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    一種電子元件，包括一絕緣基板、一晶片以及一圖案化導電層。絕緣基板具有彼此相對的一上表面與一下表面。晶片配置於絕緣基板之上表面的上方。圖案化導電層配置於絕緣基板之上表面與晶片之間。晶片經由圖案化導電層與一外部電路電性連接。晶片所產生的熱經由圖案化導電層及絕緣基板而傳遞至外界。
    公开号:TW201324881A
    申请号:TW100145327
    申请日:2011-12-08
    公开日:2013-06-16
    发明作者:Po-Jen Su；Yun-Li Li；Cheng-Yen Chen；Gwo-Jiun Sheu
    申请人:Genesis Photonics Inc；
    IPC主号:H01L23-00
    专利说明:
    電子元件
    本發明是有關於一種電子元件，且特別是有關於一種具有電熱分離特性的電子元件。
    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。
    本發明提供一種具有電熱分離特性之電子元件。
    本發明提出一種電子元件，其包括一絕緣基板、一晶片以及一圖案化導電層。絕緣基板具有彼此相對的一上表面與一下表面。晶片配置於絕緣基板之上表面的上方。圖案化導電層配置於絕緣基板之上表面與晶片之間，其中晶片經由圖案化導電層與一外部電路電性連接，而晶片所產生的熱經由圖案化導電層及絕緣基板而傳遞至外界。
    在本發明之一實施例中，上述之晶片包括一晶片基板、一半導體層以及多個導電接點。半導體層位於晶片基板與導電接點之間，而導電接點連接圖案化導電層。
    在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板的比熱高於650 J/Kg-K。
    在本發明之一實施例中，上述之絕緣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。
    在本發明之一實施例中，上述之絕緣基板為一透明絕緣基板。
    在本發明之一實施例中，上述之晶片更包括一反射層，配置於半導體層與導電接點之間。
    在本發明之一實施例中，上述之電子元件更包括至少一導電連接結構，連接於圖案化導電層與外部電路之間。晶片經由圖案化導電層及導電連接結構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，上述之電子元件更包括一絕緣層以及多個散熱通道。絕緣層配置於圖案化導電層與絕緣基板之間。散熱通道貫穿絕緣基板的上表面與下表面，而每一散熱通道的一頂表面連接絕緣層，且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，上述之絕緣基板更具有至少一盲孔，配置於下表面上。
    在本發明之一實施例中，上述之圖案化導電層位於絕緣基板的上表面上。
    在本發明之一實施例中，上述之圖案化導電層內埋於絕緣基板的上表面，且圖案化導電層的一表面與絕緣基板的上表面齊平。
    基於上述，本發明之電子元件是將晶片及圖案化導電層配置於絕緣基板上，並且使晶片透過圖案化導電層與外部電路電性連接，使晶片所產生的熱透過圖案化導電層及絕緣基板而傳遞至外界，而達成電熱分離的效果。如此一來，電子元件於電路設計上可更具有彈性，且晶片所產生的熱能直接往下傳並且藉由絕緣基板直接散出，使電子元件能具有較佳的散熱效果，可提升產品的性能。
    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1A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1A，在本實施例中，電子元件100a包括一絕緣基板110a、一晶片120以及一圖案化導電層130a。詳細來說，絕緣基板110a具有彼此相對的一上表面112a與一下表面114a。晶片120配置於絕緣基板110a之上表面112a的上方，且具有多個導電接點122、124。圖案化導電層130a配置於絕緣基板110a之上表面112a與晶片120之間，其中圖案化導電層130a是位於絕緣基板110a的上表面112a上，且導電接點122、124電性連接圖案化導電層130a。特別是，晶片120適於經由圖案化導電層130a與一外部電路(未繪示)電性連接，而晶片120所產生的熱經由圖案化導電層130a及絕緣基板110a而傳遞至外界。
    在此必須說明的是，晶片120例如是一電子晶片或一光電晶片，但並不以此為限。舉例來說，電子晶片可以是一積體電路晶片，其例如為一繪圖晶片、一記憶體晶片、一通訊晶片等單一晶片或是一多晶片組合。光電晶片例如是一發光二極體(LED)晶片或一雷射二極體晶片等。在此，晶片120是以電子晶片為例說明。
    由於本實施例之電子元件100a的晶片120是透過圖案化導電層130a與外部電路(未繪示)電性連接，而晶片120所產生的熱是透過圖案化導電層130a及絕緣基板110a而傳遞至外界，因而達成電熱分離的效果。如此一來，本實施例之電子元件100a於電路設計上可更具有彈性，且其晶片120所產生的熱能直接往下傳並且藉由絕緣基板110a直接散出，使電子元件100a能具有較佳的散熱效果，可提升產品整體的性能。
    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1B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1B，本實施例之電子元件100b與圖1A之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：電子元件100b之圖案化導電層130b內埋於絕緣基板110b的上表面112b，且圖案化導電層130b的一表面132與絕緣基板110b的上表面112b實質上齊平。如此一來，電子元件100b可具有較薄的厚度，可符合現今輕薄化之發展趨勢。
    圖1C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1C，本實施例之電子元件100c與圖1A之電子元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：電子元件100c更包括至少一導電連接結構150(圖1C中僅示意地繪示一個)，連接於圖案化導電層130a與外部電路140之間。特別是，晶片120經由圖案化導電層130a及導電連接結構150與外部電路140電性連接。於此，外部電路140例如是一導線架、一線路基板或一印刷電路板，而導電連接結構150例如是打線、電線或共晶結構，但並不以此為限。由於本實施例之電子元件100c可透過導電連接結構150與外部電路140電性連接，因此可有效擴充電子元件100c的應用範圍。
