[发明专利]用于LED照明应用的、热沉中的电子器件的热隔离

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子器件，所述电子器件用于提供改善的热传输能力，用于保护热敏感电子装置，以及一种制造这种电子器件的方法。本发明还涉及所述电子器件针对多种应用的用途。

背景技术

电子器件包括数量日益增长的电子元件，其中一些电子元件产生大量的多余热量，而其中一些电子元件对热量尤为敏感，导致电子装置暂时或永久性地发生故障。

在电子工业中，这引起了越来越多的关注，尤其是随着越来越小的电子器件的发展，在给定的面积上的电子元件的数量不断增长。因此，消除元件之间的不需要的影响(由于诸如发热等原因所引起)变得日益困难。因此，在寻找补救方法的过程中，致力于设计这些设备，以使得发热元件和其它元件互相分离。

例如，在高亮度发光二极管(LED)的大量应用(用于发信号和标志)的这个特定领域中，这已经成为显著的问题。在照明应用方面，这些二极管有望在几年内代替常规的灯。

现今，电子器件通常是以芯片为基础的。获得小尺寸多芯片模块的已知原则是使用安装在公共衬底上的LED裸片，例如，所述公共衬底制造在硅中。在这种衬底中，集成越来越多的电子元件，例如，诸如二极管和晶体管之类的有源元件和诸如电阻器、电容器和电感器之类的无源元件。这些元件设定了多芯片模块的光输出颜色和光输出通量设置等。

由于LED的发光特性，大量(大约80％)的输入功率被以热的形式耗散。结果，这些热量提高了LED的结温，并且降低了该LED的寿命和效率。此外，越来越频繁地发生这种情况：LED的结温上升到150℃以上，有时甚至高达185℃。在上述温度范围内，电子器件的性能受到了严重的影响，并且对多芯片模块的较好光控制产生了不利影响。

为了维持这种照明模块的较好光控制，必须将LED的结温维持在特定的阈值以下。因此，需要找到增加热耗散并且保护电子器件以免过热的方式。

美国专利申请No.2005/0074046公开了一种诸如激光二极管之类的发热二极管芯片，该发热二极管芯片通过散热装置(热沉)和热绝缘层与电路相分离，从而使发光元件所产生的热不会传送到驱动芯片。

然而，现有技术的设备存在大量缺点。因此，需要一种可替代的、便利解决方案，以屏蔽集成在衬底中的热敏感元件。

发明内容

考虑到上述问题，本发明的一个目的是解决或至少减少上述问题。具体地，一个目的是获得电子器件的改善的热绝缘，尤其是在LED照明应用的热沉(submount)中。

根据本发明的第一方面，通过一种电子器件来获得上述目的，所述电子器件包括衬底、发热电子装置和其它电子装置。所述电子器件还包括用于热绝缘的装置和用于热耗散的装置。发热电子和其它电子装置设置在衬底上。用于热绝缘的装置设置在衬底中以防止热量从发热电子装置沿着第一方向向其它电子装置耗散，并且将用于热耗散的装置设置在衬底中，以使热量通过衬底沿着与第一方向不同的第二方向耗散。因此，可以获得如下这种电子器件，其中设置硅热沉中的热壁垒和高导热路径以耗散热，并且有益地防止了集成在热沉中的电子器件过热。

因此，有益地，由于用于热绝缘的装置和用于热耗散的装置集成在衬底中，它几乎不占据空间，并且通过沿用于热耗散的装置所给出的任何想要的方向将热量引导通过衬底，提供了改善的热耗散的控制。因此，在不影响位于衬底的正面处的集成器件的情况下，能够通过热传导，将热引导或导向衬底的背面。

而且，作为热耗散的效应，流经LED的电流将增加，因此，有益地导致发光设备的发光效率的增加。

优选地，考虑到从发热源传输热的益处，电子器件的衬底可以是导热的。

而且，考虑利用衬底的有益的半传导性质，衬底还可以制造在硅中。

衬底还可包括热传导率在100W/K.m至200W/K.m之间，或更优地为140W/K.m的材料。因此，有益地，相对于衬底本身，提供更大的热传导率。

根据本发明的一个实施例，发热电子装置可以包括发光器件(LED)，优选地，高功率LED。虽然在多种电子元件中都会产生过热，在发光器件(尤其是这种高功率驱动的发光器件)中提供有效的热耗散效应是尤其有益的。

由于其它电子装置的热敏感性，这些电子装置根据其特性甚至可以更有益地从屏蔽某些元件发出的热中获益。例如，因此其它电子装置可以包括诸如二极管和/或晶体管之类的有源元件、或诸如电阻器、电容器、电感器之类的无源元件、或它们的组合。