TW201442167A - 電子元件陶瓷散熱結構 - Google Patents

Abstract

一種電子元件陶瓷散熱結構，其特徵在於電子晶片設置於陶瓷散熱板一表面上，且電子晶片電性連接複數個導接腳，再利用封裝層將電子晶片封裝固定於陶瓷散熱板上，且外露導接腳。藉由陶瓷散熱板散熱功率高且絕緣不導電的特性，可以快速的將作動中電子晶片的熱能導走，使電子元件維持在正常操作溫度下發揮其效能。

Description

電子元件陶瓷散熱結構

本發明係有關一種電子元件陶瓷散熱結構，特別是一種可使用於標準電子封裝設備封裝具陶瓷散熱的電子元件。

隨著電腦工業迅速發展，在電子裝置要求多元化及小型化的趨勢下，電路板上電子元件的積集度日益增加，使得電子元件之絕緣與散熱問題更加重要，尤其是在許多電源供應裝置、控制設備、量測儀器、電器設備、電腦週邊設備等裝置中必須使用的功率電晶體，因為其主要功能為訊號處理或功率驅動，通常是處理較大功率的信號，因此所發出的熱量較大，更需要處理絕緣與散熱之問題。

一般來說，功率電晶體通常會被鎖固在散熱片上以提高功率電晶體之散熱效果。如圖1所示，於習知技術中，功率電晶體11係裝設在一固定板12上，透過螺絲13將其鎖固於散熱片14上，而利用固定板12與散熱片14緊密接觸進行功率電晶體11的散熱。為了增加固定板12與散熱片14緊密，在其之間產業界也長使用導熱黏著介面(圖中未示)，用以增加固定板12與散熱片14間的緊密度；或不使用螺絲13，而直接使用導熱黏著介面將固定板12與散熱片14緊密連接。

習知電晶體的散熱技術中，固定板12一般係利用鋁基板或銅基板形成，固定板12同時可沿伸直接作為與/或焊接功率電晶體11的接腳，鋁基板或銅基板再將熱能導到散熱片14進行散熱。

又，功率電晶體11鎖固於散熱片14時必須完全依靠人工，作業人員必須依序對應穿過固定板12的孔洞121及散熱片 14之貫穿通道141，以使螺絲11的部分結構貫穿鎖固。隨著電子裝置日趨小型化的情形下，電路板上電子元件的數量將更多，彼此之間排列也更為緊密，需組裝的元件眾多且隨著小型化的趨勢下功率電晶體11及所有組裝元件的尺寸將會隨著縮小，使用人工組裝的困難度將提升且組裝過程複雜，且無法自動化生產。而金屬散熱片與金屬固定板也容易與周邊電子裝置發生短路甚至造成元件損壞。

但，電子產品的發展趨勢除了整體產品輕、薄、短、小等基本需求外，通常在高功能、高效率等條件操作下，各種晶片、元件(例如CPU，MOSFET等)皆需要在正常操作溫度下，方可以發揮其效能，因此，整體產品或元件的散熱功率需求越來越高。

因此，目前需要針對上述之產品需求與習知技術之缺點進行改良，以便達成降低成本，方便組裝降低人工成本，以及提高散熱效率之電子元件陶瓷散熱結構。

於是，為解決上述之缺點，本發明之目的係在提供一種電子元件陶瓷散熱結構，透過將電子晶片直接裝置於陶瓷散熱板上，再接出與電路板電性連接的接腳及封裝，直接利用陶瓷散熱板高效率的散熱特性進行散熱，且可以不需要再外接散熱片，達成降低元件成本，且方便組裝降低人工成本之目的。

為達上述之目的，本發明係一種電子元件陶瓷散熱結構，其特徵在於包括：一陶瓷散熱板；一電子晶片其設置於該陶瓷散熱板一表面上，且該電子晶片電性連接複數個導接腳；以及一封裝層用以將該電子晶片封裝固定於該陶瓷散熱板上，且外露該些導接腳。

其中，該陶瓷散熱板上設置該電子晶片的表面設有一導電層，透過該導電層與前述一導接腳電性連接，使該電子晶片面對該陶瓷散熱板的電極可與該導接腳電性連接。

另，進一步透過一導熱黏著介面設置於該陶瓷散熱板與該電子晶片之間，用以使該電子晶片固定於該陶瓷散熱板上。

其中，該陶瓷散熱板另一表面上形成有複數個散熱凸塊，用以增加該陶瓷散熱板的散熱效率。

本發明的優點在於，應用陶瓷散熱板散熱功率高且絕緣不導電的特性，可以快速的將作動中電子晶片的熱能導走，透過將電子晶片直接裝置於陶瓷散熱板上，再接出與電路板電性連接的接腳及封裝，且可以不需要再外接散熱片，達成降低元件成本，且方便組裝降低人工成本之目的。使電子產品在高功能、高效率等條件操作下，各種晶片、元件維持在正常操作溫度下發揮其效能。

(習知)

11‧‧‧功率電晶體

12‧‧‧固定板

13‧‧‧螺絲

14‧‧‧散熱片

121‧‧‧孔洞

141‧‧‧貫穿通道

(本發明)

