L'industrie LED est entrée dans une phase de maturité et de saturation, incitant les constructeurs à ajuster leurs stratégies de développement et à se développer sur des marchés de niche tels que l'éclairage automobile, éclairage des plantes, LED UV, LED IR, ainsi que de nouveaux champs d'affichage comme le petit pas, Mini/Micro LED. Parmi ceux-ci, dans le secteur des LED UV, bien que de nombreux fabricants soient impliqués depuis un certain temps, l'acceptation des produits LED UV sur le marché a été relativement faible dans le passé. Par conséquent, l'industrie des LED UV en est à ses balbutiements, spécialement pour les LED UVC, qui posent des difficultés techniques et des prix plus élevés.

Cependant, depuis la propagation mondiale de l’épidémie de pneumonie à nouveau coronavirus, la sensibilisation des consommateurs à la stérilisation et à la désinfection s'est rapidement accrue. Les opportunités de prévention des épidémies ont entraîné une augmentation de la demande de produits LED UVC, suscitant des efforts mondiaux pour développer la technologie LED UVC et donnant naissance à une variété de produits. Cependant, tous ces produits répondent-ils aux exigences pertinentes?

En fait, il y a de nombreux facteurs à prendre en compte lors de la sélection de produits LED UVC fiables. Par exemple, différents virus et bactéries nécessitent différentes doses et durées d'irradiation pour obtenir des effets de désinfection et de stérilisation. De plus, dans le processus de production, il y a de nombreux facteurs à considérer, des puces épitaxiales aux emballages et produits finis. Dans ce contexte, Yingfeng Technology a révélé les matériaux, processus, défis techniques, et tendances de développement requises pour les emballages LED UVC afin de mieux comprendre les produits d'emballage LED UVC.

Spécifiquement, il existe trois formes d'emballage LED UVC: emballage biologique, emballage semi-inorganique (également connu sous le nom “emballage quasi-inorganique”), et emballage entièrement inorganique.

Les emballages biologiques utilisent des matériaux organiques tels que le gel de silicone, résine de silicone, ou résine époxy. Cela inclut des produits comme les lampes, CMS, et moulures en céramique. Même si la technologie globale est relativement mature, la résistance aux rayons UV doit encore être améliorée.

Les emballages semi-inorganiques utilisent des matériaux à base de silicium organique combinés à des matériaux inorganiques tels que le verre.. L'emballage entièrement inorganique évite entièrement l'utilisation de matériaux organiques, obtenir la combinaison lentille et substrat grâce à des méthodes telles que le soudage au laser, brasage à la vague, ou soudage par résistance. Cela élimine complètement les problèmes liés à l'atténuation de la lumière induite par les matériaux organiques et aux défaillances causées par le stress thermique., améliorant efficacement la stabilité et la fiabilité des appareils LED UVC.

Actuellement, les produits d'emballage semi-inorganiques restent dominants sur le marché intérieur, composé principalement de supports en céramique et de verre de quartz. Le placement de la lentille est obtenu en appliquant un adhésif résistant aux UV sur la zone du bord de la coupelle de substrat en céramique, puis en la durcissant en la recouvrant de verre de quartz..

En termes de sélection de matériaux, L'emballage des LED UVC diffère de l'emballage des LED générales. Premièrement, le verre de quartz est choisi car il est inorganique, Insensible à la lumière UV, et a une transmission élevée dans la gamme de longueurs d'onde UVC. Deuxièmement, pour substrats de dissipation thermique, les substrats en nitrure d'aluminium à haute conductivité thermique sont couramment utilisés en raison de la faible efficacité de conversion optique-électrique des LED UVC, la majeure partie de l'énergie étant convertie en chaleur. En plus, car les UVC sont nocifs pour les adhésifs, les exigences en matière de résistance aux UV du verre et du support de collage sont plus élevées que celles des emballages LED généraux.

Il est à noter que certains fabricants utilisent des substrats de dissipation thermique en oxyde d'aluminium.. Les substrats en nitrure d'aluminium et en oxyde d'aluminium sont des substrats en céramique, mais la principale différence réside dans leur conductivité thermique. La conductivité thermique du nitrure d'aluminium est généralement d'environ 140 W/mK-170 W/mK, alors que celle de l'oxyde d'aluminium n'est qu'environ 30W/mK.

