TWM458666U - 散熱導線架之結構 - Google Patents

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Description

散熱導線架之結構
本創作係關於一種散熱導線架之結構；更詳而言之，特別係指一種具絕佳散熱效果，並可延長發光二極體及IC晶片使用壽命的散熱導線架之結構。
按，由於IC晶片或發光二極體在運作時，通常伴隨著相當高的工作溫度並累積在IC晶片或發光二極體元件內，倘若無法將累積在IC晶片或發光二極體元件內的廢熱排出，則會降低IC晶片或發光二極體的使用壽命，甚至會因為溫度過高而毀損，因此，往往在IC晶片或發光二極體上額外設置散熱構件，以提高散熱效果。
如上所述，可參閱公告號I371093「發光二極體散熱結構」發明專利說明書內容及其第2圖(係為本創作第1圖)可知，該發光二極體散熱結構2，包括一基板21、一發光二極體晶片22、一電路板23、一散熱器24及一透明封裝體25，該發光二極體晶片22設置於該基板21上，該基板21設置於該電路板23上，並與該電路板23電連接，該電路板23與該散熱器24相連接。該透明封裝體25將發光二極體晶片22包覆以密封並保護發光二極體晶片22，該基板21上設置有一電極213，該電極213由該基板21之第一表面210之邊緣經過側面215延伸至第二表面212；其中，該發光二極體晶片22係採用覆晶(Flip Chip)方式，通過金屬凸塊216(如錫球等)與基板21上之電極213 相連接。因此，該發光二極體散熱結構2中，該發光二極體晶片22所發出之熱量通過設置於該基板21上之電極213由基板21之第一表面210傳輸至基板21之第二表面212，再通過開設於電路板23上之導熱通孔230由電路板23之第三表面231傳輸至電路板23之第四表面232，最後，該熱量通過電路板23與散熱器24之間之導熱層233傳輸至散熱器24上，並由該散熱器24散發出去。
然，雖前述發光二極體散熱結構2具有一定的散熱效果，但該發光二極體晶片22與電路板23之間沒有具高導熱效果的導熱構件，使得設置於電路板23上的散熱器24的散熱效益不大；此外，該發光二極體散熱結構2必須設置於具散熱器24的電路板23上，才得以具有其散熱的目的及欲表現的散熱效果，因此，其散熱結構相當複雜，且在製作成本上也相對提高。
再請參閱公告號I371093「發光二極體散熱結構」發明專利說明書內容及第3圖(係為本創作第2圖)可知，該發光二極體散熱結構3之發光二極體晶片32係通過導線314與該電極313實現電連接，該基板31上對應該發光二極體晶片32所處位置開設有一螺紋通孔，該螺紋通孔內設置有一導熱螺柱316，該導熱螺柱316之材料為高導熱率材料，如：鋁、錫、銅、銀、金及其組合物，其厚度與該基板31相同，並通過螺紋317螺接於該螺紋通孔內，而該電路板33對應該基板31上之導熱螺柱316開設有複數導熱通孔330，該導熱通孔330內填充有高散熱率材料，如：石墨、矽膠、環氧樹脂等，以提高該導熱通孔330之散熱效率。因此，該發光二極體散熱結構3主要係藉由該發光二極體晶片32所散發之熱量主要通過設置於基板31內之導熱螺柱316傳輸至電路板33上，再通過電路板33上之導熱通孔330傳輸至散熱器 34上，因為該導熱螺柱316與該發光二極體晶片32直接接觸，且傳熱路徑較短，所以具有較高之散熱效率。
然，雖發光二極體散熱結構3解決了前述的問題，提高了散熱效率，但該發光二極體晶片32與電路板33之間沒有具高導熱效果的導熱構件；此外，該發光二極體散熱結構3仍未解決前述所提其散熱結構複雜、製作成本高的問題。
故，習知係具有如下列所示之缺點：
1、受限於特定散熱結構：當發光二極體封裝結構設置於不具導熱通孔及散熱器的電路板時，其導熱及散熱效果勢必相對受限。
2、散熱結構複雜：必須在電路板上設置導熱通孔並在連接散熱器，才得以具有其散熱的目的及欲表現的散熱效果，使得其散熱結構相當複雜。
3、製作成本高：由於散熱結構複雜，使得散熱結構的製作成本相對提高。
有鑑於此，本案創作人遂依其多年從事IC晶片與發光二極體封裝領域之研發經驗，針對前述發光二極體封裝結構在導熱、散熱等之缺失進行深入探討，並依前述需求積極尋求解決之道，歷經長時間的努力研究與多次測試，終於完成此創作。
本創作之主要目的在於，除了可將發光二極體或IC晶片運作產生的熱量經由導線架導熱給散熱片之外，亦可將熱量透過額外的導熱支撐塊或導熱突出面或導熱銲墊三者其中之一導熱給散熱片，使發光二極體(或IC晶片)封裝後具有多重導熱路徑，可達到絕佳的散熱效果。
