Vorwort
& quot;Es erzeugt mehr Wärme als Licht", dieser Satz fasst die"Wärmeherausforderung" zusammen; mit dem wachsenden Markt der UVC-LEDs konfrontiert. Ein gutes Produktthermomanagement ist ein wichtiger Schritt zur Verbesserung der Lebensdauer von UVC-LEDs.
1. Übersicht über das Wärmemanagement
Das Wärmemanagement bezieht sich auf die Verwendung einer angemessenen Kühl- und Wärmeableitungstechnologie und ein strukturelles Optimierungsdesign für die wärmeverbrauchenden Komponenten und Systeme im Paket, um ihre Innentemperatur zu kontrollieren, um die normale Zuverlässigkeit elektronischer Geräte und Systeme zu gewährleisten. Der Zweck besteht darin, verschiedene Methoden zur Ableitung dieser Wärme zu verwenden, um die Temperatur der Verpackung innerhalb des zulässigen Bereichs zu halten.
2. Das Wärmemanagement ist der Schlüssel zur Verbesserung der Lebensdauer von UVC-LEDs
UVC-LEDs sind wie alle elektronischen Bauteile hitzeempfindlich. UVC-LED hat eine geringe externe Quanteneffizienz. In der Eingangsleistung werden im Allgemeinen nur weniger als 5% der Leistung in Licht umgewandelt (derzeit soll der Wirkungsgrad von Industrieprodukten verwandter Hersteller 5% überschritten haben), und die restlichen mehr als 95% der Leistung werden in Wärme. Dies führt dazu, dass der UVC-LED-Chip ungewöhnlich starke Hitze erzeugt. Wenn die Wärme zu diesem Zeitpunkt nicht schnell abgeführt wird und der LED-Chip unter seiner maximalen Betriebstemperatur gehalten wird, wird die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der UVC-LED direkt beeinträchtigt und kann sogar unbrauchbar sein.
Aufgrund der geringen Größe der UVC-LED selbst kann der größte Teil der Wärme nicht von der Vorderseite abgeleitet werden, sodass die Rückseite der LED die einzige Möglichkeit zur effektiven Wärmeableitung ist. Die Aufgabe, die Wärmeabfuhr zu verbessern, wird auf nachgelagerte Packages und Module übertragen. Zu diesem Zeitpunkt ist es besonders wichtig, wie man im Verpackungsprozess ein gutes Thermomanagement macht.
3. Das Thermomanagement des Verpackungsprozesses ist untrennbar mit den beiden Aspekten Materialien und Prozesse verbunden
1. Materielle Aspekte. Nach jahrelanger Entwicklung unterscheiden sich die aktuellen UVC-LED-Verpackungsmaterialien und Die-Bonding-Verfahren auf dem Markt nicht viel. Auf dem Markt befindliche UVC-LEDs basieren im Wesentlichen auf Flip-Chip- und Aluminiumnitrid-Substraten mit hoher Wärmeleitfähigkeit. Da Aluminiumnitrid (AIN) eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit (140W/mK-170W/mK) besitzt, kann es der Alterung der ultravioletten Lichtquelle selbst standhalten. Diese Lösung erfüllt nicht nur die Forderung nach einem hohen Wärmemanagement von UVC-LEDs, sondern kommt auch der Qualitätskontrolle von UVC-LEDs zugute.
2. Der Verpackungsprozess ist ein Einflussfaktor des Thermomanagements. Der Verpackungsprozess wird hauptsächlich in der Die-Bonding-Technologie verkörpert, die drei Verfahren umfasst: Silberpastenlöten, Lotpastenlöten und eutektische Au-Sn-Löten.
Obwohl die Bindungskraft beim Löten mit Silberpaste gut ist, kann es leicht zu einer Silbermigration und zu einem Geräteausfall kommen.
