Prefacio
& quot; Genera más calor que luz" ;, esta frase resume el" desafío de calor" frente al creciente mercado de LED UVC. Una buena gestión térmica del producto es un paso clave para mejorar la vida útil de los LED UVC.
1. Descripción general de la gestión térmica
La gestión térmica se refiere al uso de tecnología de disipación de calor y enfriamiento razonable y diseño de optimización estructural para los componentes y sistemas que consumen calor en el paquete para controlar su temperatura interna, a fin de garantizar la confiabilidad normal de los dispositivos y sistemas electrónicos. El propósito es utilizar varios métodos para disipar este calor para mantener la temperatura del paquete dentro del rango permitido.
2. La gestión térmica es la clave para mejorar la vida útil de los LED UVC
Como cualquier componente electrónico, los LED UVC son sensibles al calor. UVC LED tiene una baja eficiencia cuántica externa. En la potencia de entrada, generalmente solo menos del 5% de la potencia se convierte en luz (actualmente, se dice que la eficiencia de los productos industriales de fabricantes relacionados ha superado el 5%), y el restante más del 95% de potencia se convierte en calor. Esto hace que el chip LED UVC genere un calor anormalmente intenso. En este momento, si el calor no se elimina rápidamente y el chip LED se mantiene por debajo de su temperatura máxima de funcionamiento, la vida útil y la confiabilidad del LED UVC se verán afectadas directamente e incluso puede quedar inutilizable.
Debido al pequeño tamaño del LED UVC en sí, la mayor parte del calor no se puede disipar desde el frente, por lo que la parte posterior del LED se convierte en la única forma de disipar el calor de manera efectiva. La tarea de mejorar la disipación de calor se transfiere a los paquetes y módulos posteriores. En este momento, es particularmente importante cómo hacer un buen trabajo de gestión térmica en el proceso de envasado.
3. La gestión térmica del proceso de envasado es inseparable de los dos aspectos de materiales y procesos.
1. Aspectos materiales. Después de años de desarrollo, los materiales de embalaje LED UVC actuales y los procesos de unión de matrices en el mercado no son muy diferentes. Los LED UVC en el mercado se basan básicamente en sustratos de nitruro de aluminio de alta conductividad térmica y flip-chip. Como el nitruro de aluminio (AIN) tiene una conductividad térmica excelente (140W / mK-170W / mK), puede soportar el envejecimiento de la propia fuente de luz ultravioleta. Esta solución no solo satisface la necesidad de una alta gestión térmica de los LED UVC, sino que también beneficia el control de calidad de los LED UVC.
2. El proceso de envasado es un factor que influye en la gestión térmica. El proceso de empaque se materializa principalmente en la tecnología de unión por matriz, que incluye tres métodos: soldadura con pasta de plata, soldadura con pasta de soldadura y soldadura eutéctica Au-Sn.
Aunque la fuerza de unión de la soldadura con pasta de plata es buena, es fácil provocar la migración de la plata y provocar fallas en el dispositivo.
Para la soldadura en pasta de soldadura, dado que el punto de fusión de la pasta de soldadura es de solo 220 grados, después de montar el dispositivo, se volverá a fundir después de que el dispositivo se vuelva a colocar en el horno, y es probable que el chip se caiga y falle. , lo que afecta la fiabilidad del LED UVC.
La soldadura eutéctica Au-Sn se realiza principalmente mediante fundente, que puede mejorar eficazmente la fuerza de unión y la conductividad térmica del chip y el sustrato. Por el contrario, tiene una mayor fiabilidad y es beneficioso para el control de calidad de los LED UVC.
Por lo tanto, el método de soldadura eutéctica de oro y estaño se utiliza principalmente en el mercado. En comparación con los dos primeros métodos de unión de matrices, la soldadura eutéctica se realiza principalmente mediante fundente, que puede mejorar eficazmente la fuerza de unión y la conductividad térmica del chip y el sustrato, y es más confiable, lo que favorece el control de calidad de los LED UVC.
4. Con los mismos materiales y procesos, el efecto de gestión térmica puede ser bastante diferente.
1. Para hacer un buen trabajo de gestión térmica, la clave es reducir la tasa de vacíos de soldadura
En el proceso de soldadura, el problema de la tasa de huecos de soldadura está involucrado principalmente. Los huecos de soldadura se refieren a defectos formados durante la soldadura de chips y sustratos de LED. Aparecen como vacíos en apariencia. Son un indicador importante que afecta la disipación de calor. Según experimentos relacionados, cuanto menor sea la tasa de vacíos de soldadura, mejor será el efecto de disipación de calor y mayor será la vida útil del producto. , Mejor será la calidad.
2. La disipación de calor del módulo de fuente de luz también es uno de los puntos clave.
Para los LED UVC integrados de varios chips, cuanto más chips integrados, más severo es el problema de disipación de calor. Aunque los fabricantes reducirán la tasa de vacíos de soldadura para mejorar el efecto de disipación de calor, el sustrato de aluminio no es el disipador de calor final.
Después de que el calor generado por el cordón de la lámpara LED se conduce a la placa de aluminio, el sustrato de aluminio debe conducir eficientemente el calor al radiador a través del material de interfaz térmica para disipar el calor, a fin de garantizar la estabilidad y seguridad del cordón de la lámpara LED. para uso a largo plazo. El material de interfaz térmica puede proporcionar una ruta de conducción de calor efectiva para el espacio entre el sustrato de aluminio y el disipador de calor y la textura de la superficie rugosa, mejorando así la eficiencia de disipación de calor del módulo. Hay varios tipos de materiales de interfaz térmica, alta compresibilidad y súper blandura. Las láminas de silicona termoconductoras que se pueden usar como absorbentes de vibraciones también se pueden usar en LED UV.
5. Resumen
A medida que el mercado de LED UVC se expande aún más, los fabricantes deben considerar nuevos métodos para enfrentar este desafío. Ahora, la pregunta sigue siendo cómo lidiar con las altas demandas térmicas de los LED UV al tiempo que se garantiza que los componentes sigan siendo rentables, duraderos y resistentes al desgaste de la propia fuente de luz UV. La tecnología de desinfección UVC implementada por LED puede traer efectos transformadores reales. En el desarrollo de la industria, es necesario garantizar que se puedan superar los desafíos térmicos que enfrentan los LED UV.
