提升UVCLED可靠性，共晶固晶机必不可少！--来自UVLED风向的文章

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提升UVCLED可靠性，共晶固晶机必不可少！

UVLED风向 | 2020-11-06

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。