本期，我們邀請到廣州市鴻利秉一光電科技有限公司總經理吳乾帶來了“紫外發光二極管封裝及應用探討”的精彩主題分享，以下為主要內容：
一、紫外封裝技術
（一）傳統紫外光源特點回顧
1．發展了100多年，技術成熟、但是進步空間很小。
2．光譜成分固定，可塑性差，新應用很吃力。
3．UVA部分技術上UV LED完勝，UVC部分技術上UV LED差距大。
4．光源形式固定，UV LED光源可按照需要設計。
（二）決定封裝技術主要因素
封裝行業處于產業的中游，在產業發展中起到橋梁連接作用。
決定紫外發光二極管的封裝技術的因素：
1．應用端的需求（光譜、發光角度、壽命要求、使用環境等）
2．上游的限制（光子能量、芯片結構、芯片工作氛圍要求等）
3．封裝設備的開發和利用（激光封焊設備）
4．封裝工藝的發掘（全無機封裝）
5．應用解決方案的需要
6．封裝材料的限制（透光率、抗紫外性能、老化性能、熱膨脹性能）
在UV里面封裝材料有非常大的限制，特別對UVC部分，無論是透光的，反光的，抗UV性能的，熱膨脹系數的材料，可選范圍很小，比如說透光材料，只能選擇石英。反射材料，原有的鍍金工藝、鍍銀工藝，幾乎在UV LED里已經不太適應。雖然UVC封裝使用鍍金工藝，但鍍金工藝的反射性能很差。
UV LED與可見光LED大不相同，UVB、UVC和UVA封裝也有差別。
（三）紫外封裝技術現狀
當期很多廠商都在積極的改變封裝形式，越來越多地采用無機材料封裝。越來越少的采用有機材料去封裝。有些有機材料，在UV里面，在某些領域里可以使用，但在有些領域比較困難，比如可靠性要求高，功率比較大的情況下，是不太適合的。
（四）紫外封裝技術發展方向
1.現有封裝技術的痛點
（1）光萃取效率不高
（2）光窗材料透過率不高
（3）反射材料的 性能不高
（4）低成本小角度產品光學結構困難
（5）不同散熱方式對封裝要求不同（冷凝水）
2.紫外發光二極管封裝技術發展方向
（1）新型光學結構
（2）新型透光材料的研發及使用
（3）新型反射材料及工藝的研發
（4）高效率低成本非球面石英、玻璃透鏡
（5）風冷方式對封裝提出新的要求
（6）更短波段真空封裝
二、應用發展探討
1.紫外發光二極管應用分類
根據波段可以分為UVA、UVB、UVC，不同波段有不同的用途。目前來看，本次疫情空氣傳播為主，表面和空氣殺菌對疫情影響比較大。分析檢測部分，可以把紫外線作為發射光源，利用它的吸收光譜，在傳感器上有很多用途。另外，作為探測器或是探測元器件，在國防通訊上有些新的運用。
2.紫外光應用的基本原理
3. 紫外發光二極管應用端特點
（1）UV LED與可見光LED區別很大
① UV LED效果需要作用對象來驗證，固化效果與油墨、涂料相關；殺菌效果與微生物狀態有關等，行業細分就是因為作用對象不同。
②照明效果是連續的，UV LED大部分應用有閾值存在。UV固化存在閾值、消毒殺菌也存在閾值（動態平衡）。需要注意。
③因為光子能量大，UV LED到作用對象中間的介質和界面的影響作用不可忽略，能量越大影響越大。
（2）UV行業內涇渭分明
UVA與UVC所面對的市場完全不一樣。
UVA與UVC外延材料不同（InGaN 、AlGaN)。
UVA與UVC芯片結構不同（垂直、倒裝)。
UVA與UVC封裝方式不同（全無機、半無機）
UVA與UVC應用重點不同（工業級固化、消費級殺菌消毒）
4.傳統紫外光源替代方案
隨著技術進步的成本的下降UV LED將逐步替代傳統紫外光源。替代方案將分為：光源替代、系統改造。對于UVC LED將主要是光源替代，對于UVA LED將主要是系統改造。
三、行業發展預測
1.行業發展特點
（1）原有UV行業規模不大，國際企業也不大（IST、Philips、Osram、雪萊特）。
（2）細分應用領域多，容易形成市場的小霸主。
（3）2019年UV LED封裝全球產值僅2億多美金。今年疫情影響會有大的增長，但是基數太小總量仍不樂觀，目前UVC LED在對疫情影響大的空氣殺菌上基本上無用武之地。
（4）UV LED特別是UVC LED難以有主干市場支撐起基本盤。不像照明，殺菌消毒除特殊場合不是剛性需求。人本來是細菌共生的，UV LED殺菌的廣譜性可能會影響人類健康。
（5）UV LED的新應用值得探索。比如對農業、健康、化工合成等新領域。
2.行業發展方向
（1）UV LED作為一個發射器件將更多與傳感器件配合。
（2）UV LED的發展更依靠多學科融合的過程。
（3）UV LED行業還有很多基本工作未完成（比如標準）。
（4）從上下游分工看，垂直整合策略無成功先例，分工合作才是王道。