依據上述之目的，本創作所述散熱導線架之結構，主要包含有導線架及散熱器。
所述導線架係包含相連接的內腳及外腳，該內腳與該外腳之間係形成一容置空間。
所述散熱器係設置於該容置空間內，主要包含有連接導線架之內腳的絕緣導熱層及連接該絕緣導熱層的散熱片。
其中，該內腳上方係以覆晶或打線製程技術連接有發光二極體或IC晶片。
其中，該散熱器更包含有設置於散熱片上方且藉由絕緣導熱層連接發光二極體或IC晶片的導熱支撐塊，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱支撐塊及內腳導熱給散熱片。
其中，其中該散熱器之部分係突出形成導熱突出面，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱突出面及內腳導熱給散熱片。
其中，該散熱器之部分係突出有藉由連繫棒連接的導熱銲墊，形成中空態樣者，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱銲墊及內腳導熱給散熱片。
其中，該導線架係為銅箔或鐵箔所製。
其中，該絕緣導熱層係為醯胺化合物、環氧樹脂或矽膠。
其中，該散熱器係為鋁或銅之製材。
為期許本創作之目的、功效、特徵及結構能夠有更為詳盡之了解，茲舉較佳實施例並配合圖式說明如後。
 〔習知〕
2‧‧‧發光二極體散熱結構
25‧‧‧透明封裝體
21‧‧‧基板
216‧‧‧金屬凸塊
210‧‧‧第一表面
3‧‧‧發光二極體散熱結構
212‧‧‧第二表面
31‧‧‧基板
213‧‧‧電極
313‧‧‧電極
215‧‧‧側面
314‧‧‧導線
22‧‧‧發光二極體晶片
316‧‧‧導熱螺柱
23‧‧‧電路板
317‧‧‧螺紋
230‧‧‧導熱通孔
32‧‧‧發光二極體晶片
231‧‧‧第三表面
33‧‧‧電路板
232‧‧‧第四表面
330‧‧‧導熱通孔
233‧‧‧導熱層
34‧‧‧散熱器
24‧‧‧散熱器
〔本創作〕
40‧‧‧導線架
426‧‧‧導熱突出面
400‧‧‧容置空間
43‧‧‧反射杯
401‧‧‧金屬凸塊
44‧‧‧熱固性材料
402‧‧‧內腳
50‧‧‧導線架
403‧‧‧外腳
501‧‧‧金屬凸塊
41‧‧‧發光二極體
502‧‧‧內腳
410‧‧‧導線
51‧‧‧IC晶片
42‧‧‧散熱器
510‧‧‧導線
420‧‧‧絕緣導熱層
52‧‧‧散熱器
421‧‧‧散熱片
520‧‧‧絕緣導熱層
422‧‧‧導熱銲墊
521‧‧‧散熱片
423‧‧‧連繫棒
522‧‧‧導熱銲墊
424‧‧‧導熱支撐塊
523‧‧‧連繫棒
425‧‧‧絕緣導熱層
524‧‧‧絕緣導熱層
第1圖：習知發光二極體散熱結構示意圖(一)。
第2圖：習知發光二極體散熱結構示意圖(二)。
第3圖：本創作發光二極體之覆晶封裝結構示意圖(一)。
第4圖：本創作發光二極體之覆晶封裝結構示意圖(二)。
第5圖：本創作發光二極體之覆晶封裝結構示意圖(三)。
第6圖：本創作發光二極體之覆晶封裝結構示意圖(四)。
第7A圖：本創作IC晶片之覆晶封裝結構示意圖(一)。
第7B圖：本創作IC晶片之覆晶封裝結構示意圖(二)。
第8圖：本創作發光二極體之打線封裝結構示意圖。
第9圖：本創作IC晶片之打線封裝結構示意圖。
首先，請參閱第3圖；由第3圖可知，本創作所述散熱導線架之結構，係可應用於發光二極體之覆晶(Flip Chip)封裝結構，主要包含有：導線架40，該導線架40係為銅箔或鐵箔所製，且包含有相連接的內腳402及外腳403，在內腳402及外腳403之間係形成一容置空間400；其中，該內腳402上方係透過金屬凸塊401連接有發光二極體41；散熱器42，係設置於該容置空間400內，主要包含有連接導線架40之內腳402的絕緣導熱層420及連接該絕緣導熱層420的散熱片421；其中，該絕緣導熱層420係可為醯胺化合物(Polyimide,PI)、環氧樹脂(Epoxy)或矽膠，而該散熱器42係可為鋁、銅製材，當散 熱器42為銅製材質時，係會經過氧化還原處理，以防止該散熱器42氧化，而當散熱器42為鋁製材質時，係會經過陽極處理，同樣可防止散熱器42發生氧化，以維持導熱及散熱品質。
反射杯43，係設置於導線架40上，主要可由熱固性或熱塑性材料製成。
