TW201324705A - 電子元件 - Google Patents
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Abstract
一種電子元件，包括一絕緣基板、多個導電通孔以及一晶片。絕緣基板具有彼此相對的一上表面與一下表面。導電通孔貫穿絕緣基板。晶片配置於絕緣基板之上表面上，且包括一晶片基板、一半導體層以及多個接點。半導體層位於晶片基板與接點之間。接點與導電通孔電性連接。絕緣基板的材質與晶片基板的材質相同。
Description
本發明是有關於一種電子元件，且特別是有關於一種具有較佳散熱效果的電子元件。
隨著製造技術的精進，發光二極體(LED,Light Emitting Diode)經由不斷的研發改善，逐漸地加強其發光的效率，使其發光亮度能夠進一步的提升，藉以擴大並適應於各種產品上之需求。換言之，為了提高發光二極體的亮度，除了藉由解決其外在的封裝問題外，亦需要設計使發光二極體具有較高的電功率及更強之工作電流，以期待能生產出具有高亮度的發光二極體。然而，由於在提高發光二極體電功率及工作電流之下，發光二極體將會相對產生較多的熱量，使得發光二極體容易於因過熱而影響其性能之表現，甚至造成發光二極體之故障。因此，如何同時兼具發光二極體的發光效率及散熱效果已成為該領域技術的一大課題。
本發明提供一種電子元件，具有較佳的散熱效果。
本發明提出一種電子元件，其包括一絕緣基板、多個導電通孔以及一晶片。絕緣基板具有彼此相對的一上表面與一下表面。導電通孔貫穿絕緣基板。晶片配置於絕緣基板之上表面上，且晶片包括一晶片基板、一半導體層以及多個接點。半導體層位於晶片基板與接點之間，而接點與導電通孔電性連接，且絕緣基板的材質與晶片基板的材質相同。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板與晶片基板的比熱均高於650 J/Kg-K。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板與晶片基板的熱傳導係數大於10W/m-K。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板與晶片基板均為一透明絕緣基板。
在本發明之一實施例中，上述之晶片更包括一反射層，配置於半導體層與接點之間。
在本發明之一實施例中，上述之電子元件更包括一外部電路，晶片經由導電通孔與外部電路電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之外部電路包括一導線架、一線路基板或一印刷電路板。
在本發明之一實施例中，上述之電子元件更包括至少一散熱元件，內埋於絕緣基板的下表面。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板更具有至少一盲孔，配置於絕緣基板的下表面。
在本發明之一實施例中，上述之電子元件更包括多個散熱通道，貫穿絕緣基板，且每一散熱通道的一頂表面與絕緣基板的上表面齊平，而每一散熱通道的一底表面與絕緣基板的下表面齊平。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板的厚度小於等於晶片基板的厚度。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板的厚度為晶片基板的厚度的0.6倍至1倍。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板的比表面積大於晶片基板的比表面積。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板的比表面積為晶片基板的比表面積的1.1倍以上。
基於上述，由於本發明之絕緣基板的材質與晶片之晶片基板的材質相同，因此當晶片所產生的熱傳遞至絕緣基板時，絕緣基板具有與晶片基板相同的導熱能力，即熱傳導係數相同，可將晶片所產生的熱更有效率地傳遞至外界。故，本發明之電子元件具有較佳的導熱效果。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1為本發明之一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。請參考圖1，在本實施例中，電子元件100a包括一絕緣基板110、多個導電通孔120以及一晶片130。詳細來說，絕緣基板110具有彼此相對的一上表面112與一下表面114。導電通孔120貫穿絕緣基板110。晶片130配置於絕緣基板110之上表面112上，且晶片130包括一晶片基板132、一半導體層134以及多個接點136a、136b。於此，半導體層134位於晶片基板132與接點136a、136b之間，且接點136a、136b與導電通孔120電性連接。特別是，絕緣基板110的材質與晶片基板132的材質實質上相同。
更具體來說，本實施例之晶片130為一覆晶式發光二極體(LED)晶片，其中半導體層134包括一N型摻雜層134a、一發光層134b以及一P型摻雜層134c，且發光層134b位於N型摻雜層134a與P型摻雜層134c之間，而接點136a、136b則分別與N型摻雜層134a與P型摻雜層134c電性連接。再者，本實施例之導電通孔120貫穿絕緣基板110，且導電通孔120的一端122突出於絕緣基板110的上表面112並分別與接點136a、136b電性連接，而導電通孔120的另一端124與絕緣基板110的下表面114實質上齊平。當然，於其他未繪示的實施例中，導電通孔120的一端122亦可與絕緣基板110的上表面112實質上齊平，而導電通孔120的另一端124亦可突出於絕緣基板110的下表面114。只要其他能使導電通孔120與接點136a、136b達到同等電性連接效果的結構設計，皆屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。
