金属复合板激光弯曲过程中翘曲变形数值模拟

翘曲变形是影响复合板激光弯曲成形精度的重要因素。基于ANSYS软件和电子探针面扫描实验,建立了含结合面的不锈钢-碳钢复合板激光弯曲有限元模型,对一次扫描过程中产生的翘曲变形进行数值模拟。通过模拟激光作用下复合板的温度场、应力场及残余应力分布,结合自由端的变形,分析了翘曲变形产生的过程及原因。模拟结果表明:激光扫描过程中,受初始温度及边界效应的影响,扫描线上各点最高温度分布的不均匀百分比为18.33%。经0.2 s热传导及热量散失的共同作用后,扫描线中间区域出现热累积现象,热应力增大,产生了翘曲变形。对扫描线到自由端整体区域进行残余应力模拟分析可知,板材在其区域内部产生了翘曲作用力与区域周边约束反作用力,其大小和方向与翘曲的变形吻合。对比实验数据和模拟结果,翘曲线最大误差为3.90%,其中,弦高误差为3.33%,为复合板激光弯曲成形的角度控制提供了计算依据。     

激光沉积制造翘曲变形检测与开裂预测研究

翘曲变形与开裂是激光沉积制造大型整体结构的瓶颈,限制了该技术的发展。为解决这一难题,笔者基于表面形貌监测系统提出了一种翘曲变形原位检测及开裂预测新算法。通过坐标系校准、滤波降噪、曲面重构等实现了原位检测与数据预处理,采用旋转切片和平行切片两种方案求取切片与重构表面的交线,计算交线的翘曲角与翘曲角变化量,根据翘曲阈值与开裂阈值判定翘曲变形并预测开裂。设定的阈值与制件尺寸呈反比关系,与翘曲度呈正比关系。实验结果表明：翘曲样件X向的最大翘曲角为3.98°,且该方向所有交线的翘曲角均超出了翘曲阈值（3.27°）,判定发生翘曲变形;薄壁件开裂影响区内翘曲角的最大值在第46～51层呈连续正增长趋势,翘曲角变化量为1.58°,且80%的交线的翘曲角变化量超出了开裂阈值（1.53°）,判定即将发生开裂,继续沉积至第55层时出现开裂。通过实验证实了所提算法检测翘曲与预测开裂的有效性,对激光沉积制造技术的发展具有重要意义。     

层合板激光往复扫描弯曲中翘曲变形数值模拟

翘曲变形是影响层合板激光弯曲成形精度的重要因素,因此研究激光往复扫描过程中的翘曲变形具有重要的实际意义。文中使用ANSYS软件,建立不锈钢-碳钢层合板有限元模型,通过模拟激光作用下层合板的温度场、应力场分布,结合自由端的变形,分析了单道往复式扫描翘曲变形机理。模拟结果表明:随着往复扫描次数的增加,温度场扫描线两端区域温度交替波动升高使两端热量均衡,中间区域热累积现象使热应力增大。每次激光扫描后,激光作用区板材下表面的残余应力场对下次扫描时的翘曲变形都有一定促进作用,使翘曲变形增大,1~6次扫描后弦高从0.217 mm增大到0.363 mm,但随着扫描次数增加,促进作用减弱,弦高增长量略降低,最大值为0.058 mm。对比实验数据和模拟结果,温度场最大误差为9.85%,翘曲线Z向位移最大误差为4.33%,其中,弦高误差为2.16%,为层合板激光弯曲成形的精确控制提供了计算依据。     

PBGA固化后产生翘曲的有限元模拟分析

由于PBGA器件中各材料热膨胀系数有差异,固化后易产生翘曲变形。采用有限元模拟法对PBGA器件的EMC封装固化和后固化过程进行了分析。结果表明:固化过程是影响翘曲的关键过程,残余应力增加,翘曲变形有所增加。如固化后最大残余应力为95.24MPa,翘曲位移为0.1562mm;后固化以后最大残余应力为110.3MPa,翘曲位移为0.1674mm,翘曲位移增加值仅为0.0112mm。适当增加硅粉填充剂的含量,可以减小固化工艺后的翘曲变形。     

