1 引言

　　發(fā)光二極管的應(yīng)用無處不在，傳統(tǒng)的氮化鎵(GaN)基藍(lán)、綠光發(fā)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(nèi)裝飾等方面。GaN基藍(lán)、綠光基色LED的出現(xiàn)使功率型白光LED照明成為可能。

　　據(jù)估計(jì)，截至2007年，快速增長的LED市場中功率型LED將占據(jù)照明市場的19%。制約大功率LED快速發(fā)展的一個(gè)重要原因是出光效率不高，散熱問題難以解決。研究表明，對(duì)GaN基LED采用倒裝技術(shù)，使光從透明的藍(lán)寶石襯底發(fā)出，而不是像傳統(tǒng)的正面發(fā)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(shù)是一種用于大面積陣列互連的新型無焊料焊接技術(shù)，相比于焊料互連和現(xiàn)有的其它無焊料互連技術(shù)，熱超聲倒裝焊有以下優(yōu)勢：(1) 熱超聲倒裝焊形成的冶金結(jié)比傳導(dǎo)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(diǎn)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(shí)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(diǎn)的硅基板上，采用熱超聲倒裝技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢：超聲的振動(dòng)在金-金接觸面產(chǎn)生的摩擦作用使凸點(diǎn)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(qiáng)，從而可以在較低的溫度和壓力條件下實(shí)現(xiàn)焊接，減小高溫和大壓力對(duì)芯片造成的損傷。

　　2 設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn)

　　2.1 凸點(diǎn)設(shè)計(jì)與制作

　　倒裝焊的凸點(diǎn)可以制作在芯片或基板上，或芯片和基板上都制作凸點(diǎn)。考慮到在LED芯片上制作凸點(diǎn)，工藝過程中可能會(huì)對(duì)芯片造成不必要的損傷，因此只在硅基板的相應(yīng)區(qū)域電鍍制作了大面積金凸點(diǎn)，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(duì)1 mm伊1mm的大尺寸GaN基LED芯片，為改善其電流輸運(yùn)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(cuò)的方式，同時(shí)基板硅片上與芯片p、n 電極對(duì)應(yīng)的凸點(diǎn)也交替環(huán)繞分布，圖1 為在基板上電鍍制作的大面積金凸點(diǎn)分布的部分示意圖。