CN103329265A - 包括具有导热通路的基片的电子器件次粘着基台 - Google Patents
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Abstract
一种用于电子器件的次粘着基台包括:基片,由松散材料形成,在基片的相对两侧上包括第一主表面和第二主表面;表面绝缘层,在基片的第一主表面上;以及模片连结垫,在表面绝缘层上。模片连结垫可以借助于表面绝缘层而与基片电绝缘。次粘着基台还包括:散热接触垫,在基片的第二主表面上;和导热部件,从传导性半导体基片的第二主表面穿过基片向基片的第一主表面延伸。导热部件具有比基片的松散材料的导热率高的导热率。
Description
技术领域
本发明涉及半导体器件的封装,并且更具体地涉及在封装半导体器件(如发光二极管)时使用的次粘着基台(submount)。
背景技术
发光二极管(LED)常常封装在引线框封装件内。引线框封装件典型地包括模制塑料本体,该模制塑料本体灌封LED、透镜部分以及细金属引线,这些细金属引线连接到LED上,并且延伸到塑料本体外。引线框封装件的金属引线用作向LED供电的导管,并且同时,可以起到将热量从LED引走的作用。当将电力施加到LED上以产生光时,热量由LED产生。引线的一部分延伸到封装件本体外,用于连接到在引线框封装件外部的电路上。
由LED产生的热量的一些由塑料封装件本体消散;然而,热量的大部分经封装件的金属元件引走。金属引线典型地非常细,并且具有很小横截面。为此,从LED除去热量的金属引线的能力受到限制。这限制了可施加到LED上的电力的量,由此限制了可由LED产生的光量。
为了增强LED封装件消散热量的能力,在一种LED封装件设计中,将散热棒放置在LED封装件内的金属引线的下方。散热棒增强了LED封装件消散热量的能力;然而,散热棒增大LED封装件的尺寸、质量以及成本。尺寸、质量以及成本的增大是不合希望的。
在另一种LED封装件设计中,引线框的引线延伸超出LED封装件本体的最接近边缘(按各种形状和构造)。这增大了暴露于周围空气的引线的部分的表面面积。延伸引线的暴露表面面积的增大,增强了LED封装件消散热量的能力;然而,延伸引线增大了LED封装件的尺寸、质量以及成本。
引线框封装件设计的另一个不合希望的方面涉及与封装件的热膨胀相关联的问题。当产生热量时,LED封装件经历热膨胀。LED封装件的各部分中的每一个部分具有不同的热膨胀系数(CTE)。例如,LED的CTE、封装件本体的CTE、引线的CTE以及透镜的CTE彼此不同。为此,当加热时,这些部分中的每一个部分经历不同程度的热膨胀,导致在封装件的各部分之间产生机械应力,由此不利地影响其可靠性。
为了避免与引线框基封装件相关联的诸多问题中的一些问题,可以将固态电子器件安装到一些次粘着基台上,这些次粘着基台为电子器件提供机械支承、电气连接及散热、以及其它功能。例如,诸如半导体发光二极管之类的固态光源可以安装到次粘着基台上,如在美国授权前公报No.2007/0253209中公开的那样,该授权前公报转让给本发明的受让人,并且该授权前公报通过参考包括在这里,就像这里完全叙述那样。次粘着基台还可以设置在封装件中,这些封装件为由发光器件发射的光提供保护、颜色选择、聚焦等。固态发光器件可以是例如有机或无机发光二极管(“LED”)。用于发光二极管的一些封装件在美国授权前公报No.2004/0079957、No.2004/0126913以及No.2005/0269587中描述,这些授权前公报转让给本发明的受让人,并且这些授权前公报通过参考包括在这里,就像这里完全叙述那样。
在图1中示出一种陶瓷基次粘着基台。如其中所示的那样,用来安装电子器件的次粘着基台5可以通过在生态氧化铝的基片10中冲压或钻削通道孔12而形成。如这里使用的“基片”指材料层,该材料层为诸如电子器件之类的物体提供机械支承。次粘着基台包括基片,并因此也为电子器件提供机械支承,但次粘着基台也可以包括:提供电气连接的特征,如模片连结垫、电气迹线等等;消散热能的特征;提供光学功能的特征,如反射镜和/或透镜;以及/或其它功能。通道孔12可以用传导材料14(如铜或铝)镀敷和/或填充,并且生态氧化铝带10和通道12、14可被共烧制(co-fired),以将生态氧化铝带10转换成氧化铝基片10。接触垫16、18可以例如通过镀敷和摹制金属迹线而形成在氧化铝基片10的相对两侧上,这些接触垫16、18电气连接到通道12、14上。按这种方式,可以形成从基片的一侧到另一侧的导电和导热路径。
发明内容
