性裝置。

於第2F及2F’圖所示之另一具體實施方式中，該基板20復接設有一如排線之導電連接元件26或銲球之導電連接元件26’，以藉之與其他電性裝置電性連接。

由上可知，本發明之具散熱風扇之半導體封裝件之製法，主要係將該風扇單元23及控制該風扇單元23之電子元件21結合及整合至該基板20，即將控制該風扇單元23運轉之電子元件21整合於該基板20上而非設於該風扇單元23之結構中，以有效解決習知風扇模組在運轉及設計上所存在的問題。

具體而言，該如控制晶片21a之電子元件21並非如習知技術設於輪轂與殼體之間的間隙中，無法將控制晶片所產生之熱量有效逸除，而導致晶片過熱受損。相對地，本發明利用半導體封裝技術，將如控制晶片21a之電子元件21設於風扇放置區K外，並以封裝膠體22保護，且當本發明之半導體封裝件2設於其他電子元件上或電路板時，風扇單元23可藉由半導體封裝件2之基板20下方的氣流道將電子元件產生的熱量逸散。

再而，本發明利用半導體封裝技術將電子元件21與風扇單元23水平整合於基板20上，不需如前述習知技術使用殼體，不僅能縮減空間，且有利於該風扇單元之整體高度的降低，而能符合電子產品薄小化之需求。

再者，該電子元件21位於該風扇放置區K外之基板20上，會使該葉片2302之面積不致受該電子元件21之影響而能有效增加，該葉片2302之面積能依需求擴大該風扇放置區K範圍而予增加，係有助於風量及散熱效率之提升。

本發明之風扇單元23因直接整合於該基板20上，故無需如習知技藝再額外使用印刷電路板，故能使該風扇單元23之整體高度降低，以符合電子產品薄化上之需求，且具有降低成本、節省組裝工時與流程之功效。

本發明復提供一種具散熱風扇之半導體封裝件，係包括：基板20，係具有第一及第二表面20a,20b，該第一表面20a具有風扇放置區K，且該基板20之風扇放置區K處形成成有貫穿該基板20之開孔200及通風孔201；電子元件21，係設於該風扇放置區K周圍之第一表面20a上，且電性連接該基板20；封裝膠體22，係形成於該電子元件21與基板20之第一表面20a上，且具有外露出該風扇放置區K之封裝膠體開口221以外露出部份第一表面20a、開孔200及通風孔201；以及風扇單元23，係設於該封裝膠體開口221中，且該風扇單元23電性連接該基板20。

所述之通風孔201位於該開孔200周圍，當然，本發明不限制通風孔之數量和形狀，可僅具有兩個或更多的通風孔，且通風孔亦可為如蜂巢狀者。所述之電子元件21係至少包括控制晶片21a及被動元件21b，該控制晶片21a係用以傳送控制信號至該基板20與風扇單元23，以控制該風扇單元23之運轉；所述之風扇單元23係以可組卸或非可組卸之方式與該基板20結合。

詳言之，風扇單元23係包括位於該基板20之第一表面20a上且以可轉動自如地軸接至該開孔200之扇輪230、以及接置並電性連接至該基板20上之定子組231。該扇輪230具有輪轂2300、設於該輪轂2300內側之磁鐵2301、設於該輪轂2300外側之多數葉片2302、以及軸接至該輪轂2300之軸柱2303，且該定子組231係環設於該軸柱2303外側。此外，該風扇單元23復可包括軸套管232，係設於該開孔200中，以令該軸柱2303可轉動自如地軸接至該軸套管232中。

於第2E’圖所示之另一具體實施方式中，該封裝膠體22並未覆滿該基板20上風扇放置區K以外之面積，使得該基板20得騰出空間而設有工具孔25，以藉之將本發明之半導體封裝件2固定於其他電性裝置，例如主機板或另一本發明之半導體封裝件，或甚至是其他半導體封裝件，而前述工具孔25係設於封裝膠體22外部並貫穿該基板20之第一表面20a及第二表面20b，以供螺設或卡固本發明之半導體封裝件2。

此外，如第2E”圖所示又一具體實施方式，該基板20及封裝膠體22復具有連通之工具孔25，係貫穿該封裝膠體22和基板20之第一表面20a及第二表面20b，以藉之將本發明之半導體封裝件2固定於其他電性裝置。

於第2F及2F’圖所示之另一具體實施方式中，該基板20復接設有一如排線之導電連接元件26或銲球之導電連接元件26’，以藉之與其他電性裝置電性連接，在使用銲球作為導電連接元件時還可省去卡接或鎖固等傳統固定方式，以一貫化之SMT製程將具散熱風扇之半導體封裝件架設於發熱元件上。

