TWI460832B - 半導體元件封裝結構及其封裝方法 - Google Patents

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Description

半導體元件封裝結構及其封裝方法
本發明涉及一種半導體元件封裝結構，尤其涉及一種散熱效率較高之半導體元件封裝結構及其封裝方法。
隨著科技之發展，半導體元件(例如太陽能電池、發光二極體等)日益貼近人們之生活。太陽能作為最理想之綠色能源越多地被應用於路燈、地燈、機場照明燈等照明裝置上以提供這些照明裝置於夜間照明時所需要之電源。太陽能電池(solar cell)之結構請參閱2006 IEEE 4th World Conference on Photovoltaic Energy Conversion上發表之文章Amorphous-Silicon/Polymer Solar Cells and Key Design Rules for Hybrid Solar Cells。發光二極體亦因其反應速度快、體積小、用電省、污染低等優點，被廣泛應用於大型看板、交通訊號燈、行動電話、照明裝置、顯示器等領域。
惟，現有之半導體元件於工作時候會發出熱量，隨著溫度之升高，半導體元件之工作效率亦會顯著下降，其使用壽命亦會縮短。有些半導體元件封裝結構會藉由支架將半導體元件產生之熱量散發出去，但因其僅利用支架進行導熱，效率較差。亦有一些於電路板之一面設置半導體元件，於電路板之另一面設置散熱板，藉 此，該半導體元件所產生之熱量可藉由電路板而傳至金屬散熱板上散發出去。惟，此種封裝結構中，半導體元件所產生之熱量需要先經過電路板再傳遞給散熱板，導致於熱量傳遞過程中產生較大熱阻，熱量不易迅速且均勻散開，同時，亦會於電路板與散熱板之結合處形成熱點，不利於熱量之進一步散發。
有鑒於此，有必要提供一種散熱效率較高之半導體元件封裝結構及一種能夠提高散熱效率之半導體元件之封裝方法。
一種半導體元件封裝結構，其包括：一塊導熱基板，該導熱基板具有第一表面及與該第一表面鄰接之側面；設於該導熱基板上之第一電極線及第二電極線，該第一電極線之兩端分別設於第一表面及側面，第二電極線之兩端分別設於第一表面及側面；一半導體元件，該半導體元件設於該導熱基板之第一表面，且其與第一電極線及第二電極線電性連接；一具有通孔之保護板，該保護板覆蓋該導熱基板之第一表面，該半導體元件位於該通孔內；一包覆體，該包覆體包覆該半導體元件，且位於該通孔內。
一種半導體元件之封裝方法，包括：提供一塊導熱基板，該導熱基板具有第一表面及與該第一表面鄰接之側面；於該導熱基板設置第一電極線及第二電極線，該第一電極線之兩端分別設於第一表面及側面，第二電極線之兩端分別設於第一表面及側面；提供一半導體元件，將該半導體元件設於該導熱基板之第一表面，並將該半導體元件與該第一電極線與第二電極線電性相連；提供一具有通孔之保護板，將該保護板設於該導熱基板之第一表面，以使該保護板覆蓋該第一表面，且該半導體元件位於該通孔內；於 該通孔內設置包覆體，以使該包覆體包覆該半導體元件，從而形成半導體元件封裝結構。
相對於先前技術，本發明實施例提供之半導體元件封裝結構中，半導體元件直接設置於導熱基板，不僅可以提高散熱效率，亦可以防止熱點之產生，有效地解決了散熱問題。
70‧‧‧體元件封裝結構
10‧‧‧導熱基板
101‧‧‧第一表面
103‧‧‧第二表面
105‧‧‧側面
201‧‧‧第一電極線
203‧‧‧第二電極線
30‧‧‧半導體元件
301‧‧‧第一電極
303‧‧‧第二電極
401‧‧‧通孔
40‧‧‧保護板
50‧‧‧黏著層
60‧‧‧包覆體
205‧‧‧導電膠
80‧‧‧水冷管
90‧‧‧介電導熱膠
圖1係本發明實施例中半導體元件之封裝方法之流程圖。
圖2係提供之導熱基板及設於該導熱基板之第一電極線及第二電極線之示意圖。
圖3係提供之半導體元件，將該半導體元件設置於該導熱基板，並將該半導體元件與該第一電極線及第二電極線電性相連之示意圖。
圖4係於該導熱基板上設置保護板之示意圖，該保護板具有一通孔。
圖5係於該通孔內設置包覆體之示意圖。
圖6係於該導熱基板側面設置導電膠之示意圖。
圖7係於該導熱基板設置水冷管之示意圖。
下面將結合附圖，對本發明作進一步之詳細說明。
