CN102194790A - 热电分离的金属载芯片板 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种热电分离的金属载芯片板，至少包含有：一散热基板，在其一侧平面设有较凹下的承载区以及相对凸出的衔接部；一介电层，是在所述的散热基板上以转化被覆(Conversion Coating)方式形成化合物，并覆设在散热基板的承载区，且所述的介电层在位于散热基板的衔接部形成了窗口状的导热区，且所述的导热区是与散热基板的衔接部相对应设置；一电性导通层设在介电层上，则将芯片设置在所述的导热区内，并与电性导通层作导线跨距联接，使芯片的热快速由导热区直达在散热基板进行散热，而不会干扰到电子零件的导电传递。

Description

热电分离的金属载芯片板
技术领域
本发明涉及一种金属载芯片板，尤指一种应用(但不限于)在发光二极管(LED)或相关技术的金属载芯片板设计。
背景技术
金属载芯片板(Metal Core-Chip on board；即MCCOB)是电子产品中最基础的构件，但随着科技的提升，设在金属载芯片板上的芯片(芯片)功能更强，因此发热的现象也愈趋普遍，以发光二极管(LED)为例，当照明用的白光发光二极管功率愈高，其发热就愈多，这个发散出来的热能必需快速的将其排出，才能确保安全以及电子零件的寿命；请参看图8所示，是现有的一种金属载芯片板，它包含有最底层的散热基板80(通常是铝板)，以及在所述的散热基板80的侧面压合有一介电层81(一般使用氧化铝，简称为AAO)，并在所述的介电层81上布设有电性导通层(Electrical Connection)82，所述的电性导通层82可以是多层次的设计，具体实施例可分为第一基层821(例如：金Au)、第二基层822(例如：镍Ni)以及第三基层823(例如：铜Cu)，则在所述的电性导通层82上即可设有发光二极管(LED)芯片83，并打上金线84与电路相通，而形成一完整的电路板，但这种结构是有缺点的，例如所述的芯片83所产生的热能(如箭头所示)是通过所述的介电层81，再传至金属散热基板80进行散热，不但散热速率过慢，而且散热基板80并未直接与芯片83接触，即无法对形成发热源的芯片83直接散热，所以使得整个载芯片板均残留有较多的热能，无法快速排出，是其主要缺点。
请再参看图9所示，是另一种现有载芯片板结构，主要是一种以铝基板91、介电层90、铜箔92所压合而成，其中所述的铝基板91仍作为主要散热之用，而所述的介电层90多半是采用有机化合物作为隔缘之用，而所述的铜箔92上即可设有芯片等电子电路(图中未示)，在所述的铜箔92电路中的芯片发热时，是通过一定厚度的介电层90而达到铝基板91以进行散热，故散热的效果仍然不佳，是现有的通见缺点。
因此，现有因为金属载芯片板的散热不佳，故需要其他的许多散热装置进行散热，不但浪费空间以及资源，且使成本高居不下，是一项极待克服的瓶颈。
发明内容
本发明的主要目的，在设计一种热、电分离的金属载芯片板，解决现有结构存在的散热不佳，浪费空间以及资源，成本高居不下等问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种热电分离的金属载芯片板结构，至少包含有：
一散热基板，在其一侧平面设有较凹下的承载区以及相对凸出的衔接部；
一介电层，是在所述的散热基板上以转化被覆(Conversion Coating)方式所形成的化合物，并覆设在散热基板的承载区，且所述的介电层在散热基板的衔接部的位置形成了窗口状的导热区，且所述的导热区与散热基板的衔接部相对应设置；
一电性导通层，设在介电层上。
其中：所述的散热基板为铝材基板。
其中：所述的导热区为复数个。
其中：所述的导热区为长条形。
其中：所述的导热区为方形。
其中：在所述的散热基板的衔接部上涂设有半导体导热胶。
其中：所述的导热区位置设置有芯片。
其中：所述的衔接部上覆设有溅镀层。
其中：所述的介电层与电性导通层间设有溅镀层。
其中：所述的散热基板的导热区是几何形状。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案还包括：
一种热电分离的金属载芯片板制造方法，其特征在于，其步骤有：
(1)制作一金属散热基板，并在所述的散热基板的一部分位置涂上遮蔽层；
(2)将散热基板上无遮蔽层的部分，以转化被覆(Conversion Coating)方式形成一定深度的介电层，并使所述的介电层在散热基板上围成有至少一个导热区，用来放置芯片；而散热基板相对于导热区形成有衔接部；
(3)去掉遮蔽层，并整平散热基板的表面；
(4)在散热基板的衔接部上，涂设半导体导热胶，并在所述的介电层上布设电性导通层；
(5)衔接部的半导体导热胶上方设置芯片，并与电性导通层作导线跨距联接，使导热和导电能因经由不同路径导体分离。
