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一篇文章揭示UVC LED封装材料/工艺/技术难点及趋势

随着传统LED产业进入成熟饱和期,厂商纷纷调整发展策略,转而拓展汽车照明、植物照明、UV LED、IR LED等细分领域,以及小间距、mini/micro LED等新型显示字段。 其中,在UV LED领域,虽然不少厂商有长期布局,但UV LED产品市场在过去并未获得高认可度。 因此,UV LED产业一直处于起步阶段,尤其是技术难度和价格相对较高的UVC LED。 但随着新型冠状病毒肺炎全球蔓延,消费者的杀菌消毒意识迅速提升,对UVC LED系列产品的需求增加,推动全球多方力量投入研发UVC LED技术的发展,也催生了五花八门的产品,这些产品是如何满足相关要求的呢?事实上,在选择可靠的UVC LED产品时,需要考虑很多因素,例如:针对不同的病毒和细菌,采用不同的剂量和照射时间,以达到消毒杀菌的效果。 从产品生产的角度来看,从扩展芯片到封装再到成品,都有很多考量。 此次,LEDINSIDE揭示了UVC LED封装分会所需的材料、工艺、技术问题和发展趋势,以更好地了解UVC LED封装产品。 UVC LED的封装形式、工艺、选材都比较特殊。 目前UVC LED封装有三种形式:有机封装、半无机封装(又称 “近无机包装 ”) 和全方位包装。 有机封装采用有机硅、硅树脂或环氧树脂等有机材料,主要有LAMP、SMD、陶瓷MOLDING等产品。 整体技术比较成熟,但抗紫外线性能有待进一步提升。 半无机包装(也称为 “近无机包装 ”) 使用有机硅材料与玻璃和其他无机材料。 整个无机包装避免了在整个过程中使用有机材料。 镜片与基板的结合是通过激光焊接、波峰焊接和电阻焊接来实现的。 有效提高UVC LED器件的稳定性和可靠性。 据了解,国星光电、野马神子子、宏利冰一、华银芯等国内厂商均已开发出全无机封装的UVC LED产品。 目前,半无机包装产品仍是国内市场的主流。 它主要由陶瓷支架和带杯的石英玻璃组成。 它是通过在陶瓷基板的边缘区域涂上抗紫外线胶来实现镜片的。 具体是在杯子的顶部或台阶上点胶,然后覆盖石英玻璃进行固化粘合。 在材料方面,UVC LED封装不同于普通LED。 首先,选择石英玻璃是因为石英是无机的,不会受到紫外线的影响,而且石英玻璃在UVC波段的高出率高。 其次,在散热基板方面,由于UVC LED光电转换效率低,大部分都转化为热量,所以一般采用升温速率高的氮化铝散热基板。 另外,UVC对胶水有不好的影响。 因此,粘接玻璃和支架的玻璃对抗紫外线的要求高于普通LED封装。 另外值得注意的是,部分厂商使用氧化铝散热基板。 氮化铝和氧化铝基板都属于陶瓷基板。 两者的主要区别在于氮化铝的升温速度远高于氧化铝。 其中,氮化铝导热系数一般在140W/mk-170W/mk左右,而氧化铝导热系数只有30w/mk左右。 氧化铝陶瓷一般为白色,导热率低,通常用于小功率产品。 但是氧化铝陶瓷体积大,比氮化铝更容易开裂。 因此,在切割过程中容易塌陷。 氮化铝陶瓷一般呈灰黑色,升温速度快,通常用于大功率产品。 此外,市面上也有掺杂氧化铝陶瓷,也是灰黑色,但升温速率较低。 热管理质量和气体密度影响UVC LED封装产品UVC LED封装产品的质量。 产品质量的好坏和气密性的影响。 这两个方面也是封装环节的技术难点。 其中,热管理直接影响UVC LED封装产品的寿命,而气密性在很大程度上决定了其可靠性。 UVC LED对热敏感,其外量子效率(EQE)低,只有少部分电能转化为光能,大部分电能转化为热能,直接影响使用寿命芯片。 有鉴于此,现阶段很多产品都是基于高导热氮化铝基板浇注芯片的方案。 