因此，由上述可知，當接著於散熱導線架的發光二極體41開始運作時，該發光二極體41運作時所產生的熱量係經由金屬凸塊401、導線架40之內腳402導向具有絕緣導熱層420及散熱片421的散熱器42，藉以使發光二極體41覆晶封裝後具有絕佳的散熱效果，可延長發光二極體41的使用壽命。
續，請參閱第4圖，並配合參閱第3圖；由第4圖可知，依據本創作第3圖所示的散熱結構，本創作之散熱器42更包含有設置於散熱片421上方且位於導線架40之內腳402之間的導熱支撐塊424(係為鋁、銅製材)，使得該導熱支撐塊424可透過絕緣導熱層425而連接該發光二極體41，藉以使發光二極體41運作時所產生的熱量可透過額外的絕緣導熱層425、導熱支撐塊424導向散熱片421，令發光二極體41運作時產生的熱量能更直接且更有效率導向散熱器42，俾提高發光二極體41的散熱效果。
續，請參閱第5圖，並配合參閱第4圖；由第5圖可知，依據本創作第4圖所示的散熱結構，除了可在散熱片421上方形成導熱支撐塊424之外，更可使散熱器42之部分突出至導線架40的內腳402之間，以形成導熱突出面426，該導熱突出面426可透過絕緣導熱 層425而連接該發光二極體41，其中，導線架40與散熱器42之間係填充有熱固性材料44；因此，前述之導熱突出面426可對該發光二極體41進行導熱作業，讓使用者可在材料成本與導熱、散熱效果之間取得平衡，在節省成本的前提下，亦具有絕佳的散熱效益。
續，請參閱第6圖，並配合參閱第5圖；由第6圖可知，本創作的散熱片421上更可設置有藉由連繫棒423連接的導熱銲墊422，以致該導熱銲墊422與該連繫棒423及散熱片421之間形成中空態樣者；據此，該連繫棒423除了可用來額外支撐導熱銲墊422與發光二極體41之外，更可藉由連繫棒423將導熱銲墊422的熱量導熱至散熱片421，因此，可大幅節省導熱銲墊422材料的使用量，同時又能具有散熱效果。
接續，請參閱第7A圖及第7B圖，並配合參閱第6圖；如圖所示，本創作應用於IC晶片之覆晶(Flip Chip)封裝結構的散熱結構與應用於發光二極體之覆晶(Flip Chip)封裝結構(如第1、4、5、6圖)雷同，因此，本創作在IC晶片之覆晶(Flip Chip)封裝結構上僅以第7A圖及第7B圖來表示。
由第7A圖及第7B圖可知，本創作所述散熱導線架之結構，亦係可應用於IC晶片之覆晶(Flip Chip)封裝結構，使得IC晶片51亦可連接於導線架50之內腳502上，其中，該導線架50與散熱器52之間係填充有封裝材料53；因此，當IC晶片51運作時，其所產生的熱量可藉由金屬凸塊501依序導向內腳502、絕緣導熱層520及散熱片521進行散熱，且同時亦可藉由與IC晶片51直接連接的絕緣導熱層524將 熱量依序導向導熱銲墊522、連繫棒523以及散熱片521進行散熱，具有多路的導熱路徑，提升IC晶片51的散熱效果，同樣可延長IC晶片51的使用壽命。
接續，請同時參閱第8圖及第9圖，並配合參閱第6圖、第7A圖及第7B圖；由於本創作應用打線或覆晶技術封裝發光二極體或IC晶片的散熱導線架結構雷同，因此，本創作第8圖僅依據第6圖之散熱導線架結構來表示成發光二極體之打線(Wire Bond)封裝結構，本創作第9圖僅係依據第7A圖及第7B圖之散熱導線架結構來表示成IC晶片之打線(Wire Bond)封裝結構；由第8圖可知，本創作之散熱導線結構亦可應用於發光二極體之打線(Wire Bond)封裝結構，其主要係利用散熱片421上的連繫棒423來支撐導熱銲墊422、絕緣導熱層425；據此，當發光二極體41運作產生熱量時，該熱量係可由導線410依序導向導線架40之內腳402、絕緣導熱層420及散熱片421進行散熱，或者該熱量可同時透過絕緣導熱層425依序導向導熱銲墊422、連繫棒423以及散熱片421進行散熱，使得本創作應用於發光二極體覆晶封裝的散熱導線架具有多路導熱路徑進行導熱作業，達到發光二極體41經封裝後的絕佳散熱效果。
再由第9圖可知，本創作之散熱導線結構亦可應用於IC晶片之打線(Wire Bond)封裝結構，其同樣係利用散熱片521上的連繫棒523來支撐導熱銲墊522、絕緣導熱層524、以及IC晶片51，使得該IC晶片51可於絕緣導熱層524上進行打線製程，藉以與導線架5 0電性相接；據此，當IC晶片51運作產生熱量時，該熱量係可由導線510導向導線架50之內腳502、絕緣導熱層520及散熱片521進行散熱，或者該熱量可同時透過絕緣導熱層524依序導向導熱銲墊522、連繫棒523以及散熱片521進行散熱，使得本創作應用於IC晶片打線(Wire Bond)封裝的散熱導線架具有多路導熱路徑進行導熱作業，達到IC晶片51經封裝後的絕佳散熱效果。