一些实施例提供一种用于电子器件的次粘着基台。次粘着基台包括:基片,在基片的相对两侧上包括第一主表面和第二主表面;表面绝缘层,在半导体基片的第一主表面上;以及模片连结垫,在表面绝缘层上。模片连结垫可以借助于表面绝缘层而与半导体基片电绝缘。次粘着基台还包括:散热垫,在基片的第二主表面上;和导热部件,从基片的第二主表面穿过基片向基片的第一主表面延伸。导热部件可以在模片连结垫与散热垫之间,并且导热部件的导热率可以高于基片的导热率。
次粘着基台还可以包括电绝缘侧壁垫片,该电绝缘侧壁垫片在导热部件与基片之间。导热部件可以借助于电绝缘侧壁垫片而与基片绝缘。
导热部件可以与表面绝缘层直接接触,并且可以借助于表面绝缘层而与模片连结垫绝缘。
导热部件可以与散热垫直接接触。
次粘着基台还可以在基片的第二主表面上包括第二表面绝缘层。第二表面绝缘层可以在散热垫与基片之间。导热部件可以延伸穿过第二表面绝缘层以接触散热垫。
导热部件可以借助于第二表面绝缘层而与散热垫电气隔离。
次粘着基台还可以包括多个导热部件,所述多个导热部件从基片的第二主表面向基片的第一主表面延伸。
次粘着基台还可以在基片的第二主表面上包括第二表面绝缘层,并且第二表面绝缘层可以在散热垫与基片之间。
多个导热部件可以延伸穿过第二表面绝缘层以接触散热垫。
多个导热部件可以借助于第二表面绝缘层而与散热垫电气隔离。
多个导热部件可以包括平面表面,这些平面表面与各导热部件中的相邻导热部件的对应平面表面相平行。
次粘着基台还可以包括在基片的第二主表面上的第二表面绝缘层、和在基片的第二主表面上的接触垫。接触垫可以借助于第二表面绝缘层而与基片电气隔离。次粘着基台还可以包括导热部件,该导热部件延伸穿过基片、第一表面绝缘层及第二表面绝缘层。导热部件在一些实施例中可以电气连接模片连结垫和接触垫。
导热部件可以借助于电绝缘侧壁垫片而与基片绝缘。
次粘着基台还可以包括在基片的第一主表面上的粘结垫。粘结垫可以借助于第一表面绝缘层而与基片电绝缘。次粘着基台还可以包括在基片的第二主表面上的第二接触垫。第二接触垫可以借助于第二表面绝缘层而与基片电隔离。第二导热部件可以延伸穿过基片、第一表面绝缘层及第二表面绝缘层。第二导热部件可以电气连接粘结垫和第二接触垫。
导热部件可以借助于第一电绝缘侧壁垫片而与基片绝缘,并且第二导电导热部件可以借助于第二电绝缘侧壁垫片而与基片绝缘。
一些实施例提供形成用于电子器件的次粘着基台的方法。方法可以包括:提供基片,该基片在基片的相对两侧上包括第一主表面和第二主表面;在半导体基片的第一主表面上形成表面绝缘层;在表面绝缘层上形成模片连结垫,其中,模片连结垫借助于表面绝缘层而与半导体基片电绝缘;在基片的第二主表面上形成散热垫;以及形成导热部件,该导热部件从基片的第二主表面穿过基片向基片的第一主表面延伸。导热部件可以在模片连结垫与散热垫之间,并且导热部件的导热率可以高于基片的导热率。
方法还可以包括在导热部件与基片之间形成电绝缘侧壁垫片,其中,导热部件可以借助于电绝缘侧壁垫片而与基片绝缘。
导热部件可以与表面绝缘层直接接触,并且可以借助于表面绝缘层而与模片连结垫绝缘。
导热部件可以与散热垫直接接触。
方法还可以包括在基片的第二主表面上形成第二表面绝缘层。第二表面绝缘层可以在散热垫与基片之间。
导热部件可以延伸穿过第二表面绝缘层以接触散热垫。
导热部件可以借助于第二表面绝缘层而与散热垫电气隔离。
方法还可以包括形成多个导热部件,所述多个导热部件从基片的第二主表面向基片的第一主表面延伸。
方法还可以包括在基片的第二主表面上形成第二表面绝缘层。第二表面绝缘层可以在散热垫与基片之间。
根据另一些实施例,形成用于电子器件的次粘着基台的方法包括:提供基片,该基片在基片的相对两侧上包括第一主表面和第二主表面,
穿过基片从基片的第一主表面到第二主表面形成通道孔,
在通道孔中形成电绝缘侧壁垫片,及在通道孔内形成导热部件。导热部件的导热率可以高于基片的导热率,并且导热部件可以借助于电绝缘侧壁垫片而与基片绝缘。方法还可以包括在基片的第一主表面上形成表面绝缘层,以覆盖导热部件。
根据一些实施例的一种发光器件包括次粘着基台、和在次粘着基台上的固态发光器件。次粘着基台包括:基片,在基片的相对两侧上包括第一主表面和第二主表面;表面绝缘层,在半导体基片的第一主表面上;以及模片连结垫,在表面绝缘层上。模片连结垫可以借助于表面绝缘层而与半导体基片电绝缘。次粘着基台还包括:散热垫,在基片的第二主表面上;和导热部件,从基片的第二主表面穿过基片向基片的第一主表面延伸。导热部件可以在模片连结垫与散热垫之间,并且导热部件的导热率可以高于基片的导热率。固态发光器件安装在模片连结垫上。
