CN102612744A - 具有导热通路的电子器件基座和包括该基座的发光器件 - Google Patents

具有导热通路的电子器件基座和包括该基座的发光器件 Download PDF

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Abstract

用于电子器件的基座包括：包括第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底，在所述衬底的所述第一表面上的导热盘，以及从所述衬底的所述第一表面朝向所述衬底的所述第二表面延伸并且具有小于所述衬底的厚度的长度的导热通路。所述导热通路具有比所述衬底的导热率更高的导热率。形成基座的方法也被公开。

Description

具有导热通路的电子器件基座和包括该基座的发光器件
技术领域
本发明涉及电子器件封装，并且更特别地涉及用于电子器件(诸如半导体发光器件)的基座。
背景技术
固态电子器件可以被安装在基座(submounts)上，所述基座为所述电子器件提供机械支撑、电气连接、和热耗散，以及其他功能性。例如，固态光源(诸如半导体发光二极管)可以被安装在如在美国预授权公开No.2007/0253209(其被转让给本发明的受让人，并且通过引用的方式其被合并于此处，好像在此处被完全地陈述)中公开的基座上。所述基座可以进一步被提供在封装中，所述封装为由所述发光器件发射的光提供保护、颜色选择、聚焦等等。固态发光器件可以是例如有机的或无机的发光二极管(“LED”)。一些用于发光二极管的封装在美国预授权公开Nos.2004/0079957、2004/0126913、和2005/0269587(其被转让给本发明的受让人，并且通过引用的方式其被合并于此处，好像在此处被完全地陈述)中被描述。
可以使用生坯态(green state)氧化铝片形成用于电子器件的基于氧化铝的基座。生坯态氧化铝带(其是有延展性的)可以被压模成各种形状并且可以被冲压、切割或钻孔以形成其中的通路或者其他特征。例如，参考图1，可以通过在生坯态氧化铝10的衬底中冲压或钻孔通路孔12而形成用于安装电子器件的基座5。如在此处所使用的，
“衬底”指的是为对象(诸如电子器件)提供机械支撑的材料层。基座包括衬底并且因此也为电子器件提供机械支撑，但基座也可以包括提供电连接的特征(诸如芯片附接盘、电迹线等等)、耗散热能的特征、提供光学功能性(诸如反射器和/或透镜)和/或其他功能性的特征。可以用导电材料14(诸如铜或铝)涂覆和/或填充所述通路孔12，并且所述生坯态氧化铝带10和所述通路12、14可以被共烧以将所述生坯态氧化铝带10转化为氧化铝衬底10。例如通过涂覆和图案化金属迹线，可以在所述氧化铝衬底10的相对侧上形成电连接到所述通路12、14的接触盘16、18。如此，可以从所述衬底的一侧到另一侧形成导电和导热路径。
发明内容
根据一些实施例的用于电子器件的基座包括包含第一和第二表面并且在所述第一和第二表面之间具有厚度的电绝缘衬底、在所述衬底的所述第一表面上的导热盘、以及从所述衬底的所述第一表面向所述衬底的所述第二表面延伸并且具有小于所述衬底的所述厚度的长度的电不活动导热通路。所述导热通路具有比所述衬底的导热率更高的导热率。所述导热通路可以接触所述导热盘。
所述导热通路可以包括在所述衬底的第一表面中的延伸的沟槽。在一些实施例中，所述导热通路可以包括在所述衬底中的孔，具有正方形或六角形的横截面。
所述基座可以进一步包括第二电不活动导热通路，其从所述衬底的所述第二表面向所述衬底的所述第一表面延伸，其具有小于所述衬底的所述厚度的第二长度，并且其与所述第一导热通路电绝缘。所述第二导热通路也具有比所述衬底更高的导热率。
所述第一和第二导热通路的长度的和可能大于所述衬底的所述厚度，并且在所述第一导热通路和所述第二导热通路之间的重叠的区域中，通过所述第一导热通路和所述第二导热通路之间的所述电绝缘衬底，来自所述导热盘的热量可以被横向地耦合。
所述基座可以进一步包括第二导热盘，所述第二导热盘在所述衬底的所述第二表面上并且与所述第二导热通路接触。在一些实施例中，所述第二导热通路可以包括在所述衬底的所述第二表面中的延伸的沟槽。在其它实施例中，所述第二导热通路可以具有在所述衬底中的环形的形状，其围绕所述第一导热通路。在一些实施例中，所述第二导热通路可以具有圆形的或正方形的横截面。同样地，所述第一导热通路可以具有环形形状，所述环形形状具有圆形的或正方形的横截面。
所述基座可以进一步包括在所述衬底中的隐埋的(buried)导热特征。所述隐埋的导热特征可以包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层。所述隐埋的导电特征可以接触所述导热通路。
所述基座可以进一步包括在所述衬底中的第二隐埋的导热特征，其可以包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层。所述第一隐埋的导热层可以接触所述第一导热通路，并且所述第二隐埋的导热层可以接触所述第二导热通路。所述第一和第二隐埋的导热特征可以通过所述衬底而被彼此电绝缘，并且通过所述第一隐埋的导热特征和所述第二隐埋的导热特征之间的所述电绝缘衬底，来自所述导热盘的热量可以被横向地耦合。
