abstract

uv led-lichtbron, vergeleken met de traditionele uv-lichtbron, heeft de voordelen van milieubescherming, laag stroomverbruik en bandselectie. de toepassing van uv led in de grafische industrie heeft altijd vele uitdagingen, het betrouwbaarheidsprobleem is bijzonder acuut. de organische materialen hebben de eigenschappen van slechte uv-weerstand en hoge permeabiliteit, die de verslechtering van de prestaties ervan de betrouwbaarheid van UV-led sterk zal verminderen. gebaseerd op cmh-verpakkingstechnologie, is anorganische uv led 100% gebruikte verpakking voor anorganische materialen, met goede luchtdichtheid, hoge betrouwbaarheid, lange levensduur en lage thermische weerstand. omdat het model van cob en dob verschillend zijn van ingekapseld materiaal en fabricagetechniek, is er een groot verschil tussen de prestaties en de betrouwbaarheid van de twee. de thermische weerstand van de isolatielaag van het substraat heeft een groot aandeel in de totale thermische weerstand van cob, en de thermische weerstand van de laslaag heeft grote invloed op de dob.

Ⅰ, introductie

in de jaren 1860 verscheen de eerste uv-uithardende inkt. met de snelle ontwikkeling van uv-uithardingstechnologie, de grafische industrie zoals digitaal drukken, stencildruk, plaatdruk, adagiodruk en diepdruk, enz., is op grote schaal uv-uithardingsinkt gebruikt, aanpassing van de uv-uithardende lichtbronnen in de traditionele lichtbron zoals een ultraviolette kwiklamp. de traditionele UV-lichtbron is echter door steeds meer landen beperkt vanwege de bescherming van het milieu, waardoor de markt voor ultravioletlichtemitterende diodes (uv-led) snel groeit.

in vergelijking met traditionele UV-lichtbronnen heeft uv led vele voordelen, zoals energiebesparing en milieubescherming, levensduur, laag stroomverbruik en optionele golflengte. volgens de golflengte van het licht wordt uv led verdeeld in uva (315 ~ 400 nm), uvb (280 ~ 315 nm), uvc (200 ~ 280 nm). in het algemeen gesproken is meer dan 300 nm luminescentiegolflengte nabij uv, minder dan 300 nm luminescentiegolflengte is diep uv. afhankelijk van het verschillende verpakkings- en integratieniveau, is uv led opgedeeld in discrete onderdeel- en integratiemodus. in dit deel is de integratiemodus verdeeld in cob (chip aan boord) en dob (apparaat aan boord). echter, cob is rechtstreeks op een substraat soldeer met een aantal led-chips, terwijl dob de eerste is om de led-chip in de inrichting in te kapselen en vervolgens meerdere apparaten op een substraat te lassen.

als nieuw product heeft uv led ook allerlei uitdagingen in de grafische industrie. organisch materiaal wordt blootgesteld aan UV-energie om foto-afbraak te produceren. overmatige blootstelling van uv-uithardende inkt leidt tot een perfecte beheersing van het inktoppervlak, of onvoldoende blootstelling van uv-uithardende inkt heeft een slechte adhesieve eigenschap. schadelijke stoffen dringen in de uv-uithardende lichtbron en zorgen ervoor dat de lichtbron faalt. evenals andere uitdagingen zijn matching van UV-uithardende lichtbron en UV-uithardende inkt, UV-uithardende lichtbronuniformiteit van lichtemissie, levensduur, stabiliteit, betrouwbaarheid van UV-uithardende lichtbron. Tegenwoordig heeft een ander led-verpakkingsbedrijf een andere techniek. dus het type, de kwaliteit en de prijs van de uv led-lichtbron is divers, waardoor leveranciers of consumenten het verlies lijden omdat de toepassingsclient vaak wordt veroorzaakt door verschillende betrouwbaarheidsproblemen. daarom wordt het artikel bestudeerd en besproken u led led discrete en uv led integratiemodus in betrouwbaarheid van de toepassing in de grafische industrie.

Ⅱ, uv led discrete deel

volgens verschillende ingekapseld materiaal, uv led discrete deel is verdeeld in organisch materiaal verpakking uv led en anorganisch materiaal verpakking uv led. organisch materiaal verpakking uv led is nog steeds gebruikt zichtbaar licht led apparaat verpakking. uv led-chip zal worden gecoat organisch ingekapseld materiaal, zoals epoxyhars, organische siliconen, enz .. aan de andere kant, het product zal organisch materiaal gebruiken als licht kopje uv led-apparaat, zoals emc-serie van producten op de markt. echter, anorganisch materiaal verpakking uv led is verbeterd, gericht op keramiek als licht omhoog, glas of metaal glas als dekplaat. in de materiaaleigenschappen hebben het organische materiaal en het anorganische materiaal het grote verschil. beide worden gebruikt in uv led-verpakkingen. maar voor eigenschappen, levensduur en betrouwbaarheid van het hele apparaat is er een groot verschil in invloed. om de discussie te vergemakkelijken, worden organische materialen weergegeven door organische silicagel, en worden de anorganische materialen weergegeven met glas, en de twee worden vergeleken in de volgende aspecten.