Da der Schmelzpunkt der Lötpaste beim Löten von Lötpaste nur etwa 220 Grad beträgt, kommt es nach der Montage des Geräts zu einem erneuten Schmelzen, nachdem das Gerät wieder in den Ofen gestellt wurde, und der Chip wird wahrscheinlich abfallen und ausfallen , was die Zuverlässigkeit der UVC-LED beeinträchtigt.
Das eutektische Au-Sn-Schweißen wird hauptsächlich durch Flussmittel durchgeführt, wodurch die Bindungsfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Chips und des Substrats effektiv verbessert werden können. Im Gegensatz dazu weist es eine höhere Zuverlässigkeit auf und ist für die Qualitätskontrolle von UVC-LEDs von Vorteil.
Daher wird auf dem Markt meist das eutektische Gold-Zinn-Schweißverfahren verwendet. Im Vergleich zu den ersten beiden Die-Bond-Methoden wird das eutektische Schweißen hauptsächlich durch Flussmittel durchgeführt, was die Bondfestigkeit und Wärmeleitfähigkeit des Chips und des Substrats effektiv verbessern kann und zuverlässiger ist, was der Qualitätskontrolle von UVC-LEDs förderlich ist.
4. Bei gleichen Materialien und Prozessen kann der Wärmemanagementeffekt immer noch ganz anders sein
1. Für ein gutes Wärmemanagement ist es wichtig, die Schweißhohlraumrate zu reduzieren
Beim Schweißprozess ist hauptsächlich das Problem der Schweißhohlraumrate beteiligt. Schweißhohlräume beziehen sich auf Fehler, die beim Schweißen von LED-Chips und -Substraten entstehen. Sie erscheinen als leere Erscheinungen. Sie sind ein wichtiger Indikator, der die Wärmeableitung beeinflusst. Entsprechenden Experimenten zufolge ist die Wärmeableitungswirkung umso besser und die Produktlebensdauer umso länger, je niedriger die Schweißporenrate ist. , Je besser die Qualität.
2. Auch die Wärmeableitung des Lichtquellenmoduls ist einer der Schlüsselpunkte.
Bei integrierten UVC-LEDs mit mehreren Chips ist das Problem der Wärmeableitung umso schwerwiegender, je mehr Chips integriert sind. Obwohl die Hersteller die Lötporenrate reduzieren werden, um den Wärmeableitungseffekt zu verbessern, ist das Aluminiumsubstrat nicht die endgültige Wärmesenke.
Nachdem die von der LED-Lampenperle erzeugte Wärme an die Aluminiumplatte geleitet wurde, muss das Aluminiumsubstrat die Wärme effizient durch das Wärmeschnittstellenmaterial an den Strahler leiten, um die Wärme abzuleiten, um die Stabilität und Sicherheit der LED-Lampenperle zu gewährleisten für den Langzeitgebrauch. Das thermische Schnittstellenmaterial kann einen effektiven Wärmeleitungspfad für den Spalt zwischen dem Aluminiumsubstrat und dem Kühlkörper und die raue Oberflächentextur bereitstellen, wodurch die Wärmeableitungseffizienz des Moduls verbessert wird. Es gibt verschiedene Arten von Wärmeleitmaterialien, hohe Kompressibilität und super Weichheit. Auch in UV-LEDs können wärmeleitende Silikonfolien verwendet werden, die als Schwingungsdämpfer eingesetzt werden können.
5. Zusammenfassung
Da der UVC-LED-Markt weiter wächst, müssen Hersteller neue Methoden in Betracht ziehen, um dieser Herausforderung zu begegnen. Nun stellt sich die Frage, wie mit den hohen thermischen Anforderungen von UV-LEDs umgegangen werden kann und gleichzeitig die Komponenten kostengünstig, langlebig und widerstandsfähig gegen den Verschleiß der UV-Lichtquelle selbst bleiben. Die von LEDs implementierte UVC-Desinfektionstechnologie kann echte transformative Effekte bringen. Bei der Entwicklung der Industrie muss sichergestellt werden, dass die thermischen Herausforderungen von UV-LEDs bewältigt werden können.