第二具體實施例

在本發明之另一具散熱風扇之半導體封裝件之製法中，如第3A及3B圖所示，於該風扇放置區K周圍之第一表面20a上設置電子元件21，復包括功能晶片21c，係設於該基板20上並於形成封裝膠體22後嵌埋於其內。此外，在該較佳的實施例中，該基板20第一表面20a及第二表面20b上形成有散熱墊27；以及貫穿該基板20並連接該二散熱墊27之散熱柱28，且該功能晶片21c係設於該基板20第一表面20a之散熱墊27上。此外，該第二表面20b下之散熱墊27上亦可接設如銲球之導電連接元件26’，以藉之將熱能傳遞至基板20下方及/或與其他電性裝置電性連接。

第三具體實施例

如第4A至4C圖所示，係接續第2E圖之結構，本發明復提供一種具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構3，係包括：如本發明之具散熱風扇之半導體封裝件2；底部電性裝置4，係包括承載件41及設於該承載件41上之電子元件43；以及如銲球之導電接著材料31，係設於該半導體封裝件2與該底部電性裝置4之間，且該半導體封裝件2之基板20係接置於該導電接著材料31上，以令該半導體封裝件2與該底部電性裝置4之間構成一氣流道W，俾使該風扇單元23透過氣流道W逸散底部電性裝置4產生之熱氣。

如第4A圖所示，前述底部電性裝置4所包括之承載件41可為主機板，而該電子元件43係設於該主機板上之經封裝的電子元件，藉此逸散該電子元件43產生的熱量。

如第4B圖所示，該底部電性裝置4可為球柵陣列半導體封裝件，是以，該承載件41係基板，而該電子元件43係透過銲線46電性連接該基板，又該底部電性裝置4復包括形成於該基板上且包覆該電子元件43之絕緣材44。

如第4B’圖所示，該底部電性裝置4可為覆晶式之球柵陣列半導體封裝件，是以，該承載件41係基板，而該電子元件43係透過銲球47電性連接該基板。如第4B及4B’圖所示，該承載件41底面復可接置有複數銲球47’。

於第4C圖所示另一態樣中，不同於第4B及4B’圖所示者，前述半導體封裝件堆疊結構3之該底部電性裝置4復包括形成於該承載件41上之導電柱45；以及形成於該承載件41上且包覆該電子元件43及該導電柱45之絕緣材44，其中，該導電接著材料31係設於貫穿該絕緣材44之該導電柱45上。第4C圖所繪示之底部電性裝置4並非用以限制元件之組設方式，換言之，該如晶片之電子元件43亦可透過覆晶或其他方式設於如封裝基板或導線架之承載件41上。

第四具體實施例

如第5A圖所示，本發明復提供一種供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件5，係包括：基板20，係具有第一及第二表面20a,20b，該第一表面20a具有風扇放置區K，且該基板20之風扇放置區K處形成成有貫穿該基板20之開孔200及通風孔201；電子元件21，係設於該風扇放置區K周圍之第一表面20a上，且電性連接該基板20；封裝膠體22，係形成於該電子元件21與基板20之第一表面20a上，且具有外露出該風扇放置區K之封裝膠體開口221以外露出部份第一表面20a、開孔200及通風孔201；導電柱45，係設於該風扇放置區K周圍之第一表面20a上並貫穿該封裝膠體22，且該導電柱45係電性連接該基板20；以及風扇單元23，係設於該封裝膠體開口221中，且該風扇單元23電性連接該基板20。

此外，前述供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件5復可包括如銲球之導電接著材料31，係設於該導電柱45上，以供其他電性裝置疊接於該導電接著材料31上；或者，該導電接著材料31係設於該基板20之第二表面20b上，以藉之使前述半導體封裝件5疊接於其他電性裝置。在本具體實施例中，透過導電柱45之設置，使得供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件5上方及下方位置皆可堆疊並電性連接其他電性裝置。如第5A圖所示，該供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件5上可堆疊另一半導體封裝件5，而其下可疊接一底部電性裝置6，例如，設於主機板上之電子元件或其他半導體封裝件，如球柵陣列半導體封裝件等。

再者，於本發明之第四具體實施例中，可如第一及第二具體實施例一般製造該供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件5。具體而言，如第2A’圖所示，係可由四個通風孔201圍繞於該開孔200周圍。當然，本實施例亦不限制通風孔之數量和形狀，可僅具有兩個或更多的通風孔，且通風孔亦可為如蜂巢狀者。

