1 引言

　　發光二極管的應用無處不在，傳統的氮化鎵(GaN)基藍、綠光發光二極管(LED)已被廣泛用于交通指示、戶外全彩顯示、LCD背光源、室內裝飾等方面。GaN基藍、綠光基色LED的出現使功率型白光LED照明成為可能。

　　據估計，截至2007年，快速增長的LED市場中功率型LED將占據照明市場的19%。制約大功率LED快速發展的一個重要原因是出光效率不高，散熱問題難以解決。研究表明，對GaN基LED采用倒裝技術，使光從透明的藍寶石襯底發出，而不是像傳統的正面發光LED那樣，從吸收光的金屬接觸上表面出射，能夠獲得更高的出光效率。

　　熱超聲倒裝焊接技術是一種用于大面積陣列互連的新型無焊料焊接技術，相比于焊料互連和現有的其它無焊料互連技術，熱超聲倒裝焊有以下優勢：(1) 熱超聲倒裝焊形成的冶金結比傳導離子和粘合劑形成的連接更可靠;(2) 工藝周期可從幾分鐘降到少于10 s;(3) 單位制造成本降低。熱超聲倒裝焊用于金凸點和鍍金襯底之間的互連，能簡化工藝，減少裝配步驟，降低溫度和壓力水平，縮短鍵合時間。將電極焊盤上鍍金的大功率GaN基LED芯片倒裝焊接在電鍍有金凸點的硅基板上，采用熱超聲倒裝技術具有明顯的優勢：超聲的振動在金-金接觸面產生的摩擦作用使凸點軟化變形，界面間的有效接觸面積增大，接觸面之間形成的黏附力增強，從而可以在較低的溫度和壓力條件下實現焊接，減小高溫和大壓力對芯片造成的損傷。

　　2 設計與實驗

　　2.1 凸點設計與制作

　　倒裝焊的凸點可以制作在芯片或基板上，或芯片和基板上都制作凸點。考慮到在LED芯片上制作凸點，工藝過程中可能會對芯片造成不必要的損傷，因此只在硅基板的相應區域電鍍制作了大面積金凸點，LED 芯片的p、n電極上只濺射了一薄層金，以減小接觸電阻。針對1 mm伊1mm的大尺寸GaN基LED芯片，為改善其電流輸運條件，提高光輸出的均勻性，芯片電極分布采用p、n電極相互交錯的方式，同時基板硅片上與芯片p、n 電極對應的凸點也交替環繞分布，圖1 為在基板上電鍍制作的大面積金凸點分布的部分示意圖。