Chipmontagetechnologie für UV-LEDs entwickelt

Insbesondere im Hinblick auf den Einsatz zur Wasserentkeimung, Fototherapie und Sensorik arbeitet das FBH an der Entwicklung effizienter Leuchtdioden (LEDs), die UV-B-Strahlung im Wellenlängenbereich 280 - 320 nm emittieren. Bisher konzentrierten sich die Arbeiten auf die Optimierung der epitaktischen Schichtstrukturen, wozu einfache LED-Teststrukturen hergestellt und mittels "On-Wafer"-Messungen charakterisiert wurden. Nunmehr wurde eine Technologie entwickelt, mit der LEDs als Einzelchips gefertigt und auf Wärmespreizern und Gehäusesockeln montiert werden können. Der Chipprozess hat dafür an Komplexität deutlich zugenommen. So greifen z.B. p- und n-Kontakte ineinander und sind für eine großflächige Ankontaktierung durch eine Isolatorschicht voneinander separiert. Einzelchips der Größe 0,6 mm x 1 mm werden aus dem Wafer durch Laserritzen und anschließendes Spalten gewonnen, in Flip-Chip-Geometrie auf strukturierte AlN-Wärmespreizer gelötet und schließlich auf TO-Gehäusesockel geklebt und drahtgebondet. Abb. 1 zeigt einen derart aufgebauten LED-Chip in der Draufsicht.

Mithilfe von UV-LEDs, die bei einer Wellenlänge von ca. 320 nm emittieren, wurde die Funktionalität der Montagetechnologie nachgewiesen. Abb. 2 zeigt, dass im Vergleich zur "On-Wafer"-Messung die Ausgangsleistung der montierten LEDs um mehr als den Faktor zwei größer ist. Dies ist insbesondere auf eine effizientere Auskopplung des UV-Lichts über die Seitenkanten des Chips zurückzuführen. Gleichzeitig wird in montierten LEDs im Vergleich zur "On-Wafer"-Messung die Verlustwärme effizienter aus dem lichtemittierenden Bereich abgeführt. Dies belegen Messungen des thermischen Widerstands, wie sie in Abb. 3 gezeigt sind. Mit der vorliegenden Montagetechnologie ist das FBH nunmehr in der Lage, Funktionsmuster seiner UV-LEDs in einer Form zur Verfügung zu stellen, wie sie z.B. in UV-LED-Modulen zur Wasserentkeimung zum Einsatz kommen.

FBH-Forschung: 06.05.2011