如第2B圖所示，於該風扇放置區K周圍之第一表面20a上設置複數電子元件21，且令該電子元件21電性連接該基板20；該電子元件21係至少包括控制晶片21a及如電阻及電容之被動元件21b，且該控制晶片21a係用以傳送控制信號至該基板20。

所述之電子元件21之實例亦包括南橋晶片、北橋晶片或其他如繪圖晶片、顯示晶片之功能晶片等，由於其為習知者即能適用，在此不另為文贅述。

由於本實施例之半導體封裝件復具有導電柱45，因此，可如第5B圖所示，於設置該電子元件21之步驟前或後形成電性連接該基板20之導電柱45。

如第2C圖所示，形成封裝膠體22於該電子元件21與基板20之第一表面20a上以包覆該電子元件21及該導電柱45，且該封裝膠體22具有外露出該風扇放置區K之封裝膠體開口221，以外露出部分第一表面20a、開孔200及通風孔201。由於第5A圖所示之該導電柱45係貫穿並外露出該封裝膠體22，因此可於形成封裝膠體22後，復以例如CMP製程平坦化該封裝膠體22頂面。

如第5C圖所示，不同於前述形成導電柱45之方式，亦可於形成封裝膠體22後，利用如雷射穿孔之方式在基板20之第一表面20a上形成貫穿該封裝膠體22之開孔48，接著於該開孔48中以如電鍍之方式形成如第5A圖所示之導電柱45。

再參閱第2D圖所示，將風扇單元23設於該封裝膠體開口221中，且令該風扇單元23電性連接該基板20，以供該控制晶片21a傳送控制信號至該基板20再傳至該風扇單元23，以控制該風扇單23元之運轉；該風扇單元23係以可組卸或非可組卸之方式與該基板20結合。

於本實施例中，所述之風扇單元23係包括位於該基板20之第一表面20a上且以可轉動自如地軸接至該開孔200之扇輪230、以及接置並電性連接至該基板20之第一表面20a上之定子組231。

詳細地，扇輪230係具有輪轂2300、設於該輪轂2300內側之磁鐵2301、設於該輪轂2300外側之多數葉片2302、以及軸接至該輪轂2300之軸柱2303，且該定子組231係環設於該軸柱2303外側。藉由該磁鐵2301係與定子組231所產生之磁場發生磁性排斥作用，以驅動該扇輪230之轉動，由於扇輪230與習知者之驅動原理相同，故不再贅述。

較佳地，該風扇單元23復包括設於該開孔200中之軸套管232，以令該軸柱2303以可轉動自如之方式軸接至該軸套管232中。

接著，如第2E圖所示，沿切割假想線S(如第2D圖所示)切割該封裝膠體22，以得到半導體封裝件2。

於第2E’圖所示之另一具體實施方式中，該封裝膠體22並未覆滿該基板20上風扇放置區K以外之面積，使得該基板20得騰出空間而設有工具孔25，以藉之將本發明之半導體封裝件2固定於其他電性裝置，例如主機板或另一本發明之半導體封裝件，或甚至是其他半導體封裝件，而前述工具孔25係設於封裝膠體22外部並貫穿該基板20之第一表面20a及第二表面20b，以供螺設或卡固本發明之半導體封裝件2。當然，在本實施方式中，進行切單作業時，則僅需切割基板20即可。

此外，如第2E”圖所示又一具體實施方式，本發明之半導體封裝件2復可包括於形成該封裝膠體22後，於該基板20上形成貫穿該封裝膠體22和基板20之第一表面20a及第二表面20b之工具孔25，以藉之將本發明之半導體封裝件2固定於其他電性裝置。

於第2F及2F’圖所示之另一具體實施方式中，該基板20復接設有一如排線之導電連接元件26或銲球之導電連接元件26’，以藉之與其他電性裝置電性連接。

此外，亦可如第二具體實施例之方式於該風扇放置區K周圍之第一表面20a上設置功能晶片21c，且在此態樣中，該基板20可如第3B圖所示，在該基板20第一表面20a及第二表面20b上形成有散熱墊27；以及貫穿該基板20並連接該二散熱墊27之散熱柱28。

在本發明之第四具體實施例中，係於原本就輕薄短小之具散熱風扇的半導體封裝件中形成導電柱45，以得到於半導體封裝件上下表面皆可供堆疊並電性連接其他電性裝置之主動式散熱半導體封裝件，藉此於必要時提升散熱效能，而不影響電子產品尺寸，此外，此供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件5所提供之堆疊結構不會干擾散熱氣流流通，故不會造成噪音之產生。

