全自动大功率LED智能微涂覆系统研究

发布时间：2020-03-20 09:23

【摘要】：LED已成为国际新兴战略产业界的竞争热点。大功率LED封装作为产业链中承上启下的重要一环,是推进半导体照明走向工业生产化和实用化的核心制造技术。目前大多数LED厂商采用传统的LED点胶工艺和印刷工艺方式,这两种方式均存在涂覆厚度不均,色差、出光效率低等问题,导致封装品质普遍不理想,且涂覆设备自动化程度低。荧光粉与工业AB胶按照合理配比形成的荧光粉胶属于非牛顿流体,涂覆效果受到多个控制参数共同影响。为了解决这些问题,本文围绕着全自动大功率LED智能微涂覆过程,设计并实现全自动大功率LED智能微涂覆系统设备,主要工作内容如下:(1)本文根据微涂覆工艺流程及各流程所需控制参数,结合用户操作诉求,分析微涂覆系统功能需求,设计系统整体框架,将整个系统分为下位机-上位机两部分,明确每部分各个功能定义及输入输出类型,避免功能冗余。(2)根据下位机系统的设计目标搭建了下位机控制系统的硬件平台,主要包括两部分,一是关键硬件设备的选型,二是下位机控制系统的搭建。选择多种不同喷头的型号加以实验,重点考虑喷头的喷涂半径、喷嘴形状、是否能承受高粘度流体而不堵粉,以及涂覆芯片或模组的大小与形状。通过实验结果比对,该系统选用EFD-781型号喷头作为涂覆108mm*108mmCSP-LED的喷头设备。(3)在微涂覆过程中,荧光粉胶涂覆效果会受到多个控制参数的影响。荧光粉胶作为典型的非牛顿流体,其剪切力和应变力呈非线性关系。本文通过大量实验探究荧光粉胶涂覆效果与控制参数间的影响关系,提出基于BP神经网络的PID控制算法以控制单位时间进入传输管道的荧光粉胶流量,保证单层涂覆厚度相同。在此基础上,结合上位机在线参数整定算法,系统计算出满足用户期望涂覆效果的最佳控制参数组合。(4)针对微涂覆各个工艺环节及其所需的控制参数,设计并实现了智能微涂覆系统上位机系统,包括人机交互界面模块、数据库模块、串口通信模块、参数整定模块。用户可以通过客户端的人机交互界面实时控制系统涂覆工作状态,达到智能涂覆的目的。
【图文】：

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图 3-1 涂覆系统下位机机构示意图3.2.1 下位机硬件系统设计根据上述阐述的涂覆工艺流程，将下位机硬件平台分为以下四个部分：荧光粉胶上料模块、传送模块、喷头运动模块、涂覆脱模平台。（1）荧光粉胶上料模块包括料筒、搅拌电机及搅拌扇叶、流量传感器、气压调节阀、进料气压管道与流体传输管道。流量传感器实时检测传输管道内荧光粉胶流量，并反馈至上位机得到误差参数；气压调节阀根据电流控制量控制实际进料气压，与流量传感器、控制器结合构成流量闭环控制系统；搅拌电机和扇叶用于搅拌荧光粉胶，使其混合均匀，减少荧光粉沉淀。（2）喷头运动模块包括喷头、XYZ 运动轴及各轴限位传感器。XYZ 运动轴确保喷头能够在不同型号晶片的条件下实现不同路径的喷涂任务，比如工字型、圆形路径，限

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华南理工大学工程硕士学位论文4）涂覆脱模平台包括筛板、R 轴、运动电机。筛板遮挡住晶片上芯片与芯片，运动电机将晶片上顶至 R 轴最大值，使晶片与筛板贴合，避免荧光粉胶流动的空隙处。当涂覆作业完成后，，运动电机驱动 R 轴下移使晶片与筛板分离，实下位机硬件结构如图 3-2 所示。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TN312.8

【参考文献】