[發明專利]電子器件和制造該電子器件的方法

有效

• 申請號: 200710108207.0
• 申請日: 2007-06-04
• 公開（公告）號: CN101083236A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發明（設計）人: 沖村克行
• 申請（專利權）人: NEC照明株式會社
• 主分類號: H01L23/373
• 分類號: H01L23/373;H01L33/00;H01L21/50;H05K7/20
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 穆德駿;黃啟行

技術領域

本發明涉及從具有石墨的發熱元件散射和輻射熱量的電子器件，以及制造電子器件的方法。

背景技術

發熱零件所產生的熱量的有效輻射對于防止零件故障以及確保產品壽命來說至為重要。因此，通常，在具有伴隨熱量生成的零件的電氣和電子器件中使用了各種熱量釋放材料。特別地，在近幾年來，隨著在減小電子器件尺寸以及改善電子器件復雜度和性能方面取得了進步，使用了由作為主要材料的石墨制成的石墨片來有效地釋放從大規模集成CPU或LED中產生的熱量。石墨片在熱方面是各向異性的，并且在平面方向具有良好的熱傳導屬性。因此，當LED工作時，石墨片最初將本地產生的熱量以平面方向進行傳導，并且允許石墨片的表面的膨脹，或者允許熱量釋放組件的有效熱輻射區域與石墨進行接合，且能夠獲得高熱量輻射效率。

將參考包括石墨片的電子器件上的示意截面來描述具有這樣的屬性的石墨片的熱量散射，向石墨片提供在其上安裝的圖1中所示的LED芯片。

電子器件100具有發熱結構110，其通過將LED芯片104安裝在由金屬層101和石墨層102的熱量釋放結構120上的子座103上而配置該發熱結構110。使得LED芯片104和子座103與諸如AuSn的硬焊料106a相接合。使得熱量釋放結構120和發熱結構110與由Sn等組成的軟焊料106b相接合，其中該軟焊料具有比硬焊料106a更低的熔化點。LED芯片104涂覆有樹脂，這在圖中未示出。

結構如上所述的電子器件100中的熱量傳送的示意路由如下。

LED芯片104的工作所產生的熱量被通過硬焊料106a傳導并被傳送到子座103。被傳送到子座103的熱量被通過軟焊料106b傳導并傳送到石墨層102。在堆疊方向中這樣傳送的熱量在石墨層102中以平面方向傳導。在石墨層102中以平面方向廣泛散射的熱量被傳送到金屬層101并且從金屬層101的表面在空氣中有效散射。

當不存在石墨層102，使得發熱結構110直接與金屬層101接合的情況下，從子座103傳送到金屬層101的熱量主要在厚度方向、而非平面方向傳導。因此，即使加寬金屬層101的區域以改善熱量釋放屬性，也無法獲得足夠的熱量釋放效果。

但是，將石墨層102設置到介于子座103和金屬層101之間以改善平面方向中的熱傳導屬性，將加寬金屬層101中的有效熱輻射區域，從而使得諸如LED的發熱元件能夠有效冷卻。

此外，日本專利申請公開No.2006-86391中公開了一種具有包含碳作為主要材料的高熱傳導性碳材料，諸如石墨片的LED封裝，期望其獲得高熱散射屬性。

日本專利申請公開2006-86391中公開的LED封裝具有類似于圖1所示的基本結構。圖2圖示說明了日本專利公開No.2006-86391中公開的LED封裝的主要部分的截面。

LED封裝210包括框架金屬基座211、LED芯片212、以及引導引線組件213連接到LED芯片212的絕緣組件214，通過在預先確定的位置上通過焊料材料或粘合劑在金屬基座211上安裝LED芯片212而配置該LED封裝210，使得其直接接觸高熱傳導性碳材料216。

金屬基座211由類砂漿側壁組件218和底板組件219組成。絕緣組件214形成開口215并向其提供用于向外引出的電氣傳導構圖。LED芯片212被安裝在高熱傳導性碳組件216上，直接接合在其上，被設置在底板中的開口215中，并且通過線接合217經由用于向外引出的電氣傳導構圖而連接到引線組件213。金屬浸漬碳材料(MICC)用作高熱傳導性碳材料216，其具體地是通過燃燒碳粉末或碳纖維使得發生固化，并且通過注入例如Cu或Al的金屬而獲得的。熱傳導是通過碳的二維晶體平面的晶格振動而執行的，表現為150到300mW/℃的熱傳導性。

如上所述，石墨片在平面方向具有高熱傳導性，且因此被有效地用作熱量釋放材料。但是，其中將碳用作主要材料的石墨片的焊料可濕性較低，且難以提供焊料層來實現石墨片上的子座。因此，盡管通過使得石墨片和子座接合顯然可以獲得高熱傳送效率，但不可能通過以焊料層來實現石墨片和子座之間接合。

在一種用于通過螺絲鉗等機械地使子座和石墨片相接觸的方法中，在顯微鏡下作為子座和石墨片之間的大熱阻介入的空氣層因此減小了石墨片的熱散射屬性。