(1) doorlating

de transmissie van het ingekapselde materiaal op het optische pad van de chip beïnvloedt rechtstreeks de optische uitvoer van de uv led. hoe hoger de transmissie van het materiaal in de uv-band, hoe hoger de uv-led-lichtoutput. vanwege de verschillende materiaaleigenschappen kan de transmissie van verschillende materialen in dezelfde uv-band heel verschillend zijn. zoals we kunnen zien, heeft de initiële transmissie van organische siliconen (methyl silicone en fenyl silicone) geen voordeel ten opzichte van glas bij alle golflengten van de ultraviolette band. maar ook, met de afname van de golflengte, zal de initiële penetratiesnelheid van organische silicagel en glas in een verschillende mate afnemen. vergeleken met glas zal de initiële penetratiegraad van organische materialen veel sneller dalen dan die van glas. bij 300 nm is de initiële penetratiesnelheid van methylsilicone minder dan 85%, wat een grote invloed heeft op de optische output van de chip, dus methylsilicone is niet geschikt voor de lagere ultraviolette band van de band. anders, 24 uur later blootgesteld aan 365 nm uv-licht, is de penetratiesnelheid van organische silicagel in de uv-band aanzienlijk gedaald, terwijl de penetratiesnelheid van glas niet is veranderd. het is te zien dat in de ultraviolette band de initiële transmissie van glas en de transmissie van uv-veroudering beter zijn dan die van organische siliconen.

(2) thermische eigenschappen

voor de uv-led van organische materialen worden de organische materialen niet alleen blootgesteld aan ultraviolet licht van de chip, maar ook beïnvloed door de warmte die door de chip wordt gegenereerd. in het bijzonder organisch materiaal van de directe coating op het oppervlak van de chip, hoge hoeveelheid warmte in de vorm van warmteoverdracht op het oppervlak van de chip direct op organische materialen resulteert in een lange tijd in hoge temperatuur werkende staat. hoge temperaturen zullen de thermische veroudering van organisch materiaal versnellen. als het organische materiaal van hittebestendige prestaties slecht is, zal het gemakkelijk vergelingverschijnsel lijken, kan ernstig zelfs carbide (zwart) of scheuren en andere anomalieën verschijnen. als het apparaat gedurende lange tijd onder een schakeltoestand staat of een hoge en lage temperatuurcyclus, omdat de chip met organisch materiaal de thermische uitzettingscoëfficiënt (cte, thermische uitzettingscoëfficiënt) niet overeenkomt, zijn chips en organisch materiaal van de stick eenvoudig om abnormaal strippen te produceren. afwijkingen zoals vergeling en afpellen kunnen de optische uitvoer en betrouwbaarheid van het apparaat verminderen.

om de thermische prestaties van organische materialen en anorganische materialen, methylsilicone, fenylsilicone en glas tegelijkertijd in de 260 ℃ oven voor het bakken te onderzoeken. uiterlijk inspectie vond dat de fenyl silicone gevonden op de derde dag van het bakken vergeling, methyl siliconen bakken in de zevende dag al geen duidelijke etiolatie gevonden maar verscheen scheurafwijkingen, en glas zonder enige duidelijke anomalie. de vergeling van fenylsilicagel is te wijten aan de oxidatie van de fenyl van zijn vertakte keten in hoge temperatuur en zuurstofomgeving, terwijl het kraken van methylsilicagel wordt veroorzaakt door de hoge temperatuur die leidt tot de verbroken binding. omdat het hoofdbestanddeel van glas siliciumdioxide is, is de chemische stabiliteit ervan uitstekend. het is te zien dat vergeleken met organische silicagel, de hittebestendigheid van glas een zeer groot voordeel heeft.

(3) betrouwbaarheid

onderzoekend naar het vinden, zal organisch materiaal gedurende lange tijd voorkomen onder uv-bestraling lichtafbraak (aërobe omgeving gedistribueerde lichtoxidatie), verschijnsel veroudering en vergeling, ernstig en zelfs kraken. het maakt een aanzienlijke afname in fotosynthetische efficiëntie en betrouwbaarheid van het apparaat en leidt uiteindelijk tot falen, dit fenomeen is vooral ernstig in diepe ultraviolette banden. om het betrouwbaarheidsniveau van uv-led of anti-uv-prestaties van ingekapselde materialen te evalueren, wordt meestal een reeks betrouwbaarheidstests uitgevoerd. in de normale temperatuurverouderingstest, onder de conditie van in de omgevingstemperatuur, op hetzelfde moment oplichten uv led-lichtband op 395nm (chip) van de glazen inkapseling en methyl siliconen inkapseling, een straling flux en uiterlijk waarneming per 48 uur.

