Przedmowa
"Generuje więcej ciepła niż światła", to zdanie podsumowuje "wyzwanie cieplne", przed którym stoi rosnący rynek diod UVC. Dobre zarządzanie termiczne produktu jest kluczowym krokiem w celu poprawy żywotności diod LED UVC.
1. Przegląd zarządzania termicznego
Zarządzanie termiczne odnosi się do zastosowania rozsądnej technologii chłodzenia i rozpraszania ciepła oraz projektowania optymalizacji strukturalnej dla komponentów i systemów zużywających ciepło w pakiecie w celu kontrolowania ich temperatury wewnętrznej, tak aby zapewnić normalną niezawodność urządzeń i systemów elektronicznych. Celem jest zastosowanie różnych metod Rozpraszaj to ciepło, aby utrzymać temperaturę opakowania w dopuszczalnym zakresie.
2. Zarządzanie termiczne jest kluczem do poprawy żywotności diod UVC
Jak każdy element elektroniczny, diody UVC są wrażliwe na ciepło. UVC LED ma niską zewnętrzną wydajność kwantową. W mocy wejściowej na ogół tylko mniej niż 5% mocy jest przekształcane w światło (obecnie mówi się, że sprawność produktów przemysłowych powiązanych producentów przekroczyła 5%), a pozostałe ponad 95% Mocy jest przekształcane w ciepło. Powoduje to, że układ UVC LED generuje nienormalnie silne ciepło. W tej chwili, jeśli ciepło nie zostanie szybko usunięte, a chip LED będzie utrzymywany poniżej maksymalnej temperatury roboczej, żywotność i niezawodność diody UVC LED zostaną bezpośrednio naruszone, a nawet może być niezdawać się do użytku.
Ze względu na niewielkie rozmiary samej diody UVC, większość ciepła nie może być rozpraszana z przodu, więc tył diody LED staje się jedynym sposobem na skuteczne rozpraszanie ciepła. Zadanie poprawy rozpraszania ciepła jest przenoszone na dalsze pakiety i moduły. W tej chwili szczególnie ważne jest, jak dobrze radzić sobie z zarządzaniem temperaturą w procesie pakowania.
3. Zarządzanie termiczne procesem pakowania jest nierozerwalnie związane z dwoma aspektami materiałów i procesów
1. Aspekty materialne. Po latach rozwoju obecne materiały opakowaniowe UVC LED i procesy klejenia matryc na rynku nie różnią się zbytnio. Diody LED UVC na rynku są zasadniczo oparte na podłożach z azotku glinu typu flip-chip i o wysokiej przewodności cieplnej. Ponieważ azotek glinu (AIN) ma doskonałą przewodność cieplną (140 W / mK-170 W / mK), może wytrzymać starzenie się samego źródła światła ultrafioletowego. To rozwiązanie nie tylko zaspokaja potrzebę wysokiego zarządzania termicznego diodami UVC, ale także przynosi korzyści kontroli jakości diod LED UVC.
2. Proces pakowania jest czynnikiem wpływającym na zarządzanie termiczne. Proces pakowania jest głównie zawarty w technologii klejenia matrycowego, w tym trzech metodach: pastą srebrną, pasty lutowniczej i eutektycznym Au-Sn.
Chociaż siła wiązania pastą srebrną jest dobra, łatwo jest spowodować migrację srebra i spowodować awarię urządzenia.
W przypadku pasty lutowniczej, ponieważ temperatura topnienia pasty lutowniczej wynosi tylko około 220 stopni, po zamontowaniu urządzenia ponowne topienie nastąpi po ponownym umieszczeniu urządzenia w piecu, a wiór prawdopodobnie odpadnie i zawiedzie, co wpływa na niezawodność diody LED UVC.
Spawanie eutektyczne Au-Sn odbywa się głównie za pomocą topnika, który może skutecznie poprawić siłę wiązania i przewodność cieplną wióra i podłoża. W przeciwieństwie do tego, ma wyższą niezawodność i jest korzystny dla kontroli jakości diod LED UVC.
Dlatego metoda eutektycznego spawania złoto-cyna jest najczęściej stosowana na rynku. W porównaniu z dwiema pierwszymi metodami klejenia matrycowego, spawanie eutektyczne odbywa się głównie za pomocą strumienia, który może skutecznie poprawić siłę wiązania i przewodność cieplną wióra i podłoża oraz jest bardziej niezawodny, co sprzyja kontroli jakości diod LED UVC.
4. Przy tych samych materiałach i procesach efekt zarządzania termicznego może być zupełnie inny
1. Aby dobrze radzić sobie z zarządzaniem ciepłem, kluczem jest zmniejszenie szybkości spawania pustki
W procesie spawania występuje głównie problem szybkości pustki spawalniczej. Puste przestrzenie spawalnicze odnoszą się do defektów powstałych podczas spawania wiórów i podłoży LED. Pojawiają się jako pustki z wyglądu. Są ważnym wskaźnikiem, który wpływa na rozpraszanie ciepła. Według powiązanych eksperymentów, im niższa szybkość spawania pustki, tym lepszy efekt rozpraszania ciepła i dłuższa żywotność produktu. , Im lepsza jakość.
2. Rozpraszanie ciepła modułu źródła światła jest również jednym z kluczowych punktów.
W przypadku zintegrowanych wieloukładowych diod UVC, im bardziej zintegrowane chipy, tym poważniejszy problem rozpraszania ciepła. Chociaż producenci zmniejszą szybkość pustki lutowniczej, aby poprawić efekt rozpraszania ciepła, podłoże aluminiowe nie jest końcowym radiatorem.
Po tym, jak ciepło wytwarzane przez korań lampy LED jest przewodzone do płyty aluminiowej, podłoże aluminiowe musi skutecznie przewodzić ciepło do grzejnika przez materiał interfejsu termicznego, aby rozproszyć ciepło, aby zapewnić stabilność i bezpieczeństwo koralika lampy LED do długotrwałego użytkowania. Materiał interfejsu termicznego może zapewnić skuteczną ścieżkę przewodzenia ciepła dla szczeliny między podłożem aluminiowym a radiatorem i szorstką teksturą powierzchni, poprawiając w ten sposób wydajność rozpraszania ciepła modułu. Istnieją różne rodzaje materiałów interfejsu termicznego, wysoka ściśliwość i super miękkość. Przewodzące temperaturę arkusze silikonowe, które mogą być stosowane jako pochłaniacze drgań, mogą być również stosowane w diodach LED UV.
5. Podsumowanie
Ponieważ rynek UVC LED dalej się rozwija, producenci muszą rozważyć nowe metody, aby sprostać temu wyzwaniu. Teraz pozostaje pytanie, jak poradzić sobie z wysokimi wymaganiami termicznymi diod LED UV, zapewniając jednocześnie, że komponenty pozostają opłacalne, trwałe i odporne na zużycie samego źródła światła UV. Technologia dezynfekcji UVC zaimplementowana przez diody LED może przynieść realne efekty transformacyjne. W rozwoju przemysłu konieczne jest zapewnienie, że wyzwania termiczne stojące przed diodami UV mogą zostać przezwyciężone.
