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紫外lLED芯片及封装标准现状分析
紫外lLED芯片及封装标准现状分析

1、紫外LED芯片

紫外LED外延片经过光刻、刻蚀、淀积、退火等半导体制作工艺,形成可以切割、分离的芯片。如果衬底是不导电的蓝宝石,P电极通过淀积合适的金属材料形成,而n电极需要腐蚀p型层和有源区,淀积电极材料形成平面结构的正装芯片;其他如平面结构的倒装芯片、转移衬底的垂直结构芯片等,芯片相关的标准汇总表见附件表。
2、紫外LED封装
紫外LED封装技术与可见光LED工序类似,现在的主要两个问题是热管理和光提取。产品封装形式比较多样化,根据封装材料的类型,可以分为有机封装,半无机封装以及全无机封装。有机封装与传统封装一样,采用硅胶、硅树脂或者环氧树脂等有机材料进行封装,技术相对比较成熟,包括Lamp、SMD、陶瓷Molding等产品。密封材料和光学材料需要增加抗UV的材料。
半无机封装采用有机硅材料搭配玻璃等无机材料,通过在基板四周涂覆胶水来实现透镜的放置。若环氧树脂透镜被玻璃透镜取代,寿命可以从5000小时提高到2万小时(研发水平),因为紫外光加速了环氧树脂材料的老化,玻璃的耐久性和可靠性相对好一些。另外一个选择是玻璃透镜和硅胶封装组合,可以承受更高的密度,更高的光效,但是寿命相对短,理论上只有15000小时-20000小时。相比有机封装,半无机封装方式的优势在于极大程度地减少了有机材料的比例,减少了有机材料带来的光衰问题以及湿热应力导致的失效问题,稳定性和可靠性得到了大幅度的提升。
全无机封装则是不使用有机材料,通过激光焊、波峰焊、电阻焊等方式来实现透镜和基板的结合,完全避免了有机材料的存在。当然目前已经存在了抗UVC波段的氟树脂材料,并随着材料的发展,未来紫外器件封装在部分领域还是有回归到有机封装当中的可能。
紫外LED随着波长的降低,寿命会降低。目前395nm比较好的寿命L70基本30000小时左右,而UVC的寿命L70目前国内外参差不齐,好的能到15000小时以上,而差的只有2000小时不到,这和LED外延层的缺陷有关,此时无机封装对寿命的提升效果有限。
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