來(lái)自：LEDinside的雪球?qū)?/span>  2021年4月12日

[文/LEDinside] 隨著傳統(tǒng)LED產(chǎn)業(yè)步入成熟飽和期，廠商先后調(diào)整發(fā)展戰(zhàn)略，轉(zhuǎn)而拓展汽車(chē)照明、植物照明、UV LED、IR LED等細(xì)分市場(chǎng)以及小間距、Mini/Micro LED等新型顯示領(lǐng)域。其中，在UV LED領(lǐng)域，雖然不少?gòu)S商早有布局，但過(guò)去UV LED產(chǎn)品市場(chǎng)接受度不高，因此，UV LED產(chǎn)業(yè)一直處于起步發(fā)展階段，尤其是技術(shù)難度和價(jià)格相對(duì)更高的UVC LED。

然而，自新型冠狀病毒肺炎疫情在全球傳播以來(lái)，消費(fèi)者殺菌消毒意識(shí)迅速提高，防疫商機(jī)帶動(dòng)了UVC LED系列產(chǎn)品的需求激增，推動(dòng)全球多方力量投入研發(fā)UVC LED技術(shù)，也催生了各種各樣的產(chǎn)品，然而，這些產(chǎn)品是否都符合相關(guān)要求？

事實(shí)上，在選用可靠的UVC LED產(chǎn)品上需要考量諸多因素，比如：針對(duì)不同病毒和細(xì)菌，需要不同的劑量和照射時(shí)間，才能實(shí)現(xiàn)消毒殺菌效果。而從產(chǎn)品生產(chǎn)環(huán)節(jié)來(lái)看，從外延芯片到封裝再到成品等各個(gè)環(huán)節(jié)都有很多考量因素。本次，LEDinside針對(duì)UVC LED封裝環(huán)節(jié)，揭秘此環(huán)節(jié)所需材料、工藝、技術(shù)難題和發(fā)展趨勢(shì)，以更好地了解UVC LED封裝產(chǎn)品。

UVC LED封裝形式、工藝、材料選用特殊性

目前，UVC LED封裝有三種形式：有機(jī)封裝，半無(wú)機(jī)封裝（也稱“近無(wú)機(jī)封裝”）以及全無(wú)機(jī)封裝。

有機(jī)封裝采用硅膠、硅樹(shù)脂或者環(huán)氧樹(shù)脂等有機(jī)材料，主要包括Lamp、SMD、陶瓷Molding等產(chǎn)品，整體技術(shù)比較成熟，但抗紫外性能還需要進(jìn)一步提高。

半無(wú)機(jī)封裝（也稱“近無(wú)機(jī)封裝”）采用有機(jī)硅材料搭配玻璃等無(wú)機(jī)材料。全無(wú)機(jī)封裝則全程避開(kāi)使用有機(jī)材料，通過(guò)激光焊、波峰焊、電阻焊等方式來(lái)實(shí)現(xiàn)透鏡和基板的結(jié)合，完全減少有機(jī)材料帶來(lái)的光衰問(wèn)題以及濕熱應(yīng)力導(dǎo)致的失效問(wèn)題，能準(zhǔn)確有效提高UVC LED器件的穩(wěn)定性和可靠性。

據(jù)了解，國(guó)星光電、奧創(chuàng)深紫、鴻利秉一，及華引芯等國(guó)內(nèi)廠商均開(kāi)發(fā)了全無(wú)機(jī)封裝UVC LED產(chǎn)品。

目前半無(wú)機(jī)封裝產(chǎn)品仍是國(guó)內(nèi)市場(chǎng)主流，主要由帶杯陶瓷支架和石英玻璃構(gòu)成，通過(guò)在帶杯陶瓷基板邊緣區(qū)域涂覆抗紫外膠水來(lái)實(shí)現(xiàn)透鏡的放置。具體來(lái)講，即在杯頂或臺(tái)階處進(jìn)行點(diǎn)膠，再蓋上石英玻璃進(jìn)行固化粘結(jié)。