其中：所述的介电层为阳极氧化铝(即AAO)。
其中：第(3)步骤的整平散热基板的表面之后，插入有涂设溅镀层的程序。
与现有技术相比较，本发明具有的有益效果是：将芯片设置在所述的导热区内，并与电性导通层作导线跨距联接，即可使导热和导电经由不同路径导体彻底分离，使芯片的热快速由导热区直达在散热基板进行散热，而不会干扰到电子零件的导电传递。
附图说明
图1是本发明的使用实施示意图；
图2是本发明的结构实施例图(1)；
图3是本发明的结构实施例图(2)；
图4是本发明的结构实施例图(3)；
图5是本发明的结构实施例图(4)；
图6-1是本发明的制造流程图1；
图6-2是本发明的制造流程图2；
图6-3是本发明的制造流程图3；
图6-4是本发明的制造流程图4；
图6-5是本发明的制造流程图5；
图6-6是本发明的制造流程图6；
图6-7是本发明的制造流程图7；
图7-1是本发明的制造流程图的变化例1；
图7-2是本发明的制造流程图的变化例2；
图8是现有第一种金属载芯片板结构示意图；
图9是现有第二种金属载芯片板结构示意图。
附图标记说明：10散热基板；100散热基板；11承载区；110承载区；12衔接部；120衔接部；20介电层；200介电层；21导热区；21a导热区；21b导热区；30半导体导热胶；31半导体导热胶；40电性导通层；41电性导通层；42溅镀层；50芯片；51芯片；60金线；70遮蔽层；80散热基板；81介电层；82电性导通层；821第一基层；822第二基层；823第三基层；83芯片；84金线；90介电层；91铝基板；92铜箔；h高度差。
具体实施方式
为使贵审查委员能清楚了解本发明的内容，仅以下列说明搭配图式，说明如后。
请参阅图1、图2所示，本发明的金属载芯片板包含有：
一散热基板10，尤以铝材基板为佳，在所述的散热基板10的适当位置设有较凹下的承载区11以及相对凸出的衔接部12。
介电层20，覆设在散热基板10的承载区11上，且是以散热基板10本身经由转化被覆(Conversion Coating)方式形成的化合物，例如：氧化铝或其他气体所形成的铝化合物，且所述的介电层20在散热基板10的衔接部12位置形成了窗口状的导热区21。
所述的导热区21与散热基板10的衔接部12相对设置，因此可以依实际的需要而有不同的形状设置，以下仅针对导热区21的形状变化作一说明；则请参看图3所示，设成为多个或单个长条形的导热区21a，再请参看图4所示，设成多个或单个方形格状的导热区21b，这都是最常用的形式，至于其他不同的形状例如几何形状依然是本案的特色所在，在此不一一赘述。
请参看图1、图2、图3、图4所示，半导体导热胶30覆设在诸导热区21、21a、21b上，以供如图1所示的芯片50放置其上。
请参看图1所示，电性导通层(Electrical Connection)40设在介电层20上；本发明在使用于发光二极管的半导体实施时，可在导热区21位置的半导体导热胶30上设置发光二极管芯片50，并打上金线60与电性导通层40相接而形成一完整的电路结构，因此当发光二极管芯片50发光后，其热量如图中的箭头所示，能直接通过半导体导热胶30后，即直接由散热基板10所吸收，使本发明的金属载芯片板与现有结构相比具有散热速率更快的优点，同时增加零件的寿命，使电路不受到热能的影响，使品质更为稳定，为本发明的主要特征。
请参看图5所示，为本发明另一实施例，主要是在散热基板100的平面位置设有数道凹下的承载区110，并设有介电层20，事实上，所述的介电层20是以转化被覆(Conversion Coating)方式形成的化合物并直接于散热基板100上成型，例如使用：氧化铝或其他气体所形成的铝化合物；所述的散热基板100的平面介电层20以及衔接部120的适当位置设有溅镀层42，所述的溅镀层42以铜为最佳，其中在介电层20上的溅镀层42上方设布有电路的电性导通层41，而在衔接部120上的溅镀层42则在涂设半导体导热胶31后再设芯片51，并打上金线60也具有上述快速散热且造成热、电分离的效果，使热能从芯片51的下方直接由热传导至散热基板100，但并不影响电性导通层41的电路品质。
因此本发明图1以及图5所示的特色，能将芯片50、51的热源直接传导至散热基板10、100，而不是如现有第8、9图通过介电层81、90再传至最底层的散热基板80或铝基板91，故解决了现有散热不佳的瓶颈。
为使贵审查委员能深入明白本发明确实可行，以下再介绍本发明的制造流程，其步骤如下：
请参看图6-1所示，首先制作一散热基板10(裁切/表面研磨/清洗)，所述的散热基板10尤以铝基板为佳。
请参看图6-2所示，在所述的散热基板10以印刷电路版技术在预先设置的位置涂上遮蔽层70。