所述基座可以进一步包括所述衬底中的隐埋的导热特征，其与所述第一导热通路电绝缘。所述隐埋的导热特征可以包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层。第二导热盘可以在所述衬底的所述第二表面上，并且所述衬底的侧表面上的导热迹线可以连接所述隐埋的导热特征和所述第二导热盘。
所述基座可以具有大约0.3至3mm的厚度，并且所述导热通路可以具有大约0.1至2mm的长度和大约1至大约10的高宽比(被定义为所述通路的深度与在所述衬底的所述表面处的通路开口的宽度的比率)。所述导热通路可以具有是所述衬底的厚度的大约1/3至大约4/5的长度。
所述导热通路可以具有锥形轮廓，其在接近所述衬底的所述第一表面处是更宽的，并且其随所述衬底中的深度而变得更窄。
所述第一导热通路可以具有矩形轮廓并且可以具有至少大约0.05mm至大约1mm的宽度。
根据一些实施例的为电子器件形成基座的方法包括：提供包括第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底，以及在所述衬底的所述第一表面上形成导热盘，以及形成电不活动导热通路，其接触所述导热盘并且其从所述衬底的所述第一表面向所述衬底的所述第二表面延伸，并且其具有小于所述衬底的厚度的长度。
所述方法可以进一步包括：形成从所述衬底的所述第二表面向所述衬底的所述第一表面延伸的第二电不活动导热通路，其具有小于所述衬底的厚度的第二长度，并且其与所述第一导热通路电绝缘。
形成所述导热通路可以包括：将所述导热通路激光蚀刻到所述衬底中。所述衬底可以包括氧化铝，并且将所述导热通路激光蚀刻到所述衬底中可以包括：使用CO2激光激光蚀刻所述衬底。
根据另外的实施例的为电子器件形成基座的方法包括：提供第一和第二生坯态氧化铝带，在所述第一生坯态氧化铝带中形成第一复数个通路孔并且在所述第二生坯态氧化铝带中形成第二复数个通路孔，用具有高于氧化铝的导热率的导热率的导热材料至少部分地填充所述第一和第二复数个通路孔，以及使得所述第一和第二生坯态氧化铝带接触，以便所述第一复数个通路孔和所述第二复数个通路孔被相互横向地偏移。所述方法进一步包括：热处理所述第一和第二生坯态氧化铝带以将所述第一和第二生坯态氧化铝带熔合成氧化铝衬底，所述氧化铝衬底包括由在所述第一复数个通路孔中的所述导热材料形成的第一电不活动导热通路和由在所述第二复数个通路孔中的所述导热材料形成的第二电不活动导热通路。所述第一和第二电不活动导热通路是彼此电绝缘的。
所述方法可以进一步包括：提供第三生坯态氧化铝带，并且在所述第三生坯态氧化铝带中形成第三复数个通路孔和第四复数个通路孔。使得所述第一和第二生坯态氧化铝带接触可以包括：使得所述第一和第二生坯态氧化铝带与所述第一和第二生坯态氧化铝衬底之间的所述第三生坯态氧化铝衬底相接触，以便所述第一复数个通路孔与所述第三复数个通路孔对准，并且所述第二复数个通路孔与所述第四复数个通路孔对准。
根据一些实施例的发光器件包括：用于电子器件的基座，其包括包含第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底、在所述衬底的所述第一表面上的导热盘、以及从所述衬底的所述第一表面向所述衬底的所述第二表面延伸并且具有小于所述衬底的厚度的长度的导热通路。所述导热通路具有比所述衬底的导热率更高的导热率。固态发光器件在所述导热盘上。
根据另外的实施例的用于电子器件的基座包括：包含第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底、在所述衬底的所述第一表面上的导热盘、以及在所述衬底中的与所述导热盘电绝缘的隐埋的导热特征。所述隐埋的导热特征包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层，并且其具有比所述衬底的导热率更高的导热率。第二导热盘在所述衬底的所述第二表面上，并且所述衬底的侧表面上的导热迹线连接所述隐埋的导热特征和所述第二导热盘。
附图说明
图1是用于电子器件的常规的基座的横截面视图。
图2是根据一些实施例的基座的横截面视图。
图3A是根据一些实施例的基座的横截面视图。
图3B、3C、3D和3E是沿图3A的所述基座的线A-A’而获取的平面横截面视图。
图4A、4B和4C示出了根据一些实施例的形成基座的方法。
图5A是根据一些实施例的基座的横截面视图。
图5B、5C、5D和5E是沿图5A的所述基座的线B-B’而获取的平面横截面视图。
图6A、6B、6C、6D、6E和6F是根据一些实施例的基座的横截面视图。
图7A、7B和7C示出了根据一些实施例的形成基座的方法。
图8A和8B示出了根据一些实施例的形成基座的方法。
图9和10示出了根据一些实施例的形成基座的方法。
图11、12和13是根据一些实施例的基座的横截面视图。
具体实施方式
现在将在下文中参考附图更全面地描述本发明的实施例，在所述附图中显示了本发明的实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式而被具体化，并且不应该被理解为限于此处提出的实施例。而是(Rather)，这些实施例被提供以便本公开将是完全的和完整的，并且将完全地将本发明的范围传达给本领域技术人员。同样的标号贯穿全部地指示同样的元件。
将被理解的是：尽管术语第一、第二等等可以在此处被使用以描述各种元件，这些元件不应该被这些术语限制。这些术语仅被用于从另一元件区分一个元件。例如，第一元件可以被称为第二元件，并且，相似地，第二元件可以被称为第一元件，而不背离本发明的范围。如此处所使用的，术语“和/或”包括相关联的列出的项中的一个或多个的任何和所有组合。
