由于散熱性能優(yōu)越及制造成本低廉，COB封裝LED光源受到很多封裝企業(yè)的熱捧。對于大功率COB封裝，散熱是影響其長期可靠性的至關(guān)重要的因素。COB封裝產(chǎn)品結(jié)點溫度升高會降低LED的整體效率，降低正向電壓，導致發(fā)射光紅移，降低使用壽命及可靠性。
LED的散熱研究主要包括3個層次：封裝、基板和整體層次。在解決大功率COB封裝的散熱問題時，大多數(shù)研究者是先提出結(jié)構(gòu)模型，并通過軟件（有限元分析軟件ANSYS、計算流體力學軟件CFD等）模擬一定條件下整個封裝結(jié)構(gòu)的散熱過程及各部位的溫度，再進行實驗驗證模擬結(jié)果。此外，影響大功率COB封裝性能的一個重要因素是封裝膠的性能。
1、大功率LED COB封裝用硅膠性能
目前市場上可用于大功率LED COB封裝的硅膠種類繁多，其中數(shù)量較多的是國產(chǎn)硅膠，其主要優(yōu)勢是價格低廉。下表1對比了目前市場上部分硅膠的性質(zhì)。
從上表1中可以看出，硅膠的折射率可分為兩個主要檔次：低折射率（1.42）和高折射率（1.54）。在封裝過程中使用高折射率的硅膠可以有效減少光子在界面的損失，從而提高光源的光通量。
另外一個影響硅膠性能的重要參數(shù)是透光率。從表中看出，大部分封裝硅膠的透光率都能達到98%以上，其中道康寧公司的OE-6550硅膠的透光率達到100%，且折射率達到1.543，固化條件簡單，只需在150℃固化1h即可，耐溫范圍寬（-60~200℃），性能上具有很大優(yōu)勢，但缺點是價格昂貴（售價5 700~6 800元/kg）。
對比性能還可以看出，很多國產(chǎn)硅膠的性能已經(jīng)接近于道康寧的這款產(chǎn)品。也有一些商家稱其硅膠完全可以取代OE-6550硅膠用于LED的封裝。
2、大功率LED COB封裝的研究進展
COB集成式封裝相對于單顆分立式封裝具有更好的散熱性能，主要是由于COB封裝是芯片直接將熱量傳導到基板上再通過基板傳導到外殼。而大功率COB封裝中，多個大功率芯片近距離地集成在一起，散熱問題還是要首先解決的問題。針對這點，國內(nèi)外眾多研究者在軟件模擬的基礎(chǔ)上對COB封裝散熱進行了研究。
(1)蘭海等利用有限元熱仿真模擬的方法對COB封裝過程中常用的金屬基板和陶瓷基板進行分析，得到的結(jié)論是，利用陶瓷基板作為封裝材料的熱阻是金屬基板熱阻的1/2，并且陶瓷基板還具有更大的熱管理優(yōu)化空間。
(2)馬建設(shè)等利用TracePro軟件仿真和實驗在同時考慮熒光粉涂覆方式和反光杯結(jié)構(gòu)的條件下分析了影響COB封裝LED發(fā)光性能的主要因素，研究結(jié)果表明，利用角度為30°、杯深略大的圓錐形反光杯進行封裝，產(chǎn)品發(fā)光性能較好，采用熒光粉遠離芯片的方式涂覆熒光粉可使其發(fā)光效率提高5%左右。
(3)李偉平等提出一種新型COB自由曲面透鏡封裝結(jié)構(gòu)，采用TracePro對該結(jié)構(gòu)進行模擬，結(jié)果表明，器件可實現(xiàn)特定的光學分布，并且出光效率高于90%。
(4)姜斌等提出了3種LED COB封裝方法，封裝結(jié)構(gòu)分別為COB-Ⅰ、COB-Ⅱ和COB-Ⅲ。有限元模擬和實驗測量結(jié)果表明，COB-Ⅲ的芯片結(jié)溫比COB-Ⅱ、COB-Ⅰ分別低21.5℃和42.7℃，熱阻分別低25.7K/W和58.8K/W，而且COB-Ⅲ光衰也更小。
(5)Hsueh-HanWu等提出了5種不同芯片間距的大功率COB封裝形式，其中最大芯片間距為2.5mm，CFD軟件模擬和實驗測定結(jié)果表明，芯片間距越大，結(jié)溫越低、光通量和發(fā)光效率越高，并且結(jié)溫最大值與最小值之間相差3.12℃。
(6)Jae-KwanSim等提出采用低溫共融陶瓷進行LED COB封裝(LTC-CCOB)以提高其熱性能，在LED芯片與金屬基板之間沒有絕緣層，實驗對比分析了它與SMD-COB封裝形式的性能參數(shù)，結(jié)果表明：LTCC-COB封裝的電致發(fā)光峰值強度是SMD-COB封裝的1.75倍；LTCC-COB封裝及SMD-COB封裝的封裝表面與空氣之間的熱阻分別為7.3K/W和7.9K/W。
(7)2013年ChangKeunLee等也研究了LTCC-COB封裝的散熱性能，其LED封裝結(jié)構(gòu)是將低溫共融陶瓷直接安裝在金屬基印刷線路板(MCPCB)上，采用有限體積數(shù)值模擬法(主要采用嵌入商業(yè)軟件FluentV.6.3)研究了LED模組的熱性能，軟件模擬的結(jié)果與實驗結(jié)果一致，結(jié)果表明：整個基板的熱阻有49%~58%來自于MCPCB的熱阻；實驗建立的模型克服了傳統(tǒng)LTCC大功率LED模組熱阻大的缺陷。
