本發(fā)明有關于半導體封裝件組件，更具體地，有關于具有熱回收功能的便攜電子系統(tǒng)。

背景技術：

便攜裝置已發(fā)展為滿足低功耗、高密度及高效率的需求。然而，散熱(heat dissipation)問題限制了便攜裝置的發(fā)展。例如，長期演進(long-term-evolution，LTE)芯片和其他移動芯片需要更多電力以用于高帶寬傳輸。更高的電力消耗將產(chǎn)生芯片的溫度上升更高。芯片溫度的上升將導致散熱問題、縮短壽命且降低傳輸速率。

因此，需要提出一種新穎的半導體封裝件組件(semiconductor package assembly)。

技術實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供一種便攜電子系統(tǒng)、半導體封裝件組件及在便攜電子系統(tǒng)中將熱能轉化為電能的方法。

本發(fā)明提供一種便攜電子系統(tǒng)，包括：半導體封裝件，包括基板、半導體裸片及熱電裝置芯片，其中該半導體裸片耦接于該基板，該熱電裝置芯片設置為在該半導體裸片上并耦接于該基板，且該熱電裝置芯片配置用于檢測從該半導體裸片產(chǎn)生的熱能以將該熱能轉化為回收電能；以及電力系統(tǒng)，耦接于該半導體封裝件，該電力系統(tǒng)配置用于存儲該回收電能。

本發(fā)明再提供一種半導體封裝件組件，包括：基底；半導體封裝件，包括基板、半導體裸片及熱電裝置芯片，其中該基板安裝在該基底上；該半導體裸片耦接于該基板；以及該熱電裝置芯片，設置在該半導體裸片上，且其中該熱電裝置芯片配置用于檢測從該半導體裸片產(chǎn)生的熱能以將該熱能轉化為回收電能；屏蔽套，設置在該基底上，其中，該屏蔽套包圍該半導體封裝件而不覆蓋該熱電裝置芯片的頂表面；以及電力系統(tǒng)，安裝在該基底上，且該電力系統(tǒng)耦 接于該熱電裝置芯片，該電力系統(tǒng)配置用于存儲該回收電能。

本發(fā)明又提供一種無線射頻系統(tǒng)，包括：天線；無線射頻處理單元；多頻帶濾波電路，工作在多個工作頻帶，該多頻帶濾波電路包括至少一個可開關濾波串列，其中該至少一個可開關濾波串列中的每個都包括第一端口、第二端口及多個可開關濾波單元，其中，該第一端口耦接于該天線與該無線射頻處理單元之間；該第二端口耦接于接地端；以及該多個可開關濾波單元串聯(lián)連接，其中每個可開關濾波單元包括濾波單元及開關單元，且該開關單元并聯(lián)至該濾波單元。

本發(fā)明還提供一種在便攜電子系統(tǒng)中將熱能轉化為電能的方法，包括：使用熱電裝置芯片檢測通過操作半導體裸片而產(chǎn)生的熱能，其中，該半導體裸片和該熱電裝置芯片封裝在一個半導體封裝件內；使用該熱電裝置芯片將該熱能轉化為回收電能；以及將該回收電能充電至電力系統(tǒng)，其中該電力系統(tǒng)配置用于將電力分配至該半導體裸片。

本發(fā)明提供的便攜電子系統(tǒng)有效利用了半導體封裝件中產(chǎn)生的熱能，轉化為電能，并提供給電子系統(tǒng)以延長工作時間。

附圖說明

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的便攜電子系統(tǒng)的示意圖。

圖2為半導體封裝件組件的剖面示意圖。

圖3為根據(jù)本發(fā)明一些實施例的半導體封裝件組件的剖面示意圖。

圖4為根據(jù)本發(fā)明一些實施例的半導體封裝件組件的剖面示意圖。

圖5為用于在圖1所示的便攜電子系統(tǒng)中將熱能轉化為電能的方法的流程圖。

具體實施方式

以下描述為本發(fā)明實施的較佳實施例。以下實施例僅用來例舉闡釋本發(fā)明之技術特征，并非用來限制本發(fā)明的范疇。本發(fā)明的保護范圍當視后附的權利要求所界定的為準。

本發(fā)明將參照附圖以特定實施例進行描述，但本發(fā)明并不限于此而只由權利要求所限定。所描述的附圖僅為示例作用并無限制作用。在附圖中，為說明目的一些元件的大小可進行放大且并不按比例繪制。其中的尺寸和相對尺寸并 不對應本發(fā)明實作中的真實尺寸。

