TW201214810A - A laminated heat dissipating plate and an electronic assembly structure using the same - Google Patents

Description

201214810 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種層疊散熱基板，可供電子元件使用。具 體而言，本發明係關於一種可供發光二極體使用之層疊散熱基 板。 【先前技術】 近年來隨著高功率發光二極體(LED)技術的發展，其發光 效率已逐漸提升至90〜1201m/W以上。然而，其電光轉換效率 僅約15〜20%。換言之，其輸入之電能中仍有絕大部份轉換成 熱能’這些熱能若不能快速導至外界環境，將會造成晶片溫度 上升’進而影響發光強度及壽命。因此，高功率LED產品的 熱管理問題越來越受到重視。 在LED產品中，印刷電路板是不可或缺的部分，提供電 子元件t裝與互相連接的支撐載體，其中又以散熱基板為主要 材料。一般業界最常使用金屬基板作為散熱基板，如圖丨八所 示，習知電子組裝結構90包含鋁金屬基板10、絕緣層50及 導電層7G。此姻基板最大的散她聊是介於導電層％與 銘金屬基板1G之間的絕緣層5〇。絕緣層5G大多使用環氧樹 脂作為主要㈣，但因其祕導係數舰，必行添加導^ 填料，如氧化!呂、氮化链與氮化爾填料，來提高該層的熱傳 導係數，進而降低該基板的熱阻抗。即使如此，絕緣層％之 熱傳導係數仍遠低於金屬材料，故仍為散熱的主要瓶頭。另一 4 i 201214810 的鋁金广’在*同細种’習知電子組裝結構9。 =銘H)與、層5G財能有設置含靖33的需 i二銅層33触金祕板ω的接著力不佳，易使得 3銅層33自鋁金屬基板10剝離。 【發明内容】 ’具有較佳之 本發明之主要目的為提供一種層疊散熱基板 金屬層附著力。 種層疊散熱基板，具有較薄之 本發明之另一目的為提供一 厚度。 本發明之另一目的為提供一種電子組裝結構，具有較佳之 散熱能力。 本發明之層疊散熱基板包含基板、層疊鍵結層、絕緣層以 及導電層。層疊鍵結層設置於基板上，至少包含第一鍵結層以 及第二鍵結層。第一鍵結層設置於基板上。第二鍵結層設置於 第一鍵結層上。絕緣層設置於層疊鍵結層上。導電層設置於絕 緣層上。 基板包含鋁或鋁合金或銅或銅合金。第二鍵結層係銅或銅 合金。層疊鍵結層進一步包含第三鍵結層，設置於第一鍵結層 及第二鍵結層間，其中第三鍵結層包含金屬、金屬合金或陶 瓷。在較佳實施例中，第一鍵結層含有鋅。第三鍵結層之錄含 量介於90%至100%，磷含量介於〇至10%。層疊鍵結層進 一步包含保護層，設置於絕緣層下，保護層包含金屬、金屬合 金、金屬氧化物或有機化合物。保5蔓層可為銅氧化物或鉻氧化 201214810 物’或可為含氮、含氧、含磷或含硫之有機化合物，亦可為石夕 烷類有機化合物，或亦可為鎳、鈷、鋅、鉻、鉬、銅、鎳合金、 鈷合金、鋅合金、鉻合金、鉬合金、銅合金或其混合物。 絕緣層之材料包含為聚醯亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、 聚萘二曱酸樹脂、環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基曱酸酯系樹 脂、有機矽樹脂、聚對環二曱苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂、 聚醚酮樹脂、不飽和聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚氨酯樹脂、酚 醛樹脂、聚醚讽樹脂、聚對苯二曱酸乙二醇酯或其混合物。導 電層係選自錫、錄、銀、銅、金、把、姑、絡、欽、翻、纽、 鎢及I目。 