一、 核心目標(biāo)與設(shè)計(jì)理念核心目標(biāo)：在測(cè)試、老化或焊接過(guò)程中，為COB LED芯片提供一個(gè)超低熱阻的路徑，將芯片產(chǎn)生的熱量快速地導(dǎo)出，確保芯片結(jié)溫（Tj）始終被控制在范圍內(nèi)，從而獲得準(zhǔn)確的測(cè)試數(shù)據(jù)并保障產(chǎn)品長(zhǎng)期可靠性。

設(shè)計(jì)理念：模擬或甚至優(yōu)于COB LED終應(yīng)用的散熱環(huán)境，確保測(cè)試結(jié)果真實(shí)有效。整個(gè)熱路徑上的每一步都需進(jìn)行優(yōu)化。

二、 熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)：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(shè)計(jì)的核心。載具需要優(yōu)化這條路徑上的每一個(gè)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(dǎo)熱性能排序）：

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

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

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

次選：鋁合金 (6061-T6, 6063-T5)：導(dǎo)熱系數(shù)~160-200 W/m·K。性價(jià)比，重量輕，易于加工，表面可通過(guò)陽(yáng)極化處理增強(qiáng)耐磨和抗氧化。是絕大多數(shù)商業(yè)應(yīng)用的。

高級(jí)選項(xiàng)：復(fù)合材料：

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：

均溫設(shè)計(jì)：保證足夠的厚度和熱容量，避免局部過(guò)熱。

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

內(nèi)部埋設(shè)熱管/均溫板：對(duì)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?gòu)慕佑|面擴(kuò)散到整個(gè)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(xiàng)對(duì)比：

材料類(lèi)型導(dǎo)熱系數(shù) (W/m·K)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用場(chǎng)景導(dǎo)熱硅脂1~10超低熱阻、流動(dòng)性好易干涸、難清潔、易溢出污染實(shí)驗(yàn)室測(cè)試、一次性驗(yàn)證相變化材料(PCM)3~8相變后填充性好，不易干需預(yù)熱功率老化、測(cè)試導(dǎo)熱墊片1~6使用方便、可重復(fù)使用、絕緣熱阻相對(duì)較高、有壓縮厚度一般功率測(cè)試、絕緣要求場(chǎng)合液態(tài)金屬15~80導(dǎo)熱價(jià)格高、導(dǎo)電、易腐蝕金屬極限性能測(cè)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(duì)于自動(dòng)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(qiáng)制風(fēng)冷：在載具的翅片上安裝風(fēng)扇。成本低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(cè)試的方案，散熱能力極強(qiáng)。

外部水冷散熱器：將載具緊貼在一個(gè)獨(dú)立的水冷板上。

TEC半導(dǎo)體制冷：可用于需要將COB溫度控制在環(huán)境溫度以下的嚴(yán)苛測(cè)試場(chǎng)景，但系統(tǒng)復(fù)雜、能耗高。

三、 機(jī)械與電氣設(shè)計(jì)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(guò)精磨、拋光等工藝實(shí)現(xiàn)，以確保TIM能形成極薄且均勻的涂層。

壓力機(jī)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(dòng)壓塊或四角聯(lián)動(dòng)壓桿機(jī)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(shí)需考慮探針座的隔熱設(shè)計(jì)，防止熱量傳導(dǎo)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(yù)貼在載具上的相變化材料(PCM)片。

壓緊方式：氣動(dòng)或伺服控制的四點(diǎn)聯(lián)動(dòng)壓桿，壓力可設(shè)定和監(jiān)控。

冷卻系統(tǒng)：外接 chillers（冷水機(jī)），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(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)載具溫度，并反饋給控制系統(tǒng)，形成閉環(huán)溫控。

五、 驗(yàn)證與測(cè)試

一個(gè)的散熱載具設(shè)計(jì)方案必須通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證：

熱阻測(cè)試：使用結(jié)溫測(cè)試法（Tj測(cè)量），通過(guò)測(cè)量LED的正向電壓（Vf）與結(jié)溫（Tj）的關(guān)系來(lái)反推實(shí)際熱阻（Rth-jc）。這是直接的驗(yàn)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(diǎn)，驗(yàn)證均溫效果。

總結(jié)與建議系統(tǒng)思維：散熱是一個(gè)系統(tǒng)問(wèn)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(duì)于絕大多數(shù)應(yīng)用，采用水冷/風(fēng)冷的鋁合金載具 + 相變化材料(PCM)是的性價(jià)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(duì)熱阻的影響巨大。

可維護(hù)性：設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮TIM材料的易于更換和載具接觸面的易于清潔。