一种3层无芯基板制造过程及翘曲变形模拟和机理分析

制造与装配过程的翘曲问题是应用无芯基板最大的挑战之一,其主要原因是不同材料间热机械性能不匹配所造成的。介绍了一种3层无芯基板的制造过程,并利用有限元软件ABAQUS6.10对该过程进行了模拟。通过对模拟结果与实验测试结果的对比,再对翘曲变形的机理进行分析,对比了不同因素对翘曲变形大小的影响,对减少翘曲变形给出了有效的工艺设计建议。     

PBGA于回流升温过程中翘曲机理研究

本文利用有限元软件MARC模拟分析了PBGA经红外回流升温过程的变形机理。由分析结果得知,PBGA在受热后,由于材料的性能差异而导致PBGA发生翘曲,随温度上升PBGA会往上翘曲,当温度达到模塑封材料的玻璃转化温度时趋势反转,由基板主导的翘曲趋势改为由模塑封材料主导,从而使翘曲开始有往下的趋势。降低基板与模塑封材料的热膨胀系数是降低PBGA翘曲的一种解决方法。     

基于埋置式基板的三维多芯片组件的翘曲研究

 采用粘塑性有限元焊球模型以及大形变理论研究了三维多芯片组件(3D-MCM)的翘曲形态特征及其成因,结果表明基板腔室的存在使埋置式基板形成了双弓形翘曲形态,焊球的粘塑性使组件在温度循环中出现了翘曲回滞现象.基板中心空腔能改变基板翘曲形态,有利于减小基板翘曲,并有利于提高倒扣焊器件的热机械可靠性.底充胶能够增强3D-MCM的互连强度,并且能够有效降低3D-MCM温度循环后的残留翘曲度.底充胶的热膨胀系数(CTE)过高可能引发3D-MCM新的失效模式.3D-MCM的云纹干涉实验结果与数值分析结果相符较好.     

叠层封装技术

首先介绍叠层封装技术的发展现状及最新发展趋势,然后采用最传统的两层叠层封装结构进行分析,包括描述两层叠层封装的基本结构和细化两层叠层封装技术的SMT组装工艺流程。最后重点介绍了目前国际上存在并投入使用的六类主要的叠层封装方式范例,同时进一步分析了叠层封装中出现的翘曲现象以及温度对翘曲现象的影响。分析结果表明:由于材料属性不同会引起正负两种翘曲现象;从室温升高到150℃左右的时候易发生正变形的翘曲现象,在150℃升高至260℃的回流焊温度过程中多发生负变形的翘曲现象。     

基于Anand模型的柔性直流输电用IGBT模块焊接应力变形分析

IGBT模块直接覆铜(DBC)基板与底板进行回流焊接过程中,由于材料热膨胀系数不匹配,会产生较大翘曲与残余应力,影响模块可靠性.针对某柔性直流(VSC-HVDC)输电用大功率IGBT模块,基于有限元法,根据实际真空回流焊温度曲线,对比分析了Al2O3/Cu、AlN/AISiC和Si3N4/AlSiC 3种陶瓷衬板与底板组合的焊接翘曲变形与残余应力分布.结果 表明相对于Cu底板,采用AlSiC底板能有效降低底板翘曲与残余应力.相较于Si3N4陶瓷衬板,AlN陶瓷衬板与AlSiC底板的热膨胀系数匹配度更高,焊接后翘曲与残余应力最小.测试结果表明,AlN/AlSiC组合的仿真与实测变形量基本一致,测量范围内长边和短边方向误差分别为5.9％和5.6％.     

