在討論導熱硅膠片和導熱硅脂的選擇之前，有必要了解什么是COB（Chip On Board）以及它在散熱方面面臨的挑戰。
什么是COB？
COB（Chip On Board）是一種先進的封裝技術，直接將多個裸芯片（Die）粘貼并固定在電路板上，然后通過導電連接實現芯片與基板的電氣連接。這種技術減少了芯片間的互連線路長度，提升了信號傳輸效率，并大幅度減小了器件的整體尺寸。
COB技術廣泛應用于高密度集成電路、LED照明、攝像模組等領域。其主要優勢包括：
● 高密度封裝：由于多個芯片被集成在一個基板上，可以在有限的空間內實現更高的功能集成度。
● 簡化設計：將多個芯片直接安裝在PCB上，減少了復雜的封裝步驟和成本。
● 更低的電感和電容：芯片與基板之間的連接距離更短，減少了不必要的電感和電容效應，提升了性能。
然而，COB技術雖然在性能和封裝上具有顯著優勢，但也帶來了新的散熱挑戰。
COB的散熱挑戰
1.高功率密度導致的散熱問題
由于COB技術將多個芯片集成在一個封裝內，芯片之間的空間緊湊，導致熱量集中堆積。高功率密度意味著每單位面積的發熱量較大，若散熱不及時，芯片溫度會迅速上升，影響其性能穩定性，甚至可能導致芯片過熱失效。
2.熱傳導路徑復雜
COB封裝中，多個芯片通常需要同時進行散熱，而每個芯片的表面形狀和高度可能不完全一致，增加了熱傳導路徑的不規則性。傳統的散熱設計可能無法有效應對這種復雜的散熱環境，需要高效的導熱材料來填補這些不規則的界面。
3. 高溫對材料穩定性的要求
COB技術中的芯片長時間運行在高溫環境下，這要求導熱材料不僅具備高導熱性，還需要在高溫環境中具備長期穩定性，保持導熱性能不衰減。因此，選擇導熱材料時必須考慮其耐熱性和老化問題。
4.尺寸和結構限制
由于COB封裝的緊湊設計，散熱器的空間往往受到限制，必須使用輕薄且高效的導熱材料來優化散熱。此外，材料的電氣絕緣性和機械強度也同樣重要，以避免對電路產生干擾或因壓力導致損壞。
面對這些散熱挑戰，選擇合適的導熱材料至關重要。導熱硅膠片和導熱硅脂作為兩種常見的導熱介質，能夠幫助解決部分散熱問題。接下來，我們將對這兩種材料進行詳細比較，分析它們在COB散熱中的優劣。
導熱硅膠片和導熱硅脂的基本概述
1.導熱硅膠片
導熱硅膠片是一種由硅膠與導熱填料復合而成的片狀材料，具有優異的熱傳導性能和電氣絕緣特性。它的優勢在于：
● 穩定性強：導熱硅膠片具有較強的結構穩定性，不會隨著溫度的波動而發生形變。
● 厚度均勻：硅膠片的厚度可以精確控制，這對于保證導熱路徑的穩定和均勻尤為重要。
● 易于安裝和維護：硅膠片的固態特性使其在安裝過程中更加便捷，并且易于更換和維護。
● 耐久性和耐老化性強：在長期使用中，導熱硅膠片不容易老化、干燥或失效，適合需要長時間穩定散熱的設備。
2. 導熱硅脂
導熱硅脂是一種黏性膏狀導熱材料，由硅油和導熱填料組成，主要用于填充發熱源與散熱器之間的微小間隙。其特點包括：
● 高導熱性：導熱硅脂具有較高的導熱性能，能夠有效降低熱阻并提高散熱效率。
● 適應復雜表面：由于其膏狀性質，導熱硅脂可以很好地填充不規則表面和微小縫隙，確保接觸界面的充分貼合。
● 成本相對較低：相較于硅膠片，導熱硅脂的成本通常更為低廉，適合大批量生產時的經濟性需求。
COB燈具散熱的關鍵考慮因素
COB燈具的高功率密度意味著有效的散熱設計對于確保其性能和使用壽命至關重要。在選擇導熱材料時，需考慮以下幾方面因素：
● 導熱效率：導熱材料的主要任務是將LED芯片產生的熱量快速傳導至散熱器或燈具外殼，以避免熱量積聚。
● 長期穩定性：COB燈具需要長時間連續運行，因此導熱材料的長期穩定性和抗老化性能至關重要。
● 安裝便捷性：由于COB芯片的結構較為緊湊，導熱材料的安裝過程應盡量簡單，以確保不會影響燈具的設計和裝配效率。
● 成本控制：大規模生產的LED燈具需要考慮導熱材料的成本效益，尤其是在批量制造時。
導熱硅膠片與導熱硅脂在COB燈具中的應用對比
1.導熱性能對比
從導熱性能上來看，導熱硅脂通常具備更高的瞬時導熱效率，適合需要快速散熱的高功率設備。硅脂的流動性能夠更好地填充界面不規則處，降低熱阻，確保熱量傳導的效率最大化。然而，導熱硅膠片的導熱性能同樣不容忽視，尤其是在需要長期穩定導熱的場景下，硅膠片的熱導系數能夠保持較為一致的表現。
2.使用壽命對比
導熱硅脂在長期使用中可能會出現干燥、溢出現象，尤其是在高溫環境下，其黏性可能減弱，影響散熱效果。而導熱硅膠片具有更好的耐高溫、耐老化性能，能夠在長時間工作中保持穩定，不會發生材料變質或性能下降。因此，對于需要長時間穩定運行的COB燈具，導熱硅膠片更具優勢。
3.安裝便捷性對比
導熱硅膠片因其固態片狀結構，易于裁剪和安裝，能夠很好地適應COB燈具的形狀和尺寸。而導熱硅脂則需要在安裝時精準涂抹，避免過多或過少的使用，增加了安裝的復雜性。此外，硅脂的黏性在使用過程中可能會導致污染或不易清理的問題，這在維護過程中尤為不便。
4成本對比
一般來說，導熱硅脂的價格低于導熱硅膠片，特別是在大批量生產中，硅脂的成本優勢明顯。然而，如果考慮到長期使用中的維護和更換成本，導熱硅膠片可能在整體使用周期中更具經濟性。
COB燈具散熱材料的選擇建議
在COB燈具的散熱設計中，導熱硅膠片和導熱硅脂各有其優勢和適用場景。如果燈具的功率較高且對瞬時散熱要求極高，且生產成本敏感，導熱硅脂或許是更好的選擇。然而，對于需要長時間穩定運行、且維護頻率較低的高端COB燈具，導熱硅膠片則能提供更加可靠的散熱解決方案。
結論
綜上所述，COB燈具的散熱材料選擇應根據實際應用需求綜合考慮。導熱硅膠片憑借其穩定性、長壽命和安裝便捷性，適合需要長時間穩定散熱的高端燈具。而導熱硅脂則因其高導熱性和成本優勢，適合更為經濟且短期應用的場景。設計師在選擇時應結合燈具的功率、運行環境、生產成本和維護需求，做出合理的選擇，以確保COB燈具的性能與壽命得到最大化的保障。
