Wie die Miniaturisierung gelingen kann – auch mit Micro-LEDs

Hanau / Bregenz, 25. September 2018

Durch stark schrumpfende LEDs braucht es zum einen Materialien, die hohe Temperaturen schnell abführen können und zum anderen Lösungen wie Micro-LEDs zuverlässig elektrisch angebunden werden können – wie das geht, zeigt Heraeus auf dem International LED professional Symposium 2018

Sinter Paste by Heraeus

Es ist ein Riesentrend: Leuchtdioden werden immer kleiner. „Dadurch ergeben sich ganz neue Möglichkeiten, da LEDs immer enger bestückt werden können. Das ist überall dort ein großer Vorteil, wo hohe Leuchtdichte benötigt wird“, sagte Stefan Mausner, Segment Marketing Manager LED bei Heraeus Electronics, auf dem International LED professional Symposium (LPS) 2018 in Bregenz ( siehe zusätzliches Interview ). Beispiele dafür sind Fahrzeugscheinwerfer oder UV-LED Module, in denen sehr eng gepackte LEDs für extrem hohe Leuchtdichten und damit hohe Leistungsdichten sorgen.

Technische Herausforderungen der Micro-LEDs

„Doch diese fortschreitende Miniaturisierung bringt auch eine Menge technischer Herausforderungen mit sich, die nicht zu unterschätzen sind“, betonte Stefan Mausner während des LPS 2018 in Bregenz. Die konkreten Fragen für die Hersteller lauten: Wie gelingt die elektrische Anbindung von Micro-LEDs, welche eine Kantenlänge von unter 150µm aufweisen können und somit Standard-Lotmaterialien nicht mehr eingesetzt werden können.

Verlustwärme durch Sinterpaste effektiv abführen

Die Verlustwärme kann über das Die-Attach-Material – also die Chipanbindung – vom LED-Chip in das Keramik- oder Metall-Substrat transportiert werden. Die von Heraeus Electronics speziell für LED-Anwendungen entwickelte Sinterpaste weist einen doppelt so hohen Wärmeleitwert auf wie etwa Gold-Zinn- oder Zinn-Silber-Legierungen. Somit kann auch die Verlustwärme deutlich schneller abgeführt werden, was zu einer höheren Lichtausbeute führt und letztlich den LED-Chip vor Schäden schützt.

Hochfeine Lotpasten für elektrische Anbindung

Die elektrische Anbindung der Micro-LEDs auf dem so genannten Backplane muss mit hochfeinen Materialien erfolgen: Micro-LEDs können eine Kantenlänge unter 150 µm aufweisen. Da konventionelle Lotpasten mit einer Partikelgröße von 20 bis 45 µm die Anforderungen an die Bond-Line-Thickness und Schablonenöffnung nicht erfüllen können, braucht es Lotlegierungen mit einer Partikelgröße von unter 11 µm. Die Heraeus WS5112 Typ 7 Lotpaste mit dem patentierten Welco-Lotpulver ermöglicht es, bis zu 50 µm kleine Lötdepots aufzudrucken.

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