de stralingsstroom van in glas ingekapseld uv led nam geleidelijk af met de toename van de verouderingstijd, en de stralingsflux bij 528h was ongeveer 93,1% voor veroudering en geen duidelijke verandering in uiterlijk. maar met methylsiliconen ingekapseld uv-led van de stralingsflux moest beginnen aan het begin van de verouderde schuine streep, en vond geen duidelijke anomalie in uiterlijk. de belangrijkste reden is dat dalende transmissie en verouderingseigenschappen van methylsilicone (initiële stralingsfluxen snel verouderen). met de toename van de verouderingstijd, werd de lagere mate van stralingsflux kleiner, de uiterlijktest wees uit dat silicagel binnen scheuren is verschenen (voornamelijk verspreid in de buurt van een chip) en er is een interface voor silicagel en chiphechting verschenen. het verschijnen van methylsilicokraken geeft aan dat de gebroken binding is opgetreden, en de stripanomalie is het gevolg van de verkeerde combinatie van de thermische uitzettingscoëfficiënt van de silicagel en de chip. aan het begin van veroudering 336h was de afnamesnelheid van de stralingsflux van de uv-led ingekapseld door methylsilicone significant verhoogd, en de stralingsflux bij 528 uur was ongeveer 63,4% vóór veroudering. op dit moment bleek de verschijningstest dat de silicagel op de bovenkant van de chip duidelijk was gebroken, wat de belangrijkste reden is voor de versnelde afname van de stralingsflux. als de levensduur van de uv-led wordt gedefinieerd als het tijdstip waarop de stralingsflux tot 70% van de beginwaarde daalt, dan is de levensduur van de uv led die door de silicagel is afgedicht veel korter dan die van de ingesloten glazen uv led.

(4) luchtdichtheid

de luchtdichtheid van het uv-led-apparaat is afhankelijk van de penetratie-zuurstofsnelheid en het verpakkingsproces van de verpakkingsmaterialen. het inkapselingsmateriaal heeft een hoge penetratie-zuurstofsnelheid en de luchtdichtheid van het apparaat is slecht, en de schadelijke stoffen in de externe omgeving kunnen gemakkelijk de binnenkant van het apparaat binnendringen en het apparaat doen falen. de luchtdichtheid van het apparaat kan leiden tot verschillende betrouwbaarheidsproblemen, zoals chipcorrosie en verzilvering.

organisch inkapselingsmateriaal vochtdoorlatendheid is hoger dan het glas in de lucht, bijvoorbeeld, de overdrachtssnelheid van methylsiloxaan is typisch 20000 ~ 30000 cm3 / m2 * 24 uur * (atm.), fenylsilicone is in het algemeen 300 ~ 3000 cm3 / m2 * 24 h * (atm). gas en water kunnen de organische silicagel binnendringen. Glas is echter een anorganische materie met hoge dichtheid en de intermoleculaire opening is kleiner dan die van water, zodat gas en water niet in glas kunnen binnendringen. daardoor is glas eenvoudiger in te kapselen dan organische siliconen.

(5) elektrische eigendom

organische materialen zoals organosiliconen bevatten meestal een bepaalde hoeveelheid na +, k + en cl-plasma en organische materialen worden in min of meer met kleine moleculen vrijgegeven. organisch materiaal coating op het oppervlak van de chip, het materiaal in het ion of overmatige afgifte van kleine moleculen kan een zekere mate van schade aan de prestaties van de chip veroorzaken, zoals toename van chip en retourlekstroom. maar glas laat deze anomalie niet zien.

Samengevat zijn de eigenschappen van anorganische materialen superieur aan organische materialen. organisch materiaal komt vaak in de buurt van uv-led-chip met ultraviolette band overeen met de prestaties en betrouwbaarheid van gelegenheden met lage vereisten, en in ruwe omgevingen zoals hoge luchtvochtigheid of andere gelegenheden waarbij hogere eisen aan anorganisch materiaal voor uv-led moeten worden gebruikt.

Ⅲ, uv-led-integratiemodules

zoals hierboven vermeld, zijn de gemeenschappelijke uv-led-integratiemodules op de markt voornamelijk cob en dob. de verschillen tussen de twee modules worden voornamelijk weerspiegeld in de volgende aspecten: 1, verpakkingsmaterialen; 2, productieproces; 3, lichte prestaties; 4, elektrische prestaties; 5, thermische prestaties.