Les céramiques d'alumine sont généralement blanches et ont une faible conductivité thermique, généralement utilisé pour les produits de faible consommation. Cependant, les céramiques d'alumine sont plus fragiles et sujettes à la fracture que le nitrure d'aluminium, surtout pendant le processus de découpe, où l'écaillage est courant. Les céramiques de nitrure d'aluminium sont généralement gris-noir, à haute conductivité thermique, généralement utilisé pour les produits de haute puissance. En plus, il existe sur le marché des céramiques d'alumine dopées à la poudre de carbone, qui apparaissent également gris-noir mais ont une conductivité thermique plus faible.

La gestion de la chaleur et l'étanchéité à l'air affectent la qualité des produits d'emballage LED UVC, et les deux constituent des défis techniques dans le processus d'emballage. La gestion de la chaleur affecte directement la durée de vie des produits d'emballage LED UVC, tandis que l'étanchéité à l'air détermine en grande partie leur fiabilité.

Les LED UVC sont sensibles à la chaleur, avec une faible efficacité quantique externe (SAUTER), ce qui signifie que seule une petite partie de l'énergie électrique est convertie en lumière, alors que la majorité est convertie en chaleur, affectant directement la durée de vie de la puce. Compte tenu de cela, de nombreux produits utilisent actuellement la technologie flip-chip combinée à des substrats en nitrure d'aluminium à haute conductivité thermique. Le nitrure d'aluminium possède une excellente conductivité thermique, capable de résister au vieillissement des sources de lumière UV et de répondre aux exigences élevées de gestion thermique des LED UVC.

Hormis les matériaux, les processus d'emballage jouent également un rôle dans la gestion de la chaleur. Les processus d'emballage se concentrent principalement sur la technologie du die bonding, y compris la soudure à la pâte d'argent, soudure à la pâte à souder, et soudure eutectique or-étain.

Alors que la soudure à la pâte d'argent a une bonne adhérence, il est sujet à la migration de l'argent, conduisant à une panne de l'appareil. Quant au brasage à la pâte à souder, son point de fusion est seulement d'environ 220 degrés Celsius, donc une fois l'appareil monté, le brasage par refusion peut provoquer une refusion, conduisant au détachement et à la défaillance de la puce, affectant la fiabilité des LED UVC.

La soudure eutectique or-étain repose principalement sur la soudure eutectique via un flux de soudure, améliorant efficacement la force de liaison et la conductivité thermique entre la puce et le substrat, ce qui entraîne une plus grande fiabilité et un meilleur contrôle de la qualité des produits LED UVC. Donc, la soudure eutectique or-étain est largement utilisée sur le marché.

Dans les processus de brasage, la question des vides est particulièrement importante. Les vides de soudure font référence aux défauts formés lors du processus de liaison des puces LED et des substrats., se présentant comme des vides en apparence. C'est un indicateur important affectant la dissipation thermique: plus le taux d'annulation est faible, meilleur est l'effet de dissipation thermique, plus la durée de vie du produit est longue, et meilleure est la qualité.

Il est entendu que la technologie d'emballage inorganique de Yingfeng utilise un mélange de gaz inertes et de gaz réducteurs pour protéger les puces lors d'un processus de soudage eutectique par pressage à chaud., augmentant encore l'efficacité des connexions électriques, réduire les taux d'annulation, et stabilisation des températures de jonction des LED.

Les avantages et les caractéristiques de Yingfeng dans la technologie de soudage eutectique sont importants. L'entreprise a accumulé 10 années de précipitation de la technologie eutectique, avec des taux de vide eutectiques par refusion contrôlés dans 10%, nettement inférieur aux produits similaires sur le marché. Il a formé un ensemble relativement avancé et complet de technologies de processus pour réduire les taux de vides.. Actuellement, la zone vide globale de ses produits LED UVC est inférieure 10%, et la zone vide maximale par puce est inférieure 2%, par rapport aux taux d'annulation de produits similaires sur le marché de 15%-30%, résultant en une excellente dissipation de la chaleur, durée de vie des produits plus longue, et un meilleur contrôle de la qualité des produits.

Concernant la fiabilité, alors que la forme de l'emballage est un facteur, la clé réside dans l'étanchéité à l'air. Dans un emballage semi-inorganique, la lentille en verre et le substrat de la coupelle en céramique forment une cavité scellée grâce à une liaison adhésive. Comme il n'est pas possible de passer l'aspirateur dans la cavité fermée, quand l'adhésif durcit, l'air à l'intérieur de la cavité est sujet à la dilatation thermique, entraînant un débordement et la formation de bulles, et dans les cas graves, la formation de canaux d'air. À ce point, l'humidité externe et les impuretés peuvent pénétrer dans le produit par des bulles et des canaux d'air, matériaux contaminants tels que puces et substrats, affectant sérieusement l'étanchéité à l'air du produit et, ensuite, rendement lumineux et fiabilité