故，由綜觀上述可知，本創作之散熱導線架具有絕佳的導熱及散熱效益，係可應用在發光二極體41或IC晶片51之覆晶(Flip Chip)或打線(Wire Bond)封裝結構，使得本創作的散熱導線架結構應用範圍廣泛，實用效益極佳。
綜合上述，本創作所述散熱導線架之結構，係有下列之優點：
1、本創作所述散熱導線架之結構，除了可將發光二極體或IC晶片運作產生的熱量經由導線架導熱給散熱片之外，亦可將熱量透過額外的導熱支撐塊或導熱突出面或導熱銲墊三者其中之一導熱給散熱片，使發光二極體(或IC晶片)封裝後具有多重導熱路徑，可達到絕佳的散熱效果。。
2、本創作所述散熱導線架之結構，藉由多路徑的導熱方式，使得散熱導線架具有絕佳的散熱效果，使發光二極體或IC晶片可延長使用壽命。
故，本創作在同類產品中具有極佳之進步性以及實用性，同時查遍國內外關於此類結構之技術資料文獻後，確實未發現有相同或近似 之構造存在於本案申請之前，因此本案應已符合『創作性』、『合於產業利用性』以及『進步性』的專利要件，爰依法提出申請之。
唯，以上所述者，僅係本創作之較佳實施例而已，舉凡應用 本創作說明書及申請專利範圍所為之其它等效結構變化者，理應包含在本創作之申請專利範圍內。
41‧‧‧發光二極體
421‧‧‧散熱片
422‧‧‧導熱銲墊
423‧‧‧連繫棒

Claims (12)

  1. 一種散熱導線架之結構，包括：導線架，係包含相連接的內腳及外腳，該內腳與該外腳之間係形成一容置空間；散熱器，係設置於該容置空間內，主要包含有連接導線架之內腳的絕緣導熱層及連接該絕緣導熱層的散熱片。
  2. 如請求項1所述散熱導線架之結構，其中該內腳上方係以覆晶製程技術連接有發光二極體或IC晶片。
  3. 如請求項2所述散熱導線架之結構，其中該散熱器更包含有設置於散熱片上方且藉由絕緣導熱層連接發光二極體或IC晶片的導熱支撐塊，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱支撐塊及內腳導熱給散熱片。
  4. 如請求項2所述散熱導線架之結構，其中該散熱器之部分係突出形成導熱突出面，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱突出面及內腳導熱給散熱片。
  5. 如請求項2所述散熱導線架之結構，其中該散熱器之部分係突出有藉由連繫棒連接的導熱銲墊，形成中空態樣者，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱銲墊及內腳導熱給散熱片。
  6. 如請求項1所述散熱導線架之結構，其中該內腳上方係以打線製程技術連接有發光二極體或IC晶片。
  7. 如請求項6所述散熱導線架之結構，其中該散熱器更包含有設置於散熱片上方且藉由絕緣導熱層連接發光二極體或IC晶片的導熱支撐塊，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱支撐塊及內腳導熱給散熱片。
  8. 如請求項6所述散熱導線架之結構，其中該散熱器之部分係突出形成導熱突出面，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱突出面及內腳導熱給散熱片。
  9. 如請求項6所述散熱導線架之結構，其中該散熱器之部分係突出有藉由連繫棒連接的導熱銲墊，形成中空態樣者，使得發光二極體或IC晶片產生的熱能可經由導熱銲墊及內腳導熱給散熱片。
  10. 如請求項1所述散熱導線架之結構，該導線架係為銅箔或鐵箔所製。
  11. 如請求項1所述散熱導線架之結構，該絕緣導熱層係為醯胺化合物、環氧樹脂或矽膠。
  12. 如請求項1所述散熱導線架之結構，其中該散熱器係為鋁或銅之製材。
TW102205625U 2013-03-27 2013-03-27 散熱導線架之結構 TWM458666U (zh)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI584504B (zh) * 2015-03-23 2017-05-21 立華開發有限公司 發光二極體裝置
TWI764256B (zh) * 2020-08-28 2022-05-11 朋程科技股份有限公司 智慧功率模組封裝結構

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