請參閱圖1，其為本發明實施例中半導體元件之封裝方法之流程圖。該方法包括以下步驟：提供一塊導熱基板，該導熱基板具有第一表面及與該第一表面鄰 接之側面；於該導熱基板設置第一電極線及第二電極線，該第一電極線之兩端分別設於第一表面及側面，第二電極線之兩端分別設於第一表面及側面；提供一半導體元件，將該半導體元件設於該導熱基板之第一表面，並將該半導體元件與該第一電極線與第二電極線電性相連；提供一具有通孔之保護板，將該保護板設於該導熱基板之第一表面，以使該保護板覆蓋該第一表面，且該半導體元件位於該通孔內；於該通孔內設置包覆體，以使該包覆體包覆該半導體元件，從而形成半導體元件封裝結構。
下面將以半導體元件封裝結構70為例對上述封裝方法進行詳細說明。
請參閱圖2，提供一塊導熱基板10。該導熱基板具有第一表面101、與第一表面相對之第二表面103及位於該第一表面101及第二表面103之間之側面105。該側面105與第一表面101及第二表面103相鄰接。優選地，本實施例中，該導熱基板10之材料為鋁。當然，該導熱基板10之材料亦可以為銅、鐵等金屬材料或者陶瓷材料。
於該導熱基板10設置第一電極線201及第二電極線203，該第一電極線201之兩端分別設於第一表面101及側面105，第二電極線203之兩端分別設於第一表面101及側面105。本實施例中，採用噴墨方法設置第一電極線201及第二電極線203，且該第一電極線201 及第二電極線203之材料為銀。當然，亦可以採用絲網印刷方法設置材料為金之第一電極線201及第二電極線203。
請參閱圖3，提供一半導體元件30，將該半導體元件30設於該導熱基板10之第一表面101，並將該半導體元件30與該第一電極線201及第二電極線203電性相連。該半導體元件30具有一第一電極301及第二電極303。本實施例中，藉由表面貼裝技術使得該半導體元件30設於該第一表面101，該半導體元件30為太陽能電池，且其第一電極301及第二電極303位於同側。該第一電極301及第二電極303分別與第一電極線201及第二電極線203藉由金線相連。當然，該半導體元件30亦可以為發光二極體，該第一電極301及第二電極303亦可以位於異側。
請參閱圖4，提供一具有通孔401之保護板40，將該保護板40設於該導熱基板10之第一表面101，以使該保護板40覆蓋該第一表面101，且該半導體元件30位於該通孔401內。本實施例中，該第一表面101上設置有黏著層50，該保護板40藉由該黏著層50與該導熱基板10固接為一體。
請參閱圖5，於該通孔401內設置包覆體60，以使該包覆體60包覆該半導體元件30，從而形成該半導體元件封裝結構70。本實施例中，採用灌模方法將矽膠灌入該通孔401中，固化該矽膠，以形成包覆該半導體元件30之包覆體60。該包覆體60可防止空氣中之氣體與半導體元件30發生反應，從而提高該半導體元件30之工作效率。當然，該包覆體60之材料亦可以為環氧樹脂等其他可透光材料。
請參閱圖6，優選地，本實施例中，於位於側面105上之部分第一 電極線201及第二電極線203設置導電膠205，以便於導電。
請參閱圖7，優選地，本實施例中，提供一水冷管80，將該導熱基板10之第二表面103與該水冷管80固接為一體，以便於更好地散熱。本實施例中，該水冷管80之表面上設置有材料為聚醚醯亞胺之介電導熱膠90，該導熱基板10之第二表面103藉由介電導熱膠90與該水冷管80固接為一體。當然，該介電導熱膠90之材料亦可以為聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚偏氟乙烯等其他高介電係數材料。
該半導體元件封裝結構70中，該半導體元件30直接設置於導熱基板10上，不僅可以提高散熱效率，亦可以防止熱點之產生，有效地解決了散熱問題。同時，該半導體元件封裝結構70還可以進一步包括水冷管80，從而可以更好地散熱。
可以理解之係，對於本領域之普通技術人員來說，可以根據本發明之技術構思做出其他各種相應之改變與變形，而所有這些改變與變形都應屬於本發明申請專利範圍第之保護範圍。
綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。
70‧‧‧半體元件封裝結構
30‧‧‧半導體元件
40‧‧‧保護板
10‧‧‧導熱基板
60‧‧‧包覆體