圖1為根據(jù)本發(fā)明的一些實施例的便攜電子系統(tǒng)的示意圖，該便攜電子系統(tǒng)中顯示了電能和熱能轉化。如圖1所示，便攜電子系統(tǒng)包括半導體封裝件組件(semiconductor package assembly)500、電力系統(tǒng)600及電池700。在一些實施例中，半導體封裝件組件500包括半導體裸片(die)502及熱電裝置芯片(thermoelectric device chip)504，這兩者皆封裝作為熱能回收半導體封裝件(energy recycling semiconductor package)。電力系統(tǒng)600耦接于半導體封裝件組件500和電池700。電池700用作電力源以將電能輸出作電流I₀并提供給電力系統(tǒng)600。電力系統(tǒng)600配置用于將來自電流I₀的電能分配為電流I₁并流至半導體封裝件組件500以用于半導體裸片502的操作。在一些實施例中，半導體裸片502通過該半導體裸片502的操作而產(chǎn)生熱能H_T。熱電裝置芯片504配置用于檢測從該半導體裸片502產(chǎn)生的熱能H_T并將該熱能H_T轉化為回收電能(recycled electrical energy)且然后輸出電流I₂至電力系統(tǒng)600。電力系統(tǒng)600也配置用于存儲該回收電能作為存儲的回收電能(stored recycled electrical energy)，且輸出為電流I₃以對電池700進行充電。

圖2為半導體封裝件組件500a的剖面示意圖。根據(jù)本發(fā)明的部分實施例，半導體封裝件組件500a包括集成在內部的焊線(wire-bond)球柵陣列(ball-grid-array，BGA)半導體封裝件550a和熱電裝置芯片504。如圖2所示，半導體封裝件組件500a包括基底(base)250、焊線BGA半導體封裝件550a及屏蔽套(shielding case)232。為簡化說明，圖1中所示的電力系統(tǒng)和電池不再重述。

在如圖2所示的一些實施例中，基底250，如印刷電路板(circuit board，PCB)可由聚丙烯(polypropylene)形成。應注意，基底250可為單層或多層結構。多條導線(圖未示)和焊墊(pad)(圖未視)設置在基底250的裝置附著表面(device-attach surface)252上。在一個實施例中，導線可包括信號走線部分或接地走線部分，用于BGA半導體封裝件550的輸入/輸出(I/O)連接。同樣地，焊墊設置在裝置附著表面252上，且連接至導線的不同終端。焊墊用于直接安裝在其上的焊線BGA半導體封裝件550a和如圖1所示的電力系統(tǒng)600。

如圖2所示，通過粘結工藝(bonding process)焊線BGA半導體封裝件550a安裝在基底250的裝置附著表面252上。在此實施例中，焊線BGA半導體封裝件550a為大功耗的封裝件。焊線BGA半導體封裝件550a可包括片上系統(tǒng) (system-on-chip，SOC)封裝件、調制解調器封裝件(modem package)、無線射頻(RF)模塊封裝件，上述封裝件中包括功率放大器或電力管理集成電路封裝件。例如，SOC封裝件可包括邏輯封裝件。在如圖2所示的一些實施例中，焊線BGA半導體封裝件550a包括基板200、半導體裸片502a和502b以及熱電裝置芯片504a。在一些實施例中，基板200具有裝置附著表面201和與裝置附著表面為相反面的凸塊附著表面(bump-attach surface)203?；?00可包括電路222、224、226、228和焊墊202、204、206、208、212、214、216及218。焊墊202、204、206及208分別設置在電路222、224、226及228的頂部且靠近裝置附著表面201。焊墊212、214、216及218分別設置在電路222、224、226及228的底部且靠近凸塊附著表面203。焊線BGA半導體封裝件550a的電路222、224、226及228通過設置在基板200的凸塊附著表面203上的導線結構240與基底的電路互聯(lián)(interconnected)。同樣地，導線結構240與基底250相接觸。在一個實施例中，導線結構240可包括導電凸塊結構(conductive bump structure)(例如銅凸塊(copper bump)或焊錫凸塊(solder bump)結構)、導電立柱結構(conductive pillar structure)、導電線結構或導電膏狀結構(conductive paste structure)。

