1. 核心設計目標與挑戰
超大尺寸下的平整度:治具的尺寸可能超過1米,但整個工作面的平面度必須極小(例如<0.1mm/m),否則會導致芯片高度不一、膠水厚度不均,造成終屏幕出現亮度不均(Mura)。
熱管理的均勻性:在老化測試中,需要同時點亮數千甚至上萬顆Mini LED芯片,總功***,發熱巨大。治具必須能均勻地將熱量帶走,避免局部過熱。
微米級定位精度:對于Mini LED背光,芯片間距很小,治具需要為固晶和焊線設備提供穩定且***的基準。
高效與自動化:治具需要支持快速上下料,與自動化生產線無縫集成,以提高產能。
潔凈度與防刮傷:治具不能產生顆粒,且不能刮傷或污染昂貴的COB基板(通常是陶瓷或金屬基板)。
2. 關鍵設計要素與技術方案
2.1 材料選擇:穩定性的基石
花崗巖(Granite)或聚合物花崗巖(Epoxy Granite):
材料。用于超大尺寸治具的底座。具有***優異的尺寸穩定性、高阻尼特性(減振)、低熱膨脹系數且***。
聚合物花崗巖(由花崗巖碎料和環氧樹脂混合澆鑄)性能類似,更容易加工出復雜結構,成本***。
鋁合金:用于制作上層的夾具體和模塊。6061-T651并經深冷處理和時效處理以釋放應力。表面進行硬質陽極氧化以增加硬度。
殷鋼(Invar):用于對局部熱變形***敏感的場合,如固晶工位的基準模塊,但其成本和重量較高。
2.2 平整度與應力控制
精密加工工藝:
底座在恒溫車間(20±1°C) 內,使用大型龍門式加工中心進行粗加工、半精加工和精加工。
每步加工后都需進行自然時效或振動時效,充分釋放加工應力。
終的精加工(磨削或精銑)必須在與使用環境一致的恒溫條件下完成。
模塊化設計:
將大尺寸治具設計成由多個精密模塊拼裝在穩定底座上的結構。
每個模塊可以單獨調平,從而化解超大平面難以加工的問題,也便于維護和更換。
2.3 熱管理:均勻散熱的藝術
分區控溫的水冷系統:
在治具內部集成多路獨立的冷卻流道,而不是一條長流道。
“一進多出” 或 “蛇形并行” 布局,確保冷卻液流經所有區域時的溫升和壓降一致,從而實現整個治具的溫度均勻性(如±1°C以內)。
高性能導熱界面:
使用導熱硅膠墊(Gap Pad) 或相變材料(PCM)。對于背光測試,硅膠墊更常用,因其可重復使用,便于維護。
治具工作面(與COB接觸面)需精密磨削,確保平整。