一文解析氮化鋁陶瓷基板應(yīng)用：深紫外UVC技術(shù)

氮化鋁（AlN）是新一代大規(guī)模集成電路以及功率電子模塊的理想封裝材料。盡管你可能沒見過它的廬山真面目，但他依然廣泛地應(yīng)用于我們的生活中，為我們的美好生活做出貢獻(xiàn)。今天我們就來討論氮化鋁陶瓷基板的實際應(yīng)用之一——深紫外UVC-LED。

在后疫情時代，隨著人們的個人防護(hù)意識不斷提高，口罩，消毒液，洗手液幾乎是居家必備。深紫外UVC-LED殺菌憑借體積小、開啟速度快、功耗低等諸多優(yōu)點，逐漸取代傳統(tǒng)紫外汞燈，成為殺菌消毒的一種新的解決方案。

什么是深紫外UVC？

紫外線殺菌就是通過紫外線的照射，破壞及改變微生物的DNA（脫氧核糖核酸）結(jié)構(gòu)，使細(xì)菌當(dāng)即死亡或不能繁殖后代，達(dá)到殺菌的目的。真正具有殺菌作用的是UVC紫外線（波長為波長100～275nm的紫外線，又稱為短波滅菌紫外線），因為C波段紫外線很易被生物體的DNA吸收，尤以265nm左右的紫外線最佳。

深紫外UVC-LED 殺菌有諸多優(yōu)勢

高效性：UVC-LED 所發(fā)出的 UVC段紫外光對細(xì)菌、病毒殺滅作用一般在幾秒以內(nèi)；

殺菌作用廣泛：由于細(xì)菌、病毒抗原體等微生物對紫外光不具有可抗性，因此深紫外光對幾乎所有細(xì)菌和病毒都能高效率殺滅，并且UVC-LED 殺菌技術(shù)，還能在一定程度上抑制一些較高等的水生生物生長，如藻類、紅蟲、草履蟲等；

安全環(huán)保（不含汞）：UVC-LED 器件相對于傳統(tǒng)汞激發(fā)紫外燈最明顯優(yōu)勢在于其殺菌光源不含汞，而汞俗稱水銀，是一種重金屬物質(zhì)，汞在常溫下即可蒸發(fā)，且汞蒸氣和汞化合物有劇毒（慢性）。傳統(tǒng)紫外汞燈殺菌燈在殺菌過程中，一旦燈管破裂，將引起嚴(yán)重的環(huán)境污染，相對的UVC-LED 不含重金屬，操作簡單、運行更加安全可靠；

體積小、設(shè)計靈活、安裝方便：UVC-LED 器件的體積小，其殺菌裝置設(shè)計靈活，可以應(yīng)用在傳統(tǒng)紫外汞燈無法應(yīng)用的狹小空間，更符合未來高效，小型，集成的發(fā)展趨勢。

現(xiàn)有深紫外UVC-LED仍然有不小的提升空間

影響UVC-LED性能的有倆個方面，一個是熱管理，另一個是封裝形式。

和絕大部分電子產(chǎn)品一樣，UVC-LED對熱敏感。

由于UVC-LED的外量子效率（EQE）較低，在輸入的功率中，大約只有1-3％被轉(zhuǎn)換成光，而剩余的97％左右則基本被轉(zhuǎn)換成熱量。倘若不能及時的將熱量發(fā)散，保持LED芯片低于其最大工作溫度，將直接影響芯片的使用壽命，甚至不能使用。

由于UVC-LED體積小的特點，大部分的熱量無法從表面散熱，因此LED背面成為了有效散熱的唯一途徑。經(jīng)過多年的發(fā)展，目前市面上UVC-LED基本以倒裝芯片搭配高導(dǎo)熱氮化鋁基板的方案為主。斯利通氮化鋁（AlN）陶瓷電路板具有高導(dǎo)熱系數(shù)（導(dǎo)熱率180 W/（m-K）~ 260 W/（m-K）），滿足UVC-LED高散熱的需求，有效的延長 UVC-LED的使用壽命。

UVC LED封裝形式多樣，大致可以分為有機(jī)封裝，半無機(jī)封裝以及全無機(jī)封裝三種：

傳統(tǒng)有機(jī)機(jī)封裝采用硅膠、硅樹脂或者環(huán)氧樹脂等有機(jī)材料進(jìn)行封裝，整體技術(shù)比較成熟，但是紫外線（UV）的高能量光子可能對部分材料引起產(chǎn)生破壞，引起材料物理或化學(xué)性質(zhì)上的變化。UV LED芯片發(fā)出的紫外光隨波長越短，對有機(jī)材料破壞越大。容易出現(xiàn)封裝脆化，收縮，暗沉等問題。需要增強(qiáng)抗UV的性能，為此很多材料廠也一直努力，但目前抗紫外的性能還需要進(jìn)一步提高。

半無機(jī)封裝采用有機(jī)材料搭配無機(jī)材料的方法，通過在陶瓷的金屬基板圍壩邊緣區(qū)域涂覆膠水來實現(xiàn)透鏡的放置。該封裝方式減少了有機(jī)材料帶來的光衰問題以及濕熱應(yīng)力導(dǎo)致的失效問題，能有效提高UVC-LED器件的穩(wěn)定性和可靠性。斯利通陶瓷電路板的金屬圍壩使用電鍍工藝逐層電鍍，一體成型，結(jié)合力良好，更加的可靠。相對于有機(jī)封裝，半無機(jī)封裝的生產(chǎn)工序更少，更方便封裝，可以有效地節(jié)約人力物力成本。斯利通陶瓷基板使用DPC（直接鍍銅法）工藝，金屬層更加平整，無孔印，能有效提升芯片與基板的結(jié)合強(qiáng)度，避免類似燈珠脫落等產(chǎn)品品質(zhì)問題。且陶瓷材料具有優(yōu)秀的抗紫外性能，抗老化，有效地延長產(chǎn)品的使用壽命。是UVC-LED品質(zhì)的有效保障。

全無機(jī)封裝則是全程避開有機(jī)材料的使用，通過激光焊、波峰焊、電阻焊等方式來實現(xiàn)透鏡和基板的結(jié)合。但是，由于全無機(jī)封裝對封裝材料、封裝技術(shù)及工藝管控整體要求高，且目前UVC的光效太低，出光太弱。因此，在綜合質(zhì)量、技術(shù)和成本的前提下，目前市面上中小功率UVC LED產(chǎn)品基本都采用半無機(jī)封裝形式。
編輯：hfy