TWI543315B - A carrier and a package structure having the carrier - Google Patents
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Description
本發明係有關一種承載件,尤指一種具有較佳導熱效果之承載件。
隨著電子產品向輕薄短小高功率發展,愈來愈多的電子元件整合於同一基板上。通常該些高功率電子元件(如,發光二極體等)在運作時會產生熱能,因此,於該些電子元件之基板下通常設置散熱鰭片等,幫助熱量的散逸。
請參閱第1圖,習知散熱型封裝件,係包括基板10;形成於基板10上的電極墊110,110’;電子元件30係設置於該基板10上,並藉該電極墊110’電性連接於該基板10;以及散熱鰭片13,係設置於該基板10之另一表面供整散熱型封裝件散熱之用。
然而,用以承載電子元件的基板通常為氧化鋁、氮化鋁或陶瓷等材質。該些材料之熱傳導性能有一定的限度,當基板的熱傳導性能不佳時,則導致電子元件運作時所產生的熱能無法有效導離電子元件,造成熱能累積難以排除,遂降低電子元件的效能及壽命。
因此,開發一種能克服習知技術中之問題的熱傳導性能佳之承載件,實為業界迫切待解之題。
鑒於上述習知技術之缺失,本發明提供一種承載件,係包括:具有相對之第一及第二表面之本體;形成於該本體之第一表面上之導電部;以及未與該導電部接觸之複數導熱體,且該導熱體係貫穿該本體並連通該第一表面與第二表面。
於本發明之承載件中,該導電部係包括:形成於該本體第一表面上之線路;以及形成於該本體第一表面上並與該線路電性連接之複數電極墊。
於本發明之承載件中,該承載件復包括形成於該本體之第一表面上之導熱凸塊,且該導熱凸塊係連接任二該導熱體。
於本發明之承載件中,該承載件復包括散熱體,係形成於該本體之第二表面上,並連接該導熱體。
於本發明之承載件中,該散熱體為金屬層或散熱鰭片。
於本發明之承載件中,該導熱體於27℃溫度條件下之熱傳導係數係大於170W/m˙K。於一實施例中,該導熱體於27℃溫度條件下之熱傳導係數係大於237W/m˙K。
於本發明之一實施例中,任二該導熱體之間距係大於300微米。於本發明之承載件中,以該第一表面扣除該導電部所佔面積之總表面積計,複數該導熱體的端面之總表面積係大於10%。於較佳實施例中,以該第一表面扣除該導電部所佔面積之總表面積計,複數該導熱體的端面之總
表面積係介於10%至50%。
於本發明之一實施例中,該導熱體外露於該第一表面之端面的長、寬或直徑之尺寸係大於100微米。
於本發明之一實施例中,該導熱體外露於該第一表面之端面的形狀為不規則者,該端面之形心至邊緣的距離係大於50微米。
於本發明之一實施例中,該導熱體係導熱柱或導熱通孔。
於本發明之一實施例中,該本體之材質為陶瓷。
於本發明之一實施例中,該導熱體之材質為金屬。
為使本發明之承載件具有較佳導熱效果,本發明復提供一種封裝結構,係包括:本發明之承載件;以及設置於該承載件之第一表面上並電性連接該承載件之電子元件。
於本發明之封裝結構中,該電子元件係為半導體晶片、經封裝或未經封裝之半導體元件。
由上可知,本發明承載件及封裝結構,主要藉由在該承載件之本體中形成導熱係數較高之導熱體,而能有效的將電子元件運作時所產生之熱能導離電子元件,得有效地避免熱能累積、防止電子元件受運作時產生的熱能之危害,遂延長電子元件之壽命。
再者,藉由該些導熱體間具有適當間距,得以使導熱性能最佳化,且藉由該些導熱體外露於該第一表面之端面之總表面積大於整第一表面扣除該導電部所佔面積之總表面積的10%,更使該些導熱體具有更佳的導熱效果,故相
較於習知技術,本發明之承載件不僅能有效將熱量帶離電子元件,且更具有極佳的導熱效能。
10‧‧‧基板
13、251‧‧‧散熱鰭片
110、110’、210、210’‧‧‧電極墊
2、3、4、4’、5‧‧‧承載件
20‧‧‧本體
20a‧‧‧第一表面
20b‧‧‧第二表面
21‧‧‧導電部
211‧‧‧線路
22、22’‧‧‧導熱體
23‧‧‧導熱凸塊
24、24’、25‧‧‧散熱體
250‧‧‧金屬層
30‧‧‧電子元件
x‧‧‧長
y‧‧‧寬
z‧‧‧距離
R‧‧‧直徑
2B-2B、3B-3B、6B-6B‧‧‧剖面線
第1圖係為習知散熱型封裝件之剖面示意圖;第2A及2B圖係為本發明承載件的一實施例之示意圖,其中,第2B圖係為第2A圖以2B-2B剖面線切割之剖面示意圖;第3A及3B圖係為本發明承載件的另一實施例之示意圖,其中,第3B圖係為第3A圖以3B-3B剖面線切割之剖面示意圖;第4至4’圖係為本發明承載件的又一實施例之剖面示意圖,其中,第4’圖係為第4圖的另一實施方式之剖面示意圖;第5圖係為本發明承載件的再一實施例之剖面示意圖;以及第6A及6B圖係為本發明封裝結構之示意圖,其中,第6B圖係為第6A圖以6B-6B剖面線切割之剖面示意圖。