100‧‧‧陶瓷散熱板

101‧‧‧孔洞101

110、130‧‧‧表面

131‧‧‧散熱凸塊

120‧‧‧導電層

200‧‧‧電子晶片

210‧‧‧導接腳

300‧‧‧封裝層

400‧‧‧導熱黏著介面

圖1為習知電子元件與散熱片之結構示意圖。

圖2為本案實施例之立體示意圖。

圖3為本案實施例之分解示意圖。

圖4為本案另一實施例之分解示意圖。

圖5為本案另一陶瓷散熱板實施示意圖。

茲有關本發明之詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請參閱圖2與圖3，為本發明實施例之立體及分解示意圖。本發明係一種電子元件陶瓷散熱結構，其特徵在於包括：一陶瓷散熱板100，實施上該陶瓷散熱板100其材料可以是氧化鋁基板、氮化鋁基板、碳化矽基板、氧化鈹基板(BeO)等。一般來說陶瓷散熱板100具有足夠高的機械強度，除搭載元器件外，也能作為支持構件使用；加工性好，尺寸精度高，容易實現多層化；表面光滑，無翹 曲、彎曲、微裂紋等；絕緣電阻及絕緣破壞電壓高；介電常數低、介電損耗小；在溫度高、濕度大的條件下性能穩定，確保可靠性；熱導率高，利用陶瓷散熱特有毛細結構可加速散熱；耐熱性優良：化學穩定性好、容易金屬化、電路圖形與之附著力強等特點，更重要的是原材料資源豐富、技術成熟、製造容易、價格低等優點。

一電子晶片200其設置於該陶瓷散熱板100一表面110上，且該電子晶片200電性連接複數個導接腳210；以及一封裝層300用以將該電子晶片200封裝固定於該陶瓷散熱板110上，且外露該些導接腳210。於一些實施例中，電子晶片200可為但不限為一固態電子元件，例如：功率電晶體。而該封裝層300是以環氧樹脂封裝材料(Epoxy Molding Compound,EMC)透過轉注成型達到保護精密電子晶片的封裝。

實施上，該陶瓷散熱板100上設置該電子晶片200的表面110設有一導電層120，透過該導電層120與前述一導接腳210電性連接，用以將該電子晶片200面對該陶瓷散熱板100的電極(圖中未示)可與該導接腳210電性連接。實施上該導電層120可透過燒結上一些金屬形成，或可用點膠或印刷方式形成該導電層120。

實施上，該陶瓷散熱板100上也可形成一孔洞101，用以必要時，可如習知利用螺絲將該陶瓷散熱板100鎖固在外接的散熱片上。

請再參閱圖4，本案在實施上進一步可透過一導熱黏著介面400設置於該陶瓷散熱板100與該電子晶片200之間，用以使該電子晶片200固定於該陶瓷散熱板100的表面110上。於一些實施例中，導熱黏著介面400組成成分的實施態樣可包含聚亞醯胺(polyimide)、聚酯纖維(polyester)、聚醯亞胺(kapton)、鋁(Al)、氫氧化鋁、氮化硼，及其組合。藉由具有導熱、耐熱、絕緣以及黏著功效之 導熱黏著介面400來作為電子晶片200與陶瓷散熱板100之間黏著的媒介，可以自動化生產的方式將電子晶片200固定於陶瓷散熱板100上，使得電子晶片200所產生的熱能順利的傳導到陶瓷散熱板100上，降低電子晶片200溫度。

請再參閱圖5，實施上，該陶瓷散熱板100的表面110係用於設置該電子晶片200，而該陶瓷散熱板100的的另一表面130上可以形成有複數個散熱凸塊131，藉由該些散熱凸塊131的形成，增加該陶瓷散熱板100的散熱表面積，可以增加該陶瓷散熱板100的散熱效率。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

100‧‧‧陶瓷散熱板

101‧‧‧孔洞

110‧‧‧表面

120‧‧‧導電層

200‧‧‧電子晶片

210‧‧‧導接腳

300‧‧‧封裝層

Claims (6)

1. 一種電子元件陶瓷散熱結構，其特徵在於包括：一陶瓷散熱板；一電子晶片，其設置於該陶瓷散熱板一表面上，且該電子晶片電性連接複數個導接腳；以及一封裝層，用以將該電子晶片封裝固定於該陶瓷散熱板上，且外露該些導接腳。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件陶瓷散熱結構，其中，該陶瓷散熱板上設置該電子晶片的表面設有一導電層，透過該導電層與前述一導接腳電性連接，使該電子晶片面對該陶瓷散熱板的電極可與該導接腳電性連接。
3. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件陶瓷散熱結構，其中，該電子晶片為固態電子晶片。
4. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件陶瓷散熱結構，其中，該電子晶片為功率電晶體。
5. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件陶瓷散熱結構，其中，進一步透過一導熱黏著介面設置於該陶瓷散熱板與該電子晶片之間，用以使該電子晶片固定於該陶瓷散熱板上。
6. 如申請專利範圍第1項所述之電子元件陶瓷散熱結構，其中，該陶瓷散熱板另一表面上形成有複數個散熱凸塊。