(8)YuHui等研究了一種新型的LED晶圓級COB封裝形式，該封裝形式使用微玻璃泡帽和硅基片作為封裝材料。系統(tǒng)地研究COB的封裝過程，包含以下步驟：①準備好帶有引線的硅基片；②利用焊線設(shè)備將LED固定在硅基片上；③熒光粉均勻地涂覆在玻璃泡帽的內(nèi)球面；④在球形玻璃泡帽內(nèi)填滿硅膠；⑤將固定在硅基片上的LED封入球形玻璃泡帽內(nèi)。實驗結(jié)果表明：該形式的COB封裝實施成功并且封裝的芯片具有良好的熱性能和發(fā)光性能。
(9)FengWeifeng等開發(fā)了一種能直接利用100V交流電的大功率陶瓷COB LED模組，該模組中有40顆LED芯片使其可直接在110V交流電下工作。
(10)Ming-TeLina等提出一種可用于大功率光電半導體封裝的W5II型LED垂直封裝結(jié)構(gòu)，對其熱模擬結(jié)構(gòu)、制造工藝和熱性能進行了計算，用熱阻的測量值表征W5II的散熱性能，同時還測定了其光電特性，結(jié)果表明：W5II優(yōu)良的散熱性能可以用來提高大功率LED封裝的可靠性和耐熱疲勞性。
(11)Ray-HuaHorng等設(shè)計了一種雙層散熱LED封裝結(jié)構(gòu)，第1層是利用杯狀薄銅片散熱，通過銅片和藍寶石直接接觸以增強芯片散熱，第2層是采用AgSnCu合金焊料和高熱導率的MCPCB，再用一層薄的金剛石層代替?zhèn)鹘y(tǒng)的絕緣層，實驗結(jié)果顯示：添加的復合焊料對降低LED熱阻具有很好的效果，同時避免了熱量集聚的現(xiàn)象。
(12)WangC.等介紹了一種LED模組封裝結(jié)構(gòu)的制造方法，該封裝方法是將反射層和電極互相連接的硅基封裝模式，該反射層由在SU-82075和4620上鍍Ni/Au/Ag組成陰極和通過鍍Cu/Au并連接電極于一體組成，LED芯片產(chǎn)生的熱量通過金屬電鍍層直接散發(fā)到硅襯底上。
(13)YinLuqiao等設(shè)計、制造并研究了以氮化鋁(AlN)、鋁(Al)和氧化鋁(Al2O3)為基板材料的多芯片LED模組，采用有限元法(FEM)和電試驗法評價了該LED模組的熱學性能，軟件模擬和實驗結(jié)果均表明：以AlN為基板的LED模組熱學性能優(yōu)于其他兩種基板材料，并且發(fā)光性能最好。
3、大功率COB封裝存在的問題
COB技術(shù)經(jīng)過一段時間的沉靜，現(xiàn)在又逐漸被很多廠家應用，但還存在一些亟待解決的問題。
(1)基板的選擇：基板的散熱性能對整個封裝體系的散熱起到關(guān)鍵作用。目前COB所用的基板主要有兩大類：鋁基板和陶瓷基板。鋁基板較便宜，散熱性能較差；陶瓷基板較貴，散熱性能較好。此外，這兩種基板還具有其他一些性能差異。封裝企業(yè)選擇這兩種基板時需要考慮的因素較多。
(2)封裝膠的選擇：封裝膠對于COB封裝及其他LED封裝形式都有很大的影響。目前性能較好的硅膠已經(jīng)逐步替代原來多數(shù)廠商會用到的環(huán)氧樹脂膠，尤其是大功率LED封裝，有機硅樹脂已經(jīng)成為眾多封裝廠商的首選。但是市場上硅膠種類繁多，性能、價格也有很大差異，要選擇一款適合自己的封裝膠需要考慮的因素也很多。
(3)芯片的選擇：芯片不僅與整個LED的光效有關(guān)，還與散熱有很大關(guān)系。在芯片選擇上，有很多企業(yè)甚至是研究人員并沒有充分考慮芯片與熒光粉、封裝膠的匹配、芯片與基板的匹配等問題。
(4)整體散熱結(jié)構(gòu)的設(shè)計和運用：從前文可知，可用于COB封裝的散熱結(jié)構(gòu)很多，不過這些結(jié)構(gòu)的設(shè)計都是根據(jù)最初所提出的散熱結(jié)構(gòu)改進而來的。在實際生產(chǎn)中要運用這些散熱結(jié)構(gòu)還有很多需解決的問題，比如該結(jié)構(gòu)的散熱性能能否達到預期效果，散熱結(jié)構(gòu)加工的工藝復雜程度，散熱結(jié)構(gòu)的制造成本與客戶的接受程度是否一致等等。
近年來，COB封裝特別是大功率COB封裝得到了長足的發(fā)展，產(chǎn)品在市場上占有了一定份額。只要企業(yè)在實際生產(chǎn)中不斷改進產(chǎn)品性能，COB產(chǎn)品將會成為LED封裝產(chǎn)品的重要組成部分。
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