1. 核心設(shè)計(jì)目標(biāo)

• ***的熱阻（Thermal Resistance）：這是最核心的指標(biāo)。目標(biāo)是化地將COB芯片產(chǎn)生的熱量傳導(dǎo)到載具，再通過載具散失到環(huán)境中（或冷卻系統(tǒng)），從而降低COB的結(jié)溫。

• 均勻的溫度場(chǎng)：確保COB芯片及其周邊區(qū)域溫度均勻，避免局部過熱。

• 可靠的物理接觸：***COB基板與載具散熱表面之間緊密、無縫、低熱阻的物理接觸。

• 可操作性與耐久性：便于安裝和拆卸，能夠承受反復(fù)的 thermal cycling（熱循環(huán)），材料穩(wěn)定不易變形。

2. 熱管理路徑與熱阻分析

熱量傳遞路徑為：COB芯片 → 封裝膠 → 基板（陶瓷或金屬） → 導(dǎo)熱界面材料（TIM） → 散熱載具 → 環(huán)境/冷卻系統(tǒng)。

整個(gè)路徑的熱阻（Rθ_total）是各個(gè)環(huán)節(jié)熱阻的疊加。散熱載具的設(shè)計(jì)目標(biāo)就是最小化自身熱阻（Rθ_sink）并優(yōu)化與COB的接觸熱阻。

3. 關(guān)鍵設(shè)計(jì)要素與技術(shù)方案

3.1 材料選擇（基礎(chǔ)）

建議：主體結(jié)構(gòu)采用6061或6063鋁合金，在與COB接觸的核心區(qū)域鑲嵌一塊厚銅塊（Copper Core） 或采用銅鋁復(fù)合焊接工藝。這在成本、重量和性能間取得了平衡。

3.2 表面處理與接觸界面

• 表面平整度與光潔度：

  • 與COB接觸的載具表面平面度需小于0.05mm，達(dá)到0.02mm以下。需經(jīng)過精密磨削或銑削加工。

  • 表面光潔度要高（Ra <0.8μm），以減少微觀上的空氣空隙。

• 導(dǎo)熱界面材料（TIM - Thermal Interface Material）：

  • 導(dǎo)熱硅脂（Thermal Grease）：熱阻***，但易于老化、干涸，不適合需多次重復(fù)使用的自動(dòng)化測(cè)試載具。

  • 相變材料（PCM - Phase Change Material）：在常溫下是固體，加熱后變軟填充縫隙，兼有硅脂的高性能和硅膠墊的便利性，是自動(dòng)化測(cè)試的理想選擇。

  • 導(dǎo)熱硅膠墊（Thermal Pad）：使用方便，可重復(fù)使用，但熱阻相對(duì)較高。需選擇柔軟、導(dǎo)熱系數(shù)高（>3 W/m·K） 的型號(hào)，并在設(shè)計(jì)時(shí)通過彈簧壓緊機(jī)制***其充分壓縮。

• 表面涂層：

  • 鋁合金表面可進(jìn)行硬質(zhì)陽極氧化，增加硬度、耐磨性和輻射率（利于后續(xù)熱輻射）。

  • 銅表面可進(jìn)行鍍鎳處理，防止氧化，保持長期穩(wěn)定的導(dǎo)熱性能。

3.3 機(jī)械壓緊機(jī)構(gòu)

目標(biāo)：提供持續(xù)、穩(wěn)定、可重復(fù)的夾緊力，確保TIM被充分壓縮，接觸熱阻最小化。

• 彈簧加載壓臂：是方案。使用不銹鋼彈簧提供恒定壓力，避免因熱膨脹或尺寸公差導(dǎo)致壓力過大或過小。

• 四角同步壓緊：對(duì)于大尺寸COB，采用四個(gè)壓臂同時(shí)壓緊，確保壓力均勻分布，防止基板彎曲。

• 壓力計(jì)算：根據(jù)TIM廠商推薦的壓縮比（如30%）來計(jì)算所需的壓緊力。壓力不足則熱阻高，壓力過大則可能壓碎COB芯片或?qū)е禄�板變形�?/p>

