יעילות האור של עמוקLED UVנקבעת בעיקר על ידי היעילות הקוונטית החיצונית, המושפעת מהיעילות הקוונטית הפנימית ומיעילות מיצוי האור. עם השיפור המתמיד (>80%) של היעילות הקוונטית הפנימית של LED UV עמוק, יעילות חילוץ האור של LED UV עמוק הפכה לגורם מפתח המגביל את השיפור ביעילות האור של LED UV עמוק, ואת יעילות מיצוי האור של LED UV עמוק מושפע מאוד מטכנולוגיית האריזה. טכנולוגיית אריזת LED UV עמוקה שונה מטכנולוגיית אריזת LED הלבנה הנוכחית. LED לבן ארוז בעיקר בחומרים אורגניים (שרף אפוקסי, סיליקה ג'ל וכו'), אך בשל אורכו של גל אור UV עמוק ואנרגיה גבוהה, חומרים אורגניים יעברו פירוק UV תחת קרינת UV עמוקה לאורך זמן, אשר משפיעה קשות יעילות האור והאמינות של LED UV עמוק. לכן, אריזת LED UV עמוקה חשובה במיוחד לבחירת החומרים.
חומרי אריזת LED כוללים בעיקר חומרים פולטי אור, חומרי מצע לפיזור חום וחומרי מליטה לריתוך. החומר פולט האור משמש לחילוץ זוהר שבב, ויסות אור, הגנה מכנית וכו'; מצע פיזור חום משמש לחיבור חשמלי של שבבים, פיזור חום ותמיכה מכנית; חומרי מליטה לריתוך משמשים למיצוק שבבים, הדבקת עדשות וכו'.
1. חומר פולט אור:אתאור LEDמבנה פולט בדרך כלל מאמץ חומרים שקופים למימוש תפוקת אור והתאמה, תוך הגנה על השבב והמעגל. בשל עמידות החום הירודה והמוליכות התרמית הנמוכה של חומרים אורגניים, החום שנוצר על ידי שבב ה-UV LED העמוק יגרום לעליית הטמפרטורה של שכבת האריזה האורגנית, והחומרים האורגניים יעברו השפלה תרמית, הזדקנות תרמית ואף פחם בלתי הפיך. תחת טמפרטורה גבוהה במשך זמן רב; בנוסף, תחת קרינה אולטרה-סגולה עתירת אנרגיה, בשכבת האריזה האורגנית יהיו שינויים בלתי הפיכים כגון ירידה בשידור ומיקרו-סדקים. עם הגידול המתמשך של אנרגיית UV עמוקה, בעיות אלה הופכות חמורות יותר, מה שמקשה על חומרים אורגניים מסורתיים לענות על הצרכים של אריזות LED UV עמוקות. באופן כללי, למרות שדווחו כי חלק מהחומרים האורגניים מסוגלים לעמוד בפני אור אולטרה סגול, בשל עמידות הירודה בחום ואי-אטימות של חומרים אורגניים, חומרים אורגניים עדיין מוגבלים ב-UV עמוקאריזת LED. לכן, חוקרים מנסים כל הזמן להשתמש בחומרים שקופים לא אורגניים כמו זכוכית קוורץ וספיר כדי לארוז LED UV עמוק.
