1 引言

　　发光二极管的应用无处不在，传统的氮化镓(GaN)基蓝、绿光发光二极管(LED)已被广泛用于交通指示、户外全彩显示、LCD背光源、室内装饰等方面。GaN基蓝、绿光基色LED的出现使功率型白光LED照明成为可能。

　　据估计，截至2007年，快速增长的LED市场中功率型LED将占据照明市场的19%。制约大功率LED快速发展的一个重要原因是出光效率不高，散热问题难以解决。研究表明，对GaN基LED采用倒装技术，使光从透明的蓝宝石衬底发出，而不是像传统的正面发光LED那样，从吸收光的金属接触上表面出射，能够获得更高的出光效率。

　　热超声倒装焊接技术是一种用于大面积阵列互连的新型无焊料焊接技术，相比于焊料互连和现有的其它无焊料互连技术，热超声倒装焊有以下优势：(1) 热超声倒装焊形成的冶金结比传导离子和粘合剂形成的连接更可靠;(2) 工艺周期可从几分钟降到少于10 s;(3) 单位制造成本降低。热超声倒装焊用于金凸点和镀金衬底之间的互连，能简化工艺，减少装配步骤，降低温度和压力水平，缩短键合时间。将电极焊盘上镀金的大功率GaN基LED芯片倒装焊接在电镀有金凸点的硅基板上，采用热超声倒装技术具有明显的优势：超声的振动在金-金接触面产生的摩擦作用使凸点软化变形，界面间的有效接触面积增大，接触面之间形成的黏附力增强，从而可以在较低的温度和压力条件下实现焊接，减小高温和大压力对芯片造成的损伤。

　　2 设计与实验

　　2.1 凸点设计与制作

　　倒装焊的凸点可以制作在芯片或基板上，或芯片和基板上都制作凸点。考虑到在LED芯片上制作凸点，工艺过程中可能会对芯片造成不必要的损伤，因此只在硅基板的相应区域电镀制作了大面积金凸点，LED 芯片的p、n电极上只溅射了一薄层金，以减小接触电阻。针对1 mm伊1mm的大尺寸GaN基LED芯片，为改善其电流输运条件，提高光输出的均匀性，芯片电极分布采用p、n电极相互交错的方式，同时基板硅片上与芯片p、n 电极对应的凸点也交替环绕分布，图1 为在基板上电镀制作的大面积金凸点分布的部分示意图。