提升UVC LED可靠性，共晶固晶机必不可少

新冠疫情的发生，加速了UVC LED产业的发展。2020年上半年，大部分企业同比大增300%以上，个别企业增速甚至高达700%-800%，需求量大增，行业内玩家纷纷扩产，极大推进了产业的发展。而随着疫情逐渐被控制，UVC LED市场更加趋于理性，虽然市场不再如年初一样火爆，但也因此彻底打开了UVC LED在消毒、杀菌应用领域的商业化之门，业界也更加有信心攻克UV LED的技术难题，同时不断精进工艺、追求更高品质和整体可靠性。

从技术难题上看，目前UV LED尤其是UVC LED的电光转化效率（WPE）较低，只有大约2~3%的功率输入转换成光。剩余97%的功率基本转换成热量，热量必须要快速去除，否则大量的热积聚在灯珠内未及时散去，会对灯珠的寿命带来负面影响。因此需要对灯珠进行热管理。

来源：《UV LED产业发展白皮书2019-2020》

热管理，离不开两个方面，一是材料，二是工艺。材料主要通过对基板进行改变，例如采用氮化铝基板或陶瓷基板以提升散热效率。工艺是目前主流的固晶方案有银浆、锡膏和共晶，能达到不同的散热效果。

来源：《UV LED产业发展白皮书2019-2020》

银浆：结合力虽然不错，但容易造成银迁移，导致器件失效。

锡膏：由于锡膏熔点只有220度左右，在器件贴片后，再次过炉会出现再融现象，芯片容易脱落失效，一定程度上会影响UVCLED可靠性。为了避免再融现象，需要使用低温锡膏或非标准的回流焊温度，这样会导致成本增加。

金锡共晶：主要通过助焊剂进行共晶焊接，能有效提升芯片与基板的结合强度，导热率，更为可靠，有利于UVC LED的品质管控。

可以看到，三种工艺方案中共晶的散热效果最佳。三安光电、国星光电、华引芯、隆达电子、首尔Viosys等引领产业发展方向的头部企业均有采用共晶方案。

疫情期间，消费类UVC LED由于对价格更为敏感，多用银浆和锡膏方式。疫情期间出货量也主要集中于消费类，但不意味着消费类的产品将会长期以用银浆和锡膏方式的输出。随着用户对产品寿命要求提升，共晶工艺更符合产业发展的趋势。企业工业性UV LED必须用共晶的焊接方式，才能保证其可靠性。

要实现共晶工艺技术提升和成本下降，需要产业链的共同努力，其中固晶机的选取和使用都极为重要。

我们以比较有代表性的ASM太平洋AD211 Plus全自动共晶固晶机为例，看看在选购和使用时，需要注意哪些关键点。

固晶精度

ASM太平洋专利的共晶焊接技术下，固晶位置精度和角度精度分别高达12.5μm @ 3σ和1.5° @ 3σ，固晶位置十分准确。这意味着LED芯片底部两个电极之间的gap可以做得更窄，增大散热面。且可更好配合透镜，帮助达到最佳出光效率。

工艺流程

AD211 Plus不需要过回焊炉，也不需等离子清洗，有效简化了生产工序。简化生产工序的可以带来两方面的利好：一是因为UV LED对物料很敏感，对用料十分讲究，所以越少的物料和减少的工序可以有效降低外部因素对UV LED的影响，降低成品不良率；二是简化了生产工序意味着可降低固定设备和人力的投入，有效降低了生产的营运成本，增强了封装厂商的成本竞争力。

热管理

除了考量物料的导热能力，降低焊接空洞率也十分有利于热管理。焊点的质量可靠性会受到空洞因素的影响：空洞率过高严重降低了焊点的导热和导电性能，因此在固晶环节控制空洞率十分重要。根据行家说研究中心了解，ASM的AD211 Plus最先是在车灯应用上发展起来的共晶技术，空洞率已达5%以下，经过了车灯应用的高可靠性要求的验证。