在不同實施例中’層疊散熱基板進一步可包含反側絕緣層 以及反侧導電層。反側絕緣層設置於基板相對層疊鍵結層之另 侧。反側導電層設置於反側絕緣層相對基板之另側。層疊散熱 基板可進一步包含複數個孔洞貫穿反側絕緣層及反側導電 層。反側絕緣層之材料包含為聚醯亞胺樹脂、環氧樹脂、丙烯 酸系樹脂、胺基甲酸酯系樹脂、有機矽樹脂、聚對環二曱苯系 樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂、聚醚酮樹脂、不飽和聚酯樹脂、 聚醯胺樹脂、聚氨酯樹脂、酚酸樹脂、聚醚讽樹脂、聚對苯二 曱酸乙二醇酯或其混合物。反側導電層係選自錫、鎳、銀、銅、 金、把、鈷、鉻、鈦、始、组、鶴及鉬。 本發明之電子組裝結構包含前述層疊散熱基板以及電子 元件。其中’絕緣層及導電層進一步於層疊鍵結層上圍出容置 空間，容置空間暴露層疊鍵結層。電子元件設置於容置空間内 及層疊鍵結層上，且與導電層電連接。電子元件較佳係發光二 6 201214810 極體。 【實施方式】 如圖2所示之實施例，本發明之層疊散熱基板800包含基 板100、層疊鍵結層300、絕緣層500以及導電層700。具體 而言，基板100較佳係使用金屬或合金製成，由於此類材料兼 具有良好的導熱性，故可進一步提升散熱基板80〇整體之散熱 效果。其中’因為鋁質地較輕、價格較低且具有良好的導熱性， 故在較佳實施例中’基板1〇〇係使用鋁或鋁合金製成。 層鍵結層300設置於基板1〇〇上，至少包含第一鍵結層 310以及第二鍵結層320。第一鍵結層310設置於基板100上， 較佳但不限含有鋅。第二鍵結層320設置於第一鍵結層310 上。第二鍵結層320係銅或銅合金。其中，第二鍵結層320與 使用紹或链合金製成之基板1〇〇之附著力較低，而第一鍵結層 310則與基板1〇〇具有良好之附著力。 層登鍵結層300進一步包含第三鍵結層330，設置於第一 鍵結層310及第二鍵結層320間，其中第三鍵結層330包含金 屬、金屬合金或陶瓷。金屬可係選自錫、鎳、銀、銅、金、鈀、 鈷、鉻、鈦、鉑、鈕、鎢及鉬。在較佳實施例中，第三鍵結層 330係錄合金’鎳含量介於90%至1〇〇%，磷含量介於〇至1〇 %。其中，第三鍵結層330與第一鍵結層310和與第二鍵結層 320均具有良好之附著力。進一步而言，第三鍵結層33〇分別 與第一鍵結層310和與第二鍵結層320間之附著力較佳，係大 於第一鍵結層310和與第二鍵結層320間之附著力。因此，第 201214810 一鍵結層320可藉由第三鍵結層33〇更良好地附著在第一鍵社 層310上。 ~ 综言之’如圖3A所示之實施例，層疊鍵結層3〇〇除了包 含第一鍵結層31〇以及第二鍵結層320外，可進一步包含多個 鍵結層依序層疊於第一鍵結層310及第二鍵結層320間，每〜. 相鄰鍵結層彼此間具有良好的附著力。藉此，層疊於最上層之· 鍵結層即使與基板1 〇〇的附著力不佳，仍可利用夾設於其間的 鍵結層良好地附著於基板1〇〇上。其中，各個鍵結層可選用相 同或不同之材料，亦即可用相同或不同的材料依次層疊出相鄰 之鍵結層。另-方面’製程當中可藉由控娜成條件例如比 例、溫度、時間等，令使用相同材料之不同鍵結層具有不同之 物理、化學性質。 絕緣層500設置於層疊鍵結層3〇〇上。導電層7〇〇設置 於絕緣層500上。其中，絕緣層之材料包含為聚醢亞胺樹脂、 聚醜胺醜亞麵脂、聚萘二甲酸樹脂、環氧樹脂、丙婦酸系 树脂、胺基曱酸酯系樹脂、有機矽樹脂、聚對環二甲苯系樹 脂、雙馬來醯亞胺系樹脂、聚醚酮樹脂、不飽和聚醋樹脂、 聚醯胺樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚醚讽樹脂、聚對苯 二曱酸乙二醇酯或其混合物。導電層係選自錫、鎳、銀、銅、 金、纪、銘、絡、欽、翻、纽、鶴及翻。 