Hatékonyabbá teszi a LED chipeket a réz, az arany és a cink
2013-07-24
Egy új eljárás könnyíti meg a nagy teljesítményű félvezetők gyártását. A LED-es eszközökhöz használt chipeknek különösen nagy teljesítményűnek és kicsinek kell lenniük. Hogy ezeknek a követelményeknek megfeleljenek, a Fraunhofer Társaság kutatói egy olyan új módszert fejlesztettek ki, amellyel a félvezetők működését arany, réz vagy cink és speciális galvanizálási eljárások segítségével javítják. Az új eljárás megkönnyíti az említett chipek gyártását, ezért mindenekelőtt a LED-ipar számára lehet jelentős.
Különösen kicsik, tartósak és takarékosak: a LED-ek meghódították az autóipart, ma már a LED-es lámpatestek formájáról is fel lehet ismerni az autók márkáját. Legyen szó akár a beltéri világításról, a kijelzőkről, a szórakoztató rendszerről vagy a fék-, helyzetjelző vagy ködlámpáról – a modern autókban már majdnem mindenütt használják ezt a világítástechnikát. A hagyományos halogén- és xenonlámpákkal szemben azonban a fénykibocsátó diódákhoz speciális meghajtóra van szükség. Ennek legfontosabb feladata az, hogy folyamatosan árammal lássa el a világító diódát. Emellett bonyolult feladatokat lát el, például LED-sorokat irányít, vagy több fokozatban kapcsol egyes LED-eket, ha a belső tér világítását tompítani kell.
A LED-meghajtóknak magas követelményeknek kell megfelelniük: ellen kell állniuk az autóban tapasztalható nagy hőmérséklet- és feszültségingadozásoknak, illetve az agresszív vegyi anyagoknak. A megbízható világítóerő biztosítása érdekében a meghajtók áramkörein erősebb áramnak kell folynia. A Fraunhofer Társaság duisburgi székhelyű mikroelektronikai intézetének (Fraunhofer-Institut für Mikroelektrische Schaltungen und Systeme, IMS) kutatói egy olyan eljárást fejlesztettek ki, amellyel ilyen alkalmazásokhoz könnyebben lehet megfelelő chipeket készíteni.
Az új eljárás a galvanizáláson alapul, a félvezetőipar egy jellegzetes folyamatán, amely során fémeket választanak le a félvezetőkön. Az IMS kutatói szerint különösen a réz segítségével folyik át több áram a chipeken. Ez azért fontos, mert a legtöbb alkalmazáshoz a chipeknek egyre kisebbnek kell lenniük, ámde ugyanakkora áramnak kell átfolyni rajtuk. Az új anyagok, mint például egy rézréteg alkalmazása azonban nem lehetséges minden további nélkül, mivel a chipgyártás szokásos eljárásainak határai vannak. Ezért az IMS kutatói egy külön gyártósort készítettek az „utómegmunkáláshoz”, hogy a waferen elhelyezkedő chipeket felhasználásuknak megfelelően lehessen feljavítani.
A réz mellett más fémeket és ötvözeteket, például réz-cinket vagy arany-cinket is le lehet választani a chipeken. Ezek a rétegek forraszthatók, ami jelentős előny, mivel közvetlenül a waferen a chipre lehet forrasztani a fedőréteget, az eredmény pedig a lehető legkisebb tok a chip számára. Az érzékeny szenzorokat ezzel körbe lehet venni és meg lehet védeni anélkül, hogy ez a működésüket korlátozná. Jó példa erre a bolométer, egy hőmérsékletmérésre szolgáló érzékelő. Mivel a bolométerek házát a hiteles mérés érdekében vákuumba kell helyezni, gyártásuk mindeddig nagyon körülményes és így drága volt. Az új eljárással azonban költségkímélő módom, ezáltal sorozatban is előállíthatók.
Emellett lehetővé vált az is, hogy összetett alkatrészeket készítsenek a tokon belül. Rézzel történő galvanizálással össze lehet forrasztani egymással két chipet, például egy nagyon érzékeny fényérzékelőkkel ellátott optikai chipet egy CMOS chippel, amely az egyes fotonokat is képes mérni. Ilyen mikroelektronikai alkatrészek kiválóan alkalmasak például éjjellátó készülékekhez vagy mikroszkópok fényszegény körülmények közötti alkalmazásához.
forrás:
