一、 核心目標與設計理念核心目標：在測試、老化或焊接過程中，為COB LED芯片提供一個超低熱阻的路徑，將芯片產(chǎn)生的熱量快速地導出，確保芯片結(jié)溫（Tj）始終被控制在范圍內(nèi)，從而獲得準確的測試數(shù)據(jù)并保障產(chǎn)品長期可靠性。

設計理念：模擬或甚至優(yōu)于COB LED終應用的散熱環(huán)境，確保測試結(jié)果真實有效。整個熱路徑上的每一步都需進行優(yōu)化。

二、 熱管理系統(tǒng)設計：從芯片到環(huán)境

熱量從芯片到環(huán)境的傳遞路徑（熱路）是設計的核心。載具需要優(yōu)化這條路徑上的每一個環(huán)節(jié)。

熱路分析：COB芯片 -> 界面材料 -> 載具 -> 界面材料 -> 冷源（散熱器/冷板）

1. 載具本體 (熱沉載體)

材質(zhì)選擇（按導熱性能排序）：

銅鎢合金(CuW)、銅鉬合金(CuMo)：導熱好，熱膨脹系數(shù)(CTE)與半導體材料匹配，可防止熱循環(huán)應力損壞。用于功率或可靠性要求的場景。

金剛石鋁復合材料：導熱（>500 W/m·K），但價格極其昂貴，用于航空航天等特殊領(lǐng)域。

：銅合金 (C11000、C18200)：導熱系數(shù)~400 W/m·K。導熱性能，是高性能應用的理想選擇。缺點：重量大、成本高、易氧化。

次選：鋁合金 (6061-T6, 6063-T5)：導熱系數(shù)~160-200 W/m·K。性價比，重量輕，易于加工，表面可通過陽極化處理增強耐磨和抗氧化。是絕大多數(shù)商業(yè)應用的。

高級選項：復合材料：

結(jié)構(gòu)設計：

均溫設計：保證足夠的厚度和熱容量，避免局部過熱。

增加有效散熱面積：在載具底部或側(cè)面設計** fins（翅片）**，若空間允許。

內(nèi)部埋設熱管/均溫板：對于超大功率或均溫性要求的載具，可像高端CPU散熱器一樣，內(nèi)部嵌入熱管或均溫板，將熱量快速從接觸面擴散到整個載具和翅片上。

2. 界面熱傳遞材料 (TIM - Thermal Interface Material)

這是容易被人忽視但至關(guān)重要的一環(huán)，用于填充載具與COB支架、載具與冷源之間的微觀空隙。

選項對比：

材料類型導熱系數(shù) (W/m·K)優(yōu)點缺點適用場景導熱硅脂1~10超低熱阻、流動性好易干涸、難清潔、易溢出污染實驗室測試、一次性驗證相變化材料(PCM)3~8相變后填充性好，不易干需預熱功率老化、測試導熱墊片1~6使用方便、可重復使用、絕緣熱阻相對較高、有壓縮厚度一般功率測試、絕緣要求場合液態(tài)金屬15~80導熱價格高、導電、易腐蝕金屬極限性能測試、科研軟性金屬箔(銦箔)80+極低熱阻、可塑性好成本高、較軟功率密度、真空環(huán)境推薦：對于自動化生產(chǎn)的老化載具，相變化材料(PCM)是理想選擇，它在常溫下是固體，易于處理和存放，加熱后變成液態(tài)填充微隙，冷卻后又變回固體，兼具了硅脂的低熱阻和墊片的易用性。

3. 外部冷卻系統(tǒng)

強制風冷：在載具的翅片上安裝風扇。成本低，結(jié)構(gòu)簡單，適用于中低功率密度。

水冷：

集成水冷板：載具底部加工有密閉流道，通循環(huán)冷卻液（通常是水乙二醇混合物）。這是大功率COB老化測試的方案，散熱能力極強。

外部水冷散熱器：將載具緊貼在一個獨立的水冷板上。

TEC半導體制冷：可用于需要將COB溫度控制在環(huán)境溫度以下的嚴苛測試場景，但系統(tǒng)復雜、能耗高。

三、 機械與電氣設計整合平整度與表面光潔度：

載具與COB芯片的接觸面必須具有的平整度（通常要求<0.01mm）和低表面粗糙度（Ra < 0.8μm）。這可以通過精磨、拋光等工藝實現(xiàn)，以確保TIM能形成極薄且均勻的涂層。

壓力機構(gòu)：

必須提供均勻、可調(diào)且足夠大的夾緊力，將COB芯片壓向載具。足夠的壓力可以減小TIM層的厚度，從而顯著降低界面熱阻。

采用彈簧加載的浮動壓塊或四角聯(lián)動壓桿機構(gòu)，確保壓力均勻分布，避免壓碎芯片。

電氣連接集成：

載具可集成高電流探針（如pogo pin）為COB供電，同時需考慮探針座的隔熱設計，防止熱量傳導至精密探針影響其壽命。

四、 解決方案示例：水冷式COB老化載具載具本體：6061-T6鋁合金，底部集成精密水冷流道，接觸面精磨拋光。

TIM材料：預貼在載具上的相變化材料(PCM)片。

壓緊方式：氣動或伺服控制的四點聯(lián)動壓桿，壓力可設定和監(jiān)控。

冷卻系統(tǒng)：外接 chillers（冷水機），提供恒溫冷卻液（如20°C ± 0.5°C）。

監(jiān)控系統(tǒng)：集成溫度傳感器（PT100或熱電偶），實時監(jiān)測載具溫度，并反饋給控制系統(tǒng)，形成閉環(huán)溫控。

五、 驗證與測試

一個的散熱載具設計方案必須通過實驗驗證：

熱阻測試：使用結(jié)溫測試法（Tj測量），通過測量LED的正向電壓（Vf）與結(jié)溫（Tj）的關(guān)系來反推實際熱阻（Rth-jc）。這是直接的驗證方法。

紅外熱成像：用紅外熱像儀觀察載具和COB表面的溫度分布，檢查是否存在熱點，驗證均溫效果。

總結(jié)與建議系統(tǒng)思維：散熱是一個系統(tǒng)問題，不要只關(guān)注載具本身。冷卻方式和界面材料同樣重要。

材質(zhì)優(yōu)先：對于絕大多數(shù)應用，采用水冷/風冷的鋁合金載具 + 相變化材料(PCM)是的性價比方案。

精度是關(guān)鍵：接觸面的平整度、光潔度和壓緊力的均勻性對熱阻的影響巨大。

可維護性：設計時應考慮TIM材料的易于更換和載具接觸面的易于清潔。