深入解析 LED 封装技术：陶瓷 COB 技术

LED 封装技术主要分为透镜式和反射杯式，透镜成型可采用模塑或透镜黏合，反射杯式芯片则通过混胶、点胶、封装成型。近年来，随着磊晶、固晶及封装设计的逐渐成熟，LED 芯片尺寸和结构日益微小化，高功率单颗芯片功率可达 1-3W 甚至更高，这对 LED 芯片载板及系统电路板的散热和耐热提出了更高要求。为满足绝缘、耐压、散热和耐热等综合性能，陶瓷基板成为芯片次黏着技术的重要材料之一。

陶瓷基板技术可分为厚膜工艺、低温共烧工艺和薄膜工艺等。然而，厚膜工艺和低温共烧工艺利用网印技术和高温烧结，易出现线路粗糙、对位不精准和收缩比例问题，对于线路精细的高功率 LED 产品或要求对位准确的共晶/覆晶工艺生产的 LED 产品，厚膜与低温共烧的陶瓷基板已逐渐无法满足需求。
高散热系数薄膜陶瓷散热基板采用溅镀、电/化学沉积和黄光微影工艺制成，具有金属线路精准、材料系统稳定等特点，适用于高功率、小尺寸、高亮度的 LED 发展趋势，尤其解决了共晶/覆晶封装工艺对陶瓷基板金属线路解析度和精确度的严苛要求。当 LED 芯片以陶瓷作为载板时，LED 模组的散热瓶颈转移至系统电路板，其将热能由 LED 芯片传至散热鳍片及大气中。随着 LED 芯片功能的不断提升，材料逐渐从 FR4 转变为金属芯印刷电路基板，但高功率 LED 的需求使得 MCPCB 材质的散热系数无法满足要求，因此陶瓷电路板的需求逐渐普及。为确保 LED 产品在高功率运作下的材料稳定性和光衰稳定性，以陶瓷作为散热及金属布线基板的趋势日益明显。目前陶瓷材料成本高于 MCPCB，因此在利用陶瓷高散热系数特性的同时，如何节省材料使用面积以降低生产成本，成为陶瓷 LED 发展的重要指标之一。近年来，以陶瓷材料 COB 设计整合多晶封装与系统线路逐渐受到各封装与系统厂商的重视。
COB 在电子制造业中并不是新技术，它是指直接将裸外延片粘贴在电路板上，并将导线/焊线直接焊接在 PCB 的镀金线路上，也被称为打线，再通过封胶技术，将 IC 制造过程中的封装步骤转移到电路板上直接组装。在 LED 产业中，由于现代科技产品追求轻薄和高便携性，以及为了节省多颗 LED 芯片设计的系统板空间，在高功率 LED 系统需求中，开发出了直接将芯片粘贴于系统板的 COB 技术。
COB 的优点包括高成本效益、线路设计简单、节省系统板空间等，但也存在芯片整合亮度、色温调和与系统整合的技术门槛。以 25W 的 LED 为例，传统高功率 25W 的 LED 光源需要采用 25 颗 1W 的 LED 芯片封装成 25 颗 LED 元件，而 COB 封装是将 25 颗 1W 的 LED 芯片封装在单一芯片中，因此所需的二次光学透镜将从 25 片缩减为 1 片，这有助于缩小光源面积、减少材料和系统成本，进而简化光源系二次光学设计并节省组装人力成本。此外，高功率 COB 封装只需单颗高功率 LED 即可取代多颗 1 瓦（含）以上 LED 封装，使产品体积更加轻薄短小。
目前市场上生产 COB 产品仍以使用 MCPCB 基板为主，然而 MCPCB 仍存在散热和光源面积过大等问题需要解决，因此从散热材料更新入手是最有效的解决方案。陶瓷 COB 基板具有以下优点：1. 薄膜工艺使基本线路更加精确；2. 量大降低成本；3. 可塑性高，可根据不同需求进行设计。
现有的 MCPCB 基板 COB 芯片制作的 LED 灯泡均无法调光，而 ledaladdin 公司用陶瓷 COB 芯片组装的 LED 可调光灯泡已上市，有 5W、6W、7W 等规格，性能更好，色温可做到 2200K-8000K，流明达 60LM/W 以上。
陶瓷 MCOB/COB 的发展是简化系统板的趋势，照明灯具的实用化、亮度、散热和成本的控制都是重要的关键因素。