一文知道UVC LED封装技术

　　UVCLED的持续升温让市场变得火热起来。大家都知道UVCLED杀菌消毒效果显着，在一定剂量和距离下，只需要几秒到几十秒就能把常见的细菌杀灭。但大家不知道的是，随着市场的火热，市面上各种UVCLED应用产品应运而生，其中不乏以次充好，往往同等级别UVCLED产品，实质使用效果却是千差万别。

　　归根到底，是技术和工艺的差异。

　　UVCLED封装技术科普第一期，让我们先从关键词热管理出发，看看UVCLED封装技术背后的秘密。

　　热管理，提高UVCLED寿命的关键

　　像任何电子元器件一样，UVCLED对热敏感。

　　UVCLED的外量子效率（EQE）较低，在输入的功率中，大约只有1－3％被转换成光，而剩余的97％左右则基本被转换成热量。此时，如果不将热量快速去除，保持LED芯片低于其最大工作温度，将直接影响芯片的使用寿命，甚至不能使用。可以说，热管理是提高UVCLED使用寿命的关键。

　　做好热管理，重点在于降低焊接空洞率

　　由于UVCLED体积小的特点，大部分的热量无法从表面散热，因此LED背面成为了有效散热的唯一途径。此时，如何在封装关节做好热管理显得尤为重要。

　　说到封装环节上的热管理，离不开两个方面，一是材料，二是工艺。

　　在材料方面，经过多年的发展，目前市面上UVCLED基本以倒装芯片搭配高导热氮化铝基板的方案为主。氮化铝（AIN）具有优异的导热性（140W／mK－170W／mK），能耐紫外线光源本身的老化，满足UVCLED高热管理的需求。

　　工艺方面，目前市场上存在几种固晶方式。第一种是采用银浆，这种方式结合力虽然不错，但容易造成银迁移，导致器件失效。第二种是采用锡膏焊接，这种方式由于锡膏熔点只有220度左右，在器件贴片后，再次过炉会出现再融现象，芯片容易脱落失效，影响UVCLED可靠性。因此，市面上多数采用的是第三种固晶方式：采用金锡共晶焊。与前两种固晶方式相比，其主要通过助焊剂进行共晶焊接，能有效提升芯片与基板的结合强度，导热率，更为可靠，有利于UVCLED的品质管控。

　　既然市面上UVCLED封装的材料和固晶工艺大多一样，为什么热管理的效果却相差那么大呢？

　　在这里，不得不提焊接空洞率。

　　焊接空洞率简单来说指的是LED芯片与基板焊接过程中，由于工艺等影响，导致部分区域无法焊接上，形成的缺陷，在外形上呈现为空洞的状态，是影响散热的重要指标。

　　为了更直观地呈现焊接空洞率对热管理的影响，我们分别取了国星UVCLED以及友商UVCLED作为实验对照样本进行了空洞率检测、热阻对比实验，以及产品寿命实验。两个样本均为采用相同LED进口芯片以及金锡共晶焊工艺。

　　图注：图中蓝绿色点为产品焊接空洞

　　经检测计算，在同尺寸LED芯片下，国星UVCLED封装器件空洞率仅为9％，友商UVCLED封装器件空洞率为18％。

　　热阻实验中，由于国星UVCLED空洞率较低，与友商产品相比，产生的热阻也较低。

　　在0到480小时内，空洞率对光功率维持率的影响基本没有太大的变化；但从480小时后，国星UVCLED（空洞率9％）的光功率维持率与友商UVCLED（空洞率18％）相比，差距较明显。4000小时，友商UVCLED光功率维持率只剩60％左右，而国星UVCLED光功率维持率降幅较低，4000小时仍维持在80％左右。

　　通过是上述三个实验，我们得出结论，焊接空洞率越低，散热效果越好，产品寿命越长，品质越好。

　　值得注意的是，在降低UVCLED产品焊接空洞率上，国星光电已形成了一套较为领先和完善的工艺技术。目前，国星UVCLED产品总体空洞面积在10％以下，单颗最大空洞面积在2％以下，与市面同类产品空洞率15％－30％相比，处于行业领先水平，具有极佳的散热效果、较长的产品寿命以及优秀的产品品控。