1. 核心设计目标

• ***的热阻（Thermal Resistance）：这是最核心的指标。目标是化地将COB芯片产生的热量传导到载具，再通过载具散失到环境中（或冷却系统），从而降低COB的结温。

• 均匀的温度场：确保COB芯片及其周边区域温度均匀，避免局部过热。

• 可靠的物理接触：***COB基板与载具散热表面之间紧密、无缝、低热阻的物理接触。

• 可操作性与耐久性：便于安装和拆卸，能够承受反复的 thermal cycling（热循环），材料稳定不易变形。

2. 热管理路径与热阻分析

热量传递路径为：COB芯片 → 封装胶 → 基板（陶瓷或金属） → 导热界面材料（TIM） → 散热载具 → 环境/冷却系统。

整个路径的热阻（Rθ_total）是各个环节热阻的叠加。散热载具的设计目标就是最小化自身热阻（Rθ_sink）并优化与COB的接触热阻。

3. 关键设计要素与技术方案

3.1 材料选择（基础）

建议：主体结构采用6061或6063铝合金，在与COB接触的核心区域镶嵌一块厚铜块（Copper Core） 或采用铜铝复合焊接工艺。这在成本、重量和性能间取得了平衡。

3.2 表面处理与接触界面

• 表面平整度与光洁度：

  • 与COB接触的载具表面平面度需小于0.05mm，达到0.02mm以下。需经过精密磨削或铣削加工。

  • 表面光洁度要高（Ra <0.8μm），以减少微观上的空气空隙。

• 导热界面材料（TIM - Thermal Interface Material）：

  • 导热硅脂（Thermal Grease）：热阻***，但易于老化、干涸，不适合需多次重复使用的自动化测试载具。

  • 相变材料（PCM - Phase Change Material）：在常温下是固体，加热后变软填充缝隙，兼有硅脂的高性能和硅胶垫的便利性，是自动化测试的理想选择。

  • 导热硅胶垫（Thermal Pad）：使用方便，可重复使用，但热阻相对较高。需选择柔软、导热系数高（>3 W/m·K） 的型号，并在设计时通过弹簧压紧机制***其充分压缩。

• 表面涂层：

  • 铝合金表面可进行硬质阳极氧化，增加硬度、耐磨性和辐射率（利于后续热辐射）。

  • 铜表面可进行镀镍处理，防止氧化，保持长期稳定的导热性能。

3.3 机械压紧机构

目标：提供持续、稳定、可重复的夹紧力，确保TIM被充分压缩，接触热阻最小化。

• 弹簧加载压臂：是方案。使用不锈钢弹簧提供恒定压力，避免因热膨胀或尺寸公差导致压力过大或过小。

• 四角同步压紧：对于大尺寸COB，采用四个压臂同时压紧，确保压力均匀分布，防止基板弯曲。

• 压力计算：根据TIM厂商推荐的压缩比（如30%）来计算所需的压紧力。压力不足则热阻高，压力过大则可能压碎COB芯片或导致基板变形。

3.4 主动散热集成

散热载具本身是一个“热沉（Heat Sink）”，但为了应对大功率测试，常需集成主动散热。

• 内部水冷通道：

  • 在载具内部直接CNC加工出冷却液流道。这是散热效率的方式。

  • 设计要点：流道应尽可能靠近热源（COB安装面），流道截面尺寸、流速和压降需经过计算，确保湍流状态，化热交换效率。

• 标准接口：预留G1/4"或G3/8"等标准冷却液接头，方便快速连接外部冷却机组（Chiller）。

3.5 热仿真（至关重要）

在设计和加工前，必须使用计算流体动力学（CFD）软件（如ANSYS Icepak, FloTHERM）进行热仿真。

• 仿真内容：模拟COB发热时，整个系统的温度分布、流速场、压力场。

• 优化目标：

  • 确认COB结温是否在安全范围内。

  • 检查载体温度是否均匀。

  • 优化冷却流道设计、鳍片形状和尺寸。

  • 验证压紧力和TIM选择的合理性。

4. 设计实例：大功率COB LED老化测试载具

• 应用：对100W COB LED进行1000小时老化测试。

• 载具结构：

  1. 主体：采用6061-T6铝合金，底部镶嵌厚紫铜均热板。

  2. 散热：内部集成双螺旋形冷却流道，连接外部25°C恒温冷却机组。

  3. 界面：使用相变导热材料（PCM） 片，预贴在载具表面。

  4. 压紧：采用四个弹簧加载的不锈钢压臂，压臂接触点使用PEEK材料绝缘和防刮伤。

  5. 电连接：集成大电流弹针（Pogo Pin），用于给COB供电，并从载具下方引出导线。

  6. 监测：预留孔位用于安装PT100温度传感器，实时监测载具温度（非常接近COB基板温度）。

5. 总结与建议

一个***的COB LED散热优化载具是热学、力学和材料学的***结合。

设计流程建议：

1. 明确需求：功率大小？测试时间？目标结温？允许的尺寸和成本？

2. 热阻计算：初步估算所需载具的热阻性能。

3. 选型：选择主体材料、TIM类型和压紧方式。

4. CFD热仿真：构建模型并进行迭代优化，这是节省成本和时间的最关键一步。

5. 精密加工：由有经验的供应商完成，确保平面度、光洁度和流道密封性。

6. 实测验证：使用热电偶或热成像仪实际测量载具和COB的温度，与仿真结果对比校准。

对于***值、大功率的COB LED测试和生产，投资一个设计精良的散热优化载具是必要的，它能确保测试数据的准确性、提高产品可靠性和生产效率。