CN201508853U - 半导体承载结构 - Google Patents

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Abstract

本实用新型提供了一种半导体承载结构，由塑料所制成具有一导热区的承载体，所述承载体在各表面形成一介面层再在上方界定形成一绝缘线路与金属层，所述绝缘线路位于导热区所在表面以及由导热区两相邻表面所环绕延伸的环形区域而同时使所述承载体的部分表面暴露，以将介面层上的金属层形成至少两电极，其中所述导热体进而包括粘设一发光二极管晶片，所述晶片至少有一接点透过金属导线连接相对应的金属层，使晶片的热能由导热体迅速导出。

Description

半导体承载结构
技术领域
本实用新型涉及一种半导体承载结构，特别是指一种将承载基材形成一导热区，所述导热区亦能选择形成于一导热体上，以形成预定厚度的电供应层者，来具备反射与导电的散热结构。
背景技术
近年来，使用铜、镍、银、金、铬应用在半导体基板上构成互连电路的材料，已是相当明显的趋势，其中铜、镍、银、金、铬具有较低的电阻以及较高的电迁移(electromigration)抵抗。其互连处通常通过电镀技术将铜、镍、银、金、铬披覆或析出至形成在基板表面中经粗化的细微凹洞中及表面。
但应用互连技术在发光二极管晶片的基材上的金属层鲜少有相关技术，本案创作人鉴于发光二极管晶片封装结构所衍生的各项缺点，乃亟思加以改良创新，终于成功研发完成本件半导体承载结构。
发明内容
本实用新型的目的即在于提供一种承载体的反射杯通过使用具有优良导热性的金属来形成侧壁、并且在所述反射杯的底面连接导热体，从而具有导热功能半导体承载结构。
本实用新型的次一目的在于提供一种可提升散热面积且具导热体的半导体承载结构。
本实用新型的另一目的在于提供一种内部热量快速向外传导以延长其使用寿命的半导体承载结构。
本实用新型的又一目的在于提供一种可增加散热途径且具散热结构的半导体承载结构。
本实用新型的再一目的在于提供一种可依承载体结构形成一种可自由设计导电线路且具有传导电性的半导体承载结构；即于提供一种可供自由设计立体导电线路形成电极的创新制程与结构。
为了达成上述目的，本实用新型提供了一种半导体承载结构，其包括由塑料所制成的具有一导热区的承载体，所述承载体在各表面形成有一介面层，再在所述介面层上方界定形成有一绝缘线路与金属层，所述绝缘线路位于所述导热区所在表面以及由所述导热区两相邻表面所环绕延伸的环形区域而同时使所述承载体的部分表面暴露，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
所述导热区是一立体导热结构所形成的反射杯。
所述导热区是承载体在内部设置的至少一导热体，使所述导热体的顶部具有传导热的导热面。
所述承载体的导热区是一导热体延伸一立体导热结构所形成的反射杯，所述反射杯底部形成一穿孔，所述导热体设于所述穿孔内，使所述导热体顶部形成为所述反射杯底部。
所述承载体与所述导热体的表面上形成一介面层，所述介面层上进而包括移除一部份介面层以形成的绝缘线路，与分别设于所述绝缘线路两侧的金属层，所述金属层用于互连承载体与导热体。
所述承载体与所述导热体间更包含一接触面，所述接触面以一金属层充填。
所述导热体进而包括粘设一发光二极管晶片，所述晶片至少有一接点通过金属导线连接相对应的金属层。
所述承载体至少一侧延伸形成至少一侧臂，所述承载体与所述侧臂在各表面形成一介面层，再在所述承载体与所述侧臂上界定形成一第一绝缘线路、第二绝缘线路与金属层，当所述侧臂分割所述承载体后，所述侧臂接触承载体的两侧形成分割面，使所述分割面与第一绝缘线路、第二绝缘线路用以形成一环形区域，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
所述承载体为包含预先掺杂金属触媒的塑料、液晶高分子聚合物、包含预先掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物材料所制得，所述金属触媒或有机物包括钯、铜、银或铁。
所述承载体为无掺杂金属触媒的塑料或液晶高分子聚合物、或无掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物所制得。
本实用新型还提供了一种半导体承载结构，其包括由塑料所制成的一承载体，所述承载体在各表面形成有一介面层，再在所述介面层上方界定形成有一绝缘线路与金属层，所述绝缘线路由两相邻表面所环绕延伸的环形区域而同时使所述承载体的部分表面暴露，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