（5）行業將依據技術進步，逐漸滲透規模穩步擴大。
（6）疫情將吸引更多關注，市場規模將瞬間增大，但長久影響有限，市場競爭將會加劇。
（7）封裝企業將各有所長。
（8）傳統汞燈光源欠缺光譜成分甚多，UV LED將有望填補空白。
四、鴻利秉一簡介
感謝極智課堂讓大家聚在一起，一起探討交流，關于UV LED封裝及應用，也希望與行業同仁更多交流。
問答環節
1.目前UVC LED器件壽命多少？是否必須氣密封裝？
吳乾：UVC的應用環境大都是消費級產品，所以不建議做氣密性封裝，成本也非常高。另外，當前芯片壽命大概5000~10000小時，如果氣密性封裝可以到30年，功率很小的情況下，意義不大。
純粹從技術角度，氣密性封裝對LED器件壽命有幫助，但目前芯片壽命的情況，特別是做消費級產品。氣密性封裝意義不大，但是在工業級的使用中，比如在芯片壽命達到的情況下，用UVC做光固化、精細化工加工、光分解、廢氣、污水的處理需要壽命很長，這種情況適合使用氣密性封裝。
2.目前鴻利秉一上述幾款器件都是否批量供貨，公司產能有多少？
吳乾：目前，鴻利秉一的產品當中，6868、3535的產品，特別是帶球頭的已經大量在供應， UVC產品平面跟球頭系列產品，也可以大量供應，都是批量生產的產品。
不過，2525的UVC產品還在開發當中，6868的平面系列也在開發當中，都是根據客戶要求在開發。
產能方面，鴻利秉一UVA與UVC的產能是不重合的，UVA的產能是每月3KK，UVC的設計產能是每個月2KK。
3.鴻利秉一目前UVC封裝是采用真空嗎？如何堅持封裝器件不含氧？
吳乾：UVC封裝目前不是真空封裝，UVA的全無機封裝是氮氣封裝，里面是排除氧氣的，但是UVC沒有用真空封裝，因為成本太高，而且芯片的壽命支撐不起現在那么長的封裝壽命?，F在是芯片的壽命低于封裝壽命上面，用真空封裝是沒有意義的。
對于一些功率比較大、可靠性要求比較高、波段比較低（低于243nm)的情況，一定要用真空封裝，至少把氧氣排除掉。
4.目前鴻利秉一在UVA產品上有半無機封裝及全無機封裝，兩者在同等條件下，壽命是否會有差別？
吳乾：同等條件下，我們沒有把這兩個封裝形式放在同一款產品里使用，比如3535的產品，可能會選擇大尺寸的芯片，或是波段低一點的芯片做全無機封裝。其他小尺寸的芯片做半無機封裝。
壽命方面，在我們與同行競爭的時候，客戶有兩方面感受，一是鴻利秉一的透鏡可能需要老虎鉗才能弄下來，而有些公司的產品可能手摸一摸就可以掉，在半無機封裝中會存在這樣的情況。二是365nm產品表現比較突出，有些產品一個星期就會老化、黃化，會影響到封裝壽命，封裝壽命降低的話，等于整個元器件的壽命降低。
因為我們UVA半無機封裝開發出來時間還不長，我們也在做M-80的老化實驗，一旦出結果，一定會在中國半導體照明網上發表文章，將結果公布給大家，到時候大家如果對這兩個封裝形式感興趣，可以把那個報告分享出來。
5.目前UVC產品70%光功率維持率在多長時間？
吳乾：大概5000個小時左右，因為芯片不一樣，封裝還有區別，但主要還是芯片的問題，也有認為是1萬個小時，我們的感受是5000個小時左右。事實上，5000個小時看起來很短，其實在有些UV的應用中，已經足夠了，比如市場上比較火的殺菌包包，在小空間里殺菌，就是隔一段時間用一下，比如一個小時用上五分鐘，5000小時可以用很長時間。
6．如何檢測器件中已經沒有氧氣了？
吳乾：事實上，用的過程中，不是靠檢測，而是靠環境里氮氣程度控制，比如會采用五個九的氮氣去做這件事，不太好檢測，因為沒有類似的實驗條件控制。我們可以控制的是腔體里用的是五個九的氮氣，我們可以通過時間，包括抽真空的時間去控制，也可以測試一下里面氮氣的程度，就可以知道里面氧氣的程度是什么樣子。
7.一般認為UVC LED貼片封裝的焊料等是否會引入附加電阻，電容？即芯片本身電容為50pF，封裝后電容變化?；蛐酒旧?V開啟，封裝后為6.2V開啟。
吳乾：封裝肯定會增加電阻，也會增加電容。如果芯片是6V，封裝后為6.2V，建議去檢測陶瓷的導電性能，明顯是有問題的， 6.2V太高了，電容肯定也會增加，做高頻電路設計時，電容也確實是需要考慮的。
8.UVC消毒光對哪些物品不要直接照射消毒？
吳乾：對人來說，特別是人的眼睛、皮膚等等，這些不能直接接觸到。對于物品，如果光強度太強，對于一些塑料材料。膠材料，有機材料、家具等都會有影響，需要評估物品老化性能。
9.UV LED的封裝與UV photo detector的封裝有無共通性？
吳乾：這兩個封裝之間有共通性，大部分的工藝方法是相通的。
（文字根據直播內容編輯整理，略有刪減）
