大功率發(fā)光二極管（led）正在醞釀針對日常消費市場的大規(guī)模量產(chǎn)，這將把固態(tài)照明（SSL）帶入光明的未來。盡管其市場份額還小于傳統(tǒng)的照明器件，但據(jù)預測，到2007年led的市場份額將快速增長到19%。1要實現(xiàn)這樣的增長目標需要發(fā)光二極管繼續(xù)提高亮度和發(fā)光效率，與此同時還要降低運行期間的照明成本。最初的產(chǎn)品研究和測試結果表明采用熱超聲金-金鍵合技術的金釘頭-凸點倒裝芯片組裝方法對大功率led應用來說比較合適。
為手機中的數(shù)碼相機提供閃光功能對大功率led來說是一個挑戰(zhàn)，同時也是一次機會。到2009年，盡管用于液晶顯示器（LCD）和鍵盤背光的led銷售額下降將超過40%，但用于照相手機閃光功能的大功率LED卻呈現(xiàn)相反地發(fā)展趨勢，其年平均增長率預計高達87%。2采用這種LED作為閃光燈可在距離大于1m的范圍內(nèi)得到高品質(zhì)的圖像。在2003年，帶有照相功能的手機銷售量超過了單純的數(shù)碼相機。隨著高分辨率（3百萬到5百萬像素），帶有光學變焦和閃光功能照相手機的問世，單純的數(shù)碼相機將逐漸被照相手機所取代。高分辨率的傳感器、通過光學變焦實現(xiàn)遠距離拍照以及強制閃光功能都需要閃光燈的亮度比現(xiàn)有的氙閃光燈更高。目前照相手機中最好的LED閃光燈通過1A（4W）的脈沖可以在1m的距離產(chǎn)生60勒克司的照明度。而高分辨率的相機為了在日?；虻土炼拳h(huán)境中得到高質(zhì)量的圖像，需要在2到3m的距離內(nèi)達到30勒克司的照明度。
圖1.采用LED的相機閃光燈單元
（Lumileds GGI Photoflash
Unit），該單元將被保護的發(fā)
光二極管通過GGI組裝到陶瓷
基板上。
為了滿足無鉛要求，一種替代的方案是GGI技術。通過采用熱壓——加熱并加壓力——或熱粘結工藝將金釘頭凸點與基板/封裝/芯片上的金鍵合區(qū)連接。4熱壓和芯片粘結技術已經(jīng)在產(chǎn)業(yè)界使用好多年了，特別是LCD顯示器驅(qū)動電路芯片，其引腳數(shù)很多，大部分采用這種方法粘結。但熱壓鍵合方法速度較慢，每個芯片完成粘結需要10到13秒，這無法滿足高速熱超聲組裝的要求。另外熱壓芯片粘結需要加熱溫度高于300℃，這么高的溫度會損壞其他敏感芯片和類似于塑料、多層基板及樹脂之類的封裝材料。
近年來，通過改進GGI設備，已經(jīng)有效地提高了凸點制作速度、縮短了熱超聲芯片粘結時間并且改進了制作工藝。目前，熱超聲GGI已經(jīng)在SAW濾波器、硬盤驅(qū)動頭、助聽設備和RFID標簽等應用中已經(jīng)實現(xiàn)了大批量生產(chǎn)。然而釘頭-凸點技術基本還停留在低功耗、低電流和低凸點數(shù)的應用中。
在很小的區(qū)域內(nèi)增加光輸出量需要更高的功率和電流，這樣會產(chǎn)生更多的光和熱。目前使用的倒裝芯片技術由焊料凸點實現(xiàn)，焊料互連的導電和導熱性能都很差。其他的無鉛焊料合金的導熱性能比含鉛合金更差。對于導電和導熱應用來說，使用金都是一個更好的選擇。金釘頭凸點比焊料凸點更容易形成頂部平整的結構，這樣可以縮短導熱通路并且使最終產(chǎn)品的厚度更低。圖1所示的是相機閃光燈單元，高度只有1mm，引腳區(qū)域面積為2.0×1.6mm，當通過1 A（4 W）的脈沖，可在1m范圍內(nèi)可以產(chǎn)生60勒克斯的照明度。
盡管金釘頭凸點的物理性能已經(jīng)符合要求，為了低成本、高產(chǎn)量地制造出可靠的產(chǎn)品，還需要針對工業(yè)界的大規(guī)模應用對相關的制造流程進行優(yōu)化。同傳統(tǒng)的焊料凸點倒裝芯片封裝相比，如果從制造角度考慮，GGI封裝有幾個明顯的優(yōu)點。
圖2.釘頭凸點與其他晶圓級
凸點制作方法的成本比較。
感謝Kulicke & Soffa公司。
在大功率LED的互連應用中，采用金基的互連比現(xiàn)有的焊料倒裝芯片制作流程要短，也更為簡潔。焊料倒裝芯片封裝在芯片倒裝之前通常要涂助焊劑，之后進行高溫再流。涂助焊劑的工藝需要精確控制，再流之后為了防止沾污光學器件表面，還必須將助焊劑清洗掉。而采用GGI組裝的流程完全不需要使用助焊劑。
釘頭凸點的制作和熱超聲鍵合的溫度在150～160℃之間，而且焊料凸點再流的溫度在220～230℃之間。在封裝的制作過程中，如果工藝的溫度比較低可以在封裝材料的選擇上獲得更大的自由度。
目前研究中的各種無鉛合金再流溫度都要高于鉛錫共晶合金。
大部分的led封裝都是采用透明的樹脂材料，它們很難承受無鉛焊料再流的高溫。如果采用金凸點，可以免去材料選擇的挑戰(zhàn)，其可制造性高，并且封裝的可靠性要好，從而節(jié)省了封裝的成本，也不需要開發(fā)使用無鉛合金的新工藝流程。
金互連的導熱能力陡哂諍噶蝦轄穡虼瞬捎媒鶩溝愕腖ED允許的工作溫度要高于現(xiàn)有的led封裝。這