所述承载体至少一侧延伸形成至少一侧臂，所述承载体与所述侧臂在各表面形成一介面层，再在所述承载体与所述侧臂上界定形成一第一绝缘线路、第二绝缘线路与金属层，当所述侧臂分割所述承载体后，所述侧臂接触承载体的两侧形成分割面，使所述分割面与第一绝缘线路、第二绝缘线路用以形成一环形区域，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
所述承载体包含预先掺杂金属触媒的塑料或液晶高分子聚合物、或包含预先掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物材料所制得，所述金属触媒或有机物包括钯、铜、银或铁。
所述承载体为无掺杂金属触媒的塑料或液晶高分子聚合物、或无掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物所制得。
与现有技术相比，可达成上述实用新型目的的半导体承载结构，由塑料所制成具有一导热区的承载体，所述承载体在各表面形成一介面层再在上方界定形成一绝缘线路与金属层，所述绝缘线路位于导热区所在表面以及由导热区两相邻表面所环绕延伸的环形区域而同时使所述承载体的部分表面暴露，以将介面层上的金属层形成至少两电极，其中所述导热体进而包括粘设一发光二极管晶片，所述晶片至少有一接点透过金属导线连接相对应的金属层，使晶片的热能由导热体迅速导出。
附图说明
图1为本实用新型半导体承载结构的立体示意图。
图2为图一的侧面局部剖面示意图。
图3为本实用新型承载体的导热区为由一反射杯的立体示意图。
图4为本实用新型的导热区是承载体在内部设置至少一导热体的立体示意图。
图5为本实用新型的承载体形成至少一侧臂的立体示意图。
图6为包含侧臂的承载体其导热区为由一反射杯所形成的立体示意图。
图7为包含侧臂的承载体其内部设置一导热体的立体示意图。
图8为包含侧臂的承载体其导热区是一导热体延伸一反射杯的立体示意图。
图9为所述承载体的立体示意图。
图10、图10A为所述承载体进行表面蚀刻或喷砂使表面粗糙化的示意图。
图11为所述承载体以无电解电镀沉积介面层于表面的示意图。
图12为所述承载体以激光技术剥离部份介面层以形成绝缘线路的示意图。
图13为所述介面层以电镀制程或化学沉积导体金属为金属层的示意图。
图14为本实用新型的半导体承载结构的示意图。
图15为具有立体导热结构与导热体的承载体其立体示意图。
图16为具有立体导热结构与导热体的承载体其形成所需第一绝缘线路与第二绝缘线路的示意图。
图17为具有立体导热结构与导热体的承载体在两侧形成分割面的示意图。
图18为所述半导体承载结构其导热体粘设一发光二极管晶片的局部立体示意图。
图19为所述导热体的立体示意图。
图20为本实用新型电子元件其第一制备流程方块示意图。
图21为本实用新型电子元件其第二制备流程方块示意图。
具体实施方式
请参阅图1与图2，本实用新型所提供较佳实施的半导体承载结构，由塑料所制成具有一导热区17的承载体1，所述承载体1在各表面形成一介面层13再在所述介面层13上方界定形成一绝缘线路14与金属层15，所述绝缘线路14位于导热区17(或导热区17所在表面)以及由导热区17两相邻表面所环绕延伸的至少一环形区域，而所述绝缘线路14同时使所述承载体1的部分表面暴露，以将介面层13上的金属层15形成至少两电极(如正极或负极)；而所述承载体1亦能搭配下列结构以提供使用者不同的需求。本实用新型另一较佳实施的半导体承载结构，由塑料所制成一承载体1，所述承载体1在各表面形成一介面层13再在上方界定形成一绝缘线路14与金属层15，所述绝缘线路14由两相邻表面所环绕延伸的环形区域而同时使所述承载体1的部分表面暴露，以将介面层13上的金属层15形成至少两电极(如正极或负极)。
如图3所示，本实用新型第二实施例的承载体1的导热区17能由一立体导热结构所形成的反射杯11，所述导热区17能由承载体1四周延伸形成一立体导热结构，以形成至少一反射面。如图4所示，本实用新型第三实施例的导热区是承载体1在内部设置的至少一导热体2，其中所述承载体1具有一穿孔12，所述导热体2设于所述穿孔12内，使所述导热体2顶部形成反射杯底，而所述导热体2底部与承载体1底部共同形成一底部结构，使所述导热体2的顶部具有传导热的导热面。
如图9所示，本实用新型第四实施例的承载体1的导热区17是一导热体2延伸一立体导热结构所形成的反射杯11，所述反射杯11底部形成一穿孔12，所述导热体2设于所述穿孔12内，而所述承载体1与所述导热体2间更包含一接触面，当所述导热体2顶部形成为所述反射杯11底部，则能使产生于导热体2顶部的热传导至与导热体2底部。