此处所使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例的目的，并且不意在限制本发明。如此处所使用的，单数形式“一个”(“a”或“an”)和“所述(“the”)”也意在包括复数形式，除非上下文清楚地指示别的方式。将进一步被理解的是：当在此处被使用时，术语“包括(comprises)”、“包括(comprising)”、“包括(includes)”和/或“包括(including)”指定所述的特征、整体(integers)、步骤、操作、元件、和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整体(integers)、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。
除非别的方式被定义，此处所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与由本发明所属的领域中的普通技术人员所通常理解的意义相同的意义。将进一步被理解的是：此处所使用的术语应该被解释为具有与相关领域和本说明书的上下文中它们的意义相一致的意义，并且不将在理想化的或极度形式的意义上被解释，除非在此处明确地如此定义。
将被理解的是：当诸如层、区域或衬底的元件被称为在另一元件“上”或延伸到另一元件“上”时，其可以是直接在另一元件上或直接延伸到另一元件上或者也可以存在中间元件。相反地，当元件被称为“直接”在另一元件“上”或“直接”延伸到另一元件“上”时，没有中间元件存在。也将被理解的是：当元件被称为被“连接”到或被“耦合”到另一元件时，其可以被直接连接到或耦合到另一元件或者可以存在中间元件。相反地，当元件被称为“直接”被“连接”到或“直接”被“耦合”到另一元件时，没有中间元件存在。
诸如“在...之下(below)”、“在...之上(above)”、“上面的”、“下部的”、“水平的”、“侧向的(lateral)”、“垂直的”、“在...下方(beneath)”、“在...之上(over)”、“在...之上(on)”等等的相对术语可以在此处被使用以描述一个元件、层或区域相对于另一个元件、层或区域的关系，如在图中所示出的。将被理解的是：这些术语意在包括除在所述图中描绘的取向之外的所述器件的不同的取向。
在此处参考横截面图示(其是本发明的理想化的实施例(和中间结构)的示意性图示)描述本发明的实施例。所述图中的层和区域的厚度可以为了清晰而被夸大。此外，作为例如制造技术和/或公差的结果的与所述图示的形状的差异将是预期的。因此，本发明的实施例不应该被理解为被限制到此处所示出的区域的特定的形状，而是将包括例如由制造而产生的形状中的偏差。例如，被示出为矩形的植入的区域典型地将具有圆形的或弯曲的特征和/或在其边缘处的植入密集度(concentration)的梯度，而不是从植入的区域到非植入的区域的不连续的变化。同样地，由植入形成的隐埋的区域可以导致在所述隐埋的区域和所述植入通过其而进行的表面之间的区域中的一些植入。因此，在所述图中示出的区域实质上是示意性的，并且它们的形状不是意在示出器件的区域的实际形状，并且不是意在限制本发明的范围。
图2是根据一些实施例的基座100的横截面视图。如在其中所显示的，基座100包括包含第一表面111A和相对于所述第一表面111A的第二表面111B的电绝缘衬底110。第一导热盘116被形成在所述衬底110的所述第一表面111A上。第二导热盘118被形成在所述衬底110的所述第二表面111B上。
第一复数个导热通路112(在此处被称为热通路112)从所述衬底110的所述第一表面111A延伸到(但不完全地通过)所述衬底110中。换句话说，所述热通路112从所述第一表面111A以小于所述第一表面111A和所述第二表面111B之间的所述衬底110的厚度的距离延伸到所述衬底110中。用导热材料114至少部分地填充和/或涂覆所述导热通路112，所述导热材料114与所述衬底110的所述第一表面111A上的所述导热盘116直接接触并且与其进行热交换。
所述热通路112可以是电不活动的。换句话说，在一些实施例中，它们不被配置为携带电流，并且不连接到所述基座100的任何其他特征以形成用于携带电流的电流路径。因为在一些实施例中所述热通路112不携带电流，在所述热通路112自身中可能没有热量产生。而是，所述热通路传导所述热通路112外部产生的热量。
第二复数个导热通路113从所述衬底110的所述第二表面111B朝向所述衬底110的所述第一表面111A延伸到所述衬底110中。所述第二复数个导热通路113可以与所述衬底110的所述第二表面111B上的所述导热盘118直接接触并且与其进行热交换。
所述第一和第二导热盘116、118以及所述第一和第二导热通路112、113可能是或者可能不是导电的。在一些实施例中，所述第一和第二导热盘116、118以及所述第一和第二导热通路112、113可以包括诸如铜和/或铝的材料，该材料既是导热的又是导电的。然而，所述第一导热通路112与所述第二导热通路113通过所述衬底110电绝缘。