附图说明
附图示出本发明的若干实施例,这些附图被包括以供对本发明加以深入理解,这些附图并入本申请中而且构成本申请的一部分。在附图中:
图1用于电子器件的常规次粘着基台的横截面图。
图2、3、4、5及6是根据一些实施例的次粘着基台的横截面图。
图7A至7D是沿图3的线A-A取得的根据一些实施例的次粘着基台的部分横截面。
图8A至8D是沿图5的线B-B取得的根据一些实施例的次粘着基台的部分横截面。
具体实施方式
下面参照附图,更为充分地描述本发明的实施例,在这些附图中示出本发明的实施例。然而,本发明可以按多种不同形式实施,并且不应该被理解成限于这里叙述的实施例。实际上,这些实施例的提供的目的是使得本公开将是彻底而又完整的,并且将把本发明的范围充分地传达给本领域的技术人员。相应的附图标记自始至终指代相应的元素。
热管理是用于多种固态电子器件(特别是对于固态发光器件)的封装件设计的重要部分。希望的是,提供一种用于固态发光器件的封装件,该封装件在器件操作期间从固态发光器件引走热量,从而热量可以消散到外部,因为高操作温度会损害或改变封装固态发光器件的多个部分的操作。例如,固态发光器件的发光性能-包括波长和发光强度(辐射通量),可以随温度变化。升高的温度也会导致固态发光器件的发光特性相对于时间而退化。此外,增高的温度会不利地影响固态发光器件的其它元件(如在封装件中包括的透镜、围绕固态发光器件的光学密封剂和/或发光转换元件——该发光转换元件将由器件发射的光的一部分转换到不同波长)的光学、机械及/或电气特性。
在用于固态发光器件的次粘着基台中已经进行了使用导电金属基片的一些尝试,因为金属基片可以具有高导热率。例如,一种包括金属基片的次粘着基台在美国公报No.2004/0079957中示出,该美国公报转让给本发明的授受人,并且该美国公报通过参考包括在这里。如其中所示的那样,从基片的底部到基片的顶部的电气连接可以通过传导通道进行,这些传导通道借助于绝缘层而与基片绝缘。然而,金属可能不是用于发光器件次粘着基台的基片的理想材料,因为将会需要比较厚(例如,几十微米)电绝缘层。这样的绝缘材料通常是某种类型的聚合物材料,该聚合物材料具有非常高的热阻。另外,与硅相比,作为例子,将金属次粘着基台表面抛光到所希望的光滑度是更为昂贵的。此外,硅晶片是非常平坦的,而“使得金属基片在非常大面积范围内都是平坦的”是难以做到的。
相应地,一些实施例提供一种用于电子器件的次粘着基台,该次粘着基台包括半导体/金属混合基片。与一些其它类型的基片相比,这里所描述的半导体/金属混合基片可以在通常操作温度下呈现减小的热阻。
根据一些实施例的一种用于大功率发光器件的次粘着基台100A在图2中示出。如这里所示的那样,次粘着基台100A包括导热和导电半导体基片110,该导热和导电半导体基片110具有第一主表面和第二主表面110A、110B。半导体基片110在一些实施例中可以包括硅。用于基片110的其它可能材料包括GaAs、SiC、AIN和/或金刚石。硅可以为次粘着基台100A提供特别适当的基片,因为它可以提供非常光滑、平坦的表面,在该表面上安装电子器件并且二次成型(overmold)透镜或外壳,并且直径高达12英寸的硅晶片可以可靠地构造和用于生产。具有用来安装LED的光滑次粘着基台可以导致,较少和/或较小气隙形成在基片上的LED器件与模片连结垫之间、和/或在散热接触垫与外部散热片之间,这可以降低器件的热阻。
此外,具有光滑基片表面可以容许电气迹线的形成,如模片连结垫和/或散热接触垫的形成,这些迹线比可以在例如陶瓷基片上形成的迹线更薄。同样,提供诸如硅之类的材料(该材料具有高导热率)的基片100可以容许使用更薄的散热触点,因为为了在基片与散热片之间获得所希望的导热率所需的金属更少。
陶瓷次粘着基台表面光滑度通常不比5微米(5000纳米)均方根(Root Mean Square,RMS)好。相反,硅晶片可以具有小于10纳米RMS的表面光滑度。在一些实施例中,基片100可以具有约10纳米RMS或更小的光滑度。在另一些实施例中,基片100可以具有约2纳米RMS或更小的光滑度。
因为基片100可以具有极光滑的表面,所以散热接触垫和模片连结垫也可以是高度光滑的。例如,散热接触垫和/或模片连结垫可以具有约50nm RMS的光滑度。在一些情况下,散热接触垫和/或模片连结垫可以具有约30nm RMS或更小的光滑度。如在本技术领域中已知的那样,可以使用表面光度仪、原子力显微技术或者其它适当技术来测量器件特征的光滑度。
