Ushio liefert erste Muster des neu entwickelten SWIR-LED-Chips der „epitex F Series“ – Weltweit erste Flip-Chip-Struktur mit InP-Materialien

Tokio, Japan – Ushio Inc. gibt gekannt, dass das Unternehmen mit der Auslieferung von Mustern seines neu entwickelten SWIR-LED-Chips der „epitex F Series“ begonnen hat. Diese LED-Chips arbeiten im Wellenlängenbereich von 1050 bis 1900 nm und zeichnen sich durch ein besonders flaches und kompaktes Design aus. Die ersten Muster wurden im August 2024 ausgeliefert (siehe Abbildung 1 und Tabelle 1).

Ein besonderes Highlight: Der Chip ist weltweit*1 der erste seiner Art, der eine Flip-Chip-Struktur auf Basis von Indiumphosphid (InP) nutzt – ein technologischer Durchbruch in der SWIR-LED-Entwicklung. Dank dieses innovativen Aufbaus entfällt die Notwendigkeit stromführender Bonddrähte, was die Aufbauhöhe des Chips erheblich reduziert und die Realisierung besonders flacher LED-Packages ermöglicht. Darüber hinaus ist durch den Wegfall von Bonddrahtflächen auf der Package-Seite eine besonders dichte Anordnung mehrerer LED-Chips möglich – ein entscheidender Vorteil für miniaturisierte Designs. Auch die optische Gestaltung wird durch das drahtlose Design vereinfacht, da Schattenbildungen auf der Lichtemissionsfläche vollständig vermieden werden (siehe Abbildung 2).

Auch in puncto Leistung überzeugt der Chip: Da keine Elektroden auf der Lichtaustrittsfläche vorhanden sind, wird die Lichtaustritts-Effizienz deutlich verbessert. Trotz seiner kompakten Abmessungen von nur 270 μm × 170 μm erreicht der neue Chip dieselbe Lichtleistung wie der bisherige Hochleistungs-SWIR-LED-Chip der „epitex D Series“ mit einer Größe von 320 μm × 320 μm.

Dank dieser herausragenden Eigenschaften und der Möglichkeit zur ultrakompakten Integration wird erwartet, dass dieser Chip einen bedeutenden Beitrag zu Anwendungen mit begrenztem Bauraum leisten kann – etwa in Smartphones und anderen kompakten Elektronikgeräten, im Bereich der Vitaldaten-Erfassung sowie bei Näherungssensoren.

*1 Laut Untersuchungen von Ushio

Tabelle 1

Abbildung 2

Datenblätter

•    C1050F-2717-X •    C1100F-2717-X •    C1200F-2717-X •    C1300F-2717-X •    C1450F-2717-X •    C1550F-2717-X •    C1650F-2717-X  •    C1750F-2717-X

Hauptanwendungen

• Lichtquelle für Biosensorik • Vitalsensor-Lichtquelle für Mobilgeräte

Beitrag zur Biosensorik

Wir sind überzeugt, dass der Flip-Chip im SWIR-Wellenlängenbereich auch in der Biosensorik wertvolle Beiträge leisten wird. Der SWIR-Bereich umfasst das „zweite biologische Fenster²“ bei 1100–1350 nm und das „dritte biologische Fenster2“ bei 1550–1800 nm, in dem die Eindringtiefe in biologisches Gewebe größer ist. Dadurch kann Licht nichtinvasiv tief ins Gewebe eindringen und liefert präzisere Informationen zur Beurteilung feiner Strukturen und Läsionen in biologischem Gewebe (siehe Abbildung 3). Darüber hinaus enthält der SWIR-Bereich Absorptionsbänder für viele Substanzen wie Wasser, Glukose, Ethanol und Cholesterin. Durch die Erkennung und genaue Quantifizierung dieser Substanzen anhand der Transmissions- und Absorptionsraten von SWIR-Licht wird die Überwachung wichtiger biologischer Indikatoren erleichtert. Dieser Fortschritt dürfte die Forschung im Bereich der Biosensorik erheblich voranbringen und die Genauigkeit der nichtinvasiven biologischen Diagnostik verbessern.

Da der Flip-Chip zudem keine Drähte zur Stromeinspeisung benötigt, kann er auf flexiblen Substraten montiert werden. Flexible Substrate sind leicht und können frei gebogen und in elektronischen Geräten platziert werden, wodurch Gewicht und Größe elektronischer Geräte reduziert werden können (siehe Abbildung 4). Dies dürfte zur Miniaturisierung mobiler Geräte und medizinischer Sensorik beitragen, die kontinuierlich Vitalfunktionen überwachen.

*2 Infrarotlicht mit Wellenlängen von etwa 700–2500 nm wird durch Molekülschwingungen in biologischem Gewebe weniger gestreut und absorbiert und eignet sich daher für die Beobachtung und Erfassung tiefer Gewebeschichten. Dieser Wellenlängenbereich wird als „biologisches Fenster“ bezeichnet.

Beitrag zur Biosensorik

Der entwickelte Chip weist einen Höhenunterschied zwischen Anode und Kathode auf, und die Elektrodenabmessungen sind gering. Daher wird für die Montage die Verwendung von Feinlot mit einer Partikelgröße von ca. 20 μm oder weniger empfohlen.

Über das ultrakompakte Gehäuse mit Flip-Chip

Wir planen, ab Oktober 2024 Testmuster des ultrakompakten Gehäuses mit dem entwickelten LED-Chip der „epitex F-Serie“ im SWIR-Wellenlängenbereich (die Gehäusegröße wird voraussichtlich 1,0 mm oder weniger betragen) auszuliefern. Bitte kontaktieren Sie uns, wenn Sie Interesse an Mustern haben.