在材料的選用上，UVC LED封裝與一般LED有所不同。首先，選用石英玻璃是由于石英屬于無(wú)機(jī)物，不會(huì)受紫外線的影響，且石英玻璃對(duì)于UVC波段的透過(guò)率高。其次，在散熱基板方面，由于UVC LED光電轉(zhuǎn)換效率低，大部分轉(zhuǎn)換成熱量，所以一般采用導(dǎo)熱率高的氮化鋁散熱基板。此外，UVC對(duì)膠水具有壞作用，因此，粘結(jié)玻璃和支架的膠水在耐紫外性能上的要求亦比一般LED封裝高。

另值得注意的是，有部分廠商采用氧化鋁散熱基板。氮化鋁和氧化鋁基板都屬于陶瓷基板，兩者主要區(qū)別在于：氮化鋁的導(dǎo)熱率比氧化鋁高很多。其中，氮化鋁導(dǎo)熱率一般約為140W/mK-170W/mK，而氧化鋁導(dǎo)熱率僅30W/mK左右。

氧化鋁陶瓷一般呈現(xiàn)白色，導(dǎo)熱率低，通常用于低功率產(chǎn)品。然而，氧化鋁陶瓷脆性較大，相較于氮化鋁更容易碎裂，因此在劃片切割過(guò)程中容易出現(xiàn)崩角現(xiàn)象。氮化鋁陶瓷一般呈現(xiàn)灰黑色，具有高導(dǎo)熱率，通常用于大功率產(chǎn)品。另外，市面上也存在摻雜碳粉的氧化鋁陶瓷，同樣呈現(xiàn)灰黑色，但導(dǎo)熱率更低。

熱管理與氣密性影響UVC LED封裝產(chǎn)品的品質(zhì)

UVC LED封裝產(chǎn)品的品質(zhì)受熱管理和氣密性的影響，這兩方面也是封裝環(huán)節(jié)的技術(shù)難點(diǎn)。其中，熱管理直接影響UVC LED封裝產(chǎn)品的壽命，而氣密性則很大程度決定其可靠性。

UVC LED對(duì)熱敏感，其外量子效率（EQE）較低，僅小部分電能轉(zhuǎn)換成光，而大部分電能都轉(zhuǎn)換成熱量，直接影響芯片的使用壽命。鑒于此，現(xiàn)階段，很多產(chǎn)品以倒裝芯片搭配高導(dǎo)熱氮化鋁基板的方案為主。氮化鋁具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性，能耐紫外線光源本身的老化，可滿足UVC LED高熱管理的需求。

除了材料，封裝工藝也是熱管理的影響因素。封裝工藝主要體現(xiàn)在固晶技術(shù)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(jié)合力不錯(cuò)，但容易造成銀遷移，導(dǎo)致器件失效。至于錫膏焊接，由于錫膏熔點(diǎn)僅220度左右，因此在器件貼片后，再次過(guò)爐會(huì)出現(xiàn)再融現(xiàn)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(guò)助焊劑進(jìn)行共晶焊接，能有效提升芯片與基板的結(jié)合強(qiáng)度和導(dǎo)熱率，相比之下可靠性更高，有利于UVC LED的品質(zhì)管控。因此，市面上多采用金錫共晶焊方式。

在焊接工藝中，主要涉及焊接空洞率問(wèn)題。焊接空洞指LED芯片與基板焊接過(guò)程中形成的缺陷，在外形上呈現(xiàn)為空洞的狀態(tài)，是影響散熱的重要指標(biāo)，焊接空洞率越低，散熱效果越好，產(chǎn)品壽命越長(zhǎng)，品質(zhì)越好。

據(jù)了解，華引芯的無(wú)機(jī)封裝技術(shù)采用惰性氣體及還原氣體混合保護(hù)環(huán)境下對(duì)芯片進(jìn)行熱壓共晶焊接，進(jìn)一步增加電連接效率，同時(shí)降低空洞率，穩(wěn)定LED結(jié)溫。