相应地,在一些情况下,散热接触垫和/或模片连结垫甚至可以具有约10微米或更小的厚度,并且在一些情况下低到2微米、或甚至1微米。相反,为了导热目的,在陶瓷基片上形成的金属垫将会必须是至少约70微米。
具有用来安装多个LED的平坦次粘着基台/面板,使得透镜模制更为容易,并且/或者可以增进器件的光学性能的一致性。(在多种情况下,多个次粘着基台呈现为面板形式,并且多个LED连结到面板上,并且透镜模制发生在面板水平处)。8英寸优质硅晶片的弓曲可以小于约30微米。相反,对于8英寸陶瓷基片的弓曲可以是约3mm(3000微米),并且对于8英寸大小PCB的弓曲可以在150μm的量级中。
基片110为封装件的各元件提供机械支承,这些元件包括导电元件,如形成模片连结垫116、接线垫126、软焊触点111、118以及散热接触垫120的电气迹线。而且,另外的迹线和连接部可以被构造在基片110的顶部、侧部、或底部上,或者在基片110内形成层。模片连结垫116、接线垫126、软焊触点111、118以及任何其它连接可以使用已知方法(例如通道孔)按任何组合彼此互连。在基片110上的传导特征可以由传导材料(如由铜、金、银、锡、或其它金属)制成。
基片110还可以包括一些特征,如半圆柱形和四分之一圆柱形空间、方位标记、侧部结合垫、凸缘及其它特征。
第一薄的、导热绝缘的膜113可以形成在半导体基片110的第一主表面110A上,并且第二薄的、导热绝缘的膜117可以形成在半导体基片110的第二主表面110B上。在一些实施例中,导热绝缘膜113、117可以包括陶瓷/聚合物膜,如可以从The Bergquist Company ofChanhassen,Minn.,USA购得的Thermal Clad膜。绝缘膜113可以由一些方法形成,这些方法例如但不限于:热氧化、化学蒸汽淀积、物理化学淀积和/或各种绝缘材料的自旋涂敷。
常用电绝缘材料(对于Si)是氮化硅和氧化硅。也可以使用其它材料,如氮化铝、氧化铝玻璃上自旋(spin-on-glass)。可以使用聚合物材料,如聚酰亚胺、BCB及环氧树脂,尽管它们由于它们的低导热率可能是较不合希望的。在Si通道中形成绝缘层的一种方式是生长热氧化物,该热氧化物在全部Si表面上可以是均匀的,并且可以具有高质量。
诸如金属迹线和/或金属引线之类的传导元件可以形成在绝缘膜113、117上,并且可以借助于绝缘膜113、117而与半导体基片绝缘。例如,在第一绝缘膜113上的模片连结垫116可以适于在基片110的第一主表面110A上接纳电子器件,如固态发光器件220。接线垫126也可以形成在基片110的第一主表面110A上,并且也可以借助于绝缘膜113与基片110绝缘。
类似地,金属散热接触垫120与第一电气接触垫和第二电气接触垫111、118可以形成在半导体基片110的第二主表面110B上。在半导体基片110的第二主表面110B上,金属散热接触垫120与第一电气接触垫和第二电气接触垫111、118可以借助于绝缘膜117与半导体基片110电绝缘。散热接触垫120可以使用具有高导热率的材料(如金、银、锡)构造,或使用包括但不限于贵金属的其它材料构造。
LED芯片220安装在模片连结垫116上。LED芯片220可以包括一层发光转换材料222,如磷。发光转换材料222可以淀积在LED芯片220上,例如使用保形(conformal)磷涂敷方法。
接线连接部224可以将在半导体基片110的第一主表面110A上的LED芯片222和接线垫126电气地相连。
LED芯片220可以例如借助于软焊、热声粘结或热压缩粘结而粘结到模片连结垫116上。由LED芯片220产生的热量可以至少部分通过散热片消散,该散热片粘结到散热接触垫120上。然而,由于基片110本身可以起到散热片的作用,所以可以减少或消除对于将另外的散热片粘结到结构上的需要。
在一些实施例中,一个或更多个通道孔105、107、109可以穿过表面绝缘膜113、117和/或传导性半导体基片110而形成。通道孔的内部可以涂有绝缘材料,如陶瓷/聚合物膜。诸如导电迹线之类的导电体可以形成在通道中,并且可以将在基片的第一表面上的传导元件电气连接到在基片的第二表面上的传导元件上。根据这样的实施例的次粘着基台100可以安装在诸如印刷电路板之类的表面上,而不使用金属引线,这可以使得封装件的机械性能更为牢固。
参照图2,第一电气接触垫111可以通过导电体121电气连接到模片连结垫116上,该导电体121延伸穿过贯穿基片110的通道孔105以及第一和第二绝缘膜113、117。导电体121可以包括金属,并且可以借助于电绝缘侧壁垫片123而与传导性半导体基片110绝缘,该电绝缘侧壁垫片123设置在通道孔105的内表面上。
