COB LED（即Chip on Board LED，板上芯片發(fā)光二極管）所采用的白光封裝技術(shù)，是將眾多藍(lán)光LED芯片直接整合于基板之上，并借助特定工藝達(dá)成白光輸出的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。其核心在于運(yùn)用“藍(lán)光激發(fā)熒光粉”或者“多色芯片混合”的方式來產(chǎn)生白光，在照明、顯示等諸多領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。下面將從技術(shù)原理、核心工藝、關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)以及發(fā)展趨勢(shì)等方面展開詳細(xì)剖析：

一、COB LED白光封裝的核心原理

白光LED自身并不能直接發(fā)光，而是需要通過間接手段來實(shí)現(xiàn)。COB白光封裝的原理與單個(gè)LED類似，不過由于集成了多個(gè)芯片，所以具備一定的特殊性：

原理：在多顆波長(zhǎng)處于440 - 470nm范圍內(nèi)的藍(lán)光LED芯片的發(fā)光表面，覆蓋一層主要由黃色YAG：Ce3?組成，或是紅/綠熒光粉組合而成的熒光粉層。當(dāng)藍(lán)光照射到熒光粉上時(shí)，會(huì)激發(fā)其發(fā)出黃光（或者是紅、綠光），隨后藍(lán)光與熒光粉所發(fā)出的光相互混合，進(jìn)而形成白光。

優(yōu)勢(shì)：該方式具有工藝簡(jiǎn)便、成本較低且成熟度高的特點(diǎn)，非常適合進(jìn)行大規(guī)模的量產(chǎn)。

原理：把能夠發(fā)出紅光（波長(zhǎng)為620 - 660nm）、綠光（波長(zhǎng)在520 - 550nm之間）以及藍(lán)光（波長(zhǎng)為440 - 470nm）的芯片一同集成在基板上，然后通過對(duì)這三種光的強(qiáng)度比例進(jìn)行調(diào)節(jié)，使它們混合后呈現(xiàn)出白光效果。

優(yōu)勢(shì)：能夠?qū)崿F(xiàn)較寬的色域以及可調(diào)節(jié)的色溫，并且不存在熒光粉的光衰問題；然而，其成本相對(duì)較高，驅(qū)動(dòng)控制也較為復(fù)雜（需要對(duì)三色芯片進(jìn)行獨(dú)立控制），主要應(yīng)用于高端顯示或特殊照明場(chǎng)景。

二、COB LED白光封裝的核心工藝步驟

COB白光封裝是一個(gè)從芯片固晶開始，直至最終光學(xué)性能成型的系統(tǒng)性流程，其中的核心步驟如下：

基板選擇：依據(jù)功率需求來挑選合適的材料，如陶瓷（例如Al?O?、AlN）、銅基覆銅板（MCPCB）等，這些材料的熱膨脹系數(shù)要與芯片相匹配，以防止因熱應(yīng)力而導(dǎo)致芯片脫落。

表面處理：對(duì)基板表面實(shí)施金屬化處理（比如鍍銀、鍍金），以此保證良好的導(dǎo)電性和焊接可靠性；同時(shí)，還要預(yù)留出電極焊盤，用于連接芯片與外部電路。

將數(shù)量從數(shù)十顆到數(shù)百顆不等的藍(lán)光LED裸芯片（其尺寸通常在0.1 - 1mm2之間）通過共晶焊（在高溫環(huán)境下實(shí)現(xiàn)金屬合金化，適用于高功率芯片）或者導(dǎo)電膠粘結(jié)（采用低溫工藝，適合中小功率芯片）的方式，精準(zhǔn)地固定在基板上預(yù)先設(shè)定好的位置。

關(guān)鍵要求：確保芯片之間的間距保持均勻（一般小于0.5mm），以避免出現(xiàn)發(fā)光不均的情況；同時(shí)，要保證固晶層的厚度一致，從而使散熱路徑保持通暢。

使用金絲（直徑為25 - 50μm）或者銅線（成本較低且導(dǎo)電性良好，但容易發(fā)生氧化）將芯片上的電極與基板上的焊盤相連接，從而構(gòu)成導(dǎo)電回路。

關(guān)鍵要求：鍵合強(qiáng)度要達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)（拉力大于5g），防止出現(xiàn)虛焊現(xiàn)象；并且要保證引線的弧度一致，避免發(fā)生短路或者因機(jī)械應(yīng)力而斷裂的情況。

涂覆方式：

點(diǎn)膠法：利用精密的點(diǎn)膠機(jī)將含有30% - 60%熒光粉比例的熒光粉與硅膠混合漿料涂抹在芯片表面，這種方法適合小面積的COB封裝。

噴涂法：運(yùn)用高壓噴槍將熒光粉漿料均勻地噴灑在整個(gè)發(fā)光區(qū)域，此方法適用于大面積COB封裝，具有效率高的優(yōu)點(diǎn)，但在精度方面相對(duì)較低。

模壓法：把熒光粉漿料注入模具中，待其固化后形成特定的形狀（如凸面、平面等），這樣可以獲得較好的光學(xué)一致性，常用于高端產(chǎn)品的制作。

關(guān)鍵參數(shù)：

熒光粉濃度：它會(huì)對(duì)色溫和光效產(chǎn)生影響。濃度較高時(shí)，黃光所占比例增加，導(dǎo)致色溫降低；反之，色溫則會(huì)升高。但如果濃度過高，會(huì)吸收過多的藍(lán)光，從而使光效下降。