如圖2所示，兩個半導體裸片502a和502b附著至基板200上。半導體裸片502a透過附著劑(adhesion)501設置在裝置附著表面201上。而且，半導體裸片502b透過附著劑503設置在半導體裸片502a上。然而，半導體裸片的數(shù)目并不限于在此揭露的實施例。在一個實施例中，半導體裸片502a和502b可包括中央處理單元(central processing unit，CPU)、圖像處理單元(graphics processing unit，GPU)、調制解調封裝件、功率放大器或功率管理集成電路(power management integrated circuit，PMIC)或者上述元件的組合。半導體裸片502a和502b分別透過焊線508和506耦接于基板的焊墊226和224。

如圖2所示，熱電裝置芯片504a設置在半導體裸片502a和502b上方，但是透過模塑料(molding compound)522與半導體裸片502a和502b相隔離。也就是說，基板200和熱電裝置芯片504a設置在半導體裸片502a和502b的對立面。模塑料522覆蓋基板200并包圍該半導體裸片502a和502b及熱電裝置芯片504a，且使熱電裝置芯片504a的頂表面、基板200的側壁230和凸塊附著表面203暴露出來。熱電裝置芯片504a設置為頂表面512暴露在空氣中，且由模塑料522覆蓋的底表面510靠近半導體裸片502b。熱電裝置芯片504a配置為檢 測操作期間從半導體裸片502a和502b產(chǎn)生的熱能(如圖1中所示的H_T)。熱能將導致熱電裝置芯片504a的頂表面512和底表面510之間的顯著溫度差異。更具體地，在半導體裸片502a和502b的操作期間，底表面510的溫度高于頂表面512的溫度。如果檢測的溫度差大于特定值(例如50℃),熱電裝置芯片504a可將檢測的溫度差轉化為熱電裝置芯片504a的頂表面512和底表面510之間的電壓差。如圖2所示，熱電裝置芯片504a包括焊墊514和516，焊墊514和516分別透過穿過模塑料522形成的通?？?through mold via，TMV)518和520而耦接于基板200的焊墊222和228。焊墊514和516用于通過TMV518和520、焊墊222和228、電路222和228及對應的導線結構240，將從電壓差轉化的輸出電流(如圖1中所示的I₂)傳輸至如圖1所示的電力系統(tǒng)600。焊墊222和228可用作電源焊墊，且電路222和228可用作基板200的電源電路。盡管熱電裝置芯片504a感知熱能并將其轉化為電流，從半導體裸片502a和502b產(chǎn)生的熱能主要透過包括焊墊204和206、電路224和226及對應導線結構240的路徑而散發(fā)。

如圖2所示，屏蔽套232設置在基底250上。屏蔽套232包圍焊線BGA半導體封裝件550a。屏蔽套232具有一個開口233在焊線BGA半導體封裝件550a的上方，該開口233暴露出熱電裝置芯片504a。屏蔽套232的內側壁(inner sidewall)與焊線BGA半導體封裝件550a的側壁524相隔一個距離D。由模塑料的側壁524、基板200的側壁230、屏蔽套232及基底250包圍的空間238以空氣填充，以用于熱隔離功能。在一些實施例中，屏蔽套232可由金屬材料形成。在另一些實施例中，絕緣膜236可同時設置在屏蔽套232的內側壁234上以用于增強熱隔離功能。

圖3為根據(jù)本發(fā)明一些實施例的半導體封裝件組件500b的剖面示意圖。半導體封裝件組件500b包括集成在內部的倒裝芯片(flip-chip)BGA半導體封裝件550b和熱電裝置芯片504b。后述的實施例中與參考圖1和圖2的前述實施例中的元件相同或相似的元件為簡潔起見不再重復。半導體封裝件組件500a和半導體封裝件組件500b之間的區(qū)別為倒裝芯片BGA半導體封裝件550b為使用倒裝芯片技術制作的。相應地，可將倒裝芯片BGA半導體封裝件550b的半導體裸片502c設計為與封裝件550b內部的熱電裝置芯片504b相接觸。

