论文摘要
LED照明由于具有效率高、能耗低、寿命长、环保等诸多优点而被视为下一代照明技术。随着对LED照明要求的不断提高,LED器件的功率不断增大,传统的LED封装结构和热界面材料不能很好地解决越来越严重的散热问题。同时LED阵列照明的发展使得散热基板和热沉的尺寸不断增大,而传统的热风再流焊键合技术由于加热时间长、能耗大和会产生较大残余应力等原因不再适于实际工业生产的要求。为解决LED器件的散热问题,选用热导率较高的钎料（Sn-3.0Ag-0.5Cu）合金作为热界面材料,并设计了两种采用激光局部加热直接将LED芯片键合到热沉上的方法,分别为激光正面加热钎料层（以下简称LF）方法和激光背面加热Cu热沉（以下简称LB）方法。数值计算表明两者所需要的功率与贴片时间、预热温度、加热时间、Cu热沉尺寸以及对激光的吸收率有关。相比于热风再流焊（以下简称HR）,所设计的激光局部加热方法具有键合时间短、能耗低等优点。剪切载荷试验测得键合试样的断裂载荷都在2500gf附近,满足芯片键合的要求。但钎料层很脆,断裂过程中钎料层未发生或发生了较少的塑性变形。LF键合界面存在未润湿区域,随着加热时间的延长,其致密性提高;LB和HR键合界面都存在气孔,致密性较差;随着加热时间的延长,施加钎剂的LB试样的致密性稍有提高,而未施加钎剂的则变差。LF方法得到的试样的热阻比LB和HR的小;随着加热时间的延长,LF的热阻变化不大,施加钎剂的LB试样的热阻稍有降低,而未施加钎剂的LB的热阻则增加。LF方法得到的键合试样LED芯片/钎料层界面的金属间化合物为（Au,Cu）Sn4,Cu热沉/钎料层界面处则为（Ni,Cu,Au）3Sn4;LB和HR方法得到的分别为（Cu,Ni,Au）6Sn5和（Ni,Cu,Au）3Sn4。老化过程中,LB键合试样界面IMC层厚度增加并逐渐平坦。LED芯片/钎料层界面（Cu,Ni,Au）6Sn5层中Ni含量减少, Cu含量增多; Cu热沉/钎料层界面（Ni,Cu,Au）3Sn4向（Cu,Ni,Au）6Sn5转化。界面IMC层厚度与老化时间不符合抛物线关系。键合界面的剪切载荷先明显下降,老化4天后,下降减缓。