如图5所示，本实用新型第五实施例的承载体1至少一侧延伸形成至少一侧臂16，所述承载体1与所述侧臂16在各表面形成一介面层13，再在所述承载体1与所述侧臂16上界定形成一第一绝缘线路141、第二绝缘线路142与金属层15，当所述侧臂16分割所述承载体1后，接触承载体1的两侧形成分割面161，使所述分割面161与第一绝缘线路141、第二绝缘线路142用以形成一环形区域，以将介面层13上的金属层15形成至少两电极。其中第五实施例承载体1的导热区17能由一立体导热结构所形成的反射杯11(如图6所示)、或所述导热区17是承载体1在内部设置至少一导热体2(如图7所示)、或所述导热区17是一导热体2延伸一立体导热结构所形成的反射杯11(如图8所示)，所述反射杯11底部形成一穿孔12，所述导热体2设于所述穿孔12内。
所述承载体1由单一塑料射出成型，在图1至图4与图9中的承载体1无延伸侧臂16，而图5至图8的承载体1其至少一侧延伸形成至少一侧臂16；其中所述承载体1的导热区17能为：(1)一平面，如图1与图5所示；或(2)在系承载体1表面倾斜一反射面以形成一反射杯11，且所述承载体1表面与反射面界定的夹角是介于10度～85度之间，如图3与图6所示；或(3)一平面的导热区17在承载体1的内部设置至少一导热体2，如图4与图7所示；或(4)承载体1的导热区17是一导热体2延伸一立体导热结构所形成的反射杯11，如图8至图10所示。以下本实用新型列举包含导热体2的承载体1做一介面层13、绝缘线路14、金属层15的形成说明。
所述介面层13以无电解电镀沉积于承载体1的表面，其中经由触媒活化过的承载体1转移至无电解电镀制程后，会在承载体1的表面以形成一层化学镍或铜金属介面层13。当承载体1包含有导热体2，则承载体1与导热体2的表面上会同时形成一介面层13，如图11所示。
如图12所示，所述绝缘线路14以激光技术剥离部份介面层13以形成所需绝缘线路14；其中所述激光主要为二氧化碳(CO2)激光、铷雅铬(Nd:YAG)激光、掺钕钒酸钇晶体(Nd:YVO4)激光、准分子(EXCIMER)激光、光纤激光(Fiber Laser)等激光电子束，其波长选自于248nm至10600nm。
如图13所示，所述金属层15以电镀制程或化学沉积导体金属作为介面层13的电供应层，所述电镀制程使导体金属选择性地沉积于所述介面层13上。在所述介面层13上所形成的金属层15可包括与所述导热体2结构材料中相容的任何合适金属，所述导体金属较佳包括电镀或化学镀铜、镍、银、金、铬、化学置换金等所构成的群组的任一者所形成，所述金属层15亦能提高反射杯11的反射率，前述导体金属为容易得到且能提供一精细颗粒的结构，对于电供应层所述精细颗粒结构促进达成一更平滑的表面，进而形成一种可自由设计导电线路及金属层15，且具有高反射、高导热的半导体承载结构，如图14所示。
本实用新型为在结合后的承载体1与导热体2的表面上以无电解电镀沉积形成一介面层13，所述介面层13上进而包括以激光技术移除剥离一部份介面层13且环绕所述介面层13周围的绝缘线路14，与分别设于所述绝缘线路14两侧的金属层15，所述金属层15以电镀制程用于互连承载体1与导热体2使之连结成一体，且所述承载体1与所述导热体2间的接触面则以金属层15充填。
请参阅图15至图17，为具有立体导热结构与导热体2的承载体1，在结合后的承载体1与导热体2的表面上以无电解电镀沉积形成一介面层13，所述介面层13上进而在顶面与底面以激光技术剥离移除一部份介面层13并延伸超过承载体1的边缘到侧臂16的表面区域内以形成所需第一绝缘线路141与第二绝缘线路142(如图16所示)，其后再将承载体1的侧臂16分割(或以切割或冲剪方式分离承载体1)，使所述承载体1在两侧形成分割面161(如图17所示)，所述分割面161、第一绝缘线路141与第二绝缘线路142用以形成分别设于所述绝缘线路14两侧的金属层15，而所述金属层15以电镀制程用于互连承载体1与导热体2使之连结成一体，且所述承载体1与所述导热体2具有一接触面其以一金属层15充填。
请参阅图19所示，所述导热体2其直径尺寸为上层小直径、下层大直径，进而当导热体2粘设一发光二极管晶片3，使所述晶片3设置于正极金属层15且至少有一接点透过金属导线31连接相对应的负极金属层15，并使晶片3的热能能由导热体2底部迅速导出。
本实用新型半导体承载结构的制备方法的较佳实施例，其如图20与图21所示，其依序包含塑料射出步骤S 1、无电解电镀步骤S2、导热体2植入步骤S3(如承载体1无导热体2则省略所述步骤)、激光绝缘步骤S4、电镀步骤S5以及分割步骤S6等的步骤，以完成前述半导体承载结构的承载结构的制作，本实用新型将此一制备方法定义为SPL process(Single shot Plating and Laser)制程：