以下係藉由特定的具體實例說明本發明之實施方式,熟悉此技藝之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用,本說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用,在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。
須知,本說明書所附圖式所繪示之結構、比例、大小等,均僅用以配合說明書所揭示之內容,以供熟悉此技藝之人士之瞭解與閱讀,並非用以限定本創作可實施之限定條件,故不具技術上之實質意義,任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整,在不影響本創作所能產生之功效及所能達成之目的下,均應仍落在本創作所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。於本說明書中所使用之術語「端面」,係意指導熱體外露於第一表面及第二表面之部份。於本說明書中所使用之術語「形心」,係意指不規則形狀之平面圖形的幾何中心,舉例而言,於本說明書中所述之「形心」係指當該端面為不規則形狀時,該端面之幾何中心。同時,本說明書中所引用之如「第一」、「第二」、「上」及「一」等之用語,亦僅為便於敘述之明瞭,而非用以限定本創作可實施之範圍,其相對關係之改變或調整,在無實質變更技術內容下,當亦視為本創作可實施之範疇。
請參閱第2A及2B圖係為本發明承載件的一實施例之示意圖。
如第2A及2B圖所示,本發明承載件2係包括:具有相對之第一表面20a及第二表面20b之本體20;形成於該本體20之第一表面20a上之導電部21;以及未與該導電部21接觸之複數導熱體22,且該導熱體22係貫穿該本體20並連通該第一表面20a與第二表面20b,其中,該導熱體22係未與該導電部21接觸。
於本實施例中,該導電部21係包括:形成於該本體20第一表面20a上之線路211;以及,形成於該本體20第一表面20a上並與該線路211電性連接之複數電極墊210,210’。
於本實施例中,該本體係為陶瓷基板、氮化鋁基板、氧化鋁基板。於本實施例中,該導熱體之材質係使用於27℃溫度條件下,熱傳導係數係大於170W/m˙K之材質,並不限於金屬。於較佳實施例中,該導熱體之材質為鋁或銅,於27℃溫度條件下之熱傳導係數係大於237W/m˙K,更佳係大於400W/m˙K。
此外,於本發明之承載件中,對於該導熱體外露於該第一表面之形狀並未有特殊限制,如第2A圖所示,該導熱體22’可為製程允許的任意形狀,且該導熱體可為導熱柱或導熱通孔。
於本實施例中,該導熱體之外露於該第一表面之端面之總表面積,係佔總該第一表面扣除該導電部所佔面積之總表面積的10%以上。考量到承載件本體對於電子元件的支撐度,以該第一表面扣除該導電部所佔面積之總表面積計,更佳係該端面之總表面積介於10%至50%。此外,本實施例中,任二該導熱體之間距係大於300微米。
於本實施例中,該導熱體22外露於該第一表面20a之端面的長x、寬y或直徑R之尺寸係大於100微米。另外,當該導熱體22外露於該第一表面20a之端面的形狀為不規則者,如第2A圖左下角所示,該端面之形心至邊緣
的距離z係大於50微米。
請參閱第3A及3B圖,於一實施例中,本發明之承載件3亦可同時於該本體第一表面20a上形成導熱凸塊23,且該導熱凸塊23係用以連接任二該導熱體22,增加導熱效率。
請參閱第4圖,本發明之承載件4復包括形成於該本體20之第二表面20b上之散熱體24,並連接該導熱體22。
於本實施例中,該散熱體24為金屬層,係可直接以電鍍等方式形成於該本體20之第二表面20b上,於另一實施例中,該散熱體24’為散熱鰭片亦可藉由導熱膠材(未圖示)結合至該本體20之第二表面20b,如第4’圖之承載件4’所示。
請參閱第5圖,本發明之承載件5與承載件4及4’之差別僅在於,該散熱體25係由金屬層250與散熱鰭片251所構成。
於本實施例中,該導熱體將熱能引導至金屬層,再藉與設置於該金屬層250上的散熱鰭片251有效將熱能引導至外部,使本發明之承載件5得以具有較佳散熱能力。
本發明之封裝結構係具有如第2A至5圖所述及其組合之承載件。
