發布日期：2022-04-17 點擊率：157
LED COB（Chip On Board）封裝是指將LED芯片直接固定在印刷線路板（PCB）上，芯片與線路板間通過引線鍵合進行電氣連接的LED封裝技術。其可以在一個很小的區域內封裝幾十甚至上百個芯片，最后形成面光源。與點光源封裝相比，COB面光源封裝技術具有價格低廉（僅為同芯片的1/3左右）、節約空間、散熱容易、發光效率提高、封裝工藝技術成熟等優點。
由于散熱性能優越及制造成本低廉，COB封裝LED光源受到很多封裝企業的熱捧。對于大功率COB封裝，散熱是影響其長期可靠性的至關重要的因素。COB封裝產品結點溫度升高會降低LED的整體效率，降低正向電壓，導致發射光紅移，降低使用壽命及可靠性。
LED的散熱研究主要包括3個層次：封裝、基板和整體層次。在解決大功率COB封裝的散熱問題時，大多數研究者是先提出結構模型，并通過軟件（有限元分析軟件ANSYS、計算流體力學軟件CFD等）模擬一定條件下整個封裝結構的散熱過程及各部位的溫度，再進行實驗驗證模擬結果。此外，影響大功率COB封裝性能的一個重要因素是封裝膠的性能。
1、大功率LED COB封裝用硅膠性能
目前市場上可用于大功率LED COB封裝的硅膠種類繁多，其中數量較多的是國產硅膠，其主要優勢是價格低廉。下表1對比了目前市場上部分硅膠的性質。
從上表1中可以看出，硅膠的折射率可分為兩個主要檔次：低折射率（1.42）和高折射率（1.54）。在封裝過程中使用高折射率的硅膠可以有效減少光子在界面的損失，從而提高光源的光通量。
另外一個影響硅膠性能的重要參數是透光率。從表中看出，大部分封裝硅膠的透光率都能達到98%以上，其中道康寧公司的OE-6550硅膠的透光率達到100%，且折射率達到1.543，固化條件簡單，只需在150℃固化1h即可，耐溫范圍寬（-60~200℃），性能上具有很大優勢，但缺點是價格昂貴（售價5700~6800元/kg）。
對比性能還可以看出，很多國產硅膠的性能已經接近于道康寧的這款產品。也有一些商家稱其硅膠完全可以取代OE-6550硅膠用于LED的封裝。
2、大功率LED COB封裝的研究進展
COB集成式封裝相對于單顆分立式封裝具有更好的散熱性能，主要是由于COB封裝是芯片直接將熱量傳導到基板上再通過基板傳導到外殼。而大功率COB封裝中，多個大功率芯片近距離地集成在一起，散熱問題還是要首先解決的問題。針對這點，國內外眾多研究者在軟件模擬的基礎上對COB封裝散熱進行了研究。
（1）蘭海等利用有限元熱仿真模擬的方法對COB封裝過程中常用的金屬基板和陶瓷基板進行分析，得到的結論是，利用陶瓷基板作為封裝材料的熱阻是金屬基板熱阻的1/2，并且陶瓷基板還具有更大的熱管理優化空間。
（2）馬建設等利用TracePro軟件仿真和實驗在同時考慮熒光粉涂覆方式和反光杯結構的條件下分析了影響COB封裝LED發光性能的主要因素，研究結果表明，利用角度為30°、杯深略大的圓錐形反光杯進行封裝，產品發光性能較好，采用熒光粉遠離芯片的方式涂覆熒光粉可使其發光效率提高5%左右。
（3）李偉平等提出一種新型COB自由曲面透鏡封裝結構（如下圖1），采用TracePro對該結構進行模擬，結果表明，器件可實現特定的光學分布，并且出光效率高于90%。
（4）姜斌等提出了3種LED COB封裝方法，封裝結構分別為COB-Ⅰ、COB-Ⅱ和COB-Ⅲ，示意圖如下圖2。有限元模擬和實驗測量結果表明，COB-Ⅲ的芯片結溫比COB-Ⅱ、COB-Ⅰ分別低21.5℃和42.7℃，熱阻分別低25.7K/W和58.8K/W，而且COB-Ⅲ光衰也更小。
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