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在11月6日下午进行的“P203可靠性与热管理技术分会”上,来自香港科技大学的陶勉发表了关于倒装芯片的焊接点散热问题的报告。
LED倒装芯片(Flip Chip LED),是指无需焊线就可直接与陶瓷基板直接贴合芯片。与垂直结构、水平结构并列,其特点是有源层朝下,而透明的蓝宝石层位于有源层上方,有源层所发的光线需要穿过蓝宝石衬底才能到达芯片外部。
与传统正装芯片相比,传统的通过金属线键合与基板连接的晶片电气面朝上,而倒装芯片的电气面朝下,相当于将传统芯片翻转过来。
目前,倒装芯片由于其良好的散热性能和较高的出光率,广泛引起了当前LED产业的关注。
三星、隆达、Philips、晶科电子等知名大厂均已生产倒装芯片,未来市场前景也十分客观。
倒装芯片除了具有更好的热管理性能,以及其具有更简单的制造工艺和更佳的可靠性,并且可耐超过800mAh甚至更大的电流等优点之外,无需打金线这一点也使得荧光粉涂布更为简单。
陶勉在报告中阐释,对于一个FC-LED,其工作区域一般是以一薄层钎料,例如锡基钎料或者金锡共晶钎料,直接连接到其支架上。这样焊接层就成为主要的散热通道。通常,芯片的焊接是通过热压工艺或者回流工艺实现的。但是对于这几种工艺,时常会在固晶层内发现焊接缺陷。在回流焊工艺中,由于使用了助焊剂,空洞很有可能被困在固晶层内。另一方面,对于热压焊接,由于芯片焊盘和支架焊盘之间的表面粗糙度或者表面平面度,局部区域可能未被焊接上。
因此,在芯片缺陷上面的p-n结,将会失去它原来应有的散热通道,而成为了一个热点。在陶勉的研究中,我们用有限元方法,研究了这些缺陷所引起的稳态热效应。几何模型是一个1 mm*1 mm的FC-LED,固晶到一个硅衬底上,并且在固晶层中,人为地加入了缺陷。我们研究了不同结构要素对芯片结温分布的影响。结果表明,固晶层中的空洞会在p-n结中产生热点。