CN103165805B - 电子元件 - Google Patents

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Abstract

一种电子元件，包括一绝缘基板、多个导电通孔以及一芯片。绝缘基板具有彼此相对的一上表面与一下表面。导电通孔贯穿绝缘基板。芯片配置于绝缘基板的上表面上，且包括一芯片基板、一半导体层以及多个接点。半导体层位于芯片基板与接点之间。接点与导电通孔电性连接。绝缘基板的材质与芯片基板的材质相同。

Description

电子元件
技术领域
本发明涉及一种电子元件，尤其涉及一种具有较佳散热效果的电子元件。
背景技术
随着制造技术的精进，发光二极管(LED，Light Emitting Diode)经由不断的研发改善，逐渐地加强其发光的效率，使其发光亮度能够进一步的提升，藉以扩大并适应于各种产品上的需求。换言之，为了提高发光二极管的亮度，除了藉由解决其外在的封装问题外，亦需要设计使发光二极管具有较高的电功率及更强的工作电流，以期待能生产出具有高亮度的发光二极管。然而，由于在提高发光二极管电功率及工作电流之下，发光二极管将会相对产生较多的热量，使得发光二极管容易于因过热而影响其性能的表现，甚至造成发光二极管的故障。因此，如何同时兼具发光二极管的发光效率及散热效果已成为该领域技术的一大课题。
发明内容
本发明提供一种电子元件，具有较佳的散热效果。
本发明提出一种电子元件，其包括一绝缘基板、多个导电通孔以及一芯片。绝缘基板具有彼此相对的一上表面与一下表面。导电通孔贯穿绝缘基板。芯片配置于绝缘基板的上表面上，且芯片包括一芯片基板、一半导体层以及多个接点。半导体层位于芯片基板与接点之间，而接点与导电通孔电性连接，且绝缘基板的材质与芯片基板的材质相同。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板与芯片基板的比热均高于650J/Kg-K。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板与芯片基板的热传导系数大于10W/m-K。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板与芯片基板均为一透明绝缘基板。
在本发明的一实施例中，上述的芯片还包括一反射层，配置于半导体层与接点之间。
在本发明的一实施例中，上述的电子元件还包括一外部电路，芯片经由导电通孔与外部电路电性连接。
在本发明的一实施例中，上述的外部电路包括一导线架、一线路基板或一印刷电路板。
在本发明的一实施例中，上述的电子元件还包括至少一散热元件，内埋于绝缘基板的下表面。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板还具有至少一盲孔，配置于绝缘基板的下表面。
在本发明的一实施例中，上述的电子元件还包括多个散热通道，贯穿绝缘基板，且每一散热通道的一顶表面与绝缘基板的上表面齐平，而每一散热通道的一底表面与绝缘基板的下表面齐平。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板的厚度小于等于芯片基板的厚度。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板的厚度为芯片基板的厚度的0.6倍至1倍。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板的比表面积大于芯片基板的比表面积。
在本发明的一实施例中，上述的绝缘基板的比表面积为芯片基板的比表面积的1.1倍以上。
基于上述，由于本发明的绝缘基板的材质与芯片的芯片基板的材质相同，因此当芯片所产生的热传递至绝缘基板时，绝缘基板具有与芯片基板相同的导热能力，即热传导系数相同，可将芯片所产生的热更有效率地传递至外界。故，本发明的电子元件具有较佳的导热效果。
为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。
附图说明
图1为本发明的一实施例的一种电子元件的剖面示意图；
图2为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图；
图3为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图；
图4为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图；
图5为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图；
图6为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图；
图7为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图。
附图标记：
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g：电子元件；
110、110c：绝缘基板；
112：上表面；
114：下表面；
116：盲孔；
120：导电通孔；
122：一端；
124：另一端；
130：芯片；
132：芯片基板；
134：半导体层；
134a：N型掺杂层；
134b：发光层；
134c：P型掺杂层；
136a、136b：接点；
138：反射层；
140、140f：外部电路；
142：导线架；
144：印刷电路板；
145：导电凸块；
146：线路层；
150：散热元件；
152：表面；
160：散热通道；
162：顶表面；
164：底表面；
T1、T2：厚度。
具体实施方式