2. חומרי מצע לפיזור חום:כיום, חומרי מצע פיזור חום LED כוללים בעיקר שרף, מתכת וקרמיקה. גם מצעי שרף וגם מתכת מכילים שכבת בידוד שרף אורגנית, שתפחית את המוליכות התרמית של מצע פיזור החום ותשפיע על ביצועי פיזור החום של המצע; מצעים קרמיים כוללים בעיקר מצעים קרמיים בטמפרטורה גבוהה/נמוכה (HTCC /ltcc), מצעים קרמיים עם סרט עבה (TPC), מצעים קרמיים מצופים נחושת (DBC) ומצעים קרמיים מצופים אלקטרו (DPC). למצעים קרמיים יתרונות רבים, כגון חוזק מכני גבוה, בידוד טוב, מוליכות תרמית גבוהה, עמידות בחום טובה, מקדם התפשטות תרמית נמוך וכן הלאה. הם נמצאים בשימוש נרחב באריזת מכשירי חשמל, במיוחד אריזות LED בעלות הספק גבוה. בשל יעילות האור הנמוכה של LED UV עמוק, רוב האנרגיה החשמלית הנכנסת מומרת לחום. על מנת למנוע נזק בטמפרטורה גבוהה לשבב שנגרם מחום מוגזם, החום שנוצר מהשבב צריך להתפזר לסביבה הסובבת בזמן. עם זאת, LED ה-UV העמוק מסתמך בעיקר על מצע פיזור החום כנתיב הולכת החום. לכן, המצע הקרמי בעל מוליכות תרמית גבוהה הוא בחירה טובה עבור מצע פיזור החום עבור אריזות LED UV עמוקות.
3. ריתוך חומרי מליטה:חומרי ריתוך LED UV עמוק כוללים חומרי גביש מוצקים שבבים וחומרי ריתוך מצע, המשמשים בהתאמה למימוש הריתוך בין שבב, כיסוי זכוכית (עדשה) ומצע קרמי. עבור שבב היפוך, נעשה שימוש בשיטה אוטקטית של פח זהב כדי לממש את מיצוק השבב. עבור שבבים אופקיים ואנכיים, ניתן להשתמש בדבק כסף מוליך ומשחת הלחמה נטולת עופרת כדי להשלים את מיצוק השבב. בהשוואה לדבק כסף ומשחת הלחמה נטולת עופרת, חוזק ההדבקה האוטקטי של Gold Tin גבוה, איכות הממשק טובה והמוליכות התרמית של שכבת ההדבקה גבוהה, מה שמפחית את ההתנגדות התרמית של LED. צלחת כיסוי הזכוכית מרותכת לאחר התמצקות השבב, כך שטמפרטורת הריתוך מוגבלת על ידי טמפרטורת ההתנגדות של שכבת התמצקות השבב, בעיקר כולל הדבקה ישירה והלחמה. הדבקה ישירה אינה דורשת חומרי הדבקה ביניים. שיטת הטמפרטורה הגבוהה והלחץ הגבוה משמשת להשלמת הריתוך ישירות בין לוחית כיסוי הזכוכית למצע הקרמי. ממשק ההדבקה שטוח ובעל חוזק גבוה, אך יש לו דרישות גבוהות לציוד ובקרת תהליכים; הדבקת הלחמה משתמשת בהלחמה על בסיס פח בטמפרטורה נמוכה כשכבת הביניים. בתנאי חימום ולחץ, ההתקשרות מושלמת על ידי דיפוזיה הדדית של אטומים בין שכבת ההלחמה לשכבת המתכת. טמפרטורת התהליך נמוכה והתפעול פשוט. כיום, הלחמה משמשת לעתים קרובות כדי לממש הדבקה אמינה בין לוחית כיסוי זכוכית למצע קרמי. עם זאת, יש להכין שכבות מתכת על פני השטח של לוחית כיסוי הזכוכית והמצע הקרמי בו זמנית כדי לעמוד בדרישות של ריתוך מתכת, ויש לקחת בחשבון את בחירת הלחמה, ציפוי הלחמה, הצפת הלחמה וטמפרטורת הריתוך. .
בשנים האחרונות, חוקרים מבית ומחוץ ערכו מחקר מעמיק על חומרי אריזה מסוג UV LED עמוקים, אשר שיפרו את יעילות האור והאמינות של LED UV עמוק מנקודת המבט של טכנולוגיית חומרי האריזה, וקידם למעשה את הפיתוח של UV עמוק. טכנולוגיית LED.
זמן פרסום: 13 ביוני 2022