Uno sguardo illuminato sulla produzione di diodi a emissione di luce
I LED di colore bianco e blu generalmente vengono prodotti su wafer di carburo di silicio (SiC) o zaffiro (allumina) (Al2O3). Le fasi più costose e lunghe sono la lappatura e la lucidatura. La lappatura per rimuovere i graffi superficiali e i segni della sega viene eseguita immediatamente dopo il taglio dei lingotti in wafer. La lucidatura avviene in un secondo momento, generalmente con due o tre passate di macchine ad altissima precisione. La sostituzione della lappatura con la molatura convenzionale ridurrebbe i tempi di lavorazione e consentirebbe una migliore qualità della superficie, riducendo di conseguenza il tempo necessario per la lucidatura. Ad oggi è un obiettivo difficile da raggiungere perché la molatura dei wafer di zaffiro è soggetta a un alto grado di variabilità e non esiste un modo diretto per monitorare i parametri di processo nella zona di contatto tra la mola e il wafer. I partner che lavorano al progetto THERMOGRIND, finanziato dall'UE, hanno risolto questo problema con una tecnologia innovativa volta a misurare e controllare la temperatura di molatura, una delle principali variabili per il controllo del processo. I ricercatori hanno sfruttato la trasparenza ottica dello zaffiro alla radiazione a infrarossi (IR) utilizzando lo zaffiro per formare l'elemento fondamentale di un sistema di bloccaggio del wafer ad albero cavo IR-trasparente (piastra ad aspirazione). Un sensore rileva la radiazione IR dal wafer di zaffiro che viene trasmessa attraverso la piastra, consentendo l'accesso ottico a una posizione preferita sul wafer. Dopo aver analizzato nel dettaglio la dipendenza dei segnali di temperatura da vari parametri e condizioni operative, gli scienziati hanno determinato i criteri di controllo termico per il processo di molatura. Dalle correlazioni hanno sviluppato il sistema di controllo a circuito chiuso integrato nella macchina utensile. Gli scienziati che hanno partecipato al progetto THERMOGRIND hanno sviluppato una soluzione innovativa ai problemi dei costi e dei tempi necessari per la produzione di LED di colore bianco e blu su wafer di zaffiro. Le piccole e medie imprese (PMI) dell'UE potranno quindi contare su una posizione ideale per competere con i produttori esteri in questo mercato globale di vaste dimensioni. Inoltre, la tecnologia modulare dovrebbe incentivare le vendite di singoli componenti per altre applicazioni da parte delle PMI partner che li producono.
