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PCB技術(shù)

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LED多芯片封裝基板取光結(jié)構(gòu)微滾壓成形
2021-07-22
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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)。

LED封裝基板

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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