如圖3B所示之不同實施例，層疊鍵結層3〇〇進一步包含 保護層333，設置於第二鍵結層320及絕緣層5〇〇間。換言之， 保護層333係層疊鍵結層300包含之多個鍵結層之最上層。保 護層333包含金屬、金屬合金、金屬氧化物或有機化合物。在 8 201214810 此實施例中第二鍵結層320係銅，保護層333係銅氧化物。保 護層333不僅分別與其上、下之絕緣層5〇〇及第二鍵結層32〇 具有良好的附著力，更可具有防焊等保護效果。然而在其它不 同實施例中，第二鍵結層320可為銅合金，保護層333可為其 它金屬氧化物（例如：鉻氧化物）、有機化合物（例如：含氮、 含氧、含磷或含硫之有機化合物或矽烷類有機化合物）、一種 或多種金屬（如鎳、鈷、鋅、鉻、鉬、銅）之本身或其合金之 混合物。其中，保護層333進一步可以層疊方式設置，且為上 述的任意組合。 如圖4所示’在不同實施例中，層疊散熱基板8〇〇進一步 可包含反側絕緣層550以及反側導電層770。反側絕緣層550 設置於基板100相對層疊鍵結層300之另側。反側導電層770 設置於反側絕緣層550相對基板100之另側。反侧絕緣層550 之材料包含為聚醯亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚萘二甲酸 樹脂、環氧樹脂、丙烯酸系樹脂、胺基曱酸酯系樹脂、有機矽 樹脂、聚對環二曱苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂、聚醚酮樹 脂、不飽和聚酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、 聚醚讽樹脂、聚對苯二甲酸乙二醇酯或其混合物。反侧導電層 770係選自錫、鎳、銀、銅、金、把、銘'鉻、鈦、鉑、组、 鶴及I目。 如圖4所示之不同實施例中，層疊散熱基板800可進一步 包含複數個孔洞400貫穿反側絕緣層55〇及反側導電層770。 在不同實施例中，複數個孔洞4〇〇内可填充有導熱材料（未繪 示）。其中，孔洞400之位置、數量、内徑或分佈方式等，可 201214810 依設計需求變化。導熱材料之熱傳導係數較佳係大於 10W/mK ’包含金屬、合金、陶竞、金屬或略高分子複合材 料、導熱石夕樹脂或其混合物。其中，金屬可為銀'銅、銘、錄 或鐵，合金可為錫錯合金、錫錯銀合金或踢銀銅合金。陶究可 為氧化紹、氮化石朋、氮脑、碳化石夕、奈米碳管或石墨等。導 熱材料填充於孔洞働的方式可視其材料特性變化，例如可在 導熱石夕樹料熱物為流動狀態時將其灌入孔洞4〇〇，或使金屬 導熱物電娜成於孔洞働中，或以機械力將固態金屬高分 子複合材料導熱㈣人細。其中，賴物不限於填滿孔 洞4〇〇，亦可以覆蓋孔洞400側壁之方式設置。在不同實施例 中，複數個孔洞400内亦可設置電子元件（未繪示）^ 如圖5A所示之實施例’本發明之電子組裝結構包含 前述層疊散熱基板800以及電子元件·。其中，絕緣層· 及導電層700進-步於層疊鍵結層3〇〇上圍出容置空間6〇〇， 谷置空間6GG暴露層疊鍵結層300。在較佳實施射，係將圖 2所示之層疊散熱基板8〇〇以物理或化學方絲刻去除特定區 域之絕緣層500及導電層700，以形成容置空間_。如圖5八 所示’電子元件200設置於容置空間_峡層疊鍵結層3〇〇 上且與導電層7〇〇電連接。其中，連接的方式較佳係使用導 線222。電子元件200較佳係發光二極體，亦即電子組裝結構 900車又佳係用於發光二極體照明裝置。然而在不同實施例中， 電子組裝結構_可用於其它電子裝f具體而言，在本發明 之電子組裝結構900中’電子元件200與基板1〇〇間沒有絕緣 層500 ’可使整體厚度減少。另一方面，電子元件運作時 201214810 產生之熱可較直接地傳送至基板100散熱，可提升散熱效率。 