类似地,第二电气接触垫118可以通过导电体122电气连接到接线垫126上,该导电体122延伸穿过贯穿基片110的通道孔107以及第一和第二绝缘膜113、117。导电体122可以包括金属,并且可以借助于电绝缘侧壁垫片124而与传导性半导体基片110绝缘,该电绝缘侧壁垫片124设置在通道孔107的内表面上。
金属迹线(这些金属迹线形成模片连结垫116、散热接触垫120、接线垫126以及电气触点111、118)的布局可以宽广地变化,而仍然保持在本发明的范围内。
为了增大次粘着基台110的竖向导热率,可以在基片110中的竖向通道孔109中设置多个导热热传导部件114。热传导部件114可以延伸穿过第二绝缘膜117,并且进入到传导性半导体基片110中。在一些实施例中,如在图2中所示的那样,热传导部件114可以完全延伸穿过传导性半导体基片110,以接触在传导性半导体基片110的第一主表面110A上的第一绝缘膜113。然而,热传导部件114可以借助于第一绝缘膜113而与模片连结垫116电绝缘。
热传导部件114也可以借助于电绝缘侧壁垫片115而与传导性半导体基片110绝缘。电绝缘侧壁垫片15可以包括与第一和第二表面绝缘层113、117相同的绝缘材料。例如,电绝缘侧壁垫片115可以包括导热陶瓷/聚合物膜,如以上讨论的Thermal Clad膜。在其它实施例中,电绝缘侧壁垫片115可以包括不同的电绝缘材料,如氧化硅或氮化硅。电绝缘侧壁垫片115可以帮助将散热接触垫120与传导性半导体基片110电绝缘。
通过提供将由安装在模片连结垫116上的LED220产生的热量运送到散热接触垫120的辅助导热通路,热传导部件114可以帮助增大次粘着基台100A的导热率,而无需在模片连结垫116与散热接触垫120之间设置电气连接。
参照图3,“倒装”LED芯片230可以设置在次粘着基台100B上,并且可以接触在第一表面绝缘层113上的一对模片连结垫216、226。
在图4中示出了本发明的另一些实施例。如这里所示的那样,根据一些实施例的次粘着基台100C包括传导性半导体基片110。多个通道孔109穿过传导性半导体基片110形成在模片连结垫116与散热接触垫120之间。多个热传导部件314设置在相应通道孔109中,并且从传导性半导体基片110的第一主表面110A延伸到传导性半导体基片110的第二主表面110B。热传导部件314借助于电绝缘侧壁垫片115而与传导性半导体基片110绝缘。热传导部件314借助于第一表面绝缘层113而与模片连结垫116电绝缘,并且借助于第二表面绝缘层117而与散热接触垫120电绝缘。就是说,热传导部件314可以延伸穿过传导基片110,但不穿过第一表面绝缘层113或第二表面绝缘层117。然而,在传导性半导体基片110中热传导部件314的存在可以增大导热率,并且/或者减小对于在LED220中产生的热量(该热量将从在传导性半导体基片110的第二主表面上的散热接触垫120抽取)的热阻。
在图5中示出了本发明的另一实施例。如这里所示的那样,次粘着基台100D包括传导性半导体基片110,如以上关于图2-4描述的那样。次粘着基台100D包括多个热传导部件114,这些热传导部件114从散热接触垫120延伸到传导性半导体基片110中。然而,在图5的实施例中,传导性热传导部件114与传导性半导体基片110没有电绝缘。就是说,在通道孔109中可以不设置侧壁绝缘部分,从而热传导部件114可以在其侧壁上与传导基片110直接接触。
在图6中示出了本发明的又一些实施例。如这里所示的那样,次粘着基台100E包括传导性半导体基片110,如以上关于图2-5描述的那样。次粘着基台100E包括多个热传导部件114,这些热传导部件114从散热接触垫120延伸到传导性半导体基片110中。如在图5的实施例中那样,传导性热传导部件114与传导性半导体基片110没有电绝缘。然而,在图6的实施例中,热传导部件114没有完全延伸穿过传导性半导体基片110,而是保持与第一表面绝缘层113间隔开。通道孔109因而可以使用例如计时蚀刻而形成。
根据本发明的一些实施例的次粘着基台也可以包括电子电路,如分立齐纳二极管和/或用于静电放电(ESD)和/或过电压保护的电阻器网。
图7A至7D是沿图3的线A-A取得的平面横截面图,并且图8A至8D是沿图5的线B-B取得的平面横截面图。如在图7A和8A中所示的那样,热传导部件114可被形成为在基片110中的细长沟槽。将热传导部件114形成为细长沟槽可以增强在热传导部件114之间的热传导,由此增强从电子器件220的热消散。例如,当热传导部件114具有相应平坦表面114A时,可以增强热传导(即,热连通,这些相应平坦表面114A在基片110中的横向平面中彼此面对。