在如圖3中所示的此實施例中，與焊線BGA半導體封裝件550a類似，倒裝芯片BGA半導體封裝件550b為較大功耗的封裝件。倒裝芯片BGA半導體封 裝件550b包括使用倒裝芯片技術翻轉安裝在基板200上的至少一個半導體裸片502c。更具體地，半導體裸片502c具有頂表面507和底表面505。使用設置于半導體裸片502c的頂表面上507的多個焊錫球530將頂表面507耦接于該基板200的焊墊226。使用設置于半導體裸片502c的底表面505上的多個焊墊528將底表面505耦接于熱電裝置芯片504b。在此實施例中，半導體裸片502c的焊墊528與熱電裝置芯片504b的對應焊墊526相接觸。

圖4為根據(jù)本發(fā)明一些實施例的半導體封裝件組件的剖面示意圖，該半導體封裝件組件包括集成在內部的倒裝芯片BGA半導體封裝件550c和熱電裝置芯片504c。后述的實施例中與參考圖1-3的前述實施例中的元件相同或相似的元件為簡潔起見不再重復。半導體封裝件組件500c和半導體封裝件組件500b之間的一個區(qū)別為半導體封裝件組件500c包括倒裝芯片BGA半導體封裝件550c的半導體裸片502c，其中，可將倒裝芯片BGA半導體封裝件550c的半導體裸片502c設計為與封裝件550c內部的熱電裝置芯片504b相隔離。

在如圖4中所示的此實施例中，與倒裝芯片BGA半導體封裝件550b類似，倒裝芯片BGA半導體封裝件550c為較大功耗的封裝件。倒裝芯片BGA半導體封裝件550c的半導體裸片502c具有頂表面507和底表面505。使用設置于半導體裸片502c的頂表面上507的多個焊錫球530將頂表面507耦接于該基板200的焊墊226。使用設置于半導體裸片502c的底表面505上的多個焊墊528將底表面505耦接于熱電裝置芯片504c。在此實施例中，由導電凸塊530將半導體裸片502c的焊墊528與熱電裝置芯片504c的對應焊墊526相隔離。如圖4中所示，半導體裸片502c的焊墊528和熱電裝置芯片504c的焊墊526與對應導電凸塊530相接觸。

圖5為用于在圖1所示的便攜電子系統(tǒng)中將熱能轉化為電能的方法800的流程圖。請參考圖1和圖5，在步驟802中，使用熱電裝置芯片504檢測通過操作半導體裸片502而產(chǎn)生的熱能H_T，應注意的是，半導體裸片502和熱電裝置芯片504封裝在一個半導體封裝件內；例如，如圖2-4中所示的焊線BGA半導體封裝件550a和倒裝芯片BGA半導體封裝件550b-550c。請參考圖2-4，熱電裝置芯片504a-504c中的每個都具有靠近半導體裸片502b-502c的底表面510和與底表面510相對的頂表面512。將熱電裝置芯片504a-504c中的每個設置為頂表面512暴露在空氣中，且由模塑料522覆蓋底表面510。且在操作半導體裸片500a-500c的期間底表面510的溫度高于頂表面512的溫度(步驟802)。

接著，在步驟804中，使用熱電裝置芯片504將熱能H_T轉化為回收電能將熱能H_T轉化為回收的電腦。然后，在步驟806中，將回收電能(作為電流I₂)充電至電力系統(tǒng)600，應注意的是，電力系統(tǒng)配置600配置用于將電力分配至如圖1所示的半導體裸片500。在一些實施例中，步驟806更包括將回收電能傳輸至如圖1所示的電力系統(tǒng)600的電池，以使電池存儲該回收電能作為存儲的回收電能。在一些實施例中，步驟806更包括在將回收電能傳輸至如圖1所示的電力系統(tǒng)600的電池之后，將存儲的回收電能轉化為電流I₂以對電池700進行充電。

上述實施例提供了具有熱回收功能的便攜電子系統(tǒng)。該便攜裝置包括具有帶大功耗的至少一個半導體裸片的熱能回收半導體封裝件和與其靠近的熱電裝置芯片。便攜電子系統(tǒng)允許將從熱能回收半導體封裝件的半導體裸片產(chǎn)生的熱能轉化為回收的電能以存儲在電力系統(tǒng)中并對電池進行充電。相應地，可將半導體裸片產(chǎn)生的熱能回收為電能以提供給便攜電子系統(tǒng)。

盡管本發(fā)明以最佳實踐和較佳實施例描述如上，應理解的是，本發(fā)明并不限于上述揭示的實施例。相反地，本發(fā)明旨在覆蓋可包括給予最廣泛詮釋并涵蓋類似修改和結構的后附權利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍。