作者：山東LED顯示屏廠家 發布時間：2020-11-24 09:49 瀏覽次數 :
前言
“產生的熱量要比光更多”，這句話總結了UVC LED這個日益增長的市場面臨的“熱量挑戰”。做好產品熱管理是提高UVC LED壽命的關鍵一步。
一、熱管理概述
熱管理是指對封裝體內的耗熱元件及系統采用合理的冷卻、散熱技術和結構優化設計，對其內部溫度進行控制，從而保證電子器件和系統正常可靠性的工作，目的是通過各種方法導出這些熱量，使封裝體的溫度維持在允許范圍內。
二、熱管理是提高UVC LED壽命的關鍵
像任何電子元器件一樣，UVC LED對熱敏感。UVC LED具有較低的外量子效率，在輸入的功率中，普遍只將不到5%的功率轉換成光(目前，據說有相關廠家產業化成品效率已經超過5%)，剩余超過95%的功率被轉換成熱量。這就導致UVC LED芯片發熱異常嚴重。此時，如果不將熱量快速去除，保持LED芯片低于其最大工作溫度，直接影響了UVC LED的壽命和可靠性，甚至不能使用。
由于UVC LED本身體積較小，大部分的熱量無法從正面散熱，因此LED背面成為了有效散熱的唯一途徑。改善散熱的任務就轉嫁到了下游的封裝和模組。此時，如何在封裝環節做好熱管理顯得尤為重要。
三、封裝環節的熱管理，離不開材料和工藝兩個方面
1.材料方面。經過多年的發展，目前市面上UVC LED封裝的材料和固晶工藝差異不大，市面上UVC LED基本以倒裝芯片搭配高導熱氮化鋁基板的方案為主。由于氮化鋁(AIN)具有優異的導熱性(140W/mK-170W/ mK)，能耐紫外線光源本身的老化。這種方案即滿足了UVC LED高熱管理的需求，又有利于UVC LED的品質管控。
2.封裝工藝是熱管理的影響因素。封裝工藝主要體現在固晶技術上，包括銀漿焊接、錫膏焊接和金錫共晶焊三種方式。
銀漿焊接雖然結合力不錯，但容易造成銀遷移，導致器件失效。
錫膏焊接，由于錫膏熔點僅220度左右，因此在器件貼片后，再次過爐會出現再融現象，芯片容易脫落失效，影響UVC LED可靠性。
金錫共晶焊主要通過助焊劑進行共晶焊接，能有效提升芯片與基板的結合強度和導熱率，相比之下可靠性更高，有利于UVC LED的品質管控。
因此，市面上多采用金錫共晶焊方式。與前兩種固晶方式相比，其主要通過助焊劑進行共晶焊接，能有效提升芯片與基板的結合強度和導熱率，更為可靠，有利于UVC LED的品質管控。
四、材料和工藝相同，熱管理效果仍舊可能差異較大
1.做好熱管理，關鍵在于降低焊接空洞率
在焊接工藝中，主要涉及焊接空洞率問題。焊接空洞指LED芯片與基板焊接過程中形成的缺陷，在外形上呈現為空洞的狀態，是影響散熱的重要指標，通過相關實驗得出焊接空洞率越低，散熱效果越好，產品壽命越長，品質越好。
2. 光源模組的散熱也是關鍵之一。
對于多芯片集成的UVC LED來說，集成芯片越多，散熱問題越嚴峻。雖然廠家會通過降低焊接空洞率以提高散熱效果，但鋁基板并非最終的散熱器。
LED燈珠產生的熱量傳導到鋁板后，鋁基板需要通過導熱界面材料將熱量高效傳導到散熱器上散熱，以保證LED燈珠長時間使用的穩定性及安全性。導熱界面材料能為鋁基板與散熱片器之間的空隙、粗糙表面紋理提供一個有效的導熱途徑，進而提高模組的散熱效率。導熱界面材料種類多樣，高壓縮性，超柔軟，可作為振動吸收體的導熱硅膠片亦可應用在UV LED中。
五、小結
隨著UVC LED市場進一步擴大，制造商需要考慮新的方法來應對這一挑戰。現在，問題仍然是如何處理UV LED的高熱需求，同時確保組件保持成本效益、耐用、能耐紫外線光源本身的磨損。由LED實現的UVC消毒技術可以帶來真正的變革效果，產業發展中需要確保能夠克服UV LED所面臨的熱挑戰。