所述第一和第二导热通路112、113可以减少所述第一导热盘116和所述第二导热盘之间的热阻，以致于由被安装在所述第一导热盘116上的电子器件120产生的热量可以被更有效地耗散，而不在所述第一导热盘116和所述第二导热盘118之间提供不期望的电路径。所述导热通路112、113的导热率可以显著地大于所述衬底110的导热率。所述导热通路112、113的邻近减少了热量必须穿过所述衬底110的更多热阻材料的距离。如是众所周知的，热阻与热量正在穿过的材料的厚度成比例。所述导热通路减少了所述导热盘116、118之间的有效距离，由此降低了所述基座100的热阻。
如在图2中所示出的，在一些实施例中，所述第一复数个导热通路112可以被横向地偏移于所述第二复数个导热通路113，并且所述第一和第二导热通路可以在垂直方向(即，垂直于所述衬底110的所述第一和第二侧111A、111B的方向)上重叠。所述第一导热通路112可以具有长度L1，并且所述第二导热通路113可以具有长度L2，以及所述长度L1和L2的和可以大于所述衬底的所述第一表面111A和所述第二表面111B之间的所述衬底110的厚度。
所述第一和第二通路112、113中的每个可以与所述衬底110中的任何其他特征(除其被连接到其上的所述相应的盘116、118之外)电绝缘，并且可以因此被配置以便电流不能流过所述导热通路112、113。换句话说，所述通路112、113不可以被用于例如形成所述衬底中的电连接，诸如多级电子连接。所述通路112、113因此可以不同于多层的电子衬底中所使用的电互连线。
如在图2中被进一步示出的，一个或多个电子器件120(诸如半导体发光二极管、半导体激光二极管和/或其它电子器件)可以被安装在所述导热盘116、118中的一个上，诸如在所述衬底110的所述第一表面111A上的所述导热盘116上。在一些实施例中，所述电子器件120可以是固态照明设备，其可以通过线连结(wire bond)122而被线连结到线连结盘126上，也在所述衬底110的所述第一表面111A上。在所述电子器件120之上形成材料(诸如硅树脂、环氧树脂等等)的密封剂(encapsulant)圆顶123以提供环境和机械保护、指数(index)匹配、透镜化，或其它功能。此外，诸如钇铝石榴石(YAG)的磷光体可以被涂敷在所述电子器件上和/或被嵌入在所述密封剂圆顶123中以提供由所述电子器件120发射的光的波长转换。可以在所述衬底110上安装和/或在所述衬底110中形成其它特征，诸如静电放电保护设备、反射器、扩散器等等。
将被理解的是：固态照明设备(诸如固态发光二极管)可以产生巨大量的热量。例如，一些固态发光二极管在3.3V的正向电压在1000mA或更高的电流工作，导致从单个芯片的显著的功率耗散。当多个芯片在单个衬底上被封装在一起时，热量耗散要求甚至是更大的。为了将所述器件保持在可接受的工作温度，针对所述基座，提供热量转移路径可能是期望的，该热量转移路径从所述半导体器件120吸出热量并将其转移到较低的温度区域(诸如外部散热器)，在其处所述热量可以被耗散。
在图1中示出的所述通路12可以被用于这样的热耗散。然而，针对所述电子器件122，保持与所述衬底110的底部电绝缘可能是期望的。因此，在一些实施例中，提供从所述衬底110的所述第一表面111A到所述衬底110的所述第二表面111B和/或从所述衬底110的所述第一表面111A上的所述第一导热盘116到所述衬底110的所述第二表面111B上的所述第二导热盘118的电通信路径可能不是期望的。因此，在一些实施例中，不彼此电通信的导热通路112、113被提供。通过形成所述通路112、113，通过所述衬底110的热交换被增强，因为它们可以缩短从所述第一导热盘116通过所述衬底110到所述第二导热盘118的热路径。特别地，在所述导热通路彼此重叠之处，相对于将别样地从所述衬底110的所述第一表面111A到所述衬底110的所述第二表面111B存在的热路径，从所述第一通路112到所述第二通路114的热路径可以被显著地缩短。在所述第一和第二通路112、113之间的所述有效热路径可以被缩短到所述通路112、113的相邻通路的重叠部分之间的横向距离，并且所述相邻通路112、113之间的热交换可以通过横向热路径125而发生，如在图2中所示出的。
在一些实施例中，所述第一和第二复数个通路112、113中的所述导热材料114、115可以包括高度导热材料，诸如铜和/或铝。
导热率(以瓦特(Watts)每米-开尔文(Kelvin)测量)是指示其传导热量的能力的材料的性质。金属特别地趋向于是高度导热的，因为自由地移动价电子不但转移电流而且转移热能。如在此处所使用的，“高度导热的”指的是具有大于大约50W/(m-K)的导热率的材料。特别地，铝具有大于大约200W/(m-K)的导热率，而铜具有大于大约300W/(m-K)的导热率。与此对比，氧化铝具有仅大约40W/(m-K)的导热率。将被理解的是：材料的导热率会随所讨论的材料的确切组成而变化并且也随所述材料的温度而变化。典型地在20℃的标准温度测量材料的导热率。
图3A是根据一些实施例的基座100的横截面视图，并且图3B至图3E是沿图3A的线A-A’而获取的平面横截面视图。如在图3B中示出的，所述第一和第二复数个导热通路112、113可以被形成为所述衬底110中的延伸的沟槽。将所述导热通路112、113形成为延伸的沟槽可以增加所述通路之间的热量转移，由此提高从所述电子器件120的热量耗散。例如，当所述导热通路112、113具有各自的平面112A、113A(其在所述衬底中的横向平面内彼此面对)时，热量转移(即热交换)可以被增强。