國(guó)星光電在共晶焊工藝技術(shù)方面的優(yōu)勢(shì)和特色非常突出，該公司具備10年的共晶技術(shù)沉淀，回流共晶空洞率基本控制在10%以內(nèi)，大大低于市面上同類產(chǎn)品。據(jù)介紹，在降低焊接空洞率方面，該公司已形成了一套較為領(lǐng)先和完善的工藝技術(shù)。目前，其UVC LED產(chǎn)品總體空洞面積在10%以下，單顆最大空洞面積在2%以下，與市面同類產(chǎn)品空洞率15％-30%相比，散熱效果極佳、產(chǎn)品壽命較長(zhǎng)、產(chǎn)品品控更優(yōu)。

在可靠性方面，封裝形式是影響因素之一，但關(guān)鍵在于氣密性。在半無(wú)機(jī)封裝形式中，玻璃透鏡和帶杯陶瓷基板通過(guò)膠水連接會(huì)形成一個(gè)封閉腔。由于無(wú)法對(duì)封閉腔抽真空，當(dāng)膠水熱固化，腔體里面的空氣容易受熱膨脹外溢，形成氣泡，嚴(yán)重情況下形成氣通道。此時(shí)，外部水汽以及雜質(zhì)可以通過(guò)氣泡和氣通道進(jìn)入產(chǎn)品內(nèi)部，對(duì)芯片和基板等材料造成污染，嚴(yán)重影響產(chǎn)品的氣密性，從而影響出光及可靠性。

可見(jiàn)，氣密性對(duì)于UVC LED封裝品質(zhì)的影響很大，工藝處理技術(shù)十分關(guān)鍵。值得一提的是，通過(guò)優(yōu)化基板表面處理和持續(xù)的封裝固化工藝研究，國(guó)星光電也已形成了一套完善的封裝工藝方案，能夠有效降低封閉腔空氣，實(shí)現(xiàn)了UVC LED器件零氣泡和零氣通道。

UVC封裝格局形態(tài)：半無(wú)機(jī)封裝為主，全無(wú)機(jī)封裝為輔

除了熱管理和氣密性，抗紫外能力也是UVC LED封裝的技術(shù)難點(diǎn)之一。為提高產(chǎn)品的抗紫外性能，不少?gòu)S商加緊開(kāi)發(fā)全無(wú)機(jī)封裝產(chǎn)品。

例如，國(guó)星光電針對(duì)特殊產(chǎn)品開(kāi)發(fā)出了高性價(jià)比的全無(wú)機(jī)UVC器件，成本優(yōu)勢(shì)明顯。同時(shí)，該公司也正在與材料廠家共同開(kāi)發(fā)抗UVC的氟樹(shù)脂封裝材料產(chǎn)品，產(chǎn)品具有耐高溫、耐更大電流和抗UV輻射等特點(diǎn)。

晶能光電的UVC LED產(chǎn)品主打大功率陶瓷封裝，采用陶瓷材料封裝，產(chǎn)品散熱性能佳。

鴻利智匯亦持續(xù)開(kāi)展關(guān)于無(wú)機(jī)封裝技術(shù)的研究，旨在開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)高光功率、高可靠性、長(zhǎng)壽命、高性價(jià)比的UVC LED產(chǎn)品。

在UVC LED封裝未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)方面，國(guó)星光電認(rèn)為，未來(lái)一兩年內(nèi)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)仍將以半無(wú)機(jī)封裝為主，全無(wú)機(jī)封裝為輔的格局形態(tài)，但隨著有機(jī)材料抗紫外性能的提高和革新，氟樹(shù)脂等有機(jī)封裝將有可能重新占據(jù)一部分市場(chǎng)份額。

