面向高性能LED封装的气动喷射阀喷胶性能研究

摘要

高性能大功率LED由于具有良好的发光和使用性能，已经被公认为下一代的照明光源。高性能LED的产品性能很大程度上取决于产品的封装质量。在高性能LED封装的点胶环节中，喷射式点胶技术因其高效、稳定等特点将成为主流的点胶工艺。目前在LED喷射式点胶中还存在着喷射困难与一致性较差两方面问题，而阻碍我们解决目前这两大问题的主要障碍就是对喷射过程、喷胶工艺以及现有装备的性能掌握不够深入。因此研究不同的因素对喷胶性能的影响对于加深喷胶过程认识、提升喷胶品质、指导装备设计具有很大的意义。
　　本文首先概述了高性能LED照明技术的发展情况，介绍了当前电子封装业主流的点胶技术，并根据高性能LED点胶的生产要求对比了不同的点胶技术，阐述了机械碰撞式喷胶的工作原理及当下存在的问题和挑战;随后本文从高性能LED点胶材料入手，利用旋转式流变仪测量并分析了荧光粉浓度、胶液温度、剪切速率、放置时间对LED荧光粉硅胶材料粘度特性的影响，得到了点胶材料粘度变化的初步规律;接着基于上述的胶液性质与多维粘性流体的运动微分方程，结合实际的生产条件利用Flow-3D建立了喷胶过程的有限元模型，揭示了胶液喷射过程中胶液的流动情况，发现了喷射过程中的回流等现象，并分析了喷嘴长度、灌胶口位置、基座腔锥角、针腔间隙对胶液喷射速度、出胶量以及回流量的影响;最后基于有限元仿真、高速摄像系统与喷胶实验，分析了点胶温度、撞针行程、供胶压力等工作参数对喷胶性能的影响。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 本章引言

1．2 高性能LED芯片的封装与点胶

1．2．1 高性能LED芯片的封装形式与工艺流程

1．2．2 高性能LED芯片点胶的特点及发展趋势

1．3 气动式喷射技术的工作原理及挑战

1．3．1 气动式喷射阀的基本结构与工作原理

1．3．2 高性能LED喷胶存在的问题及原因

1．3．3 国内外学术与工业界的研究现状

1．4 论文的研究思路与内容组织

1．4．1 论文工作的基本思路

1．4．2 论文内容的组织结构

2 高性能LED点胶材料的粘度特性

2．1 本章引言

2．2 高性能LED点胶材料

2．2．1 点胶流体材料分类

2．2．2 牛顿和非牛顿流体

2．2．3 粉胶材料的粘弹特性

2．3 粘度实验的测试设定

2．4 影响胶液粘度的因素分析

2．4．1 剪切速率对胶液粘度的影响

2．4．2 环境温度对胶液粘度的影响

2．4．3 放置时间对胶液粘度的影响

2．5 本章小结

3 胶液喷射过程的有限元分析

3．1 本章引言

3．2 喷胶过程有限元建模

3．2．1 胶液喷射及建模的流体理论基础

3．2．2 阀体的几何模型

3．2．3 胶液的参数设定

3．2．4 边界条件的设定

3．3 喷胶过程的仿真与验证

3．3．1 喷胶全程的有限元仿真

3．3．2 喷射过程高速摄像验证

3．4 阀内部流体的有限元分析

3．4．1 阀内流体位移的变化规律

3．4．2 阀内胶液粘度的变化规律

3．4．3 阀内壁面压力的变化规律

3．5 本章小结

4 流道结构对喷胶性能影响的定性规律

4．1 本章引言

4．2 喷嘴长度对喷胶性能的影响分析

4．2．1 喷嘴长度抑制胶液回流的效果

4．2．2 喷嘴长度对胶液喷射速度及出胶量的影响

4．3 补胶位置对喷胶性能的影响分析

4．3．1 补胶位置对胶液回流的影响

4．3．2 补胶位置对胶液喷射速度及出胶量的影响

4．4 针腔间隙对喷胶性能的影响分析

4．4．1 针腔间隙对胶液回流的影响

4．4．2 针腔间隙对胶液喷射速度及出胶量的影响

4．5 基座锥角对喷胶性能的影响分析

4．5．1 基座锥角对胶液回流的影响

4．5．2 基座锥角对胶液喷射速度及出胶量的影响

4．6 本章小结

5 工作参数对喷胶性能影响的定性规律

5．1 本章引言

5．2 实验环境准备

5．2．1 确定研究参数

5．2．2 搭建实验平台

5．3 点胶温度对喷胶性能的影响研究

5．3．1 点胶量度对胶液喷射速度与出胶量的影响

5．3．2 点胶温度对胶滴成型的实验与图像分析

5．3．3 点胶温度对胶量一致性波动的影响

5．4 供胶压力对喷胶性能的影响研究

5．4．1 供胶压力对胶液喷射速度与出胶量的影响

5．4．2 供胶压力对肢滴成型的实验与图像分析

5．4．3 供胶压力对胶量一致性波动的影响

5．5 撞针行程对喷胶性能的影响研究

5．5．1 撞针行程对胶液喷射速度与出胶量的影响

5．5．2 撞针行程对胶滴成型的实验与图像分析

5．5．3 撞针行程对胶量一致性波动的影响

5．6 开阀时间对喷胶性能的影响研究

5．6．1 开阀时间对胶滴成型的实验与图像分析

5．6．2 开阀时间对胶量一致性波动的影响

5．7 本章小结

6 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 研究展望

参考文献

攻读学位期间主要的研究成果目录

致谢