Mini/Micro LED巨量转移关键技术与装备研究现状

微型半导体发光二极管显示技术（mini/micro light emitting diode，简称Mini/Micro LED）是一种基于微型LED芯片的自发光显示技术，相较于液晶显示技术（liquid crystal display，简称LCD）和有机发光二极管显示技术（organic light-emitting diode，简称OLED），具有显著性能优势，被视为次世代显示技术的发展趋势。由于巨量转移技术与装备的限制，Mini/Micro LED显示设备尚未实现大规模量产。针对此问题，首先，根据现有Mini/Micro LED巨量转移工艺方法的不同工作原理，总结了3种主要工艺方法，即接触式微转印技术、非接触式激光转移技术和自组装转移技术；其次，调研了现有Mini/Micro LED巨量转移工艺方法中涉及到的技术与装备，归纳了其中的通用关键技术，即高速高精对位和视觉检测；然后，针对上述关键技术挑战，围绕Mini/Micro LED新型显示装备若干关键技术与典型设备集成开发介绍了笔者的前期研究工作；最后，讨论了实现Mini/Micro LED大规模量产中存在的问题及发展方向。     

斯凯孚助力金通灵推出高能效磁浮高速鼓风机

2014年12月国内著名的鼓风机制造商江苏金通灵流体机械股份有限公司正式推出了用于污水处理设施的磁浮高速鼓风机。相比传统齿轮箱增速的高速鼓风机，通过使用斯凯孚（SKF）高速永磁磁浮电动机解决方案，该磁浮高速鼓风机效率至少提高9％，并能够大幅提高维修间隔时间（MTBF）斯凯孚高速永磁磁浮电动机解决方案包括输出功率为75～350 kW的高速永磁磁浮电机（PMM）、有源磁性轴承（AMB）和磁浮轴承控制系统（MBC）。在传统废水设施中，通气鼓风机系统需要消耗工厂总能源用量的40％～80％，而 PMM能够在部分载荷和半速运行时仍然保持极高的效率，大大降低了能耗。高速永磁磁浮电动机所使用的机械零部件少于传统的驱动系统，这有助于提高维修间隔时间。更重要的是，磁浮系统高速、无油、无接触、无摩擦、无磨损的特点，可以使整个风机系统结构更紧凑，在运行过程中除了更换空气过滤器，无需其它维护。同时，斯凯孚先进及成熟的磁浮轴承控制技术，可以实时监控和调整转子的位置，使风机时时处于最佳运行状态，这些都大大提高了设备运行的可靠性和维修间隔时间（MTBF）。     

基于差动柔性绳传动的稳定平台设计与分析

为保证较高稳定精度水平,整体式光电稳定平台一般采用力矩电动机直接驱动方式,导致稳定平台的负载自重比有限,难以满足未来无人机等轻型载体的应用需求。在研究柔索传动基本构型的基础上,提出一种基于柔性绳传动的差动结构平台设计方案,分析差动构型特点、工作原理和拓扑结构。采用有向图方法,通过图形表达的方式研究复杂差动绳传动系统运动学规律,得到输入与输出的定量关系式。研究输入端和负载端的动力传递与映射关系,分析表明差动构型的实质是对驱动件输入力矩放大合成后进行再分配,可有效提高系统的带负载能力。理论分析表明基于差动绳传动的稳定平台可实现两轴的运动和动力传递与控制,证明了方案的可行性。这种新型传动构型的应用将减轻平台自重、增大输出力矩,这为稳定平台的设计提供了新的参考。     

基于TwinCAT的压印转移设备电子凸轮的设计

分析了激光图案压印转移设备的结构及其运动功能需求。针对压印转移设备的伺服控制,研究了基于TwinCAT的凸轮表设计和电子凸轮的应用,实现了压印转移设备中各轴运动的耦合;为实现激光图案压印转移设备的自动化和数字化提供技术支持。     

大部件调姿平台的开发与设计

设计了一种用于飞机大部段工件调姿的数字化调姿平台,介绍了调姿平台的机械结构并提出一种基于PMAC的数控系统,详细介绍了数控系统的前端搭建结构及其控制方式,并通过激光跟踪仪、干涉仪检测整个平台经补偿后的运动精度和调姿效果,验证了整个系统的实用性和稳定性。     

快速成形技术的发展

介绍了快速成形（RP）技术的发展状况，具体分析了RP技术的原理和目前应用较多的立体光固化（SLA）、选择性激光烧结（SLS）、分层实体制造（LOM）、熔积成形（FDM）4种RP方法，并结合该技术研究的最新进展，提出了未来的发展趋势。     