在图7B-7D和8B-8D中所示的另一些实施例中,热传导部件114可被形成为桩或柱,这些桩或柱具有正方形(图7B和8B)、圆形(图7C和8C)、六边形(图7D和8D)或其它规则或不规则几何横截面。
用于半导体器件的次粘着基台-它包括半导体/金属混合基片,相对于例如包括陶瓷基片或陶瓷/金属混合基片的次粘着基台,可以呈现显著改善的热性能。例如,如在表1中所示的那样,硅-铜半导体/金属混合基片的导热率在127℃操作温度下可以显著地比氧化铝-铜陶瓷/金属混合基片低。基片的导热率受到填充通道的横截面面积的分数的强烈影响。这个分数可以是高达总次粘着基台面积的0.5或50%。
表1-有效导热率。
此外,Si-Cu混合基片在0.2的Cu分数下呈现在约5℃/W的估计热阻,而陶瓷-Cu混合物具有在约6℃/W的估计热阻。
将可理解的是,尽管术语第一、第二、等等这里可以用来描述各种元素,但这些元素不应该由这些术语限制。这些术语仅用来将元素彼此区分。例如,第一元素可命名为第二元素,并且类似地,第二元素可命名为第一元素,而不脱离本发明的范围。如这里使用的术语“和/或”包括相关的列出物品的一个或更多个中的任一个和全部组合。
这里使用的术语仅用于描述具体实施例的目的,并非用以限制本发明。如这里使用的单数形式“a”、“an”及“the”也打算包括复数形式,除非上下文清楚地指示相反。将进一步理解的是,术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”及/或“包括(including)”,当在这里使用时,规定所指出的特征、整体、步骤、操作、元素和/或元件的存在,但不排除一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、元件和/或其组的存在或添加。
除非另外定义,这里使用的全部术语(包括技术和科学术语)具有由本发明所属领域的技术人员所通常理解的相同意思。将可进一步理解的是,这里使用的术语应该解释成具有与它们在本说明书的上下文和相关技术中的意思一致的意思,并且不应按理想的或过分的形式意思解释,除非这里明确地如此定义。
将可理解的是,当诸如层、区域或基片之类的元素被指示成,在另一个元素上或延伸“到”另一个元件上时,它可以直接在另一个元素上或直接延伸到另一个元素上,或者也可能存在中间元素。相反,当元素被指示为“直接在”另一个元素上或“直接”延伸到另一个元素上时,没有中间元素存在。也将可理解的是,当元素被指示为“连接”或“联接”到另一个元素上时,它可以直接连接或联接到另一个元素上,或者可能存在中间元素。相反,当元素被指示为“直接在”另一个元素上或“直接”延伸到另一个元素上时,没有中间元素存在。
诸如“下方”、“上方”、“上部”、“下部”、“水平”、“横向”、“竖向”、“下面”、“上面”、“上”等等之类的相对术语这里可以用来描述在图中所示出的一个元素、层或区域对于另一个元素、层或区域的关系。将可理解的是,这些术语打算包括除了在图中描绘的方位之外的器件的不同方位。
这里联系以上描述和附图已经公开了多个不同实施例。将可理解的是,字面描述和示出这些实施例的每种组合和子组合可能是不适当的重复和困惑的。相应地,所有实施例可以按任何方式和/或组合而结合,并且本说明书-包括附图,应解释为,构成这里描述的实施例的全部组合和或子组合的、和实现和使用它们的方式和过程的完整书面描述,并且将支持对于任何这样的组合或子组合的权利要求。
在附图和说明书中,已经公开了本发明的一些典型实施例,并且尽管采用了专用术语,但它们仅在一般性和描述性意义上使用,并且不是为了限制目的,本发明的范围在如下权利要求书中叙述。
Claims (42)
1.一种用于电子器件的次粘着基台,所述次粘着基台包括:
基片,在所述基片的相对两侧上包括第一主表面和第二主表面;
表面绝缘层,所述表面绝缘层在所述半导体基片的第一主表面上;
模片连结垫,所述模片连结垫在所述表面绝缘层上,其中,所述模片连结垫借助于所述表面绝缘层而与所述基片电绝缘;
散热接触垫,所述散热接触垫在所述基片的第二主表面上;以及
导热部件,所述导热部件从所述基片的第二主表面穿过所述基片向所述基片的第一主表面延伸,其中,所述导热部件在所述模片连结垫与所述散热接触垫之间,并且与所述模片连结垫电绝缘,并且其中,所述导热部件的导热率高于所述基片的导热率。
