與傳統的紫外光源相比,紫外LED光源具有環保、低功耗和波段選擇等優點。UV-LED在印刷行業的應用通常面臨許多挑戰,尤其是可靠性問題。有機資料具有抗紫外效能差、透濕透氧性高等特點,其效能的惡化將大大降低UV-LED的可靠性。基於CMH封裝技術的全無機UV-LED採用無機資料100%封裝,具有氣密性好、可靠性高、壽命長、熱阻低等優點。由於cob和DOB組件的包裝材料和生產工藝不同,其效能和可靠性也有很大差异。基板絕緣層的熱阻占cob總熱阻的很大比例,而焊接互連層對DOB的熱阻影響很大。針對UV-LED器件與基板之間的焊料層空隙率過大(一般大於20%)的問題,通過大量實驗得出了最佳工藝參數。焊料層的空隙率可控制在10%以下,5%左右的空隙率可達80%以上,大大降低了焊料層空隙率對器件光熱效能和可靠性的影響。
1、導言
19世紀60年代,出現了第一種紫外光固化油墨。隨著UV固化科技的迅速發展,數碼印刷、鋼絲網印刷、平面印刷、柔印、凹印等印刷行業廣泛使用UV固化油墨,配套的UV固化光源大多採用UV汞燈等傳統光源。然而,傳統的紫外光源由於環保的原因受到越來越多國家的限制,使得紫外發光二極體(UV-LED)的市場規模迅速擴大。
與傳統的紫外光源相比,紫外LED具有節能、環保、長壽命、低功耗和波長選擇等優點。根據發光波長的大小,紫外LED可分為長波紫外UVA(315~400nm)、中波紫外UVB(280~315nm)和短波紫外UVC(200~280nm)。一般來說,300納米以上的發射波長屬於淺紫外,300納米以下的發射波長屬於深紫外。根據封裝管道和集成度的不同,UV-led可分為分立器件和集成模塊,如錶1所示。集成模塊可分為cob(chip-on-board)和DOB(device-on-board)。Cob是將多個LED晶片直接焊接在一個基板上,而DOB是將LED晶片封裝在器件中,然後將多個器件焊接在一個基板上。
紫外光作為一種新型光源,LED應用於印刷行業時,也面臨著各種各樣的挑戰,如有機資料在紫外光能量作用下的光降解、紫外光固化油墨過度曝光導致油墨表面過於堅硬或曝光不足導致附著力不足、有害物質侵入紫外光內部等導致光源失效的固化光源、UV固化光源與UV固化油墨的波段匹配、UV固化光源的光均勻性關係到UV固化光源的光輸出效率、壽命、穩定性和可靠性。現時,各LED封裝企業的封裝技術水准不同,市場上的UV-LED光源種類繁多,質量參差不齊,這使得應用端往往因光源的各種可靠性問題而蒙受損失。囙此,本文從UV-LED分立器件和UV-LED集成模塊兩個方面對UV-LED在印刷行業應用的可靠性進行了研究和探討。
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