發(fā)光二極管（LED）作為新一代的綠色光源，具有體積小、光效高和節(jié)能環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)被廣泛的應(yīng)用于電子領(lǐng)域。但由于其光通量小，光源均勻性差，難以應(yīng)用于傳統(tǒng)照明領(lǐng)域而將被大功率集成式LED光源模塊所取代。然而出光效率低，熱流密度大，缺乏高效的加工方式等難題，限制了大功率集成式LED光源模塊的推廣。基于此本文提出一種高效的集成式LED封裝基板取光結(jié)構(gòu)滾壓成形加工方法，研制了具有錐齒結(jié)構(gòu)的滾壓成型刀具，成功并高效加工出了具有倒正四棱錐盲孔的取光結(jié)構(gòu)。

主要研究?jī)?nèi)容如下：

  （1）基板取光結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化 根據(jù)多芯片集成封裝光源模塊結(jié)構(gòu)要求，建立大功率LED光源模塊出光模型，利用蒙特卡羅方法進(jìn)行光線追跡模擬，分析全內(nèi)反射現(xiàn)象對(duì)出光效率的影響；計(jì)算取光結(jié)構(gòu)錐孔邊長(zhǎng)和錐角尺寸大小對(duì)LED光源模塊出光效率的影響，比較采用不同的取光結(jié)構(gòu)基板封裝光源模塊形成的坎德拉分布圖，給出不同參數(shù)下的光強(qiáng)和光輻射功率。仿真計(jì)算出具有理想光強(qiáng)分布、最大光提取效率的取光結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，獲得綜合考慮光強(qiáng)分布、光提取效率的優(yōu)化設(shè)計(jì)取光結(jié)構(gòu)特征參數(shù)。

  （2）取光結(jié)構(gòu)滾壓成形機(jī)理及有限元仿真分析 針對(duì)取光結(jié)構(gòu)滾壓成形表現(xiàn)出的尺度效應(yīng)，借助金屬?gòu)椝苄宰冃我?guī)律，建立考慮不同板料厚度、不同晶粒尺度影響的介觀尺度的取光結(jié)構(gòu)微滾壓成形本構(gòu)模型，從本質(zhì)上刻畫(huà)介觀尺度材料的特征。根據(jù)優(yōu)化后的取光結(jié)構(gòu)微滾壓成形特征，考慮幾何尺度對(duì)邊界條件的影響，引入熱力學(xué)耦合關(guān)系及本構(gòu)關(guān)系，建立基板取光結(jié)構(gòu)滾壓成形過(guò)程仿真模型，揭示滾壓工藝參數(shù)和刀具參數(shù)對(duì)滾壓力、成形質(zhì)量的影響規(guī)律。利用Deform-3D有限元仿真分析軟件，研究取光結(jié)構(gòu)滾壓成形過(guò)程中金屬塑性流動(dòng)（體積轉(zhuǎn)移）規(guī)律，以控制基板不發(fā)生局部的突起（金屬堆積）和彎曲變形。根據(jù)有限元仿真分析結(jié)果，研究不同工藝參數(shù)下基板應(yīng)力、應(yīng)變分布規(guī)律，彈性回復(fù)和滾壓力影響。

  （3）取光結(jié)構(gòu)滾壓成形工藝參數(shù)優(yōu)化及實(shí)驗(yàn)研究 采用新型滾壓成型刀具，加工倒正四棱錐取光結(jié)構(gòu)基板，通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察刀具參數(shù)和工藝參數(shù)對(duì)取光結(jié)構(gòu)成形以及形貌的影響，揭示成形工藝參數(shù)對(duì)成形性、成形質(zhì)量和滾壓力的影響規(guī)律。通過(guò)研究基板取光結(jié)構(gòu)成形工藝的穩(wěn)健性設(shè)計(jì)方法，提高基板取光結(jié)構(gòu)成形質(zhì)量與工藝參數(shù)的魯棒性。根據(jù)理論優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)，選取主要因素和水平，利用單因素試驗(yàn)，確定優(yōu)化的取光結(jié)構(gòu)工藝參數(shù)組合，實(shí)現(xiàn)由功能需求設(shè)計(jì)取光微結(jié)構(gòu)特征參數(shù)，并在加工過(guò)程中使之按要求成形和控制基板變形的目的。

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