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cog工装固晶载具核心设计目标与挑战

谢小姐    2025-09-05 02:47:25    28次浏览

1. 核心设计目标与挑战

植物生长灯COB载具的核心使命是:在封装(固晶、焊线、封胶)和老化测试过程中,确保芯片在高功率下的光谱稳定性、寿命和可靠性。

散热与光谱稳定:植物对光光谱***敏感。LED结温(Tj)升高会导致波长偏移(特别是红光芯片)和光效降低,直接影响植物光合作用效率。载具必须***散热,保持低温。

高功率密度:植物灯追求高PPFD(光合光子通量密度),常采用多芯片、高电流密度设计,热流密度大。

长期耐候性:农业环境可能高温高湿,载具材料需抗腐蚀。生产载具本身也需耐受长期热循环和化学暴露(如偶尔接触硅胶、清洁剂)。

均匀性:对于多芯片COB,载具需***整个基板温度均匀,避免局部过热。

效率与成本:农业照明对成本敏感,载具需要在性能和成本间取得平衡。

2. 关键设计要素与技术方案

2.1 热管理:主动散热是标准配置

集成水冷系统:

载具主体即水冷板。内部采用双流程、串并联结合的流道设计,确保冷却液能均匀流经整个热源区域,实现温度均匀。

材料:6061-T6铝合金是性价比。对于功率的芯片,可采用铝铜复合结构(与芯片接触部分嵌入铜块)。

接口:使用快换水管接头,便于快速连接测试台。

高性能导热界面:

与COB接触的表面需精密加工,平面度<0.05mm。

使用相变导热材料(PCM)或高性能导热硅脂。PCM在自动化生产中更优,无渗漏风险,性能一致性好。

温度监控与闭环控制:

集成高精度NTC或PT1000温度传感器,紧贴载具工作面。

传感器数据反馈给外部冷水机(Chiller),实现闭环温度控制,将载具温度稳定在设定值±1°C内,这是***光谱稳定的关键。

2.2 机械压紧:均匀可靠

四角弹簧压臂机构:

采用不锈钢压臂配合耐高温弹簧,提供恒定且可调的压紧力。

压力需计算,确保压缩TIM的同时不损伤芯片和基板。

压臂接触点使用PEEK或陶瓷等绝缘耐磨材料。

基板定位:

使用可更换的定位销或可调节的定位挡块,以适应不同尺寸的陶瓷或金属基板。

2.3 电连接:满足大电流需求

大电流弹簧探针(Pogo Pin):

这是自动化测试的选择。选择每针可承载***以上电流的镀金弹针。

弹针阵列的布局必须与COB电极***对应。

大电流接线柱:

作为备选方案,使用铜合金镀镍接线柱,通过扭力螺丝压接电缆。更经济可靠,适合非全自动工站。

2.4 材料选择:耐高温耐化学腐蚀

主体:6061-T6铝合金,表面进行硬质阳极氧化处理。阳极氧化层硬度高、耐磨、耐腐蚀且具有一定绝缘性。

压臂/绝缘部件:使用PEEK。它具有优异的长期高温稳定性、机械强度和耐化学性,能承受封胶工序可能带来的污染。

密封材料:水冷系统的密封圈必须使用氟橡胶(FKM),以耐受高温和可能的化学腐蚀。

2.5 光谱考量与特殊设计

避光设计(可选):

在进行光电测试时,为避免外界光线干扰,载具可设计遮光围栏或配套遮光罩,确保测试数据的准确性。

耐紫外(UV)材料(可选):

如果封装或测试涉及UV LED芯片,载具的暴露部件(如压臂)需选用耐UV的材料(如特定型号的PEEK或金属),防止材料老化变脆。

3. 设计实例:植物生长灯COB老化测试载具

应用:对100W COB模块进行1000小时高温老化和光衰测试。

载具结构:

主体:一块200mm x 200mm x 20mm的6061-T6铝合金水冷板,内部为双螺旋冷却流道。

散热:外接25°C恒温冷水机,流量10L/min。

界面:使用预贴好的相变导热材料(PCM)片。

压紧:采用四个弹簧加载的不锈钢压臂,压头为PEEK材料。

电连接:集成大电流镀金弹针模组,通过PCB板与外部大电流导线连接。

监测:嵌入两个PT1000温度传感器,实时监测载具温度。

软件联动:测试系统根据监测温度动态调整驱动电流,进行恒温老化测试。

4. 总结:植物生长灯载具的特殊性

植物生长灯COB封装载具是热学、机械和光谱学的结合体。

其设计精髓在于:

** thermal稳定即光谱稳定**:一切散热设计都服务于将结温稳定在点,从而***出光光谱的稳定性,这是植物灯的核心指标。

为功率而生:必须采用主动散热方案来应对远高于普通照明的功率密度。

农业级可靠性:材料选择需考虑长期、不间断运行的耐用性和可能的恶劣环境。

成本平衡:在满足性能的前提下,优先选择高性价比的材料和方案(如铝合金为主)。

因此,这类载具的设计必须与植物灯的光谱性能要求紧密结合。通过热仿真(CFD)优化流道设计,并通过闭环温控系统,它不再是简单的工装,而是***植物生长灯产品性能和可靠性的关键设备。建议与在大功率LED测试治具领域有

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