Forord
"Det genererer mer varme enn lys", oppsummerer denne setningen "varmeutfordringen" som det voksende markedet for UVC-lysdioder står overfor. God produktvarmestyring er et viktig skritt for å forbedre levetiden til UVC-lysdioder.
1. Oversikt over termisk styring
Termisk styring refererer til bruk av rimelig kjøle- og varmespredningsteknologi og strukturell optimaliseringsdesign for de varmekrevende komponentene og systemene i pakken for å kontrollere deres interne temperatur, for å sikre normal pålitelighet av elektroniske enheter og systemer. Hensikten er å bruke ulike metoder Spre denne varmen for å opprettholde temperaturen på pakken innenfor det tillatte området.
2. Termisk styring er nøkkelen til å forbedre levetiden til UVC-lysdioder
Som alle elektroniske komponenter er UVC-lysdioder følsomme for varme. UVC LED har lav ekstern kvanteeffektivitet. I inngangseffekten omdannes vanligvis bare mindre enn 5% av kraften til lys (for tiden sies det at effektiviteten til industrielle produkter fra relaterte produsenter har overskredet 5%), og de resterende mer enn 95% Kraften omdannes til varme. Dette fører til at UVC LED-brikken genererer unormalt alvorlig varme. På dette tidspunktet, hvis varmen ikke fjernes raskt og LED-brikken holdes under maksimal driftstemperatur, vil levetiden og påliteligheten til UVC-lampen bli direkte påvirket, og den kan til og med være ubrukelig.
På grunn av den lille størrelsen på UVC-LED-lampen selv, kan det meste av varmen ikke spres fra forsiden, så baksiden av LED-lampen blir den eneste måten å effektivt spre varme. Oppgaven med å forbedre varmespredning overføres til nedstrømspakker og moduler. På dette tidspunktet er det spesielt viktig å gjøre en god jobb med termisk styring i emballasjeprosessen.
3. Termisk styring av emballasjeprosessen er uadskillelig fra de to aspektene ved materialer og prosesser
1. Materielle aspekter. Etter mange års utvikling er de nåværende UVC LED-emballasjematerialene og die bonding-prosessene på markedet ikke mye forskjellige. UVC-lysdioder på markedet er i utgangspunktet basert på flip-chip og høy termisk ledningsevne aluminium nitritt substrater. Siden aluminiumnitrid (AIN) har utmerket termisk ledningsevne (140W / mK-170W / mK), tåler den aldring av den ultrafiolette lyskilden selv. Denne løsningen tilfredsstiller ikke bare behovet for høy termisk styring av UVC-lysdioder, men drar også nytte av kvalitetskontroll av UVC-lysdioder.
2. Emballasjeprosess er en påvirkningsfaktor for termisk styring. Emballasjeprosessen er hovedsakelig legemliggjort i die-bonding teknologi, inkludert tre metoder: sølv pasta lodding, loddepasta lodding og Au-Sn eutectic lodding.
Selv om bindingskraften til sølvpasta lodding er bra, er det lett å forårsake sølvmigrering og forårsake enhetsfeil.
For loddepasta lodding, siden smeltepunktet til loddepastaen bare er ca. 220 grader, etter at enheten er montert, vil det oppstå omsmelting etter at enheten er plassert i ovnen igjen, og brikken vil sannsynligvis falle av og mislykkes, noe som påvirker påliteligheten til UVC-lampen.
Au-Sn eutektisk sveising utføres hovedsakelig av flux, noe som effektivt kan forbedre bindingsstyrken og termisk ledningsevnen til brikken og substratet. Derimot har den høyere pålitelighet og er gunstig for kvalitetskontroll av UVC-lysdioder.
Derfor er den gull-tinn eutektiske sveisemetoden mest brukt i markedet. Sammenlignet med de to første diebindingsmetodene, utføres eutektisk sveising hovedsakelig av flux, noe som effektivt kan forbedre bindingsstyrken og termisk ledningsevnen til brikken og substratet, og er mer pålitelig, noe som bidrar til kvalitetskontroll av UVC-lysdioder.
4. Med de samme materialene og prosessene kan termisk styringseffekt fortsatt være ganske forskjellig
1. For å gjøre en god jobb med termisk styring, er nøkkelen å redusere sveisehullshastigheten
I sveiseprosessen er problemet med sveising hovedsakelig involvert. Sveisehull refererer til defekter som dannes under sveising av LED-spon og substrater. De vises som hulrom i utseende. De er en viktig indikator som påvirker varmespredning. I følge relaterte eksperimenter, jo lavere sveisehullshastighet, jo bedre er varmespredningseffekten og jo lengre produktlevetid. , Jo bedre kvalitet.
2. Varmespredningen av lyskildemodulen er også et av nøkkelpunktene.
For multi-chip integrerte UVC lysdioder, jo mer integrerte sjetonger, jo mer alvorlig varmespredningsproblemet. Selv om produsentene vil redusere loddehullshastigheten for å forbedre varmespredningseffekten, er aluminiumssubstratet ikke den endelige kjøleribben.
Etter at varmen som genereres av LED-lampeperlen er utført til aluminiumsplaten, må aluminiumssubstratet effektivt lede varmen til radiatoren gjennom det termiske grensesnittmaterialet for å spre varme, for å sikre stabiliteten og sikkerheten til LED-lampeperlen for langvarig bruk. Det termiske grensesnittmaterialet kan gi en effektiv varmeledningsbane for gapet mellom aluminiumssubstratet og kjøleribben og den grove overflateteksturen, og dermed forbedre varmespredningseffektiviteten til modulen. Det finnes ulike typer termiske grensesnittmaterialer, høy komprimerbarhet og supermykhet. Termisk ledende silikonplater som kan brukes som vibrasjonsabsorbatorer, kan også brukes i UV-lysdioder.
5. Sammendrag
Etter hvert som UVC LED-markedet utvides ytterligere, må produsentene vurdere nye metoder for å møte denne utfordringen. Nå gjenstår spørsmålet hvordan man skal håndtere de høye termiske kravene til UV-lysdioder, samtidig som de sikrer at komponentene forblir kostnadseffektive, holdbare og motstandsdyktige mot slitasje på selve UV-lyskilden. UVC-desinfeksjonsteknologien implementert av lysdioder kan gi reelle transformative effekter. I utviklingen av industrien er det nødvendig å sikre at de termiske utfordringene som UV-lysdioder står overfor, kan overvinnes.