50 W激光快速成型设备与2 kW CO2激光器的系统集成

文章结合激光快速成型技术的发展趋势，分析了低功率激光快速成型机与高功率激光加工机系统集成、实现金属粉末选区激光烧结的可行性，详细阐述了技术方案、光路系统设计与改造、机械结构设计与改造、机电控制系统设计与改造、快速成型系统控制软件的改进，给出了系统集成后所达到的性能指标。     

分布式激光切割运动平台控制研究

为了实现高速、高精度的多轴激光切割系统,本文提出了一种激光切割机分布式控制的控制方案。利用恒进给速度的时间插补算法实现了切割运动轨迹的压缩数据生成。利用嵌入式芯片和伺服电机搭建了二轴运动平台的硬件环境。为了实现分布式系统的实时性,利用UDP网络传输快速性特点进行网络传输,并用嵌入式芯片内部的存储空间实现了数据的缓冲,确保了在网络阻塞情况下切割运动的连续性。为了满足分布式系统数据的可靠性要求,应用改进的UDP数据包格式,实现了以太网数据可靠传输。应用实例证明了分布式控制系统运动平台运动平稳、可靠,分布式激光切割系统的实用性强。     

复杂平面连杆机构装配构型及运动过程的计算机图形显示

机械的计算机图形显示是机构方案设计中的一个基本环节．本文详细讨论了复杂平面机构众多装配构型的计算机图形显示和在给定装配构型时机构运动过程的动态显示的原理、步骤及软件设计，解决了任意复杂平面连杆机构运动过程的计算机动态模拟问题．最后给出了实例说明．     

一种面向芯片转移的对心检测方案设计

芯片倒装键合工艺中需要完成的拾取、转移和贴装等过程,对芯片对接转移的对位精度有较高要求,常规对心操作和检测方案并不满足自动化、精密测量工况。提出一种基于单视觉系统的对心检测方案和装置,该方案通过双视角采图和偏差反求的方式,实现芯片对接中两目标对心偏差的求取和补偿。通过RFID标签倒装键合装备实验验证,该对心检测方案在不影响被测对象运动和布局的情况下切实提高了芯片对接转移的对心精度。     

机电信息

高速开关光技术研究成功日本飞母托秒技术研究机构开发出开关时间仅为百万分之一秒的光技术。该技术应用了一种特殊“门”的方法，实现了光开关的高速化。这种特殊的“门”可在对半导体元件施加电压的状态下对光产生反应，其开关一次的时间达到百万分之一秒，甚至更短。（张可喜）英特尔投巨资研究开发芯片平台通信美国英特尔公司将投入４３亿美元用于四大重点领域即芯片与制造、高科技平台架构、通信及新的互联网功能的研究开发。此外，英特尔实验室正致力于规划个人电脑平台未来风貌，包括创新的系统外装、电源供应器、散热解决方案以及减…     

虚拟现实与动感模拟器

通过对动感模拟器组成结构详细的叙述 ,介绍了虚拟现实的组成 ,给出了动感运动平台的数控模型 ,在虚拟技术与动感模拟器结合方面进行了研究 ,并介绍了虚拟技术未来的发展方向。     

预埋芯片混合集成基板制造技术研究

文中基于多层共烧陶瓷基板开展预埋芯片混合集成基板技术的研究。通过对混合集成基板的内应力进行仿真分析,得到了预埋芯片基板工艺中芯片和腔体结构的最佳匹配关系。在多层共烧陶瓷基板腔体中埋置芯片并通过金凸点垂直互连实现电连接。在腔体中填充苯并环丁烯（benzocyclobutene, BCB）介质并将BCB 与多层共烧陶瓷基板表面异质抛光形成平面结构,用于后续薄膜电路工艺的实施。文中详细研究和优化了金凸点芯片垂直互连工艺以及多层共烧陶瓷基板/BCB/Au 异质界面的抛光工艺,制作出了适合后续薄膜工艺的预埋芯片混合集成基板。     

混合驱动凸轮连杆机械压力机的分析与仿真

分析了将混合驱动凸轮连杆机构应用于机械压力机的意义,提出了一种混合驱动凸轮连杆机械式压力机的机构构型,分析了其运动原理。用回路矢量法对混合驱动凸轮连杆机械压力机进行了运动学分析。并给出了一个设计实例,利用Pro/Mechanism模块对其进行了机构运动仿真,结果表明该机构能使滑块实现多种运动规律以满足加工要求。通过对混合驱动七杆压力机的结构特性和运动仿真分析,得出了混合驱动凸轮连杆压力机相对混合驱动七杆压力机具有杆长条件容易满足和滑块输出运动规律特性好等优点。最后建立混合驱动凸轮连杆压力机的动力学模型,对其进行了功率分配研究。     