    圖1D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1D，本實施例之電子元件100d與圖1C之電子元件100c相似，惟二者主要差異之處在於：為了提升散熱效果，電子元件100d更包括一絕緣層160以及多個散熱通道170。詳細來說，絕緣層160配置於圖案化導電層130a與絕緣基板110d之間。散熱通道170貫穿絕緣基板110d的上表面112d與下表面114d，而每一散熱通道170的一頂表面172連接絕緣層160，且每一散熱通道170的一底表面174與絕緣基板110d的下表面114d實質上齊平。如此一來，晶片120所產生的熱能直接經由圖案化導電層130a及絕緣層160往下傳遞絕緣基板110d及散熱通道170而直接散出，可有效提昇電子元件100d的散熱效果。
    值得一提的是，在本實施例中，散熱通道170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1D中所繪示之散熱通道170是以金屬填充所構成之通道作為舉例說明圖1E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1E，本實施例之電子元件100e與圖1C之電子元件100c相似，惟二者主要差異之處在於：為了提升散熱效果，電子元件100e更包括至少一散熱元件180(圖1E中示意地繪示多個散熱元件180)，內埋於絕緣基板110e的下表面114e，其中當每一散熱元件180的一表面182與絕緣基板110e的下表面114e實質上齊平時，散熱效果較佳，再者，散熱元件180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，晶片120所產生的熱能直接經由圖案化導電層130a往下傳遞絕緣基板110e及散熱元件180而直接散出，可有效提昇電子元件100e的散熱效果。
    圖1F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1F，本實施例之電子元件100f與圖1C之電子元件100c相似，惟二者主要差異之處在於：為了提升散熱效果，電子元件100f之絕緣基板110f更具有至少一盲孔115(圖1F示意地繪示多個盲孔115)，配置於絕緣基板110f下表面114f上。如此一來，晶片120所產生的熱能直接經由圖案化導電層130a往下傳遞絕緣基板110f而直接散出，且盲孔115的設計可增加空氣的對流，以有效提昇電子元件100f的散熱效果。
    圖1G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1G，本實施例之電子元件100g與圖1C之電子元件100c相似，惟二者主要差異之處在於：電子元件100g之外部電路142是以導線架為例說明，而晶片120可依序透過圖案化導電層130a、導電連接結構150a、150b而與外部電路142電性連接，可有效擴充電子元件100g的應用範圍。
    圖1H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1H，本實施例之電子元件100h與圖1A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100h的晶片120h是以一覆晶式發光二極體(LED)晶片為例說明。詳細來說，本實施例中之晶片120h包括一晶片基板121、一半導體層123以及導電接點122、124。半導體層123包括一N型摻雜層123a、一發光層123b以及一P型摻雜層123c，其中發光層123b位於N型摻雜層123a與P型摻雜層123c之間，而導電接點122、124則分別與N型摻雜層123b與P型摻雜層123c電性連接。
    為了讓絕緣基板110a來置納發光過程中晶片120h所產生的熱能，降低熱能堆積在晶片120h而產生的發光效率下降的問題，因此絕緣基板110a與晶片基板121的比熱需高於650 J/Kg-K，亦或是藉由絕緣基板的熱傳導係數大於10W/m-K以上，將堆積在晶片120h的熱能快速向外傳遞。再者，為了增加光取出效率，必須避免發光層123b所發出之光線被基板吸收，因此絕緣基板110a與晶片基板121為透明的絕緣基板。舉例來說，絕緣基板110a與晶片基板121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。為了兼具透明與高電容等特性，較佳者，絕緣基板110a與晶片基板121均為藍寶石基板。更特別是，本實施例之絕緣基板110a的厚度小於等於晶片基板121的厚度，較佳地，絕緣基板110a的厚度為晶片基板121的厚度的0.6倍至1倍。此外，絕緣基板110a的比表面積大於晶片基板121的比表面積，較佳地，絕緣基板110a的比表面積為晶片基板121的比表面積的1.1倍以上，藉由較薄且比表面積較大的絕緣基板110a更進一步地將晶片120h的熱能快速向外傳遞。
    在本實施例中，本實施例之電子元件100h的半導體層123是透過導電接點122、124以及圖案化導電層130a與外部電路(未繪示)電性連接，而半導體層123所產生的熱是透過圖案化導電層130a及絕緣基板110a而傳遞至外界，因而達成電熱分離的效果。如此一來，本實施例之電子元件100h於電路設計上可更具有彈性，且其半導體層123所產生的熱能直接往外傳並且藉由絕緣基板110a直接散出，使電子元件100h能具有較佳的散熱效果，可提升產品整體的性能。
    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內埋於絕緣基板110b的圖案化導電層130b、導電連接結構150、150a、150b、絕緣層160及散熱通道170、散熱元件180以及具有盲孔115之絕緣基板110f，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。
    圖1I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1I，本實施例之電子元件100i與圖1H之電子元件100h相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例之電子元件100i之晶片120i更包括一反射層190，其中反射層190配置於晶片120i之半導體層123與導電接點122、124之間，用以增加晶片120i的發光效率，使電子元件100i具有較佳的發光效能。