请参看图6-3所示，将散热基板10上无遮蔽层70的部分，以转化被覆(Conversion Coating)方式形成一定深度的介电层20，本发明的实施例是以氧化为实施例，可将上述的介电层20以阳极氧化铝(Anodic Aluminum Oxidation---即AAO)作为实际的实施方式。
所述的介电层20在散热基板10上围成有一个或多个如图2、图3、图4所示的导热区21、21a、21b，用来放置芯片(图中未示)。
由于所述的介电层20除了会蚀入散热基板10，使散热基板10表面形成承载区11以及衔接部12，同时介电层20在成型时也会向上膨胀而突出于衔接部12。
请参看图6-3以及图6-4所示，去掉遮蔽层70，并露出具有高度差h的介电层20以及衔接部12，亦可如图6-5所示，将其研磨整平。
请参看图6-6所示，在散热基板10的衔接部12上涂设半导体导热胶30；并在介电层20上布设电性导通层40；
其详细步骤如下：
1.以极性或化学电镀法形成复数个电性导通层；
2.以印刷电路版技术在预先设置的电性导通位置涂上遮蔽层；
3.以蚀刻方式将非电性导通位置去除。
请参看图6-7所示，在散热基板10的衔接部12上涂设半导体导热胶30上方设置发光二极管芯片50，并打上金线60与电性导通层40相接而形成一完整的电路结构，因此当发光二极管芯片50发光后，其热量如图1下方的箭头所示，能直接通过半导体导热胶30后，即直接由散热基板10所吸收。
本发明在图6-5的磨平散热基板10表面步骤之后，另一种实施例，如图7-1、图7-2所示，先设有一溅镀层42，再接续设置电性导通层41、组设芯片51以及打金线的程序，而形成完整的结构，而芯片51的热即由下方直接传导至散热基板100。
以上说明对本发明而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可作出许多修改、变化或等效，但都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (13)

1.一种热电分离的金属载芯片板结构，至少包含有：
一散热基板，在其一侧平面设有较凹下的承载区以及相对凸出的衔接部；
一介电层，是在所述的散热基板上以转化被覆(Conversion Coating)方式所形成的化合物，并覆设在散热基板的承载区，且所述的介电层在散热基板的衔接部的位置形成了窗口状的导热区，且所述的导热区与散热基板的衔接部相对应设置；
一电性导通层，设在介电层上。
2.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的散热基板为铝材基板。
3.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的导热区为复数个。
4.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的导热区为长条形。
5.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的导热区为方形。
6.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：在所述的散热基板的衔接部上涂设有半导体导热胶。
7.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的导热区位置设置有芯片。
8.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的衔接部上覆设有溅镀层。
9.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的介电层与电性导通层间设有溅镀层。
10.根据权利要求1所述的热电分离的金属载芯片板结构，其特征在于：所述的散热基板的导热区是几何形状。
11.一种热电分离的金属载芯片板制造方法，其特征在于，其步骤有：
(1)制作一金属散热基板，并在所述的散热基板的一部分位置涂上遮蔽层；
(2)将散热基板上无遮蔽层的部分，以转化被覆(Conversion Coating)方式形成一定深度的介电层，并使所述的介电层在散热基板上围成有至少一个导热区，用来放置芯片；而散热基板相对于导热区形成有衔接部；
(3)去掉遮蔽层，并整平散热基板的表面；
(4)在散热基板的衔接部上，涂设半导体导热胶，并在所述的介电层上布设电性导通层；
(5)衔接部的半导体导热胶上方设置芯片，并与电性导通层作导线跨距联接，使导热和导电能因经由不同路径导体分离。
12.根据权利要求11所述的热电分离的金属载芯片板制造方法，其特征在于：所述的介电层为阳极氧化铝(即AAO)。
13.根据权利要求11所述的热电分离的金属载芯片板制造方法，其特征在于：第(3)步骤的整平散热基板的表面之后，插入有涂设溅镀层的程序。
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