COB的散熱問題分析

日期：2015-08-03 來源：m.yiguowang.com

        COB(Chip-on-Board)封裝技術(shù)憑借熱阻低、光通量密度高、色容差小、組裝工序少等優(yōu)勢，在LED照明市場上占據(jù)相當(dāng)大的份額，特別是30W以下的小功率筒燈、射燈，市場占有率早已超過SMD類型的LED。但使用COB最大的問題在于散熱，這么大的功率集中于很小的面積內(nèi)（高功率密度），散熱的問題如何解決？，下面由LED工礦燈專家元亨光電為您作進(jìn)一步的分析：

1． COB的導(dǎo)熱途徑：

COB封裝就是將芯片直接貼裝到光源的基板上，使用時(shí)COB光源與熱沉直接相連，無需進(jìn)行SMT表面組裝。SMD封裝則先將芯片貼裝在支架上成為一個器件，使用時(shí)需將器件貼裝到基板上再與熱沉連接。相對于SMD器件，COB熱阻比SMD在使用時(shí)少了支架層熱阻與焊料層熱阻，芯片的熱量更容易傳遞到熱沉。

 

2. COB的實(shí)測溫度

然而，在我們實(shí)驗(yàn)室的實(shí)測中，無論使用熱電阻、熱電偶還是熱紅外成像儀，我們都會發(fā)現(xiàn)，COB的表面溫度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比我們預(yù)期的還高。

如下圖，使用熱紅外成像儀實(shí)測我司的9W射燈COB表面溫度，在室溫只有26度時(shí)，COB的表面溫度已經(jīng)高達(dá)104.6度。而芯片的最大結(jié)溫只有120度，按很多工程師認(rèn)為，LED的結(jié)溫會比COB表面溫度更高。按照這個實(shí)測結(jié)果，我司的9W射燈的實(shí)際結(jié)溫是否超標(biāo)呢？

 

 

3.COB的熱分布機(jī)理

針對這個問題，芬蘭國家技術(shù)研究中心的研究人員Eveliina Juntunen等在IEEE雜志《Components, Packaging and Manufacturing Technology》2013年7月份的期刊上發(fā)表了一篇名為“Effect of Phosphor Encapsulant on the Thermal Resistance of a High-Power COB LED Module”專業(yè)文章，該文章對COB光源的溫度分布和內(nèi)在機(jī)理做了深入的研究。

 

 

       上圖是該文根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)并結(jié)合仿真得出的，從圖中可以看到，熒光膠的溫度可達(dá)186℃，但芯片溫度只有49.5℃。芯片的溫度較低是因?yàn)樾酒苯淤N裝到鋁基板上方，芯片的熱量可通過基板快速傳遞到散熱器上，因此COB光源的芯片溫度遠(yuǎn)低于芯片允許的最高結(jié)溫。

       熒光膠的溫度高于芯片溫度是因?yàn)镃OB光源的芯片數(shù)量和排列密度高于比普通的SMD器件，通過熒光膠的光能量密度明顯高于SMD器件，熒光粉和硅膠都會吸收一部分的藍(lán)光轉(zhuǎn)換成熱，加上硅膠熱容與熱導(dǎo)率較小，導(dǎo)致熒光膠的溫度急劇上升，因此COB光源工作時(shí)熒光膠的溫度會遠(yuǎn)高于芯片溫度。