序文
& quot;光よりも多くの熱を発生します& quot ;、この文は& quot;熱チャレンジ& quot;を要約しています。 UVCLEDの成長市場に直面しています。 優れた製品の熱管理は、UVCLEDの寿命を延ばすための重要なステップです。
1.熱管理の概要
熱管理とは、電子デバイスおよびシステムの通常の信頼性を確保するために、パッケージ内の熱を消費するコンポーネントおよびシステムの内部温度を制御するための合理的な冷却および熱放散技術と構造最適化設計の使用を指します。 目的は、さまざまな方法を使用することです。これらの熱を放散して、パッケージの温度を許容範囲内に維持します。
2.熱管理は、UVCLEDの寿命を延ばすための鍵です
他の電子部品と同様に、UVCLEDは熱に敏感です。 UVCLEDは外部量子効率が低い。 入力電力は、一般的に光に変換されるのは5％未満（現在、関連メーカーの工業製品の効率は5％を超えていると言われています）で、残りの95％以上が光に変換されます。熱。 これにより、UVCLEDチップが異常に激しい熱を発生します。 このとき、熱がすぐに除去されず、LEDチップが最大動作温度未満に保たれていると、UVC LEDの寿命と信頼性に直接影響し、使用できなくなる可能性もあります。
UVC LED自体のサイズが小さいため、ほとんどの熱を前面から放散することができず、LEDの背面が効果的に熱を放散する唯一の方法になります。 熱放散を改善するタスクは、下流のパッケージとモジュールに移されます。 現時点では、パッケージングプロセスで熱管理を適切に行う方法が特に重要です。
3.パッケージングプロセスの熱管理は、材料とプロセスの2つの側面から切り離せません。
1.重要な側面。 何年にもわたる開発の後、現在市場に出回っているUVCLEDパッケージ材料とダイボンディングプロセスに大きな違いはありません。 市場に出回っているUVCLEDは、基本的にフリップチップと高熱伝導率の窒化アルミニウム基板をベースにしています。 窒化アルミニウム（AIN）は熱伝導率（140W / mK〜170W / mK）に優れているため、紫外線光源自体の経年劣化に耐えることができます。 このソリューションは、UVC LEDの高度な熱管理のニーズを満たすだけでなく、UVCLEDの品質管理にも役立ちます。
2.パッケージングプロセスは、熱管理に影響を与える要素です。 パッケージングプロセスは、主に、銀ペーストはんだ付け、はんだペーストはんだ付け、Au-Sn共晶はんだ付けの3つの方法を含むダイボンディング技術で具体化されます。
銀ペーストはんだ付けの接着力は良好ですが、銀の移行やデバイスの故障を引き起こしやすいです。
はんだペーストはんだ付けの場合、はんだペーストの融点が約220度しかないため、デバイスを取り付けた後、デバイスを再び炉に入れた後に再溶融が発生し、チップが脱落して故障する可能性があります。 、UVCLEDの信頼性に影響します。
Au-Sn共晶溶接は主にフラックスによって行われ、チップと基板の接合強度と熱伝導率を効果的に向上させることができます。 対照的に、信頼性が高く、UVCLEDの品質管理に役立ちます。
そのため、市場では主に金錫共晶溶接法が採用されています。 最初の2つのダイボンディング方法と比較して、共晶溶接は主にフラックスによって実行されます。これにより、チップと基板のボンディング強度と熱伝導率が効果的に向上し、信頼性が高くなり、UVCLEDの品質管理に役立ちます。
4.同じ材料とプロセスでも、熱管理効果はかなり異なる場合があります
1.熱管理をうまく行うには、溶接ボイド率を下げることが重要です。
溶接工程では、主に溶接ボイド率の問題が関係しています。 溶接ボイドとは、LEDチップと基板の溶接中に形成される欠陥を指します。 それらは外観上ボイドとして表示されます。 それらは熱放散に影響を与える重要な指標です。 関連する実験によると、溶接ボイド率が低いほど、熱放散効果が高くなり、製品の寿命が長くなります。 、品質が良い。
2.光源モジュールの熱放散も重要なポイントの1つです。
マルチチップ集積UVCLEDの場合、集積チップが多いほど、熱放散の問題は深刻になります。 メーカーは熱放散効果を改善するためにはんだボイド率を減らしますが、アルミニウム基板は最終的なヒートシンクではありません。
LEDランプビーズによって生成された熱がアルミニウムプレートに伝導された後、アルミニウム基板は、LEDランプビーズの安定性と安全性を確保するために、熱を放散するために熱インターフェース材料を介してラジエーターに効率的に熱を伝導する必要があります長期間使用するため。 熱界面材料は、アルミニウム基板とヒートシンクの間のギャップおよび粗い表面テクスチャーに効果的な熱伝導経路を提供し、それによってモジュールの熱放散効率を改善することができる。 熱界面材料にはさまざまな種類があり、高い圧縮性と非常に柔らかいものがあります。 吸振材として使用できる熱伝導性シリコーンシートは、UVLEDにも使用できます。
5.まとめ
UVC LED市場がさらに拡大するにつれて、メーカーはこの課題に対応するための新しい方法を検討する必要があります。 現在、コンポーネントが費用効果が高く、耐久性があり、UV光源自体の摩耗に耐えることを保証しながら、UVLEDの高い熱需要にどのように対処するかという問題が残っています。 LEDによって実装されたUVC消毒技術は、真の変革効果をもたらすことができます。 業界の発展において、UVLEDが直面する熱的課題を確実に克服できるようにする必要があります。