基于残差卷积自动编码器的导光板线划伤检测方法研究

导光板是液晶显示屏背光模组的主要组成部分,在 其生产过程中不可避免的会有部分导光板受到尖 锐外力作用而产生线划伤缺陷,造成产品质量的下降。为了提升对该类缺陷检测的准确率, 在分析导光板 及其缺陷的光学特征基础上,本文提出了基于自适应的LoG滤波和残差卷积自动编码器的导 光板线划伤缺 陷的检测方法。首先,设计自适应的LoG滤波器对导光板图像进行边缘锐化,使缺陷和导光 点与背景产生 比较清晰的差异;其次,设计一种对导光板缺陷修复效果更好的残差卷积自动编码器,该自 动编码器网络 结构可以实现解码器部分对编码器部分的信息恒等共享,将锐化处理后的图像输入训练好的 残差卷积自动 编码器中,可以得到缺陷修复后的导光板图像;进而,将导光板图像和修复后图像做差,并 进行全局阈值 分割和区域特征筛选,可以准确提取出线划伤缺陷;最后,在工业现场采集的导光板图像上 进行了大量的 实验。实验结果表明,该算法的运行效率和准确率高,线划伤缺陷检测准确率可达 98％。     

导光板散射点的初步设计

提出一种设计导光板散射点的方法,通过对由该方法设计的样品进行光学性能测试,得到的结论是:该方法设计的导光板的光均匀度可以达到74．46%,由此表明这种导光板散射点的设计方法对于中小尺寸的导光板设计是可以借鉴的。     

非金属材料材质一致性确认的重要性

该文主要针对手机导光板在市场上使用一段时间容易变黄的问题开展了试验研究。采用密度、红外光谱仪（IR）、示差扫描量热仪（DSC）和热重分析仪（TGA）对易发黄手机导光板、良品手机导光板、原材料1及原材料2进行了一致性测试,发现前后两次供货的手机导光板材质不一致。由此说明企业在来料控制时对材料进行一致性确认的重要性。     

波片相位延迟的精确测量及影响因素分析

提出一种精确测量波片相位延迟的方法。将待测波片置于起偏器和检偏器之间,转动待测波片和检偏器至不同的位置并探测输出的光强,得到波片的相位延迟。采用光源调制技术和解调技术,抑制了连续光所无法克服的背景光干扰和电子噪声的干扰;将光路分为测量光路和参考光路,采用软件除法技术,消除了光源波动的影响,从而实现波片相位延迟的精确测量。详细分析了影响测量精度的误差因素,主要有光源波长变化、温度变化、入射角倾斜、转台转角误差和光源波动,计算了1064 nm波长时厚度为0.52 mm的λ/4多级结晶石英波片产生的相位延迟误差,其中光源波动的影响在作除法后有显著的改善,各误差因素的总测量误差为±1.58°。实际测量了该λ/4结晶石英波片的相位延迟为91.06°±1.78°,与理论分析相符。该测量和误差分析方法同样适合其他的波片。     

基于U型导光板的特种液晶显示背光模组设计

提出一种基于U型导光板的特种液晶显示背光模组以缩小侧入式背光模组的厚度。首先,利用Lighttools软件对分别采用1 mm和2 mm U型导光板的曲型侧边背光模组进行了设计和建模;接着对两种不同厚度的曲型侧边背光模组与采用4 mm常规平板式导光板的侧入式背光模组进行仿真并对比分析;最后对采用2 mm U型导光板的曲型侧边背光模组进行了相对偏移的仿真,结果表明其光学性能在强振动和宽温环境中具有较高的稳定性。文章得到一种采用2 mm U型导光板的曲型侧边背光模组,相比较常规侧入式背光模组,在保持了光学性能一致性的前提下厚度缩小了2 mm,对特种显示器的薄型化设计有一定的参考意义。     