氮化铝具有优良的导热性,可以耐受UV光源本身的老化,满足UVC LED高热管理的需要。 除了材料,封装工艺也是热管理的影响因素。 封装工艺主要体现在固晶技术上,包括银浆焊接​​、锡膏焊接、金锡共晶焊接。 银浆焊接虽好,但容易引起银迁移,导致器件故障。 至于锡膏的焊接,由于锡膏的熔点只有220度左右,器件贴片后会再次出现再熔合的现象。 金锡共晶焊接主要用于通过焊剂进行共晶焊接,可有效提高芯片与基板的结合强度和导热性。 相比之下。 因此,市场上采用金锡共焊方式。 在焊接过程中,主要涉及焊接空洞率的问题。 焊接空孔是指LED芯片与基板焊接过程中形成的缺陷。 它在外观上呈现出一种空虚的状态。 是影响散热的重要指标。 焊接空孔越低,散热效果越好,产品寿命越长,质量越好,质量越好。 据了解,华银芯的无机封装技术利用惰性气体和还原气体混合保护环境对芯片进行热压共晶焊接,进一步提高电连接效率,同时降低空洞率,稳定LED结温. 国星光电在普通晶焊技术上的优势和特点非常突出。 公司10年共晶技术沉淀,回流共晶真空率基本控制在10%以内,大大低于市面上同类产品。 据介绍,在降低焊接空洞率方面,公司已形成了较为领先和完善的工艺技术。 目前其UVC LED产品整体空孔面积在10%以下,单孔最大空孔面积在2%以下。 与市面上同类产品15%-30%的空洞率相比,散热效果极佳,产品寿命长,产品项产品更好的控制。 在可靠性方面,封装形式是因素之一,但关键是。 在半无机封装的形式下,玻璃镜片和杯状陶瓷基板将通过胶水连接形成一个封闭的空腔。 由于封闭的腔体不能抽真空,所以当胶水受热时,腔体内的空气很容易受热而溢出,形成气泡,严重时形成气道。 这时,外界的水蒸气和杂质可以通过气泡和气体通道进入产品,对芯片和基板等材料造成污染,严重影响产品的气密性,从而影响光和可靠性。 可见,气密性的影响对UVC LED封装的质量影响很大,工艺加工技术非常关键。 值得一提的是,国星光电通过优化基板的表面处理和连续封装固化技术,还形成了完整的封装工艺解决方案,可以有效减少封闭腔体空气,实现零气泡和零UVC LED器件,零零。 空气通道。 UVC封装模式:以半无机封装为主,全无机封装辅以热管理和气密性。 抗紫外线也是UVC LED封装的技术难点之一。 为了提高产品的抗紫外线性能,很多厂家都加紧了全无机包装产品的开发。 例如,国星光电针对特殊产品开发了高成本的全无机UVC器件,成本优势明显。 同时,公司还与材料厂商共同开发抗UVC氟树脂封装材料产品。 该产品具有耐高温、大电流、抗紫外线辐射等特点。 京能光电的UVC LED产品以大功率陶瓷封装为主。 采用陶瓷材料封装,产品散热性能好。 鸿利智汇还持续开展无机封装技术研究,旨在开发具有高光功率、高可靠性、长寿命、高性价比的UVC LED产品。 就UVC LED封装未来发展趋势而言,国星光电认为,未来一两年国内市场仍将以封装为主,全无机封装为辅,但随着有机材料通过抗紫外线和创新的改进和创新,氟树脂等有机封装可能会占据部分市场份额。 今年以来,UVC LED的不同技术领域都取得了一定的突破,传递出行业蓬勃发展的信号。 虽然,由于成本高、光效低,目前的UVC LED产品还不能完全替代医用杀菌UV汞灯。 但国星光电认为,随着技术的进步,相信UVC LED很快就会慢慢进入这个市场。 而且,由于体积小、设计简单,UVC LED目前在移动杀戮和小空间杀菌领域。 与水银灯相比,具有一定的优势。 据LEDINSIDE了解,从目前的市场应用来看,UVC LED已经开始应用于表面杀菌(随身杀菌产品、杀菌灯、母婴产品)、水杀菌和空气净化

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