La tecnología Flip chip  fue uno de los temas estrella en la jornada de trabajo “Tecnología de Automatización para Iluminación de Estado Sólido” celebrada durante LED Taiwán 2013 de Semiconductor Equipment and Materials Internacional (SEMI).

Tecnología de placas de fósforo para una  mayor uniformidad

El Instituto de Investigación de Tecnología Industrial  de Taiwan  (ITRI por sus siglas en inglés) hizo su presentación sobre la tecnología de soldadura de chips eutéctica de baja temperatura, mientras Epistar Co. se centró en su tecnología de placas de fósforo.

Por su parte, el Director de I+D de Everlight, Johnny Lu, también presentó la tecnología de placas de fósforo de la compañía. El fósforo se mezcla con pegamento, y a continuación se pega en el flip chip  para su corte. En comparación con los  métodos convencionales de dispensado y de pulverización, las placas de fósforo presentan una mayor uniformidad de forma e incluso del color y del brillo. Lu explicó que la tecnología de placas de fósforo también fue probada en los chips de montaje superficial (SMD,  surface mounted device). Sin embargo, desde una perspectiva de coste, los beneficios del uso de tecnologías de placa de fósforo en los chips SMD son limitados. Por lo tanto, la tecnología de placas de fósforo de Everlight se centra principalmente en el montaje de flip chips.

Soldadura eutéctica de baja temperatura mejora disipación térmica

Huang Meng- Chi, Director de la División de Módulos de Iluminación Avanzada del Laboratorio de Investigación de Mecánica y Sistemas del ITRI, presentó la tecnología de soldadura eutéctica de baja temperatura de chips. Mediante esta tecnología, el chip del LED se fija en un marco de conexión (leadframe) o sustrato cerámico en un ambiente a temperatura inferior a los 100 grados Celsius. La capa de unión influye decididamente en la disipación de calor del LED, y el material utilizado para la soldadura eutéctica afectará a la fiabilidad del LED. El proceso de fabricación y los materiales utilizados por el ITRI bajo esta tecnología  han demostrado tener varias ventajas como la disipación de calor, su bajo coste (material para soldadura de chips eutéctica más económico que los utilizados en la actualidad) y capacidad de producción de grandes volúmenes. Huang señaló que ITRI está cooperando con los dos principales fabricantes de LED de Taiwán para desarrollar esta tecnología, que les ayudará por otra parte a vencer el escollo tecnológico de la baja capacidad de disipación de calor de la soldadura de chips con pasta de plata utilizada actualmente. Por su parte, los fabricantes internacionales están aplicando soldaduras de oro y estaño de bajo costo (AuSn) que también resultan adecuadas para la producción de flip chips.

Tecnología de flip chip

La tecnología de flip chip no es ninguna novedad.  Introducida ya en 1964 para su uso en microprocesadores,  esta tecnología de integración de chips sigue creciendo a unas tasas medias anuales de 19% según indica Reportlinker.com  en su informe Tecnología y Mercado Flip Chip , y cada vez son más numerosas sus aplicaciones.

En el sector de iluminación LED, este sistema presenta un cambio en  la orientación del LED posicionando a este hacia abajo de modo que el electrodo en los chips de LED queda en contacto directo con los sustratos sin requerir “bonding” de hilos. Este cambio supone una serie de ventajas respecto a los chips de estructura vertical como son un área de emisión de luz más amplia (al no estar obstruida la emisión de luz por el hilo de unión), una mejor disipación del calor (no requiere sustratos intermedios de unión que incrementan la resistencia térmica), y la capacidad de unirse a bases de capa fina lo que resulta en unos menores tamaños y la posibilidad de integrarlos en luminarias más grandes. Los fabricantes de LED globales la están desarrollando activamente e incorporándola en sus líneas de producción, tanto los grandes fabricantes internacionales, incluyendo Philips Lumileds  y Cree, como los fabricantes taiwaneses que son los que mayor capacidad productiva concentran en el territorio (28%). En esta región se han involucrado a todos los niveles de la cadena productiva,  tanto  los grandes proveedores de materia prima de chips como Epistar Co., Forepi , Genesis Photonics Inc. , como los fabricantes de producto terminado como Everlight.