塑料射出步骤S1，提供至少一平面型态的导热区17的承载体1、或一立体导热结构的承载体1、或承载体1具有一穿孔12、或承载体1具有一立体导热结构连接穿孔12、或至少一侧延伸形成至少有一侧臂16的承载体1；前述立体导热结构、穿孔12、侧臂16均为模具形状的变化所形成。所述承载体1为由塑料或液晶高分子聚合物材料所射出成型，其中所述塑料主要为PA(Polyamide)、聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)、PET、LCP、PC、ABS、PC/ABS等泛用工程塑料。其中所述承载体1为包含预先掺杂金属触媒的塑料、或包含预先掺杂有机物的塑料所制得，所述金属触媒或有机物主要包括钯、铜、银或铁等；或所述承载体1亦能为无掺杂金属触媒的塑料、或无掺杂有机物的塑料所制得。
无电解电镀步骤S2，在所述承载体1上形成一介面层13，并且覆盖所述承载体1，在前述塑料射出步骤S1后，即产生一胚料的承载体1。如图20所示，所述承载体1如为包含预先掺杂金属触媒的塑料、或包含预先掺杂有机物的塑料所制得，次之，将承载体1通过无电解电镀前的蚀刻或喷砂处理及活化处理产生一粗糙面18(如图10A所示)，让承载体1表面沉积化学镍或铜金属介面层13。图21所示，所述承载体1如为无掺杂金属触媒的塑料、或无掺杂有机物的塑料所制得，次之，将承载体1通过无电解电镀前处理，使用预浸(Pre-Dip)、化学蚀刻或喷砂的方法使表面粗糙化以产生一粗糙面18，另之，承载体1表面施以触媒化最后再进行表面活化步骤，则进入无电解电镀，以让承载体1表面沉积化学镍或铜金属。
导热体2植入步骤S3：为将导热体2植入承载体1的穿孔12，其方式分别有：(a)埋入式射出、(b)热融方式植入、(c)超音波方式植入。如采用埋入式射出植入导热体，则在塑料射出步骤S1时以埋入式射出进行承载体的制作。其中热融或超音波方式植入可以在塑料射出步骤S1后就植入、或无电解电镀步骤S2完成或整个电镀步骤S5完成后植入。
激光绝缘步骤S4，在所述承载体1的介面层13形成一绝缘线路14。当承载体1无侧臂16则以激光于上表面、两侧表面及下表面的局部介面层13剥离，使承载体1上形成延伸环绕承载体1的绝缘线路14，如图12所示。当承载体1至少一侧延伸形成至少一侧臂16，则在介面层13形成第一绝缘线路141、第二绝缘线路142，所述第一绝缘线路141与第二绝缘线路142为由激光剥离承载体1表面的介面层13并延伸超过承载体1的边缘到侧臂16的表面区域内，随后并可依据需求于形成绝缘线路14的介面层13上，如图16所示。
电镀步骤S5，在所述承载体1的介面层13或介面层13与导热体2上形成一金属层15，而完成所述半导体承载结构的制作；为利用电镀及化学沉积铜、镍、银、金、铬、化学置换金等所构成的群组的任一者所形成的电镀浴制程沉积金属层15，而所形成的部分将作为发光晶片3粘着与打线之用，并能提高反射率、或用以传导电或热的物体，如此即可完成半导体承载结构。
分割步骤S6，如图17所示，若承载体1有侧臂16则将侧臂16分割，使侧臂16与承载体1间的粘着面161、第一绝缘线路141与第二绝缘线路142将承载体1区隔形成正极与负极以构成承载结构。
本实用新型所提供的半导体承载结构，与前述引证案及其他现有技术相互比较时，更具有下列的优点：
本实用新型应用此技术所制作的发光体二极管导线架，具有不限数量多寡，可自由设计承载体的反射面形状，亦可供多颗发光体并排使用，本实用新型利用电镀或化学沉积的高利用率来沉积金属层，具有降低成本且可提供优异电子性能，以及高反射、高导热面积特性的优点。
本实用新型半导体承载结构其导热及反射效果优异，其导热部份可以经由导热体将晶片的热能导出或通过反射罩将热导出，而反射部份可以经由反射罩来提升其亮度。
本实用新型为一体成型无缝隙的半导体承载结构，为承载体植入或埋入导热体加以金属化制程、激光制程与电镀制程所形成的封装结构，在覆盖晶片完成后的封胶制程不会有漏胶的疑虑等优点。且此无缝隙的另一个优点为避免半导体元件因缝隙导致热涨冷缩或潮湿等效应引起失效，进而提升寿命周期。
综上所述，本案不但在空间型态上确属创新，并能较现有物品增进上述多项功效，应已充分符合新颖性及进步性的法定实用新型专利要件，依法提出申请，恳请贵局核准本件新型专利申请案，以励实用新型，至感德便。

Claims (14)