3.4 主動(dòng)散熱集成

散熱載具本身是一個(gè)“熱沉（Heat Sink）”，但為了應(yīng)對(duì)大功率測(cè)試，常需集成主動(dòng)散熱。

• 內(nèi)部水冷通道：

  • 在載具內(nèi)部直接CNC加工出冷卻液流道。這是散熱效率的方式。

  • 設(shè)計(jì)要點(diǎn)：流道應(yīng)盡可能靠近熱源（COB安裝面），流道截面尺寸、流速和壓降需經(jīng)過計(jì)算，確保湍流狀態(tài)，化熱交換效率。

• 標(biāo)準(zhǔn)接口：預(yù)留G1/4"或G3/8"等標(biāo)準(zhǔn)冷卻液接頭，方便快速連接外部冷卻機(jī)組（Chiller）。

3.5 熱仿真（至關(guān)重要）

在設(shè)計(jì)和加工前，必須使用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）軟件（如ANSYS Icepak, FloTHERM）進(jìn)行熱仿真。

• 仿真內(nèi)容：模擬COB發(fā)熱時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的溫度分布、流速場(chǎng)、壓力場(chǎng)。

• 優(yōu)化目標(biāo)：

  • 確認(rèn)COB結(jié)溫是否在安全范圍內(nèi)。

  • 檢查載體溫度是否均勻。

  • 優(yōu)化冷卻流道設(shè)計(jì)、鰭片形狀和尺寸。

  • 驗(yàn)證壓緊力和TIM選擇的合理性。

4. 設(shè)計(jì)實(shí)例：大功率COB LED老化測(cè)試載具

• 應(yīng)用：對(duì)100W COB LED進(jìn)行1000小時(shí)老化測(cè)試。

• 載具結(jié)構(gòu)：

  1. 主體：采用6061-T6鋁合金，底部鑲嵌厚紫銅均熱板。

  2. 散熱：內(nèi)部集成雙螺旋形冷卻流道，連接外部25°C恒溫冷卻機(jī)組。

  3. 界面：使用相變導(dǎo)熱材料（PCM） 片，預(yù)貼在載具表面。

  4. 壓緊：采用四個(gè)彈簧加載的不銹鋼壓臂，壓臂接觸點(diǎn)使用PEEK材料絕緣和防刮傷。

  5. 電連接：集成大電流彈針（Pogo Pin），用于給COB供電，并從載具下方引出導(dǎo)線。

  6. 監(jiān)測(cè)：預(yù)留孔位用于安裝PT100溫度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)載具溫度（非常接近COB基板溫度）。

5. 總結(jié)與建議

一個(gè)***的COB LED散熱優(yōu)化載具是熱學(xué)、力學(xué)和材料學(xué)的***結(jié)合。

設(shè)計(jì)流程建議：

1. 明確需求：功率大小？測(cè)試時(shí)間？目標(biāo)結(jié)溫？允許的尺寸和成本？

2. 熱阻計(jì)算：初步估算所需載具的熱阻性能。

3. 選型：選擇主體材料、TIM類型和壓緊方式。

4. CFD熱仿真：構(gòu)建模型并進(jìn)行迭代優(yōu)化，這是節(jié)省成本和時(shí)間的最關(guān)鍵一步。

5. 精密加工：由有經(jīng)驗(yàn)的供應(yīng)商完成，確保平面度、光潔度和流道密封性。

6. 實(shí)測(cè)驗(yàn)證：使用熱電偶或熱成像儀實(shí)際測(cè)量載具和COB的溫度，與仿真結(jié)果對(duì)比校準(zhǔn)。

對(duì)于***值、大功率的COB LED測(cè)試和生產(chǎn)，投資一個(gè)設(shè)計(jì)精良的散熱優(yōu)化載具是必要的，它能確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、提高產(chǎn)品可靠性和生產(chǎn)效率。