為了讓絕緣基板110來置納發光過程中晶片130所產生的熱能，降低熱能堆積在晶片130而產生的發光效率下降的問題，因此，較佳地，絕緣基板110與晶片基板132的比熱均高於650 J/Kg-K，且絕緣基板110與晶片基板132的熱傳導係數大於10W/m-K。再者，為了增加光取出效率，必須避免發光層134b所發出之光線被絕緣基板110吸收，因此絕緣基板110與晶片基板132可例如為透明的絕緣基板。舉例來說，絕緣基板110與晶片基板132可以是玻璃基板、砷化鎵基板、氮化鎵基板、氮化鋁基板、藍寶石基板、碳化矽基板等。若為了兼具透明與高電容等特性，較佳者，絕緣基板110與晶片基板132亦可均為藍寶石基板。特別是，本實施例之絕緣基板110的厚度小於等於晶片基板132的厚度，較佳地，絕緣基板110的厚度T1為晶片基板132的厚度T2的0.6倍至1倍。此外，絕緣基板110的比表面積大於晶片基板132的比表面積，較佳地，絕緣基板110的比表面積為晶片基板132的比表面積的1.1倍以上。
由於本實施例之絕緣基板110的材質與晶片130之晶片基板132的材質相同，因此當晶片130所產生的熱傳遞至絕緣基板110時，絕緣基板110具有與晶片基板132相同的導熱能力，即熱傳導係數相同，可將晶片130所產生的熱快速地傳遞至外界。故，本實施例之電子元件100a具有較佳的導熱效果。此外，由於絕緣基板110與晶片基板132的比熱均高於650 J/Kg-K，因此絕緣基板110可置納較多的熱能。再者，由於絕緣基板與晶片基板的導熱係數均大於10W/m-K，且絕緣基板110相對於晶片基板132具有較大的比表面積且較薄的厚度，因此可更有效率地將晶片130所產生的熱傳遞至外界，以避免晶片130因過熱而導致亮度衰減、使用壽命縮短、甚至造成永久性的損壞等問題產生。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。請參考圖2，本實施例之電子元件100b與圖1之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之電子元件100b更包括一外部電路140，其中晶片130經由導電通孔120的另一端124與外部電路140電性連接，而外部電路140例如是一導線架。由於本實施例之電子元件100a可使晶片130透過導電通孔120與外部電路140電性連接，因此可有效擴充電子元件100b的應用範圍。
圖3為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。請參考圖3，本實施例之電子元件100c與圖1之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之電子元件100c之絕緣基板110c更具有至少一盲孔116(圖3中僅示意地繪示三個盲孔116)，其中盲孔116配置於絕緣基板110c的下表面114上。由於絕緣基板110c具有盲孔116的設計，因此可增加空氣的對流，以有效提昇電子元件100c的散熱效果。
圖4為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。請參考圖4，本實施例之電子元件100d與圖1之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之電子元件100d之更包括至少一散熱元件150(圖4中僅示意地繪示五個散熱元件150)，其中散熱元件150內埋於絕緣基板110的下表面114，且散熱元件150的一表面152與絕緣基板110的下表面114實質上齊平。於此，散熱元件150例如是由金屬(例如是金、鋁或銅)、金屬合金或其他適當導熱材料所構成之散熱柱或散熱塊。如此一來，當晶片130所產生的熱傳遞至絕緣基板110時，可同時透過絕緣基板110及散熱元件150將晶片130所產生的熱傳遞至外界，可有效提昇電子元件100d的散熱效果。
圖5為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。請參考圖5，本實施例之電子元件100e與圖1之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之電子元件100e之更包括多個散熱通道160(圖5中僅示意地繪示五個散熱通道160)，其中散熱通道160貫穿絕緣基板110，且每一散熱通道160的一頂表面162與絕緣基板110的上表面112實質上齊平，而每一散熱通道160的一底表面164與絕緣基板110的下表面114實質上齊平。如此一來，當晶片130所產生的熱傳遞至絕緣基板110時，可同時透過絕緣基板110及散熱通道160將晶片130所產生的熱傳遞至外界，可有效提昇電子元件100e的散熱效果。特別是，散熱通道160可為一空氣通道，意即中空無填充的通道，亦或是，可為一由金屬(例如是金、鋁或銅)、金屬合金或其他適當導熱材料填充所構成之通道。於此，圖5中所繪示之散熱通道160是以金屬填充所構成之通道作為舉例說明，但不以此為限。
圖6為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。請參考圖6，本實施例之電子元件100f與圖1之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之電子元件100f之晶片130f更包括一反射層138，其中反射層138配置於晶片130f之半導體層134與接點136a、136b之間，用以增加晶片130f的發光效率，使電子元件100f具有較佳的發光效能。
圖7為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。請參考圖7，本實施例之電子元件100g與圖1之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之電子元件100g更包括一外部電路140f，其中晶片130經由導電通孔120與外部電路140f電性連接。於此，外部電路140f例如是由一導線架142與一印刷電路板144的組合，其中導線架142與導電通孔120的另一端124電性連接，而導線架142透過多個導電凸塊145(例如是銲料凸塊或金凸塊)與印刷電路板144上的一線路層146電性連接。如此一來，可有效擴充電子元件100f的應用範圍。