1.一种半导体承载结构，其特征在于，其包括由塑料所制成的具有一导热区的承载体，所述承载体在各表面形成有一介面层，再在所述介面层上方界定形成有一绝缘线路与金属层，所述绝缘线路位于所述导热区所在表面以及由所述导热区两相邻表面所环绕延伸的环形区域而同时使所述承载体的部分表面暴露，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
2.如权利要求1所述的半导体承载结构，其特征在于，所述导热区是一立体导热结构所形成的反射杯。
3.如权利要求1所述的半导体承载结构，其特征在于，所述导热区是承载体在内部设置的至少一导热体，使所述导热体的顶部具有传导热的导热面。
4.如权利要求1所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体的导热区是一导热体延伸一立体导热结构所形成的反射杯，所述反射杯底部形成一穿孔，所述导热体设于所述穿孔内，使所述导热体顶部形成为所述反射杯底部。
5.如权利要求4所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体与所述导热体的表面上形成一介面层，所述介面层上进而包括移除一部份介面层以形成的绝缘线路，与分别设于所述绝缘线路两侧的金属层，所述金属层用于互连承载体与导热体。
6.如权利要求5所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体与所述导热体间更包含一接触面，所述接触面以一金属层充填。
7.如权利要求1所述的半导体承载结构，其特征在于，所述导热体进而包括粘设一发光二极管晶片，所述晶片至少有一接点通过金属导线连接相对应的金属层。
8.如权利要求1所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体至少一侧延伸形成至少一侧臂，所述承载体与所述侧臂在各表面形成一介面层，再在所述承载体与所述侧臂上界定形成一第一绝缘线路、第二绝缘线路与金属层，当所述侧臂分割所述承载体后，所述侧臂接触承载体的两侧形成分割面，使所述分割面与第一绝缘线路、第二绝缘线路用以形成一环形区域，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
9.如权利要求1所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体为包含预先掺杂金属触媒的塑料、液晶高分子聚合物、包含预先掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物材料所制得，所述金属触媒或有机物包括钯、铜、银或铁。
10.如权利要求1所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体为无掺杂金属触媒的塑料或液晶高分子聚合物、或无掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物所制得。
11.一种半导体承载结构，其特征在于，其包括由塑料所制成的一承载体，所述承载体在各表面形成有一介面层，再在所述介面层上方界定形成有一绝缘线路与金属层，所述绝缘线路由两相邻表面所环绕延伸的环形区域而同时使所述承载体的部分表面暴露，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
12.如权利要求11所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体至少一侧延伸形成至少一侧臂，所述承载体与所述侧臂在各表面形成一介面层，再在所述承载体与所述侧臂上界定形成一第一绝缘线路、第二绝缘线路与金属层，当所述侧臂分割所述承载体后，所述侧臂接触承载体的两侧形成分割面，使所述分割面与第一绝缘线路、第二绝缘线路用以形成一环形区域，以将介面层上的金属层形成至少两电极。
13.如权利要求11所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体包含预先掺杂金属触媒的塑料或液晶高分子聚合物、或包含预先掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物材料所制得，所述金属触媒或有机物包括钯、铜、银或铁。
14.如权利要求11所述的半导体承载结构，其特征在于，所述承载体为无掺杂金属触媒的塑料或液晶高分子聚合物、或无掺杂有机物的塑料或液晶高分子聚合物所制得。
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