Predgovor
"Ustvarja več toplote kot svetlobe", ta stavek povzame "toplotni izziv", s katerim se sooča rastoči trg UVC LED. Dobro toplotno upravljanje izdelkov je ključni korak za izboljšanje življenja UVC LED- jev.
1. Pregled toplotnega upravljanja
Toplotno upravljanje se nanaša na uporabo razumne tehnologije hlajanja in razsipanja toplote ter konstrukcijsko optimizacijo za komponente in sisteme, ki porabijo toploto v paketu, za nadzor njihove notranje temperature, da se zagotovi normalna zanesljivost elektronskih naprav in sistemov. Namen je uporabiti različne metode Disipate te toplote za ohranjanje temperature pakiranja v dovoljenem območju.
2. Toplotno upravljanje je ključ za izboljšanje življenjske dobe UVC
Kot vse elektronske komponente so tudi UVC LED občutljive na toploto. UVC LED ima nizko zunanjo kvantno učinkovitost. V vhodni moči se na splošno le manj kot 5 % moči pretvori v svetlobo (trenutno se pravi, da je učinkovitost industrijskih izdelkov povezanih proizvajalcev presegala 5 %), preostala več kot 95% moč pa se pretvori v toploto. To povzroči, da UVC LED čip ustvari nenormalno hudo toploto. V tem trenutku, če se toplota ne odstrani hitro in led čip se hrani pod svojo največjo obratovalno temperaturo, bo življenje in zanesljivost UVC LED neposredno prizadeta, in je lahko celo neuporabna.
Zaradi majhne velikosti samega UVC LED-ja večino toplote ni mogoče razčleniti s sprednje strani, tako da zadnji del LED postane edini način za učinkovito disipat toploto. Naloga izboljšanja razsipanja toplote je prenesena na pakete in module v nadaljnjem toku. Trenutno je še posebej pomembno, kako dobro opraviti toplotno upravljanje v postopku pakiranja.
3. Toplotno upravljanje postopka pakiranja je neločljivo od dveh vidikov materialov in postopkov,
1. Materialni vidiki. Po letih razvoja se sedanji UVC LED embalažni materiali in procesi vezanja die na trgu ne razlikujejo veliko. UVC LED na trgu v bistvu temelji na flip-chip in visoko toplotno prevodnost aluminij nitrid substrati. Ker ima aluminijev nitrid (AIN) odlično toplotno prevodnost (140W/mK-170W/mK), lahko prenese staranje samega ultravijoličega vira svetlobe. Ta rešitev ne zadovolji le potrebe po visokem toplotnem upravljanju UVC LED, ampak koristi tudi nadzoru kakovosti UVC LED.
2. Postopek pakiranja vpliva na toplotno upravljanje. Postopek pakiranja je v glavnem utelešen v tehnologiji die-bonding, vključno s tremi metodami: spajkanjem iz srebrne paste, spajkanjem spajkanjem iz spajkanja in evtektičnim spajkanjem Au-Sn.
Čeprav je sila vezanja srebrne paste spajkanja dobra, je enostavno povzročiti selitev srebra in povzroči odpoved naprave.
Za spajkanje paste, ker je tališče ležeče paste le približno 220 stopinj, potem ko je naprava nameščena, se bo ponovno talilo po tem, ko je naprava spet nameščena v peči, in čip bo po možnosti odpadel in odpovedal, kar vpliva na zanesljivost UVC LED.
Au-Sn evtektično varjenje se izvaja predvsem s fluksom, ki lahko učinkovito izboljša trdnost vezanja in toplotno prevodnost čipa in substrata. Nasprotno pa ima večjo zanesljivost in je koristna za nadzor kakovosti UVC LED.
Zato se na trgu večinoma uporablja zlato-pločevinka evtektična metoda varjenja. V primerjavi s prvima dvema metodama vezanja die, se evtektično varjenje izvaja predvsem s fluksom, kar lahko učinkovito izboljša trdnost vezanja in toplotno prevodnost čipa in substrata ter je zanesljiveje, kar je v skladu s kakovostnim nadzorom UVC LED.
4. Z enakimi materiali in postopki je lahko učinek toplotnega upravljanja še vedno precej drugačen
1. Da bi dobro opravili toplotno upravljanje, je ključ zmanjšati stopnjo varilne praznine
V postopku varjenja gre predvsem za problem stopnje varilne praznine. Varilne praznine se nanašajo na napake, ki so se tvorle med varjenjem LED čipov in substratov. Pojavljajo se kot praznine v videzu. So pomemben kazalnik, ki vpliva na toplotno disipacijo. Glede na sorodne poskuse, nižji kot je stopnja varilne praznine, boljši je učinek razsipanja toplote in daljša življenjska doba izdelka. , Boljša je kakovost.
2. Toplotna disipacija modula svetlobnega vira je tudi ena od ključnih točk.
Za multi-chip integrirane UVC LED, bolj integrirani čipi, hujša problem toplotne disipacije. Čeprav bodo proizvajalci zmanjšali stopnjo praznine spajka, da bi izboljšali učinek razprševanja toplote, aluminijasti substrat ni končni pomivalnik toplote.
Ko se toplota, ki jo proizvaja led žarnica, izvede na aluminijasto ploščo, mora aluminijasti substrat učinkovito izvajati toploto do radiatorja skozi material toplotnega vmesnika, da se raztovori toplota, da se zagotovi stabilnost in varnost LED žarnice za dolgoročno uporabo. Material toplotnega vmesnika lahko zagotovi učinkovito toplotno prevodno pot za vrzel med aluminijevim substratom in grelnim koritom ter grobo površinsko teksturo, s čimer se izboljša učinkovitost toplotnega razsipanja modula. Obstajajo različne vrste materialov toplotnega vmesnika, visoka kompresibilnost in super mehkoča. Termo prevodne silikonske liste, ki jih lahko uporabimo kot absorberje vibracij, lahko uporabljamo tudi v UV-ED-jih.
5. Povzetek
Ker se led trg UVC še širi, morajo proizvajalci razmisliti o novih metodah za rešitev tega izziva. Zdaj ostaja vprašanje, kako obravnavati visoke toplotne zahteve UV LED, hkrati pa zagotoviti, da komponente ostanejo stroškovno učinkovite, vzdržljive in odporne na hlajenje samega UV svetlobnega vira. Tehnologija razkuževanja UVC, ki jo izvajajo LED, lahko prinese realne transformativne učinke. Pri razvoju industrije je treba zagotoviti, da se lahko toplotni izzivi, s katerimi se soočajo UV LED, premagajo.
