体积小、杀菌效率高、效果强、绿色环保······在防疫需求的催化下，UVC LED似乎一夜间声名鹊起。实际上，UVC LED发展至今已有多年，只不过由于技术不成熟，成本高企，其市场知名度一直不高。不过，今年的防疫商机无疑带动UVC LED以超预期的速度发展，也意味着UVC LED施展才能的时刻到了。但如果说UVC LED即将普及，则言之尚早。

从封装环节的角度来看，封装材料的选择、工艺的改善等仍是制约UVC LED大规模商用化的难题，具体涉及材料的抗紫外能力、产品的光电转换效率、散热性能、气密性等，而解决这些技术难题的目的就在于提高产品的光效和使用寿命，从而降低成本。

正如鸿利秉一研发经理任荣斌所言：“封装的目的在于多发点光，少发点热。半导体材料及芯片封装技术决定了目前UVC LED芯片的发光效率小于10%，而UVC LED芯片的封装结构基本决定了UVC LED器件的封装工艺。”任荣斌在集邦咨询2020 UVC LED产业研讨会上从UVC LED封装形式、结构、工艺以及水处理应用等方面发表了专业的演讲。

鸿利秉一研发经理任荣斌

UVC LED封装方式多样，全无机封装技术脱颖而出

常见的UVC封装形式包括Lamp、模造（Molding）、TO、玻璃粘胶平面、玻璃粘胶球头、玻璃陶瓷金属CMH全无机、COB等，总体可归为有机封装、半无机封装（也称“近无机封装”）以及全无机封装三种形式。

以半无机封装形式的TO封装为例，在玻璃材料的选择上，无论是K9玻璃还是石英玻璃，胶粘还是焊料，都很难平衡光透过率和抗紫外老化能力之间的关系。

从工艺角度看，基于使用胶粘方式难以保证抗老化性能和气密性，鸿利秉一正在考虑和尝试通过管座重新设计以简化封装结构，达到更好的效果。

事实上，此类半无机封装形式是眼下国内市场的主流，性价比高，工艺比较成熟，适于中低功率产品，如2mW、4mW。对于大功率产品，采用半无机封装技术存在掉透镜、二次回流异常（锡膏）风险等问题。

全无机封装（SMD）形式则全程避免使用有机材料，产品优势包含：气密性好，可靠性高，无须担心掉透镜、有机材料老化等问题；此外，全无机封装热阻低，可承载高电流密度。

鸿利秉一自主研发基于激光焊接工艺的全无机UVC LED封装流程（CMH封装技术），采用陶瓷基板、石英玻璃、助焊剂、玻璃盖板等材料，通过激光焊接的技术，实现透镜和基板的结合，极大降低有机材料带来的光衰问题以及湿热应力导致的失效问题，有效提高UVC LED器件的气密性和可靠性。

水净化应用三大难点，固晶工艺和全无机封装技术逐个击破

UVC LED光电转换效率低，大部分转换成热量，直接影响芯片的寿命。目前，市场上多数产品采用倒装芯片结构和高导热率的氮化铝陶瓷基板。倒装芯片结构对固晶工艺提出了很高的要求，而固晶工艺与热管理息息相关，对整个产品的可靠性产生很大的影响。

以水净化应用为例，任荣斌指出，UVC LED在水净化的应用上主要面临三个技术难点：光的导出、热的导出和LED的保护。

光的导出主要在于提高散热性能，并在光路材料的选择上考虑提高光透过率的问题。

热的导出与结构设计相关，尤其是在动态水杀菌模块的应用上。目前，动态水杀菌模块多采用大功率COB，散热方式的选择对热的导出起到重要作用。

LED的保护主要在于防止水汽入侵。对此，鸿利秉一正在探索LED直接接触水的可能性。

着眼于水处理应用的各个难点，鸿利秉一在固晶工艺和材料选择等方面进行多方面考量，以提供对应的解决方案。

例如，鸿利秉一通过不断改善UVC LED芯片的共晶技术，做好UVC LED灯珠的贴片，将焊接工艺过程中出现的焊接空洞率控制在5%以内，焊接空洞率越低，意味着散热效果越好，产品寿命越长。据说，市面上部分大尺寸产品的焊接空洞率达30%-40%。

任荣斌介绍，在增加光导出和保护LED方面，鸿利秉一同样做了不少努力。首先，可以在石英玻璃表面镀增透膜以增加其光透过率；其次，在防水方面，尝试在裸露的芯片、器件或COB表面镀一层防水膜。目前研究表明，在石英玻璃上镀防水膜，石英玻璃镀膜前后的光透过率基本不变，即对UVC波段的透过率基本保持在90%-92%的水平。

产品方面，今年上半年，鸿利秉一推出了涵盖小功率到大功率的2525、3535和6868全无机封装产品。2021年，鸿利秉一计划增加TO和COB模组，增加单颗灯珠产品的功率，以及增加不同出光角度。

7年专业经验，鸿利秉一UV LED封装之路越走越深

成立于2013年，鸿利秉一早在2014年就开发出全国首款全无机封装UV LED。在UV LED封装这条道路上，鸿利秉一越走越深。目前，在全无机封装领域，公司拥有从基板、玻璃盖板、激光封焊工艺、激光封焊设备的完整知识产权。

任荣斌介绍，鸿利秉一目前已就相关核心UV LED元器件封装和应用产品申请十多项发明专利（9项已授权）。其中，物料相关专利占10%，封装方法占35%，应用占25%，设备占30%。

多年来，鸿利秉一积极参与有关UV LED的政府项目。例如，与总公司鸿利智汇共同参与2015年广东省应用型科技研发专项资金项目——《全无机高可靠紫外LED光源封装技术及产业化》。

在行业标准方面，鸿利秉一参与起草了多项关于UV LED封装及其应用领域的行业标准，包括广东地方标准——《紫外发射二极管技术要求与试验方法》、行业团体标准——《GUV LED灭菌消毒装置技术规范》等。

值得注意的是，《GUV LED灭菌消毒装置技术规范》行业团体标准已于9月24日发布，10月1日起正式实施。

7年专业封装经验，鸿利秉一的UV LED和VCSEL产品，现已广泛用于印刷行业（曝光机、胶印机、喷墨打印机等）、涂装行业、半导体设备（光刻机、曝光机）、识别系统（人脸识别、远距离红外监控和智能化驾驶）以及空气净化等场所。其中，空气净化采用的正是全无机UV LED封装器件。

如今，UVC LED发展正当时，鸿利秉一将继续立足于封装领域，并在探索UVC LED封装技术的道路上深化布局，持续创新，为推动UVC LED的普及化出一份力。（文：LEDinside Janice）

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