今年以來(lái)，UVC LED不同技術(shù)領(lǐng)域都實(shí)現(xiàn)了一定的突破，傳遞著產(chǎn)業(yè)正在蓬勃發(fā)展的信號(hào)。雖然，由于高成本和低光效等問(wèn)題，目前UVC LED產(chǎn)品無(wú)法完全替換醫(yī)療用殺菌紫外汞燈。但國(guó)星光電認(rèn)為，隨著技術(shù)的進(jìn)步，相信UVC LED很快就會(huì)慢慢進(jìn)入這個(gè)市場(chǎng)。而且，由于體積小，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，UVC LED目前在移動(dòng)消殺和小空間殺菌領(lǐng)域相比汞燈，具有一定的優(yōu)勢(shì)。據(jù)LEDinside了解，從目前市場(chǎng)應(yīng)用來(lái)看，UVC LED已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用于表面殺菌 (攜帶性殺菌產(chǎn)品、殺菌燈、母嬰產(chǎn)品)、水殺菌和空氣凈化等場(chǎng)所。

關(guān)鍵詞：先藝電子、XianYi、先藝、金錫焊片、Au80Sn20焊片、低溫共晶焊料、Solder Preform、芯片封裝焊片供應(yīng)商、芯片封裝焊片生產(chǎn)廠家、低溫釬焊片、太陽(yáng)能電池片封裝焊片、金錫合金焊片選型指南、預(yù)成形焊片尺寸選擇、銀基焊料、光伏焊帶、金屬外殼氣密封裝、共晶燒結(jié)、金錫燒結(jié)、金錫共晶燒結(jié)、共晶鍵合、合金焊料、預(yù)成形錫片、錫帶、SMT錫片、低溫錫帶、激光巴條焊接、激光巴條封裝、載帶式預(yù)成形焊片、覆膜預(yù)成形焊片、熱沉、heat sink、光電子封裝、MEMS封裝、IGBT焊料片、錫片、中高溫焊片、IGBT焊料片、錫片、納米焊膏、納米銀膏、微組裝、微納連接、金錫bump、激光巴條共晶、Gold Tin Alloy、Gold Tin Solder、晶振封蓋、電鍍金錫、錫箔、錫環(huán)、錫框、flux coating、TO-CAN共晶、共晶貼片、低溫錫膏、錫膏噴印、錫鉍合金、納米銀焊膏、納米銀膠、納米銀漿、燒結(jié)銀漿、燒結(jié)銀膏、燒結(jié)銀膠、導(dǎo)熱銀膏、導(dǎo)熱銀膠、導(dǎo)熱銀漿、銀燒結(jié)膏、銀納米膏、Ag sinter paste、submount、薄膜電路、、低溫合金預(yù)成形焊片、Eutectic Solder、金錫Au80Sn20焊料片、銦In合金焊料片、In97Ag3焊片、錫銀銅SAC焊料片、錫銻Sn90Sb10焊料片、錫鉛Sn63Pb37焊料片、金錫Au80Sn20預(yù)成形焊片、Au80Sn20 Solder Preform、大功率LED芯片封裝焊片生產(chǎn)廠家、TO封帽封裝焊片、In52Sn48、銦銀合金焊片、純銦焊片供應(yīng)商、銦In合金預(yù)成形焊片、錫銀銅SAC305（Sn96.5Ag3.0Cu0.5）焊片、錫銀銅預(yù)成形焊片焊箔供應(yīng)商、錫銻焊片、Sn90Sb10 Solder Preforms、錫鉛焊片、錫鉛Sn63Pb37焊片供應(yīng)商、錫鉛Sn63Pb37焊片生產(chǎn)廠家、錫鉛預(yù)成形焊片、金錫合金焊片選型指南、低溫合金焊片應(yīng)用、低溫合金焊片如何選擇、半導(dǎo)體芯片封裝焊片、光電成像器件的蓋板密封焊接

先藝電子、xianyi、85737.com.cn

廣州先藝電子科技有限公司是先進(jìn)半導(dǎo)體封裝連接材料制造商，我們可根據(jù)客戶的要求定制專業(yè)配比的金、銀、銅、錫、銦等焊料合金，加工成預(yù)成型焊片，更多資訊請(qǐng)看85737.com.cn，或關(guān)注微信公眾號(hào)“先藝電子”。