(1) verpakkingsmaterialen

het belangrijkste verschil tussen cob en dob in verpakkingsmaterialen is chip en substraat. de kolf van de kruislings gevormde structuurchip en de kolf van de verticale structuurchip zijn gebruikelijk in de markt, terwijl de dob de verticale structuurchip gebruikt. er zijn twee hoofdsoorten substraat voor uv-led geïntegreerde module, kopersubstraat en alnkeramisch substraat. het verschil tussen de twee soorten substraat wordt weerspiegeld in de volgende aspecten:

1.Prijs. aluminiumnitride keramisch substraat is duurder dan kopersubstraat.

2.structure. de structuur van het koperen substraat is in het algemeen de schakelingslaag (koperlaag), de isolatielaag (bt-hars) en de koperlaag, terwijl het keramische substraat van aluminiumnitride in het algemeen de schakelingslaag en de keramische laag is.

3.mechanische eigenschappen. aluminiumnitride-keramiek is broos en kan gemakkelijk scheuren of barsten tijdens de fabricage en installatie, en koper-substraat in het algemeen niet.

4. thermische prestaties. hoewel de thermische geleidbaarheid van koper hoger is dan die van aluminiumnitride, bevat het koperen substraat een laag isolerende laag, die de warmtedissipatie van de chip enigszins kan hinderen.

5. ontwerp diversiteit. vergeleken met keramisch substraat is het kopersubstraat gemakkelijker in vorm en grootte te veranderen.

de selectie van verpakkingsmaterialen is anders en de prestaties en betrouwbaarheid van het apparaat zijn anders.

(2) productieproces

het wordt voornamelijk weerspiegeld in de volgende twee aspecten:

1.cob hoort over het algemeen bij maatwerkproducten en het is moeilijk om standaardisatie of massaproductie te bereiken, terwijl dob op het substraat wordt bevestigd door UV-led-apparaten met gestandaardiseerde en grootschalige productie.

2. het productieproces van cob is moeilijker dan dob. zodra het fabricagefout optreedt, zoals de instortlijn, wordt de gehele cob verwijderd, terwijl de dob slechts één apparaat verliest.

bovendien kan de cob tijdens het gebruik alleen de hele lichtbron vervangen als de lichtbron uitvalt en hoeft de dob het defecte apparaat alleen te vervangen.

(3) lichtprestaties

omdat de chip van de horizontale structuur gewoonlijk saffier als substraat gebruikt, is de warmtedissipatieprestatie slechter dan die van de verticale structuurchip. daarom is de maximale voorwaartse stroom en optische vermogensdichtheid die de verticale structuurchip kan passeren groter dan die van de transversale structuurchip. de kolf van de transversale structuur uv led-chip wordt vaak gebruikt voor een laag vermogen (minder dan tientallen watt) vanwege de kenmerken van de chip.

(4) elektrische prestaties

op dit moment wordt de antistatische bescherming van uv led voornamelijk gerealiseerd door de toevoeging van zener. als gevolg hiervan kan cob de antistatische bescherming van elke chip niet uitvoeren, terwijl dob kan. daarom is de antistatische werking van cob veel slechter dan dob. bovendien kunnen dobodules worden ontworpen voor het testen en lekstroomtesten van een enkel apparaat door het circuitontwerp van het substraat, wat handig is voor foutenanalyse.

(5) thermische prestaties

Over het algemeen is het warmtedissipatiepad van de uv led-inrichting hoofdzakelijk drie: ① de chip - gouden draad - lijnlaag - lichte cup - omgeving; ② chip - buitenste kit (gas of lucht) - lens (omslag) - omgeving; ③ de chip - solide kristallaag - substraat - omgeving. pad ① en ② is zeer beperkt, pad ③ is het hoofdpad voor warmtedissipatie. dienovereenkomstig worden de typische structuur van cob en dob en de hoofdkoeling getoond. zoals hierboven vermeld, is de warmtedissipatieprestatie van de transversale structuurchip zelf niet goed. dus in vergelijking met de verticale structuur is er een uv led chip cob en dob koelpad te vinden die op het apparaat dobbel met meer dan twee zeer dunne lagen van vergulde laag en een laag aluminium nitride keramiek evenals tussen substraat en apparaat een soldeerlaag, maar minder in het substraat een isolatielaag. de berekening van de thermische weerstand van cob en dob wordt in de ideale staat uitgevoerd zonder rekening te houden met de thermische weerstand van diffusie. vergeleken met dob, is de totale thermische weerstand van cob veel groter, omdat de thermische weerstand van de isolatielaag in koper-cobraatsubstraat te groot is. voor dob, zijn lassen interconnectie laag (inclusief solid crystal laag en soldeerpasta, etc.) van de totale thermische weerstand van relatief groot, als de slechte laskwaliteit van interconnects, zoals onvoldoende soldeer of leeg veel, zijn invloed op de totale de thermische weerstand zal groter zijn.

(Wordt vervolgd, alsjeblieft riet geleid onderzoek naar betrouwbaarheid (Ⅱ))