图1为本发明的一实施例的一种电子元件的剖面示意图。请参考图1，在本实施例中，电子元件100a包括一绝缘基板110、多个导电通孔120以及一芯片130。详细来说，绝缘基板110具有彼此相对的一上表面112与一下表面114。导电通孔120贯穿绝缘基板110。芯片130配置于绝缘基板110的上表面112上，且芯片130包括一芯片基板132、一半导体层134以及多个接点136a、136b。于此，半导体层134位于芯片基板132与接点136a、136b之间，且接点136a、136b与导电通孔120电性连接。特别是，绝缘基板110的材质与芯片基板132的材质实质上相同。
更具体来说，本实施例的芯片130为一覆晶式发光二极管(LED)芯片，其中半导体层134包括一N型掺杂层134a、一发光层134b以及一P型掺杂层134c，且发光层134b位于N型掺杂层134a与P型掺杂层134c之间，而接点136a、136b则分别与N型掺杂层134a与P型掺杂层134c电性连接。再者，本实施例的导电通孔120贯穿绝缘基板110，且导电通孔120的一端122突出于绝缘基板110的上表面112并分别与接点136a、136b电性连接，而导电通孔120的另一端124与绝缘基板110的下表面114实质上齐平。当然，于其他未显示的实施例中，导电通孔120的一端122亦可与绝缘基板110的上表面112实质上齐平，而导电通孔120的另一端124亦可突出于绝缘基板110的下表面114。只要其他能使导电通孔120与接点136a、136b达到同等电性连接效果的结构设计，皆属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所欲保护的范围。
为了让绝缘基板110来置纳发光过程中芯片130所产生的热能，降低热能堆积在芯片130而产生的发光效率下降的问题，因此，较佳地，绝缘基板110与芯片基板132的比热均高于650J/Kg-K，且绝缘基板110与芯片基板132的热传导系数大于10W/m-K。再者，为了增加光取出效率，必须避免发光层134b所发出的光线被绝缘基板110吸收，因此绝缘基板110与芯片基板132可例如为透明的绝缘基板。举例来说，绝缘基板110与芯片基板132可以是玻璃基板、砷化镓基板、氮化镓基板、氮化铝基板、蓝宝石基板、碳化硅基板等。若为了兼具透明与高电容等特性，较佳者，绝缘基板110与芯片基板132亦可均为蓝宝石基板。特别是，本实施例的绝缘基板110的厚度小于等于芯片基板132的厚度，较佳地，绝缘基板110的厚度T1为芯片基板132的厚度T2的0.6倍至1倍。此外，绝缘基板110的比表面积大于芯片基板132的比表面积，较佳地，绝缘基板110的比表面积为芯片基板132的比表面积的1.1倍以上。
由于本实施例的绝缘基板110的材质与芯片130的芯片基板132的材质相同，因此当芯片130所产生的热传递至绝缘基板110时，绝缘基板110具有与芯片基板132相同的导热能力，即热传导系数相同，可将芯片130所产生的热快速地传递至外界。故，本实施例的电子元件100a具有较佳的导热效果。此外，由于绝缘基板110与芯片基板132的比热均高于650J/Kg-K，因此绝缘基板110可置纳较多的热能。再者，由于绝缘基板与芯片基板的导热系数均大于10W/m-K，且绝缘基板110相对于芯片基板132具有较大的比表面积且较薄的厚度，因此可更有效率地将芯片130所产生的热传递至外界，以避免芯片130因过热而导致亮度衰减、使用寿命缩短、甚至造成永久性的损坏等问题产生。
在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
图2为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图。请参考图2，本实施例的电子元件100b与图1的电子元件100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的电子元件100b还包括一外部电路140，其中芯片130经由导电通孔120的另一端124与外部电路140电性连接，而外部电路140例如是一导线架。由于本实施例的电子元件100a可使芯片130通过导电通孔120与外部电路140电性连接，因此可有效扩充电子元件100b的应用范围。
图3为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图。请参考图3，本实施例的电子元件100c与图1的电子元件100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的电子元件100c的绝缘基板110c还具有至少一盲孔116(图3中仅示意地显示三个盲孔116)，其中盲孔116配置于绝缘基板110c的下表面114上。由于绝缘基板110c具有盲孔116的设计，因此可增加空气的对流，以有效提升电子元件100c的散热效果。
图4为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图。请参考图4，本实施例的电子元件100d与图1的电子元件100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的电子元件100d还包括至少一散热元件150(图4中仅示意地显示五个散热元件150)，其中散热元件150内埋于绝缘基板110的下表面114，且散热元件150的一表面152与绝缘基板110的下表面114实质上齐平。于此，散热元件150例如是由金属(例如是金、铝或铜)、金属合金或其他适当导热材料所构成的散热柱或散热块。如此一来，当芯片130所产生的热传递至绝缘基板110时，可同时通过绝缘基板110及散热元件150将芯片130所产生的热传递至外界，可有效提升电子元件100d的散热效果。
