LED倒装芯片与 倒装焊工艺,主讲人：徐广岁,Contents,1 倒装结构LED芯片,正装/倒装芯片结构对比,器件功率 出光效率 热性能,高可靠性 -机械强度 -散热性能,1 倒装结构LED芯片,倒装无金线封装结构,金属金属界面，导热系数高，热阻小。,传统正装封装结构,银胶热阻较高,蓝宝石层在芯片下方，导热差,低热阻，可大电流使用 结构及材料 大面积电极,1 倒装结构LED芯片,支持荧光粉薄层涂覆工艺 光源空间一致性表现优越,更均匀的空间色温分布,1 倒装结构LED芯片,无金线阻碍，可实现超薄封装，节省设计空间,10-100m,150-200m,1 倒装结构LED芯片,Thin Film Flip Chip,1 倒装结构LED芯片,倒装芯片的制备方法,以蓝宝石基底制作GaN外延片,ICP蚀刻/ RIE蚀刻,制作 透明导电层,制作 P-N电极,衬底上制备 反射散热层,芯片/衬底的划片分割,Die bond 倒装焊接,表面粗化/ 半导体表面加工,1 倒装结构LED芯片,晶片 支架,点胶,固晶,以银粉+环氧树脂在加热的条件下(150/1h)固化的方式粘合晶片与支架,银胶固晶,2 倒装焊固晶工艺,晶片 支架,绝缘胶点胶,固晶,以绝缘胶在加热的条件下固化的方式粘合晶片与支架 特点:1.粘接强度大2.绝缘胶透光可提升亮度,绝缘胶固晶,2 倒装焊固晶工艺,固晶工艺,2 倒装焊固晶工艺,固晶工艺,2 倒装焊固晶工艺,共晶固晶,相比传统固晶方式的优点: 1.金属与金属的熔合,有效降低欧姆阻抗 2.有效提升热传导效率,2 倒装焊固晶工艺,2 倒装焊固晶工艺,直接共晶焊存在的问题,只加热焊盘 孔洞-晶片推力低 焊盘和晶片的粗糙度影响 晶片倾斜影响,用吸头从晶圆上拾取晶片并放置在平台上 用加热的夹头从平台上拾取晶片 将晶片放置在预热的焊盘上 焊好的晶片置于在较低的温度下减小偏移,加热夹头,2 倒装焊固晶工艺,2 倒装焊固晶工艺,加热夹头可以显著减少孔洞 焊剂共晶在芯片中间有大的孔洞 加热夹头孔洞变得细小均匀,2 倒装焊固晶工艺,固晶质量,2 倒装焊固晶工艺,热超声倒装焊,热超声=热+力+超声能量,原理：目前认为是由于引进超声能量, 产生了声学软化效应, 使高熔点金属在较低的温度和压力下实现焊接成为可能,2 倒装焊固晶工艺,不同实验条件及剪切力,2 倒装焊固晶工艺,共晶焊的影响因素,固晶力度 共晶层均匀性 提升温度，加大固晶力度，可改善共晶层的均匀性,顶针痕深度 吸芯片力度及顶针速度 优化后吸晶固晶力度,共晶焊的影响因素,2 倒装焊固晶工艺,共晶焊的影响因素,固晶温度 选择Tg较固晶温度高10以上 E.g. Au-Sn(280 ),塑胶Tg330 回流焊最高加热温度315 -320 E.g. Ag-Sn/Sn(232 ),塑胶Tg290 回流焊最高加热温度270,2 倒装焊固晶工艺,共晶焊的影响因素,支架设计 坚固性芯片跟支架的接触面 固晶在不坚固的支架上, 芯片跟支架的接触, 推力被影响 固晶在坚固的支架上, 良好的接触提高推力,2 倒装焊固晶工艺,共晶焊的影响因素,支架设计-表面粗糙度 支架表面的粗糙度要比共晶材料的厚度 还要少, 否则共晶材料就不足够填满表 面不平的地方, 造成流动性差的情况 如果固晶在比较平滑的支架表面上, 可提升推力,3 Au-Sn共晶的制备方法,Au-20wt%Sn Au-90wt%Sn,Au-Sn二元相图,预成型片 通过冶金法加工Au-Sn预成型片,相对便宜且易于实现,但很难 加工成焊接所需的很薄的焊片 蒸渡、溅射 采用溅射或蒸等真空沉积技术,可以提供更好的过程控制并能 减少氧化,但是成本高且加工周期长。 电镀 由于镀速缓慢且成分不能精确控制，在芯片上直接电镀制备 Au-20Sn 共晶凸点比较困难.目前采用的是连续电镀方式,即先镀 Au接着镀Sn,其外层的Sn易被氧化,共熔后Au-Sn的组分不好控制。,3 Au-Sn共晶的制备方法,3 Au-Sn共晶的制备方法,电镀工艺流程,3 Au-Sn共晶的制备方法,Au/Sn:10m/10m,150时效(a)5h; (b)10h,3 Au-Sn共晶的制备方法,Au/Sn:10m/10m,150时效(c)15h; (d)20h,3 Au-Sn共晶的制备方法,Au/Sn:10m/10m,150时效(e)25h,3 Au-Sn共晶的制备方法,Au/Sn:9m/6m,回流(a)10s; (b)60s,