需說明的是，本發明並不限定外部電路140、140f的結構形態，雖然此處所提及的外部電路140具體化為一導線架，而外部電路140f具體化為一導線架142與一印刷電路板144的組合。但於其他未繪示的實施例中，外部線路140亦可為一導線架、一線路基板、一印刷電路板或上述之組合，此仍屬於本發明可採用的技術方案，不脫離本發明所欲保護的範圍。此外，於其他未繪示的實施例中，亦可選用於如前述實施例所提及之盲孔116、反射層136、外部電路140、140f、散熱元件150、及散熱通道160的設計，本領域的技術人員當可參照前述實施例的說明，依據實際需求，而選用前述構件，以達到所需的技術效果。
綜上所述，由於本發明之絕緣基板的材質與晶片之晶片基板的材質實質上相同，因此當晶片所產生的熱傳遞至絕緣基板時，絕緣基板具有與晶片基板相同的導熱能力，即熱傳導係數相同，可將晶片所產生的熱更有效率地傳遞至外界。故，本發明之電子元件具有較佳的導熱效果。此外，由於絕緣基板與晶片基板的比熱均高於650 J/Kg-K，因此絕緣基板可置納較多的熱能。再者，由於絕緣基板與晶片基板的導熱係數均大於10W/m-K，且絕緣基板相對於晶片基板具有較大的比表面積且較薄的厚度，因此可更有效率地將晶片所產生的熱能傳遞至外界，以避免晶片因過熱而導致亮度衰減、使用壽命縮短、甚至造成永久性的損壞等問題產生。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作些許之更動與潤飾，故本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g．．．電子元件
110、110c．．．絕緣基板
112．．．上表面
114．．．下表面
116．．．盲孔
120．．．導電通孔
122．．．一端
124．．．另一端
130．．．晶片
132．．．晶片基板
134．．．半導體層
134a．．．N型摻雜層
134b．．．發光層
134c．．．P型摻雜層
136a、136b．．．接點
138．．．反射層
140、140f．．．外部電路
142．．．導線架
144．．．印刷電路板
145．．．導電凸塊
146．．．線路層
150．．．散熱元件
152．．．表面
160．．．散熱通道
162．．．頂表面
164．．．底表面
T1、T2．．．厚度
圖1為本發明之一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
圖2為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
圖3為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
圖4為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
圖5為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
圖6為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
圖7為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
100a．．．電子元件
110．．．絕緣基板
112．．．上表面
114．．．下表面
120．．．導電通孔
122．．．一端
124．．．另一端
130．．．晶片
132．．．晶片基板
134．．．半導體層
134a．．．N型摻雜層
134b．．．發光層
134c．．．P型摻雜層
136a、136b．．．接點
T1、T2．．．厚度
Claims (14)
- 一種電子元件，包括：一絕緣基板，具有彼此相對的一上表面與一下表面；多個導電通孔，貫穿該絕緣基板；以及一晶片，配置於該絕緣基板之該上表面上，且該晶片包括一晶片基板、一半導體層以及多個接點，其中該半導體層位於該晶片基板與該些接點之間，而該些接點與該些導電通孔電性連接，且該絕緣基板的材質與該晶片基板的材質相同。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該絕緣基板與該晶片基板的比熱均高於650 J/Kg-K。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該絕緣基板與該晶片基板的熱傳導係數大於10W/m-K。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該絕緣基板與該晶片基板均為一透明絕緣基板。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該晶片更包括一反射層，配置於該半導體層與該些接點之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，更包括一外部電路，該晶片經由該些導電通孔與該外部電路電性連接。
- 如申請專利範圍第6項所述之電子元件，其中該外部電路包括一導線架、一線路基板或一印刷電路板。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，更包括至少一散熱元件，內埋於該絕緣基板的該下表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該絕緣基板更具有至少一盲孔，配置於該絕緣基板的該下表面上。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，更包括多個散熱通道，貫穿該絕緣基板，且各該散熱通道的一頂表面與該絕緣基板的該上表面齊平，而各該散熱通道的一底表面與該絕緣基板的該下表面齊平。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該絕緣基板的厚度小於等於該晶片基板的厚度。
- 如申請專利範圍第11項所述之電子元件，其中該絕緣基板的厚度為該晶片基板的厚度的0.6倍至1倍。
- 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該絕緣基板的比表面積大於該晶片基板的比表面積。
- 如申請專利範圍第13項所述之電子元件，其中該絕緣基板的比表面積為該晶片基板的比表面積的1.1倍以上。
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