涂層厚度：要求均勻性誤差不超過5%，否則可能會(huì)出現(xiàn)“黃圈”“藍(lán)斑”等顯色不均的問題。

把已經(jīng)涂覆好熒光粉的COB放置在烘箱中，在150 - 180℃的溫度下進(jìn)行2 - 4小時(shí)的固化處理，使硅膠（或環(huán)氧樹脂）形成穩(wěn)定的保護(hù)層，同時(shí)確保熒光粉能夠牢固地固定在相應(yīng)位置。

后處理：去除多余的膠層，并對(duì)產(chǎn)品的光電性能（包括光通量、色溫、顯色指數(shù)等）進(jìn)行測(cè)試。對(duì)于不合格的產(chǎn)品，采取返修措施，例如補(bǔ)涂熒光粉以調(diào)整色溫。

三、關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)與解決方案

COB白光封裝面臨的主要挑戰(zhàn)在于如何在光效、顯色性、色溫一致性以及可靠性之間取得平衡，具體的難點(diǎn)及相應(yīng)的解決措施如下：

問題描述：由于多顆芯片的排列布局可能導(dǎo)致“光斑重疊”“邊緣藍(lán)光泄漏”，或者熒光粉涂覆不均勻而產(chǎn)生“色塊”。

解決方案：

采用“交錯(cuò)排布”或“矩陣均勻分布”的方式安排芯片位置，減小間距差異；

在熒光粉涂覆時(shí)采用“梯度濃度”設(shè)計(jì)，即中心區(qū)域的熒光粉濃度稍低，邊緣區(qū)域稍高，以此來抵消邊緣處的藍(lán)光溢出現(xiàn)象；

添加擴(kuò)散層（例如在封裝膠中加入納米擴(kuò)散粒子），使發(fā)光邊界變得模糊。

問題描述：多個(gè)芯片集成在一起會(huì)導(dǎo)致單位面積內(nèi)的發(fā)熱量較高，高溫環(huán)境會(huì)加速熒光粉的老化（特別是YAG熒光粉在150℃以上時(shí)光衰明顯）以及封裝膠的黃變。

解決方案：

選用高導(dǎo)熱性的基板材料（如AlN陶瓷）和低應(yīng)力的封裝膠（如加成型硅膠，耐溫可達(dá)200℃以上）；

合理優(yōu)化芯片的排布密度，將功率密度控制在50 - 100 W/cm2以內(nèi)，并在基板背面直接安裝散熱器；

采用“遠(yuǎn)程熒光粉”設(shè)計(jì)方案，使熒光粉層與芯片分離，減少熱量的直接傳導(dǎo)。

問題描述：在批量生產(chǎn)過程中，容易出現(xiàn)色溫偏差較大（目標(biāo)值為±300K，實(shí)際可能超出±500K）的情況，或者為了提高光效而犧牲顯色指數(shù)（Ra＜80）。

解決方案：

精細(xì)調(diào)整熒光粉的混合比例，通過“藍(lán)光+YAG黃粉+紅色熒光粉（如CaAlSiN?）”的組合方式，可將顯色指數(shù)提升至90以上；

根據(jù)光譜儀測(cè)試結(jié)果對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行色溫分選與匹配，確保同一批次產(chǎn)品的色溫一致性；

嘗試使用“量子點(diǎn)熒光粉”，利用其窄波段發(fā)光的特性同時(shí)提高光效和顯色性，不過這種方式成本較高，且耐溫性有待進(jìn)一步改進(jìn)。

問題描述：在高溫高濕的環(huán)境中，封裝膠與基板、芯片之間的界面容易出現(xiàn)剝離現(xiàn)象（可能導(dǎo)致進(jìn)水或開裂），引線鍵合部位也容易發(fā)生氧化失效。

解決方案：

對(duì)基板表面進(jìn)行處理，如進(jìn)行粗化或等離子體處理，以增強(qiáng)封裝膠的附著力；

升級(jí)材料選擇，使用抗氧化的鍵合金線（或鍍金銅線），并在封裝膠中添加抗氧劑；

針對(duì)高可靠性需求的場(chǎng)景（如汽車燈具），采用全密封式的封裝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

四、技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

高功率密度化：通過實(shí)現(xiàn)芯片的微型化（尺寸小于100μm）和應(yīng)用倒裝技術(shù)（無需引線鍵合），提高單位面積內(nèi)的功率輸出，以滿足小型化燈具（如微型射燈）的需求。

智能化集成：在COB封裝內(nèi)部集成色溫傳感器和驅(qū)動(dòng)芯片，實(shí)現(xiàn)“自感知 - 自調(diào)節(jié)”功能，例如根據(jù)環(huán)境光線自動(dòng)調(diào)整色溫和亮度。

環(huán)保與低成本：研發(fā)無稀土元素的熒光粉（如硅酸鹽熒光粉）來替代傳統(tǒng)的YAG熒光粉（依賴稀土元素），從而降低材料成本；同時(shí)優(yōu)化固晶、鍵合等工藝環(huán)節(jié)，提高產(chǎn)品良率。

多光譜優(yōu)化：針對(duì)不同的應(yīng)用場(chǎng)景（如植物生長(zhǎng)燈、醫(yī)療照明等），定制特定的白光光譜（如增加特定波長(zhǎng)的紅光），以增強(qiáng)產(chǎn)品的功能性。

COB LED白光封裝技術(shù)融合了材料學(xué)、光學(xué)、熱學(xué)和工藝學(xué)等多個(gè)學(xué)科的知識(shí)，其關(guān)鍵在于通過對(duì)芯片集成方式、熒光粉調(diào)控以及散熱設(shè)計(jì)的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)高效、均勻且穩(wěn)定的白光輸出。隨著照明和顯示需求的不斷升級(jí)，該技術(shù)正朝著高功率、高可靠性和智能化的方向持續(xù)發(fā)展，已然成為L(zhǎng)ED應(yīng)用領(lǐng)域的重要支撐技術(shù)之一。