虚拟现实与动感模拟器

通过对动感模拟器组成结构详细的叙述,介绍了虚拟现实的组成,给出了动感运动平台的数控模型,在虚拟技术与动感模拟器结合方面进行了研究,并介绍了虚拟技术未来的发展方向。     

一种高精度六轴运动平台设计

以一种高精度六轴运动平台为对象,对其进行了总体方案和结构设计,对其运动控制方案进行了研究,比较详细地介绍了该运动平台的硬件组成、控制方案、控制策略和软件设计,使得该六轴运动平台能够满足高精度运动控制要求。     

基于变胞机构的性能可变机械臂研制

为研制一种用于铝合金铸件打磨、抛光的机械臂,将3-UPS机构作为初始构型,通过定义运动灵活性和静力承载能力评价指标,揭示出3-UPS机构的尺寸参数与其运动学、静力学评价指标之间的关系,表明:随着尺寸参数的取值变化,3-UPS机构的运动灵活性和静力承载能力变化规律相反,如果要追求其中一种性能,就必然导致另一种性能降低。为了使机械臂的构型、最优机构学性能可以根据不同工况而实时改变,在3-UPS机构每个分支与固定平台之间增加1个移动驱动副,提出一种基于3-PUPS机构的超冗余机械臂,该机械臂可以通过对各分支电动机抱闸锁定的组合实现变胞而得到31种新构型,当其处于3-UPS构型时还可以通过改变固定平台万向副分布半径数值,实时选择性调整运动灵活性最好、或静力承载能力最强。对超冗余3-PUPS机构进行了运动学和静力学建模与分析,揭示了其运动灵活性和静力学传递性能的分布规律。结合打磨、抛光工艺制定出机械臂在不同工况的变胞规则、变尺寸规则,实现了机械臂在不同工况具有不同的自由度状态和最优性能。研制出超冗余机械臂的试验样机,通过一套综合试验系统验证了其变胞构型的可实现性,并测量出其处于3-UPS构型时的定位误差,试验表明:机械臂的运动平台的位置误差均小于0.4 mm,姿态误差均小于0.45°,基本达到了通用式工业机器人的精度水平。     

集成毛细管电泳芯片（微流控芯片）系统中检测器研究和应用

系统地介绍了目前国内外集成细管电泳芯片（微流控芯片）高灵敏检测技术的发展概况,重点讨论了激光诱导荧光,化学发光,电化学检测和质谱等检测技术在微流控芯片中的应用,以及芯片检测技术所面临的微型化,集成化,高通量以及接口设计等关键问题。     

多关节虚拟机器人构建与运动学实现

基于虚拟现实（Virtual Reality，VR）技术构建出五自由度多关节机器人的三维模型，借助Visual C＋＋和OpenGL软件混合编程，开发出人机界面友好、交互信息丰富、实时性很强的虚拟机器人和相应的操作仿真试验平台。其中，特别对VR系统中机器人坐标系的建立和运动方程的实现进行了详细介绍，通过与NGR01型真实机器人的大量对照试验，证明本文提出的思想和算法是正确、合理、可用的。     

高功率蓝光半导体激光器巴条的封装技术研究

为实现高功率的蓝光半导体激光输出，对蓝光巴条的封装技术进行了研究。利用金锡硬焊料封装了高功率氮化镓（GaN）蓝光半导体激光巴条，应用铜钨过渡热沉作为缓冲层抑制了铜热沉和GaN激光芯片之间封装残余应力，采用高精度贴片机将芯片共晶键合在铜钨过渡热沉上。贴片质量的好坏直接影响了器件的输出特性，所以重点分析了贴片机的焊接温度焊接压力、焊接时间对器件的影响。实验结果表明：当贴片机的焊接温度为320℃、焊接压力为0.5 N、焊接时间为40 s时，焊料层界面空洞最少，热阻最低为0.565℃/W，阈值电流最低为4.9 A，在注入电流30 A时，输出光功率最高为32.21 W，最高光电转换效率达到了23.3%。因此，在优化焊接温度、焊接压力、焊接时间后，利用金锡硬焊料将蓝光半导体激光芯片共晶键合在铜钨过渡热沉的技术方案是实现蓝光半导体激光巴条高功率工作的有效途径。