在图3C-3E中示出的其它实施例中，所述第一和第二复数个导热通路112、113可以被形成为具有正方形的(图3C)、圆形的(图3D)、六角形的(图3E)或其它规则的或不规则的几何横截面的柱(posts)或柱形物(pillars)。特别地，当所述通路112、113具有诸如正方形或六角形的形状的横截面形状(其具有各自的彼此面对的平面112A、113A)时，热量转移可以被提高。
图4A至4C示出了根据一些实施例的形成基座的方法。参考图4A，可以提供衬底110′，并且可以在其中形成通路孔112′和113′。所述通路孔112′、113′从各自的上和下表面111A、111B延伸到所述衬底110′中。所述衬底110′可以由氧化铝(以生坯态或其它形式)、氮化铝、无掺杂硅、FR4PCB、或任何其它电绝缘材料形成。在在其中所述衬底110′由生坯态氧化铝形成的实施例中，所述通路孔112′、113′可以通过冲压、压制、切割、钻孔或其他方法而被形成。在在其中所述衬底110′是氧化铝、氮化铝或其它陶瓷材料的实施例中，所述通路孔112′、113′可以被钻孔(drilled)、研磨、钻孔(bored)和/或激光蚀刻到所述衬底110′中。
特别地，可以使用具有10.6μm的波长(诸如CO2或相似的工业激光)的聚焦的激光束执行氧化铝的激光蚀刻，并且可以产生具有锥形的轮廓(其在接近所述衬底的所述第一表面处是较宽的，并且其随所述衬底中的深度变得更窄)的通路孔，如在图4A中示出的。所述通路的所述锥形的轮廓可以允许所述通路的更密集的放置，由此增强所述通路之间的热量转移。
在一些实施例中，所述衬底110′可以具有大约0.3mm至大约3mm的厚度，所述通路孔112′、113′可以延伸至少大约0.1mm至2mm的深度，并且在一些实施例中，大约0.25mm到所述衬底中，以及可以具有在其开口处的大约0.05mm的宽度。在一个方面，所述通路孔可以延伸到所述衬底110的厚度的大约1/3至大约4/5的长度。在一些实施例中，所述通路孔112′、113′可以垂直地重叠大约0.18至1.8mm或所述衬底厚度的大约60％。
此外，所述通路孔112′、113′可以被形成为具有大约1至大约10的高宽比(被定义为所述通路孔的深度与在所述衬底的表面处的所述通路孔的所述开口的宽度的比率)，以及在一些情况中大约5的高宽比。提供具有在该范围中的高宽比的通路孔可以使得所述孔实质上被用导热材料填充，这可以增强所得到的结构的热交换属性。
参考图4B，高度导热材料的层132被沉积在所述衬底110′的上表面111A上，而高度导热材料的层130被沉积在所述衬底110′的下表面111B上。高度导热材料(诸如铜和/或铝)的沉积和图案化在本领域中是众所周知的。特别地，电解电镀方法可以被用于形成例如钛的种子层，并且金属(诸如铜、铝、镍、金、ENIG(无电镀的镍-金)等等)可以被涂覆(plate)到所述种子层上并且可以至少部分地填充所述通路孔112′、113′，以由此形成部分地延伸到所述衬底110中的导热通路112、113。所述导热材料132、130可以被沉积到大约50μm至大约100μm的厚度，并且尤其是到大约75μm的厚度。
在沉积之后，所述层130、132可以被擦洗、磨光和/或抛光以提供合适的平面用于在其上安装电子器件，和/或用于将所述基座安装到部件(诸如所述散热器)，如在图4C中示出的。
图5A是根据本发明的另外的实施例的基座100A的横截面视图。图5B和5C是沿剖面线B-B′而获取的图5A的结构的平面横截面视图。图5D和5E是根据另外的实施例的基座的平面横截面视图。
如在图5B和5C中示出的，所述第一导热通路112可以如在之前的实施例中所示出的而被配置。第二导热通路213可以被提供作为具有一般环形的或正方形的横截面的单个元件，如在图5B和5C中示出的，并且可以在在其中所述第一导热通路112和所述第二导热通路213重叠的平面内至少部分地围绕所述第一复数个导热通路112。
如在图5D和5E中示出的，所述第一导热通路也可以被提供作为具有一般环形或正方形形状的横截面的单个部件212，其延伸到所述衬底110中并且与所述第二导热通路213重叠。
图6A至6D是示出根据另外的实施例的基座的横截面视图。例如，在图6A中示出的基座100B中，所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113被彼此垂直对准，并且在所述衬底110的任何水平面内不重叠。然而，通过所述通路彼此的邻近，所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113之间的热交换可以被增强，这可以然而相对于没有导热通路的基座而减少所述基座100B的热阻。
图6B示出了根据另外的实施例的基座100C，在其中所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113具有一般矩形的横截面形状，诸如可以通过在其烧制之前冲孔、压印和/或钻孔生坯态氧化铝带而被形成。所述通路112、113可以具有0.01mm到大约0.2mm(范围)的宽度，并且在一些实施例中至少大约0.05mm以促进热量转移。图6B也示出了所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113之间的热交换可以通过增加所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113的重叠OL的量而被增强。热交换也可以通过减少所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113的相邻的通路之间的横向间隔或距离d而被增强。此外，图6B示出了所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113的各自的长度L1和L2的和可以大于其所述第一表面111A和第二表面111B之间的所述衬底110的总的厚度t。