如圖5B所不之不同實施例，電子元件2〇〇與層疊鍵結層 300之第二鍵結層32〇間、第二鍵結層32〇與第三鍵結層33〇 間、第二鍵結層330與第一鍵結層31〇間、第一鍵結層3〗〇與 基板100間分別具有良好之附著力。因此，即使電子元件· 直接與基板100的附著力不佳，仍可利用夾設於其間的第一鍵 結層310、第三鍵結層33〇及第二鍵結層32〇良好地附著於基 板100上。 在如圖6A至圖6C所示之實施例中，其中，保護層333 :選擇性地在製程中保留（如圖6A)或絲（如圖6B)。換 言之’保護層333可在製程中保留而如圖从所示同時設置於 絕緣層500下且暴露於容置空間_，或可在製程中去除而如 圖6B所tf僅设置於絕緣層5〇〇下。另一方面絕緣層獅可 進^以層疊方式设置。例如在圖6C所示之實施例巾，絕緣 曰鄉c έ帛、絕緣層51〇及第二絕緣層52〇。故可藉此增加 接著效果。進-步而言，如圖7Α及圖7Β所示，絕緣層· 及導電層700亦可層疊設置。 雖然前述的描述及圖式已揭示本發明之較佳實施例，必須 瞭解到各種增添、許多修改和取代可能使祕本發明較佳實施 例，而々不會脫離如所附申請專利範圍所界定的本發明原理之精 神及範圍。熟悉本發明所屬技術領域之—般技藝者將可體會， 本發明可使用於許多形式、結構、佈置、比例、材料、元件和 、、且件的修改。目此，本文於此所揭示的實施例應被視為用以說 月本么明’而非用讀制本發明。本發明的翻應由後附申請 201214810 專J範圍所界疋’並涵蓋其合法均等物，並不限於先前的描述。 【圖式簡單說明】 圖1A及1B為習知技術示意圖； 圖2、3八、犯、4、5八、53及6八為本發明不同實施例示意圖； 圖6B為本發明較佳實施例示意圖；以及 圖6C、7A及7B為本發明不同實施例示意圖。 【主要元件符號說明】 10鋁金屬基板 333保護層 50絕緣層 400孔洞 70導電層 500絕緣層 90電子組裝結構 510第一絕緣層 100基板 520第二絕緣層 200電子元件 550反侧絕緣層 222導線 600容置空間 300層疊鍵結層 700導電層 310第一鍵結層 770反側導電層 320第二鍵結層 800層疊散熱基板 330第三鍵結層 900電子組裝結構 12

Claims (1)

1. 201214810 七、申請專利範圍： 1. 一種層疊散熱基板，包含： 一基板； 一層疊鍵結層，設置於該基板上，至少包含： 一第一鍵結層，設置於該基板上；以及 一第一鍵結層，設置於該第一鍵結層上； 一絕緣層，設置於該層疊鍵結層上；以及 一導電層，設置於該絕緣層上。 2. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該第一鍵結層含有鋅。 3. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該基板包含鋁或鋁合金 或銅或銅合金。 4. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該第二鍵結層係銅或銅 合金。 5. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該層疊鍵結層進一步包 含一第三鍵結層，設置於該第一鍵結層及該第二鍵結層間，其 中該第三鍵結層包含金屬、金屬合金或陶究。 6. 如請求項5所述之層疊散熱基板，其中該第三鍵結層係鎳合 金，鎳含量介於90%至1〇〇% ,磷含量介於〇至1〇% ^ 7. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該層疊鍵結層°進一步包 含一保護層，設置於該絕緣層下，該保護層包含金屬、金屬合 金、金屬氧化物或有機化合物。 8. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該保護層係銅氧化物或 鉻氧化物。 9. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該保護層係含氮、含氧、 13 201214810 含磷或含硫之有機化合物。 10. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該保護層係矽烷類有機 化合物。 11. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該保護層之材料包含為 錄、始、鋅、絡、钥、銅、錄合金、钻合金、鋅合金、鉻合金、 钥合金、銅合金或其混合物。 12. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該絕緣層之材料包含為 聚醯亞胺樹脂、聚酰胺酰亞胺樹脂、聚萘二曱酸樹脂、環氧樹 脂、丙烯酸系樹脂、胺基曱酸酯系樹脂、有機矽樹脂、聚對環 二曱苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂、聚醚酮樹脂、不飽和聚 酯樹脂、聚醯胺樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚醚讽樹脂、 聚對苯二曱酸乙二醇酯或其混合物。 13. 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該導電層係選自錫、鎳、 銀、銅、金、把、钻、鉻、鈦、銘、组、鎢及翻。 14. 如請求項1所述之層疊散熱基板，進一步包含： 一反侧絕緣層，設置於該基板相對該層疊鍵結層之另側； 以及 一反側導電層，設置於該反側絕緣層相對該基板之另側。 15. 如請求項14所述之層疊散熱基板，進一步包含複數個孔洞貫 穿該反側絕緣層及該反侧導電層。 16. 如請求項14所述之層疊散熱基板，其中該反側絕緣層之材料 包含為聚酿亞胺樹脂、聚醜胺醜亞胺樹脂、聚萘二曱酸樹脂、 環氧樹脂、丙浠酸系樹脂、胺基曱酸醋系樹脂、有機碎樹脂、 聚對環二曱苯系樹脂、雙馬來醯亞胺系樹脂、聚醚綱樹脂、不 201214810 飽和聚醋樹脂、聚醯胺樹脂、聚氨酯樹脂、酚醛樹脂、聚醚砜 樹脂、聚對苯二曱酸乙二醇酯或其混合物。 17. —種電子組裝結構，包含： 如請求項1所述之層疊散熱基板，其中該絕緣層及該導電 層進一步於該層疊鍵結層上圍出一容置空間，該容置空間暴 露該層疊鍵結層；以及 一電子元件’設置於該容置空間内及該層疊鍵結層上，且 與該導電層電連接。 18. 如請求項17所述之電子組裝結構，其中該層疊鍵結層進一步 包含一第三鍵結層，設置於該第一鍵結層及該第二鍵結層間。 如請求項17所述之電子組裝結構，其中該層疊鍵結層於該容 置空間内進一步包含一第三鍵結層，設置於該第一鍵結層及該 第二鍵結層間。 20. 如請求項17所述之電子組裝結構’其中該絕緣層係以層疊或 單層方式設置。 21. 如請求項17所述之電子組裝結構，其中該層疊鍵結層進一步 包含一保護層’該保護層包含金屬、金屬合金、金屬氧化物或 有機化合物。 22. 如請求項17所述之電子組裝結構，其中該層疊鍵結層進一步 包含一保護層，設置於該絕緣層下，該保護層包含金屬、金屬 合金、金屬氧化物或有機化合物。 23. 如請求項22所述之電子組裝結構，其中該保護層係銅氧化物 或絡氧化物。 24. 如請求項22所述之電子組裝結構，其中該保護層係含氮、含 15 201214810 氧、含磷或含硫之有機化合物。 25.如請求項22所述之電子組裝結構，其中該保護層係魏類有 機化合物。 26·如叫求項22所述之電子組裝結構’其巾該健層之材料包含 為錄、姑、鋅、鉻、錮、銅、鎳合金、銘合金、鋅合金、鉻合 金^合金、銅合麵魏合物。 絡口 A t求項17所述之電子組裝結構，其中絕緣層和導電層亦可 層疊設置。 j』