2.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述基片是导电的,所述次粘着基台还包括电绝缘侧壁垫片,该电绝缘侧壁垫片在所述导热部件与所述基片之间,其中,所述导热部件借助于所述电绝缘侧壁垫片而与所述基片绝缘。
3.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述导热部件与所述表面绝缘层直接接触,并且借助于所述表面绝缘层而与所述模片连结垫绝缘。
4.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述导热部件与所述散热接触垫直接接触。
5.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述导热部件向所述基片的第一主表面延伸、穿过所述基片的至少半程。
6.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述表面绝缘层包括第一表面绝缘层,所述次粘着基台还包括:
第二表面绝缘层,所述第二表面绝缘层在所述基片的第二主表面上;
其中,所述第二表面绝缘层在所述散热接触垫与所述基片之间。
7.根据权利要求6所述的次粘着基台,其中,所述导热部件延伸穿过所述第二表面绝缘层以接触所述散热接触垫。
8.根据权利要求6所述的次粘着基台,其中,所述导热部件借助于所述第二表面绝缘层而与所述散热接触垫电气隔离。
9.根据权利要求1所述的次粘着基台,还包括多个导热部件,所述多个导热部件从所述基片的第二主表面向所述基片的第一主表面延伸。
10.根据权利要求9所述的次粘着基台,其中,所述表面绝缘层包括第一表面绝缘层,所述次粘着基台还包括:
第二表面绝缘层,所述第二表面绝缘层在所述基片的第二主表面上;
其中,所述第二表面绝缘层在所述散热接触垫与所述基片之间。
11.根据权利要求10所述的次粘着基台,其中,所述多个导热部件延伸穿过所述第二表面绝缘层以接触所述散热接触垫。
12.根据权利要求10所述的次粘着基台,其中,所述多个导热部件借助于所述第二表面绝缘层而与所述散热接触垫电气隔离。
13.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述基片具有约10nm或更小的光滑度。
14.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述基片具有约2nm或更小的光滑度。
15.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约50nm或更小的光滑度。
16.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约30nm或更小的光滑度。
17.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约10微米或更小的厚度。
18.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约2微米或更小的厚度。
19.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约1微米的厚度。
20.根据权利要求1所述的次粘着基台,其中,所述表面绝缘层包括第一表面绝缘层,所述次粘着基台还包括:
第二表面绝缘层,所述第二表面绝缘层在所述基片的第二主表面上;
接触垫,所述接触垫在所述基片的第二主表面上,其中,所述接触垫借助于所述第二表面绝缘层而与所述基片电气隔离;以及
导电导热部件,所述导电导热部件延伸穿过所述基片、所述第一表面绝缘层及所述第二表面绝缘层,其中,所述导电导热部件电气连接所述模片连结垫和所述接触垫。
21.根据权利要求20所述的次粘着基台,其中,所述导电导热部件借助于所述电绝缘侧壁垫片而与所述基片绝缘。
22.根据权利要求20所述的次粘着基台,其中,所述导电导热部件包括第一导电导热部件,并且所述接触垫包括第一接触垫,所述次粘着基台还包括:
粘结垫,所述粘结垫在所述基片的第一主表面上,其中,所述粘结垫借助于所述第一表面绝缘层而与所述基片电绝缘;
第二接触垫,所述第二接触垫在所述基片的第二主表面上,其中,所述第二接触垫借助于所述第二表面绝缘层而与所述基片电隔离;以及
第二导电导热部件,所述第二导电导热部件延伸穿过所述基片、所述第一表面绝缘层及所述第二表面绝缘层,其中,所述第二导电导热部件电气连接所述粘结垫和所述第二接触垫。
23.根据权利要求22所述的次粘着基台,其中,所述第一导电导热部件借助于第一电绝缘侧壁垫片而与所述基片绝缘,并且所述第二导电导热部件借助于第二电绝缘侧壁垫片而与所述基片绝缘。