    綜上所述，本發明之電子元件是將晶片與圖案化導電層配置於絕緣基板上，並且使晶片透過圖案化導電層與外部電路電性連接，使晶片所產生的熱透過圖案化導電層及絕緣基板而傳遞至外界，而達成電熱分離的效果。如此一來，電子元件於電路設計上可更具有彈性，且晶片所產生的熱能能直接往下傳並且藉由絕緣基板直接散出，使電子元件能具有較佳的散熱效果，可提升產品整體的性能。
    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、100h、100i．．．電子元件
    110a、110b、110d、110e、110f．．．絕緣基板
    112a、112b、112d．．．上表面
    114a、114d、114e、114f．．．下表面
    115．．．盲孔
    120、120h、120i．．．晶片
    121．．．晶片基板
    122、124．．．導電接點
    123．．．半導體層
    123a．．．N型摻雜層
    123b．．．發光層
    123c．．．P型摻雜層
    130a、130b．．．圖案化導電層
    132．．．表面
    140．．．外部電路
    142．．．導線架
    150、150a、150b．．．導電連接結構
    160．．．絕緣層
    170．．．散熱通道
    172．．．頂表面
    174．．．底表面
    180．．．散熱元件
    182．．．表面
    190．．．反射層
    圖1A為本發明之一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1B為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1C為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1D為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1E為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1F為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1G為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1H為本發明之另一實施例之一種電子元件的剖面示意圖。
    圖1I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
    110a．．．絕緣基板
    112a．．．上表面
    114a．．．下表面
    120．．．晶片
    122、124．．．導電接點
    130a．．．圖案化導電層
    权利要求:
    Claims (17)
    [1] 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；一晶片，配置於該絕緣基板之該上表面的上方；以及一圖案化導電層，配置於該絕緣基板之該上表面與該晶片之間，其中該晶片經由該圖案化導電層與一外部電路電性連接，而該晶片所產生的熱經由該圖案化導電層及該絕緣基板而傳遞至外界。
    [2] 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中晶片包括一晶片基板、一半導體層以及多個導電接點，該半導體層位於該晶片基板與該些導電接點之間，而該些導電接點連接該圖案化導電層。
    [3] 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熱均高於650 J/Kg-K。
    [4] 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該絕緣基板的熱傳導係數大於10W/m-K。
    [5] 如申請專利範圍第2項所述之電子元件，其中該絕緣基板與該晶片基板的材質相同。
    [6] 如申請專利範圍第2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導電接點之間。
    [7] 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，更包括至少一導電連接結構，連接於該圖案化導電層與該外部電路之間，該晶片經由該圖案化導電層及該導電連接結構與該外部電路電性連接。
    [8] 如申請專利範圍第7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。
    [9] 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。
    [10] 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，更包括一絕緣層以及多個散熱通道，其中該絕緣層配置於該圖案化導電層與該絕緣基板之間，而該些散熱通道貫穿該絕緣基板的該上表面與該下表面，且各該散熱通道的一頂表面連接該絕緣層，各該散熱通道的一底表面與該絕緣基板的該下表面齊平。
    [11] 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，配置於該下表面上。
    [12] 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該圖案化導電層位於該絕緣基板的該上表面上。
    [13] 如申請專利範圍第1項所述之電子元件，其中該圖案化導電層內埋於該絕緣基板的該上表面，且該圖案化導電層的一表面與該絕緣基板的該上表面齊平。
    [14] 如申請專利範圍第2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。
    [15] 如申請專利範圍第14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。
    [16] 如申請專利範圍第2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。
    [17] 如申請專利範圍第16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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