图5为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图。请参考图5，本实施例的电子元件100e与图1的电子元件100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的电子元件100e还包括多个散热通道160(图5中仅示意地显示五个散热通道160)，其中散热通道160贯穿绝缘基板110，且每一散热通道160的一顶表面162与绝缘基板110的上表面112实质上齐平，而每一散热通道160的一底表面164与绝缘基板110的下表面114实质上齐平。如此一来，当芯片130所产生的热传递至绝缘基板110时，可同时通过绝缘基板110及散热通道160将芯片130所产生的热传递至外界，可有效提升电子元件100e的散热效果。特别是，散热通道160可为一空气通道，意即中空无填充的通道，亦或是，可为一由金属(例如是金、铝或铜)、金属合金或其他适当导热材料填充所构成的通道。于此，图5中所显示的散热通道160是以金属填充所构成的通道作为举例说明，但不以此为限。
图6为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图。请参考图6，本实施例的电子元件100f与图1的电子元件100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的电子元件100f的芯片130f还包括一反射层138，其中反射层138配置于芯片130f的半导体层134与接点136a、136b之间，用以增加芯片130f的发光效率，使电子元件100f具有较佳的发光效能。
图7为本发明的另一实施例的一种电子元件的剖面示意图。请参考图7，本实施例的电子元件100g与图1的电子元件100a相似，惟二者主要差异之处在于：本实施例的电子元件100g还包括一外部电路140f，其中芯片130经由导电通孔120与外部电路140f电性连接。于此，外部电路140f例如是由一导线架142与一印刷电路板144的组合，其中导线架142与导电通孔120的另一端124电性连接，而导线架142通过多个导电凸块145(例如是焊料凸块或金凸块)与印刷电路板144上的一线路层146电性连接。如此一来，可有效扩充电子元件100f的应用范围。
需说明的是，本发明并不限定外部电路140、140f的结构形态，虽然此处所提及的外部电路140具体化为一导线架，而外部电路140f具体化为一导线架142与一印刷电路板144的组合。但于其他未显示的实施例中，外部线路140亦可为一导线架、一线路基板、一印刷电路板或上述的组合，此仍属于本发明可采用的技术方案，不脱离本发明所欲保护的范围。此外，于其他未显示的实施例中，亦可选用于如前述实施例所提及的盲孔116、反射层138、外部电路140、140f、散热元件150、及散热通道160的设计，本领域的技术人员当可参照前述实施例的说明，依据实际需求，而选用前述构件，以达到所需的技术效果。
综上所述，由于本发明的绝缘基板的材质与芯片的芯片基板的材质实质上相同，因此当芯片所产生的热传递至绝缘基板时，绝缘基板具有与芯片基板相同的导热能力，即热传导系数相同，可将芯片所产生的热更有效率地传递至外界。故，本发明的电子元件具有较佳的导热效果。此外，由于绝缘基板与芯片基板的比热均高于650J/Kg-K，因此绝缘基板可置纳较多的热能。再者，由于绝缘基板与芯片基板的导热系数均大于10W/m-K，且绝缘基板相对于芯片基板具有较大的比表面积且较薄的厚度，因此可更有效率地将芯片所产生的热能传递至外界，以避免芯片因过热而导致亮度衰减、使用寿命缩短、甚至造成永久性的损坏等问题产生。
虽然本发明已以实施例揭示如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的普通技术人员，当可作些许更动与润饰，而不脱离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种电子元件，包括：
一绝缘基板，具有彼此相对的一上表面与一下表面；
多个导电通孔，贯穿该绝缘基板；以及
一芯片，配置于该绝缘基板的该上表面上，且该芯片包括一芯片基板、一半导体层、多个接点以及一反射层，其中该半导体层包括一N型掺杂层、一发光层以及一P型掺杂层，该半导体层位于该芯片基板与该些接点之间，该反射层配置于该半导体层与该些接点之间，而覆盖该N型掺杂层、该发光层以及该P型掺杂层且至少延伸覆盖该半导体层位于该些接点之间的侧壁，而该些接点与该些导电通孔直接连接且电性连接，且该绝缘基板所包含的材质成份与该芯片基板所包含的材质成份相同。
2.根据权利要求1所述的电子元件，其中该绝缘基板与该芯片基板的比热均高于650J/Kg-K。
3.根据权利要求1所述的电子元件，其中该绝缘基板与该芯片基板的热传导系数大于10W/m-K。
4.根据权利要求1所述的电子元件，其中该绝缘基板与该芯片基板均为一透明绝缘基板。
5.根据权利要求1所述的电子元件，其中还包括一外部电路，该芯片经由该些导电通孔与该外部电路电性连接。
6.根据权利要求5所述的电子元件，其中该外部电路包括一导线架、一线路基板或一印刷电路板。
7.根据权利要求1所述的电子元件，其中还包括至少一散热元件，内埋于该绝缘基板的该下表面。
8.根据权利要求1所述的电子元件，其中该绝缘基板还具有至少一盲孔，配置于该绝缘基板的该下表面上。
9.根据权利要求1所述的电子元件，其中还包括多个散热通道，贯穿该绝缘基板，且各该散热通道的一顶表面与该绝缘基板的该上表面齐平，而各该散热通道的一底表面与该绝缘基板的该下表面齐平。
10.根据权利要求1所述的电子元件，其中该绝缘基板的厚度小于等于该芯片基板的厚度。
11.根据权利要求10所述的电子元件，其中该绝缘基板的厚度为该芯片基板的厚度的0.6倍至1倍。
12.根据权利要求1所述的电子元件，其中该绝缘基板的比表面积大于该芯片基板的比表面积。
13.根据权利要求12所述的电子元件，其中该绝缘基板的比表面积为该芯片基板的比表面积的1.1倍以上。
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