請參閱第6A及6B圖,以下謹以第2A及2B圖所示之承載件2為例,本發明之封裝結構係包括承載件2,係具有本體20;貫穿於該本體20之導熱體22;以及形成於該本體20上之複數電極墊210,210’;以及電子元件30,係設
置於該承載件2之第一表面20a上並分別電性連接於該導電部21之電極墊210’,且導熱連接於該導熱體22。
於本實施例中,對於該電子元件30並未有特殊限制,包括但不限於任何有散熱需求之半導體晶片、經封裝或未經封裝之半導體元件。舉例而言,該電子元件包括但不限於:發光二極體(LED)、聚光型太陽能電池(Concentrator Photovoltaic,CPV)、高聚光型太陽能電池(High Concentration PhotoVoltaics,HCPV)、場效電晶體(Semiconductor Field-Effect Transistor,MOSFET)、絕緣柵雙極電晶體(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)等。
綜上所述,本發明承載件,藉由於本體中形成導熱係數較高之導熱體,而能有效的將電子元件運作時所產生之熱能導離電子元件,得有效地避免熱能累積、防止電子元件受運作時產生的熱能之危害,遂延長電子元件之壽命。
上述實施例僅例示性說明本發明之原理及其功效,而非用於限制本發明。任何熟習此項技藝之人士均可在不違背本發明之精神及範疇下,對上述實施例進行修飾與改變。因此,本發明之權利保護範圍,應如後述之申請專利範圍所列。
2‧‧‧承載件
20‧‧‧本體
20a‧‧‧第一表面
20b‧‧‧第二表面
210、210’‧‧‧電極墊
22‧‧‧導熱體
Claims (16)
- 一種承載件,係包括:本體,係具有相對之第一表面及第二表面;導電部,係形成於該本體之第一表面上;複數導熱體,係貫穿該本體並連通該第一表面與第二表面,其中,該導熱體係未與該導電部接觸;以及導熱凸塊,係形成於該本體之第一表面上,並連接任二該導熱體。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,該導電部係包括:線路,係形成於該本體第一表面上;以及複數電極墊,係形成於該本體第一表面上,並與該線路電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,復包括散熱體,係形成於該本體之第二表面上,並連接該導熱體。
- 如申請專利範圍第3項所述之承載件,其中,該散熱體為金屬層或散熱鰭片。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,該導熱體之熱傳導係數係大於170W/m.K。
- 如申請專利範圍第5項所述之承載件,其中,該導熱體之熱傳導係數係大於237W/m.K。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,任二該導熱體之間距係大於300微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,以該第一表面扣除該導電部所佔面積之總表面積計,複數該導熱體外露於該第一表面之端面之總表面積係大於10%。
- 如申請專利範圍第8項所述之承載件,其中,以該第一表面扣除該導電部所佔面積之總表面積計,複數該導熱體外露於該第一表面之端面之總表面積為10至50%。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,該導熱體外露於該第一表面之端面的長、寬或直徑之尺寸係大於100微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,該導熱體外露於該第一表面之端面的形狀為不規則者,該端面之形心至邊緣的距離係大於50微米。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,該導熱體係導熱柱或導熱通孔。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,該本體之材質為陶瓷。
- 如申請專利範圍第1項所述之承載件,其中,該導熱體之材質為金屬。
- 一種封裝結構,係包括:如申請專利範圍第1項所述之承載件;以及電子元件,係設置於該承載件之第一表面上並電性連接該導電部,且導熱連接於該導熱體。
- 如申請專利範圍第15項所述之封裝結構,其中,該電子元件係為半導體晶片、經封裝或未經封裝之半導體元件。
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