导光板网点设计与优化

在实际生产中,为了减少任意数目LED作为光源的背光模组中导光板网点设计的改版次数,削减开发时间成本,提出一种新的关于任意数量LED作光源、矩形侧入式导光板网点分布设计的理论方法。在此方法的基础上,应用TracePro软件建立导光板仿真模型,输入理论计算公式,并利用光线追踪功能,得出初步的仿真照度图,并最终利用TracePro平台中的Texture Optimizer优化模块,对初步理论计算设计所得网点分布进一步优化。在3颗LED作为光源的模型中,优化后均匀度达到87%,符合国家标准。     

新型背光系统导光板技术

传统背光系统结构复杂,成本高等问题越来越引起广泛关注。国内外对新型导光板的研究有一定的进展,设计方法包括利用导光板表面结构控制光的出射方向,通过偏光效应增加导光板的光能利用效率或者采用性能更优越的新型材料等,以达到导光板一体化、轻薄化和低成本目的。文章就目前新型导光板技术进行了讨论,并对未来导光板的发展方向做出展望。     

一种具有波形槽微结构的导光板设计

导光板是背光模组的关键组件,决定了出光效率以及出光均匀性。针对目前导光板的均匀性差和亮度低的问题,通过光学工程软件LightTools对导光板进行了设计,提出了一种新型的具有波形槽微结构的侧光平板式导光板的设计方法,并对微结构的分布方式和其参数进行了设计。结果表明,当矩形分布下的微结构按照规律在导光板上形成波形槽后,能够得到均匀性在80%以上的高性能导光板。相对微结构呈点阵式矩形分布下的导光板的均匀性只有60%～70%而言,这种高性能导光板的均匀性有了很大的提高,且该导光板尺寸在40～60mm范围内变动时,导光板的均匀性均能达到80%以上。     

侧入式局域动态调光背光聚光特性研究

针对HDR技术在侧入式局域动态调光中的特殊要求,采用结构导光板搭配LED灯条进行聚光,以此提高背光对比度,实现液晶显示器的分区动态调光控制。首先,基于现有导光板出光面亮度分布,确定了导光板出光面微结构为锯齿形,然后利用光线追迹法对结构导光板进行仿真,分析了不同结构的导光板出光面微结构棱高、棱宽比和曲率对聚光性能的影响,结果表明,聚光性与导光板出光面结构直接相关,光学胶折射率为1.49,棱高为20μm,棱宽比为0.47时,聚光性能最佳;根据仿真结果开发了实际背光产品,并对此产品进行了测试,测试结果表明,与传统的导光板相比,使用结构导光板后,背光聚光效果显著,对比度由6.01提升到127.15,满足动态调光聚光性要求。     

高效抑制斜入射光线Fresnel反射的均匀扩散板设计

针对无导光板LED平板灯具设计中常规扩 散板对斜入射光线透过率低的问题,基于几何光 学和Fresnel公式,设计了一种具有高效抑制斜入射光线Fresnel反射的表面微结构扩散板, 并推导了获得 高光传输效率的三棱柱微结构参数计算公式。采用Solidworks软件进行建模,并结合TraceP ro软件对所设计 的扩散板进行光线追迹仿真,分析了扩散板微结构参数对光传输效率和照明面照度均匀度的 影响。结果表 明,入射表面微结构不等腰三棱柱的尺寸和形状、出射表面半凹球面微透镜直径对斜入射光 线传输效率都 有较大影响;参数优化后的扩散板,在距离出光面 1mm处的照明面上的光传输效率为0.92,照度均匀度为 96.8%,并且不同距离照明面上的照度均匀度均能达到80%以上 。根据理论分析得出的优化参数制作扩散板,得到传输效率为0.91。     

LCD导光板微结构成型技术及发展趋势

导光板表面的微结构是实现其导光功能的光键,随着计算机模拟技术的发现,微结构的新型设计不断涌现,而微结构成型技术随之不断发展。文章介绍了导光板微结构的基本形式、微结构的成型方法及发展情况,对导光板微结构成型技术的发展趋势做出展望。