所述热通路112、113的中心到中心间隔s可以是大约0.3mm或更少，以便相邻的通路112、113之间的距离d可以小于大约0.15mm，这可以增加所述通路112和所述通路113的相邻的通路之间的热交换。
在一些实施例中，所述衬底110可以是大约0.3mm至3mm厚。所述热通路112、113可以具有所述衬底110的厚度的至少大约一半的长度L1、L2，尽管在一些实施例中，所述热通路112、113可以具有小于所述衬底110的一半厚度的长度。
在一些实施例中，所述热通路112、113可以垂直地重叠(OL)大约0.18mm至大约1.8mm和/或所述衬底厚度的大约60％。
参考图6C，在一些实施例中，基座100D可以包括第一复数个导热通路112和第二复数个导热通路113，其被横向地偏移但是其在水平面内(即，在垂直方向上)不重叠。图6D示出了根据另外的实施例的基座100E，在其中所述第一复数个导热通路112和所述第二复数个导热通路113被垂直对准并且在所述衬底110的水平面内不重叠。然而，将被理解的是：如在图6D中示出的所述基座100D中配置的提供通路可以降低所述基座100D的机械集成度(integrity)。
图6E示出了根据另外的实施例的基座100F，在其中复数个热通路112从所述衬底110的第一侧11A朝向所述衬底110的所述第二侧111B延伸。所述热通路112具有小于所述衬底110的厚度的长度。
图6F示出了根据另外的实施例的基座100G，在其中复数个热通路113从所述衬底110的第二侧111B朝向所述衬底110的所述第一侧111A延伸，在其上形成被配置为接收LED的导热盘116。所述热通路113具有小于所述衬底110的厚度的长度。
图7A至7C示出了根据一些实施例的形成基座的方法。参考图7A，在生坯态氧化铝带110A中形成复数个第一孔112′，并且在第二生坯态氧化铝带110B中形成复数个第二孔113′。在所述第一生坯态氧化铝带110A中的所述第一复数个孔112′可以被横向地偏移于在所述第二生坯态氧化铝带110B中的所述第二复数个孔113′。
参考图7B，可以用导热材料(诸如金属)填充所述第一和第二孔112′、113′，并且所述第一和第二生坯态氧化铝带110A、110B可以被熔合在一起。例如，可以使用配准(registration)孔或其它方法对准它们并且它们可以被压在一起，并且所得到的结构可以被烧制(例如在大于1000℃的温度)，以导致所述第一和第二生坯态氧化铝带110A、110B熔合在一起以形成如在图7C中示出的尖晶石(spinel)氧化铝衬底110。所述熔合的衬底110包括从所述衬底110的第一侧111A延伸并进入到所述衬底110中的第一复数个导热通路112和从所述衬底110的第二侧111B延伸并进入到所述衬底110中的第二复数个导热通路113。
图8A和8B示出了根据另外的实施例的形成基座的方法，在其中三个生坯态氧化铝带110A、110B、110C被提供。第一生坯态氧化铝带110A包括第一复数个导热通路112A，并且第二生坯态氧化铝带110B包括其中的第二复数个导热通路113A，其被横向地偏移于所述第一生坯态氧化铝带110A中的所述第一复数个导热通路112A。
在所述第一和第二生坯态氧化铝带110A、110B之间提供第三生坯态氧化铝带110C。所述第三生坯态氧化铝带110C包括第三复数个导热通路112B，其与所述第一生坯态衬底110A中的所述第一复数个导电通路112A垂直对准，和第四复数个导热通路113B，其与所述第二生坯态氧化铝带110B中的所述第二复数个导热通路113A垂直对准。
所述第一、第二和第三生坯态氧化铝带110A至110C被压在一起并且被烧制，以便所述第一、第二和第三生坯态氧化铝带110A至110C熔合在一起以形成单个氧化铝衬底110。所述第一复数个导热通路112A可以与所述第三复数个导热通路112B熔合以形成所述熔合的衬底110中的复数个导热通路112。同样地，所述第二复数个导热通路113A可以与所述第四复数个导热通路113B熔合在一起以形成所述熔合的氧化铝衬底110中的复数个导热通路113。
图9和10示出了根据另外的实施例的基座和形成基座的方法。例如，如在图9中示出的，第一生坯态氧化铝带110A可以被提供。可以在所述第一生坯态氧化铝带110A中形成复数个导热通路112。可以在所述第一生坯态氧化铝带110A的一侧上形成导热特征117(诸如导热金属迹线)。相似地，第二生坯态氧化铝带110B可以被提供，具有经过其的一个或多个导热通路113，其与所述第二生坯态氧化铝带110B的一侧上的第二导热特征119相接触。在一些实施例中，可以邻近所述生坯态氧化铝带110A、110B的至少一个上的所述导热特征117、119的至少之一形成突起(protrusion)122。所述第一和第二导热特征117、119可以被形成为具有大于大约100μm的厚度，这可以增强所述完成的基座中的特征之间的热交换。