本發明透過半導體封裝技術將風扇單元整合於封裝基板上，且驅動風扇單元運轉的電子元件亦水平設置於風扇放置區外之基板上，藉此降低風扇單元整體之高度，且當本發明之具散熱風扇之半導體封裝件接置於其他電子元件或電路板時，亦可藉由形成的氣流道將包含該半導體封裝件在內之電子元件所產生的熱氣有效逸散。此外，本發明提出之製法所製得之具散熱風扇之半導體封裝件，除可藉由封裝膠體保護電子元件外，因如控制晶片的電子元件係設於風扇放置區外之基板上，亦不致干擾風扇單元所驅動之氣流，故不會造成噪音之產生或影響風扇單元之轉動穩定性。

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。

11、11’．．．印刷電路板

11a．．．延伸部

110、110’、21a．．．控制晶片

112、21b．．．被動元件

12、12’．．．殼體

120、120’．．．底座

121、231．．．定子組

122、232．．．軸套管

13、13’、230．．．扇輪

130、130’、2300．．．輪轂

131、2301．．．磁鐵

132、132’、2302．．．葉片

133、2303．．．軸柱

2、5．．．半導體封裝件

20．．．基板

20a．．．第一表面

20b．．．第二表面

200．．．開孔

201．．．通風孔

21．．．電子元件

22．．．封裝膠體

23．．．風扇單元

221．．．封裝膠體開口

21c．．．功能晶片

25．．．工具孔

26、26’．．．導電連接元件

27．．．散熱墊

28．．．散熱柱

3．．．半導體封裝件堆疊結構

31．．．導電接著材料

4、6．．．底部電性裝置

41．．．承載件

43．．．電子元件

44．．．絕緣材

45．．．導電柱

46．．．銲線

47、47’．．．銲球

48．．．開孔

K．．．風扇放置區

S．．．切割假想線

W．．．氣流道

第1A圖係顯示習知散熱風扇之剖視圖；

第1B圖係顯示第7,345,884號美國專利之散熱風扇剖視圖；

第2A至2F’圖係為本發明具散熱風扇之半導體封裝件之製法的剖視圖，其中，第2A’圖係為第2A圖之基板的局部上視圖，第2E’及2E”圖係具有工具孔之半導體封裝件的剖視圖，第2F及2F’圖係接設有導電連接元件之半導體封裝件的剖視圖；

第3A及3B圖係顯示包括功能晶片之半導體封裝件的示意圖，其中，第3B圖係顯示沿第3A圖之虛線3B-3B的剖視圖；

第4A至4C圖係顯示本發明具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構之剖視圖，其中，第4A圖係顯示承載件為主機板之具體實施方式；第4B及4B’圖係顯示該底部電性裝置為球柵陣列半導體封裝件之具體實施方式；以及第4C圖係顯示該底部電性裝置復包括絕緣材及貫穿該絕緣材之導電柱；

第5A圖係顯示本發明之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件的剖視圖；以及

第5B及5C圖係顯示行程第5A圖所示之半導體封裝件之導電柱的方法示意圖。

2．．．半導體封裝件

20．．．基板

20a．．．第一表面

20b．．．第二表面

200．．．開孔

201．．．通風孔

21a．．．控制晶片

21b．．．被動元件

22．．．封裝膠體

221．．．封裝膠體開口

23．．．風扇單元

230．．．扇輪

2300．．．輪轂

2301．．．磁鐵

2302．．．葉片

2303．．．軸柱

231．．．定子組

232．．．軸套管

Claims (29)