Claims (10)

  1. 一種半導體元件封裝結構，其包括：一塊導熱基板，該導熱基板具有第一表面及與該第一表面鄰接之側面；設於該導熱基板上之第一電極線及第二電極線，該第一電極線之兩端分別設於第一表面及側面，第二電極線之兩端分別設於第一表面及側面；一半導體元件，該半導體元件設於該導熱基板之第一表面，且其與第一電極線及第二電極線電性連接；一具有通孔之保護板，該保護板覆蓋該導熱基板之第一表面上的該第一電極線及該第二電極線，該半導體元件位於該通孔內；一包覆體，該包覆體包覆該半導體元件，且位於該通孔內。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件封裝結構，其中，該導熱基板之材料為金屬或者陶瓷。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件封裝結構，其中，該半導體元件具有位於同側之第一電極及第二電極，該第一電極及第二電極分別與第一電極線及第二電極線電性相連。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件封裝結構，其中，該包覆體之材料為矽膠或者環氧樹脂。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之半導體元件封裝結構，其中，該半導體元件封裝結構進一步包括一水冷管，該導熱基板具有一與第一表面相對之第二表面，該第二表面與水冷管固接為一體。
  6. 一種半導體元件之封裝方法，包括：提供一塊導熱基板，該導熱基板具有第一表面及與該第一表面鄰接之側面； 於該導熱基板設置第一電極線及第二電極線，該第一電極線之兩端分別設於第一表面及側面，第二電極線之兩端分別設於第一表面及側面；提供一半導體元件，將該半導體元件設於該導熱基板之第一表面，並將該半導體元件與該第一電極線與第二電極線電性相連；提供一具有通孔之保護板，將該保護板設於該導熱基板之第一表面，以使該保護板覆蓋該第一表面上的該第一電極線及該第二電極線，且該半導體元件位於該通孔內；於該通孔內設置包覆體，以使該包覆體包覆該半導體元件，從而形成半導體元件封裝結構。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之半導體元件之封裝方法，採用絲網印刷或者噴墨方式於該導熱基板設置第一電極線及第二電極線。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之半導體元件之封裝方法，其中：採用表面貼裝技術將該半導體元件設於該導熱基板之第一表面。
  9. 如申請專利範圍第6項所述之半導體元件之封裝方法，其中，採用灌模方式將包覆體材料灌入通孔中，固化該包覆體材料，以形成包覆該半導體元件之包覆體。
  10. 如申請專利範圍第6項所述之半導體元件之封裝方法，其中：該基板包括一與該第一表面相對之第二表面，該半導體元件之封裝方法進一步包括提供一水冷管，將該第二表面與該水冷管固接為一體。
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Citations (3)

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JP2006041230A (ja) * 2004-07-28 2006-02-09 Kyocera Corp 発光素子用配線基板ならびに発光装置
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