当所述第一和第二生坯态氧化铝带被使得相接触并且被烧制时，所述第一和第二生坯态氧化铝带110A、110B可以熔合在一起以形成包括被隐埋在其中的导热特征117、119的单个氧化铝衬底110。如在图10中示出的，所述第一导热隐埋的特征117可以通过所述第一复数个导热通路112与所述衬底110的第一侧111A上的导热盘116直接进行热交换，而所述第二导热隐埋的特征119可以通过所述第二复数个导热通路113与所述衬底110的所述第二侧111B上的导热盘118直接进行热交换。
所述第一导热隐埋的特征117和所述第二导热隐埋的特征119可以通过所述衬底110跨越横向距离d1彼此间接地进行热交换。
尽管所述第一热通路112接触所述第一导热隐埋的特征117并且所述第二热通路113接触所述第二导热隐埋的特征119，所述第一和第二热通路112、113可以保持电不活动，因为所述隐埋的特征117、119也可以不被配置为携带电流。
在一些实施例中，诸如图11中示出的所述基座100G，仅单一的隐埋的导热特征119可以被提供，其可以通过所述衬底110跨越距离d2与所述第二导热盘118进行热交换。
另外的实施例在图12中被示出，在其中显示了基座100H。所述基座100H包括第一复数个导热通路112，其从衬底110的第一侧111A朝向所述衬底110的第二侧111B延伸。所述第一复数个导热通路112与所述基座110的所述第一侧111A上的第一导热盘116直接接触，并且朝向所述基座110的所述第二侧111B延伸。根据上面所描述的方法，在所述衬底110内形成一个或多个隐埋的导热特征117。此外，所述隐埋的导热区域117通过导热特征128而被连接到所述衬底110的所述第二侧111B上的所述第二导热盘118，所述导热特征128在所述隐埋的导热特征117和所述第二导热盘118之间沿所述衬底110的侧壁111C延伸。
还另外的实施例在图13中被示出，在其中基座100J被显示。所述基座100H包括根据上面所描述的方法在所述衬底110内形成的一个或多个隐埋的导热特征117。此外，所述隐埋的导热区域117通过导热特征128而被连接到所述衬底110的所述第二侧111B上的所述第二导热盘118，所述导热特征128在所述隐埋的导热特征117和所述第二导热盘118之间沿所述衬底110的侧壁111C延伸。然而，在所述基座100J中，没有从所述衬底110的所述第一侧111A延伸到所述衬底110中的导热通路112。然而，从所述第一导热盘116到所述第二导热盘118的热传导可以由于所述隐埋的导热区域117的存在而被增强。
结合上面的描述和所述附图，此处已经公开了许多不同的实施例。将被理解的是：文字地描述和示出这些实施例的每个组合和子组合将是过度重复和困惑(obfuscating)的。因此，可以以任何方式和/或组合组合所有实施例，并且本说明书(包括所述附图)应被解释为构成了此处所描述的实施例的所有组合和子组合以及制造和使用它们的方式和过程的完整的书面描述，并且应该支持对任何这样的组合或子组合的权利要求。
尽管在此处关于用于固态照明设备的基座描述了特定的实施例，将被理解的是：根据本发明的基座可以被用于安装其它类型的电子器件，诸如可以产生大量热量的功率和/或微波半导体器件。
在所述附图和说明书中，已经公开了本发明的典型的实施例，并且尽管采用了特定的术语，它们仅在一般的和说明性的意义上被使用并且不是为了限制的目的，在后面的权利要求中阐明了本发明的范围。

Claims (27)

1.一种用于电子器件的基座，包括：
包括第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底；
在所述衬底的所述第一表面上的导热盘；以及
从所述衬底的所述第一表面朝向所述衬底的所述第二表面延伸并且具有小于所述衬底的厚度的长度的电不活动导热通路，其中所述导热通路具有比所述衬底的导热率更高的导热率。
2.如权利要求1所述的基座，其中所述导热通路接触所述导热盘。
3.如权利要求1所述的基座，其中所述导热通路包括在所述衬底的所述第一表面中的延伸的沟槽。
4.如权利要求1所述的基座，其中所述导热通路包括所述衬底中的孔，具有正方形或六角形的横截面。
5.如权利要求1所述的基座，其中所述导热通路包括具有第一长度的第一导热通路，所述基座进一步包括：
从所述衬底的所述第二表面朝向所述衬底的所述第一表面延伸的第二电不活动导热通路，其具有小于所述衬底的厚度的第二长度，并且其与所述第一导热通路电绝缘；
其中所述第二导热通路具有比所述衬底更高的导热率。
6.如权利要求5所述的基座，其中所述第一长度和所述第二长度的和大于所述衬底的厚度，并且其中在所述第一导热通路和所述第二导热通路之间的重叠的区域中，通过所述第一导热通路和所述第二导热通路之间的电绝缘衬底，来自所述导热盘的热量被横向地耦合。
7.如权利要求5所述的基座，其中所述导热盘包括第一导热盘，所述基座进一步包括在所述衬底的所述第二表面上并且与所述第二导热通路相接触的第二导热盘。
8.如权利要求5所述的基座，其中所述第二导热通路包括在所述衬底的所述第二表面中的延伸的沟槽。
9.如权利要求5所述的基座，其中所述第二导热通路具有在所述衬底中的环形的形状，其围绕所述第一导热通路。
10.如权利要求9所述的基座，其中所述第二导热通路具有圆形的或正方形的横截面。
11.如权利要求10所述的基座，其中所述第一导热通路具有环形的形状，所述环形的形状具有圆形的或正方形的横截面。