1. 一種具散熱風扇之半導體封裝件，係包括：基板，係具有第一及第二表面，該第一表面具有風扇放置區，且該基板之風扇放置區處形成有貫穿該基板之開孔及通風孔；電子元件，係設於該風扇放置區周圍之第一表面上，且電性連接該基板；封裝膠體，係形成於該電子元件與基板之第一表面上，且具有外露出該風扇放置區之封裝膠體開口；以及風扇單元，係設於該封裝膠體開口中，且該風扇單元電性連接該基板。
2. 如申請專利範圍第1項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該通風孔位於該開孔周圍。
3. 如申請專利範圍第1項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該電子元件係至少包括控制晶片及被動元件。
4. 如申請專利範圍第3項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該控制晶片係用以傳送控制信號至該基板與風扇單元，以控制該風扇單元之運轉。
5. 如申請專利範圍第3項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該電子元件復包括功能晶片，係設於該基板上並嵌埋於該封裝膠體內。
6. 如申請專利範圍第5項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該基板第一及第二表面上形成有散熱墊；以及貫穿該基板並連接該二散熱墊之散熱柱，且該功能晶片係設於該基板第一表面之散熱墊上。
7. 如申請專利範圍第1項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該風扇單元係包括位於該基板之第一表面上且以可轉動自如地軸接至該開孔之扇輪、以及接置並電性連接至該基板上之定子組。
8. 如申請專利範圍第7項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該扇輪具有輪轂、設於該輪轂內側之磁鐵、設於該輪轂外側之多數葉片、以及軸接至該輪轂之軸柱，且該定子組係環設於該軸柱外側。
9. 如申請專利範圍第8項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該風扇單元復包括軸套管，係設於該開孔中，以令該軸柱可轉動自如地軸接至該軸套管中。
10. 如申請專利範圍第1項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該基板復具有工具孔，係設於封裝膠體外部並貫穿該基板之第一及第二表面。
11. 如申請專利範圍第1項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，其中，該基板及封裝膠體復具有連通之工具孔，係貫穿該封裝膠體和基板之第一及第二表面。
12. 如申請專利範圍第1項所述之具散熱風扇之半導體封裝件，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。
13. 一種具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構，係包括：如申請專利範圍第1項之具散熱風扇之半導體封裝件；底部電性裝置，係包括承載件及設於該承載件上之電子元件；以及導電接著材料，係設於該半導體封裝件與該底部電性裝置之間，且該半導體封裝件之基板接置於該導電接著材料上。
14. 如申請專利範圍第13項所述之具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構，其中，該底部電性裝置復包括形成於該承載件上且包覆該電子元件之絕緣材；以及形成於該承載件上且貫穿該絕緣材之導電柱，其中，該導電接著材料係設於該導電柱上。
15. 如申請專利範圍第13項所述之具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構，其中，該底部電性裝置之承載件為主機板，該電子元件係設於該主機板上之經封裝的電子元件。
16. 如申請專利範圍第13項所述之具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構，其中，該承載件係基板，而該電子元件係透過銲線電性連接該基板，又該底部電性裝置復包括形成於該基板上且包覆該電子元件之絕緣材。
17. 如申請專利範圍第13項所述之具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構，其中，該承載件係基板，而該電子元件係透過銲球電性連接該基板，又該底部電性裝置復包括形成於該基板上且包覆該電子元件之絕緣材。
18. 如申請專利範圍第13項所述之具散熱風扇之半導體封裝件堆疊結構，其中，該導電接著材料係銲球。
19. 一種供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，係包括：基板，係具有第一及第二表面，該第一表面具有風扇放置區，且該基板之風扇放置區處形成有貫穿該基板之開孔及通風孔；電子元件，係設於該風扇放置區周圍之第一表面上，且電性連接該基板；封裝膠體，係形成於該電子元件與基板之第一表面上，且具有外露出該風扇放置區之封裝膠體開口；導電柱，係設於該風扇放置區周圍之第一表面上並貫穿該封裝膠體，且該導電柱係電性連接該基板；以及風扇單元，係設於該封裝膠體開口中，且該風扇單元電性連接該基板。
20. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，復包括導電接著材料，係設於該導電柱上，以供其他電性裝置疊接於該導電接著材料上。
21. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，復包括導電接著材料，係設於該基板之第二表面上，以藉之疊接於其他電性裝置。
22. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，其中，該通風孔位於該開孔周圍。
23. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，其中，該電子元件係至少包括控制晶片及被動元件。
24. 如申請專利範圍第23項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，其中，該電子元件復包括功能晶片，係設於該基板上並嵌埋於該封裝膠體內。
25. 如申請專利範圍第24項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，其中，該基板第一及第二表面上形成有散熱墊；以及貫穿該基板並連接該二散熱墊之散熱柱，且該功能晶片係設於該基板第一表面之散熱墊上。
26. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，其中，該風扇單元係包括位於該基板之第一表面上且以可轉動自如地軸接至該開孔之扇輪、以及接置並電性連接至該基板上之定子組。
27. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，其中，該基板復具有工具孔，係設於封裝膠體外部並貫穿該基板之第一及第二表面。
28. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，其中，該基板及封裝膠體復具有連通之工具孔，係貫穿該封裝膠體和基板之第一及第二表面。
29. 如申請專利範圍第19項所述之供疊接其他電性裝置之具散熱風扇的半導體封裝件，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。