当然，UVC LED整体的性能和可靠性与很多因素息息相关，但随着各类UVC LED应用产品走进大众视野，发现看起来同等级别UVC LED产品，实质使用效果却是千差万别，归根到底，是背后技术和工艺的差异。但这个问题的背后，需要外延芯片、封装端和相应的设备端紧密配合，才能更好更快攻克。

提升UVC LED可靠性，从研究一台共晶固晶机开始。

用案例说话！升谱解读UVC LED大健康应用

7月3日，行家说联合UV产业联盟于深圳成功举办了【2020行家POINT深紫外LED论坛和新品发布会——暨《UV LED产业发展白皮书成果发布》】。大会上，升谱光电副总经理尹辉先生分析了UVC LED催生的大健康产业发展情况和目前UVC的应用市场情况。

据升谱光电透露，在表面杀菌领域， 健康办公环境是UVCLED应用可以考虑的一个新方向；在水杀菌领域，UVC LED可创新应用到智能马桶清洗的水的杀菌，为人们精细化的生活增加更多的健康保护。除菌加湿器创新性加入UVC LED处理每一滴水，有效杀死水中99.9水中细菌，是未来市场的一大趋势；在空气杀菌领域，未来空调搭载UVC杀菌也许会成为行业的标配。大会现场，尹辉以多个实际的创新应用案例，为UVC LED市场带来一个新的角度和方向。

案例1 汽车杀菌应用

升谱光电在汽车杀菌中UVC LED的创新应用案例——某国产爆款车。作为光源供应商，升谱光电使用4颗30mW的UVC LED置于车厢内杀菌和净化空气。其搭载的紫外线杀菌功能，在行车之前，用户就可以透过手机APP上启用后进行杀菌，并且能有效杀死99.9%细菌，还能减少滋生，确保车内环境健康，让车内人员乘坐更安心，同时在使用空调制冷后，汽车将在熄火闭锁后，自动开启空调的“自清洁”功能，主动吹干风干空调蒸发器表面，有效抑制霉菌等微生物滋长，避免产生异味。据尹辉透露，此案例难点在于对UVC LED器件的可靠性要求极高，需要达到车规级性能，为的是要确保UVCLED在较高的环境温度下（夏天汽车在户外环境温度为40-60度）保持光功率衰减小，确保杀菌长时间有效性。

来源：2020行家Point深紫外LED论坛和新品发布会-升谱演讲PPT

案例2 洗碗机杀菌应用

UVC LED杀菌应用到洗碗机里，在杀菌模组中加入UV LED进行杀菌。升谱光电在会上展示了配合国内知名家电企业的洗碗机杀毒模组和相关数据。数据结果表明在搭载有UV LED的洗碗机模组内，随着杀菌距离的缩短，UV LED杀灭金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的时间就越短；随着UV LED的功率增大，杀灭金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的时间就越短。

来源：2020行家Point深紫外LED论坛和新品发布会-升谱演讲PPT

此外，洗碗机杀菌模组还要达到以下要求：

1、防水等级需要达到IP68

2、方向性强杀菌能力高

3、套用照明灯具定位安装

4、 安装方式为按压式

案例3 空调杀菌应用

此次升谱光电分享的空调杀菌应用，是在空调系统上搭载2颗 10-15mW，100mA的UVC LED，UVC光源直接照射空调的过滤网捕获和拦截细菌霉菌进行杀灭，实现房间空气清洁。在搭配 UV LED的空调系统，其杀菌效果可高达99.99%，为大众提供一个低菌无味健康的空间。

来源：2020行家Point深紫外LED论坛和新品发布会-升谱演讲PPT

除了重点分享应用案例，关于未来深紫外 LED 未来的布局，尹辉先生透露，升谱光电将把精力集中半导体技术开发、高端UVC的器件封装、模组设计及解决方案和创新应用。