심자외선 발광 다이오드(DUV-LED)는 살균 소독, 생화학 검사, 의료 건강, 자외선 통신 등 다양한 분야에서 널리 활용될 수 있습니다. 현재 상용 DUV-LED의 전기광 변환 효율은 일반적으로 5% 미만으로, LED의 심한 발열과 접합 온도 상승을 초래하며, 이로 인해 피크 파장 적색 편이, 광 감쇠 악화, 수명 단축 등의 문제가 발생합니다. 전기광 변환 효율 향상이 어려운 상황에서 DUV-LED의 방열 성능을 개선하여 작동 접합 온도를 낮추는 것이 매우 필요합니다. 열저항은 LED 방열 성능을 반영하는 직접적인 지표로, 일반적으로 열전도 면적, 재료 두께, 재료 열전도율 등의 요인의 영향을 받습니다. 본 논문은 DUV-LED의 칩 크기, 솔더층 틈 채우기, 방열 실리콘 페이스트 및 기판 재질 등이 LED 열저항에 미치는 영향을 체계적으로 연구하고, 본딩 영역 및 솔더층 두께에 대한 시뮬레이션 연구를 수행했습니다. 연구 결과 LED 칩 크기 증가, 솔더층 틈 채우기, 기판과 방열판 사이에 방열 실리콘 페이스트 도포 또는 알루미늄 기판을 구리 기판으로 교체하는 것이 LED 열저항 감소에 도움이 되는 것으로 나타났습니다. 상용 20 mil×20 mil 크기의 275 nm DUV-LED를 대상으로 한 본 연구에서는 열저항을 22.19 ℃/W에서 12.83 ℃/W로 줄였으며, 25 ℃ 환경에서 전력 0.669 W 시 칩 온도 상승이 14.69 ℃에서 8.49 ℃로 감소했습니다. 시뮬레이션 결과 LED 작동 접합 온도는 본딩 영역 또는 솔더층 두께 감소에 따라 선형적으로 감소하며, 본딩 영역 두께가 1 mm 증가할 때 칩 온도 상승은 44.82 ℃ 증가하므로 적절한 본딩 영역 두께 감소를 통해 열저항을 낮출 수 있음을 알 수 있습니다.

심자외선 발광 다이오드;방열 성능;열저항;접합 온도