12.如权利要求5所述的基座，进一步包括在所述衬底中的第一和第二隐埋的导热特征，其中所述第一和第二隐埋的导热特征包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层，其中所述第一隐埋的导热层接触所述第一导热通路并且所述第二隐埋的导热层接触所述第二导热通路，并且其中所述第一和第二隐埋的导热特征通过所述衬底而彼此电绝缘，并且被配置为通过在所述第一隐埋的导热特征和所述第二隐埋的导热特征之间的所述电绝缘衬底而横向地耦合来自所述导热盘的热量。
13.如权利要求1所述的基座，进一步包括在所述衬底中的隐埋的导热特征，其中所述隐埋的导热特征包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层。
14.如权利要求13所述的基座，其中所述隐埋的导电特征接触所述导热通路。
15.如权利要求1所述的基座，进一步包括：
在所述衬底中的隐埋的导热特征，其与所述第一导热通路电绝缘，其中所述隐埋的导热特征包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层；
在所述衬底的所述第二表面上的第二导热盘；以及
在所述衬底的侧表面上的导热迹线，其连接所述隐埋的导热特征和所述第二导热盘。
16.如权利要求1所述的基座，其中所述衬底具有大约0.3至3mm的厚度，并且其中所述导热通路具有大约0.1至2mm的长度和大约1至大约10的高宽比。
17.如权利要求1所述的基座，其中导热通路具有所述衬底的大约1/3至大约4/5厚度的长度。
18.如权利要求1所述的基座，其中所述导热通路具有锥形的轮廓，其在靠近所述衬底的所述第一表面处是较宽的，并且其随所述衬底中的深度而变得更窄。
19.如权利要求1所述的基座，其中所述第一导热通路具有矩形的轮廓并且具有至少大约0.05mm至大约1mm的宽度。
20.一种形成用于电子器件的基座的方法，所述方法包括：
提供包括第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底；
在所述衬底的所述第一表面上形成导热盘；以及
形成电不活动导热通路，所述电不活动导热通路接触所述导热盘并且从所述衬底的所述第一表面朝向所述衬底的所述第二表面延伸，并且所述电不活动导热通路具有小于所述衬底的厚度的长度。
21.如权利要求20所述的方法，进一步包括：
形成第二电不活动导热通路，所述第二电不活动导热通路从所述衬底的所述第二表面朝向所述衬底的所述第一表面延伸，其具有小于所述衬底的厚度的第二长度，并且其与所述第一导热通路电绝缘。
22.如权利要求20所述的方法，其中形成所述导热通路包括将所述导热通路激光蚀刻到所述衬底中。
23.如权利要求22所述的方法，其中所述衬底包括氧化铝，并且其中将所述导热通路激光蚀刻到所述衬底中包括：使用CO2激光激光蚀刻所述衬底。
24.一种形成用于电子器件的基座的方法，所述方法包括：
提供第一和第二生坯态氧化铝带；
在所述第一生坯态氧化铝带中形成第一复数个通路孔，并且在所述第二生坯态氧化铝带中形成第二复数个通路孔；
用导热材料至少部分地填充所述第一和第二复数个通路孔，所述导热材料具有比氧化铝的导热率更高的导热率；
使得所述第一和第二生坯态氧化铝带相接触，以便所述第一复数个通路孔和所述第二复数个通路孔被彼此横向地偏移；以及
热处理所述第一和第二生坯态氧化铝带以将所述第一和第二生坯态氧化铝带熔合成氧化铝衬底，其包括在所述第一复数个通路孔中由所述导热材料形成的第一电不活动导热通路，和在所述第二复数个通路孔中由所述导热材料形成的第二电不活动导热通路，其中所述第一和第二电不活动导热通路是彼此电绝缘的。
25.如权利要求24所述的方法，进一步包括：
提供第三生坯态氧化铝带；以及
在所述第三生坯态氧化铝带中形成第三复数个通路孔和第四复数个通路孔；
其中使得所述第一和第二生坯态氧化铝带相接触包括使得所述第一和第二生坯态氧化铝带与所述第一和第二生坯态氧化铝衬底之间的所述第三生坯态氧化铝衬底相接触，以便所述第一复数个通路孔与所述第三复数个通路孔对准，并且所述第二复数个通路孔与所述第四复数个通路孔对准。
26.一种发光器件，包括：
用于电子器件的基座，其包括包含第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底、在所述衬底的所述第一表面上的导热盘、以及从所述衬底的所述第一表面朝向所述衬底的所述第二表面延伸并且具有小于所述衬底的厚度的长度的导热通路，其中所述导热通路具有比所述衬底的导热率更高的导热率；以及
在所述导热盘上的固态发光器件。
27.一种用于电子器件的基座，包括：
包括第一和第二表面并且具有所述第一和第二表面之间的厚度的电绝缘衬底；
在所述衬底的所述第一表面上的导热盘；
在所述衬底中的与所述导热盘电绝缘的隐埋的导热特征，其中所述隐埋的导热特征包括平行于所述衬底的所述第二表面而延伸的导热层，其中所述隐埋的导热特征具有比所述衬底的导热率更高的导热率；
在所述衬底的所述第二表面上的第二导热盘；以及
在所述衬底的侧表面上的导热迹线，其连接所述隐埋的导热特征和所述第二导热盘。
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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

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