UVLED封装结构的选择

UVLED作为集热电光特性于一体的半导体元器件，其在研发制造以及应用端的设计过程中，必须充分考量相关特性对功能与寿命的作用。下面借助一个案例深入探究其特性。

某系统厂家在电流700mA且采用水冷系统运行一段时间后，出现了灯珠变色的不良现象。乍一看，似乎是散热问题导致芯片表面变黄，但实际情况并非如此简单。

观察发现，两组模组所使用的芯片外观存在差异，虽均来自同一制造商，但有过改进。芯片工艺的变革会引发光电特性改变，将不同工艺的芯片置于同一系统进行产品设计，可能造成光电参数不匹配，进而致使产品热性能失衡。例如，灯珠 1 电压为 12.82V，灯珠 2 电压为 13.31V，按照 0.4V 间距标准分档，此电压范围过宽，不宜一起使用。从辐射效率来看，灯珠 2 小于灯珠 1，意味着灯珠 2 有更多电能转化为热能。

该封装工艺是在芯片表面涂覆硅胶后加盖玻璃透镜，这是可见光LED的生产工艺。玻璃透镜采用胶粘方式，气密性较差，为保护芯片、金线及腔体，在芯片表面涂覆硅胶。那么究竟是胶体还是芯片变色呢？去除芯片表面胶体后，发现芯片无发黄现象，确定发黄物质为胶体本身。

对于胶体黄化，起初会怀疑散热问题，因为热传导不畅经长时间可能引发此现象，这在大功率白光封装中较为常见。对焊接层在 X-Ray 设备下进行空洞率测试，结果显示两块模组中不良品集中于一块模组，若仅是散热不佳，不应仅一块板出现问题。从测试可知焊接空洞率在15%以内，焊锡工艺良好，并非芯片热传导问题。进一步分析灯珠散热能力，发现灯珠 1 和灯珠 2 热阻均小于 2K/W，导热能力较好且相当，说明胶体变色并非芯片工艺差异导致。

再看胶水特性，功率型封装常用有机硅胶，分为甲基硅胶和苯基硅胶。甲基硅胶透湿透氧率为 20000 – 30000cm³/(m²×24H×atm），苯基硅胶为 300 – 3000cm³/(m²×24H×atm）。有机硅胶气密性差，外界有害物质易入侵导致器件失效。研究表明，有机材料受 UV 光照射会发生光降解（有氧环境下光氧化），出现老化黄化甚至开裂，深紫外波段更严重。所以胶体黄化是胶水气密性差，空气和水气入侵，在UV光作用下所致。不同工艺芯片光电参数不同，影响胶体热环境，黄化时间有别，但这种有机UVLED封装使用一段时间后胶体黄化不可避免。那么如何预防此类问题呢？可从优化胶水选择，提高胶水气密性；精准匹配芯片工艺，避免光电参数冲突；改进封装工艺，增强整体防护性等方面着手，从而延长UVLED元器件的使用寿命并保障其功能稳定。