24.一种形成用于电子器件的次粘着基台的方法,所述次粘着基台包括:
提供基片,所述基片包括在所述基片的相对两侧上的第一主表面和第二主表面;
在半导体基片的第一主表面上形成表面绝缘层;
在所述表面绝缘层上形成模片连结垫,其中,所述模片连结垫借助于所述表面绝缘层而与所述半导体基片电绝缘;
在所述基片的第二主表面上形成散热接触垫;以及
形成导热部件,该导热部件从所述基片的第二主表面穿过所述基片向所述基片的第一主表面延伸,其中,所述导热部件在所述模片连结垫与所述散热接触垫之间,并且其中,所述导热部件的导热率高于所述基片的导热率。
25.根据权利要求24所述的方法,还包括在所述导热部件与所述基片之间形成电绝缘侧壁垫片,其中,所述导热部件借助于所述电绝缘侧壁垫片而与所述基片绝缘。
26.根据权利要求24所述的方法,其中,所述导热部件与所述表面绝缘层直接接触,并且借助于所述表面绝缘层而与所述模片连结垫绝缘。
27.根据权利要求24所述的方法,其中,所述导热部件与所述散热接触垫直接接触。
28.根据权利要求24所述的方法,其中,所述导热部件向所述基片的第一主表面延伸、穿过所述基片的至少半程。
29.根据权利要求24所述的方法,其中,所述表面绝缘层包括第一表面绝缘层,所述方法还包括:
在所述基片的第二主表面上形成第二表面绝缘层;
其中,所述第二表面绝缘层在所述散热接触垫与所述基片之间。
30.根据权利要求29所述的方法,其中,所述导热部件延伸穿过所述第二表面绝缘层以接触所述散热接触垫。
31.根据权利要求29所述的方法,其中,所述导热部件借助于所述第二表面绝缘层而与所述散热接触垫电气隔离。
32.根据权利要求24所述的方法,还包括形成多个导热部件,所述多个导热部件从所述基片的第二主表面向所述基片的第一主表面延伸。
33.根据权利要求32所述的方法,其中,所述表面绝缘层包括第一表面绝缘层,所述方法还包括:
在所述基片的第二主表面上形成第二表面绝缘层;
其中,所述第二表面绝缘层在所述散热接触垫与所述基片之间。
34.根据权利要求24所述的方法,其中,所述基片具有约10nm或更小的光滑度。
35.根据权利要求24所述的方法,其中,所述基片具有约2nm或更小的光滑度。
36.根据权利要求24所述的方法,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约50nm或更小的光滑度。
37.根据权利要求24所述的方法,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约30nm或更小的光滑度。
38.根据权利要求24所述的方法,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约10微米或更小的厚度。
39.根据权利要求24所述的方法,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约2微米或更小的厚度。
40.根据权利要求24所述的方法,其中,所述散热接触垫和/或所述模片连结垫具有约1微米的厚度。
41.一种形成用于电子器件的次粘着基台的方法,所述方法包括:
提供基片,所述基片包括在所述基片的相对两侧上的第一主表面和第二主表面;
穿过所述基片从所述基片的第一主表面到第二主表面形成通道孔;
在所述通道孔中形成电绝缘侧壁垫片;
在所述通道孔内形成导热部件,其中,所述导热部件的导热率高于所述基片的导热率,并且其中,所述导热部件借助于所述电绝缘侧壁垫片而与所述基片绝缘;以及
形成表面绝缘层,所述表面绝缘层在所述基片的第一主表面上,并且覆盖所述导热部件。
42.一种发光器件,包括:
固态发光器件;以及
次粘着基台,所述次粘着基台包括:
基片,所述基片包括在所述基片的相对两侧上的第一主表面和第二主表面;
表面绝缘层,所述表面绝缘层在半导体基片的第一主表面上;
模片连结垫,所述模片连结垫在所述表面绝缘层上,其中,所述模片连结垫借助于所述表面绝缘层而与所述半导体基片电绝缘;
散热接触垫,所述散热接触垫在所述基片的第二主表面上;以及
导热部件,所述导热部件从所述基片的第二主表面穿过所述基片向所述基片的第一主表面延伸,其中,所述导热部件在所述模片连结垫与所述散热接触垫之间,并且其中,所述导热部件的导热率高于所述基片的导热率;
其中,所述固态发光器件在所述模片连结垫上。
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