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1. 核心設(shè)計目標(biāo)與挑戰(zhàn)

電視背光COB治具主要用于固晶（Die Bonding）、焊線（Wire Bonding）、點熒光膠（Phosphor Coating）、老化測試（Burn-in） 及光學(xué)測試（LOP/BIN） 等工序。

• 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(dǎo)致芯片高度不一、膠水厚度不均，造成最終屏幕出現(xiàn)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(shù)千甚至上萬顆Mini LED芯片，總功***，發(fā)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(shè)備提供穩(wěn)定且***的基準(zhǔn)。

• 高效與自動化：治具需要支持快速上下料，與自動化生產(chǎn)線無縫集成，以提高產(chǎn)能。

• 潔凈度與防刮傷：治具不能產(chǎn)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(guān)鍵設(shè)計要素與技術(shù)方案

2.1 材料選擇：穩(wěn)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(yōu)異的尺寸穩(wěn)定性、高阻尼特性（減振）、低熱膨脹系數(shù)且***。

  • 聚合物花崗巖（由花崗巖碎料和環(huán)氧樹脂混合澆鑄）性能類似，更容易加工出復(fù)雜結(jié)構(gòu)，成本***。

• 鋁合金：用于制作上層的夾具體和模塊。推薦6061-T651并經(jīng)深冷處理和時效處理以釋放應(yīng)力。表面進行硬質(zhì)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(zhǔn)模塊，但其成本和重量較高。

2.2 平整度與應(yīng)力控制

• 精密加工工藝：

  • 底座在恒溫車間（20±1°C） 內(nèi)，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(yīng)力。

  • 最終的精加工（磨削或精銑）必須在與使用環(huán)境一致的恒溫條件下完成。

• 模塊化設(shè)計：

  • 將大尺寸治具設(shè)計成由多個精密模塊拼裝在穩(wěn)定底座上的結(jié)構(gòu)。

  • 每個模塊可以單獨調(diào)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(shù)

• 分區(qū)控溫的水冷系統(tǒng)：

  • 在治具內(nèi)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(jīng)所有區(qū)域時的溫升和壓降一致，從而實現(xiàn)整個治具的溫度均勻性（如±1°C以內(nèi)）。

• 高性能導(dǎo)熱界面：

  • 使用導(dǎo)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(fù)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。

2.4 真空吸附與固定

• 多區(qū)域獨立真空控制系統(tǒng)：

  • 將大尺寸治具的真空吸附區(qū)劃分為多個小型獨立區(qū)域，每個區(qū)域有單獨的真空通道和開關(guān)閥。

  • 優(yōu)點：

  1. 即使COB基板尺寸不同，也可只開啟對應(yīng)區(qū)域，節(jié)約能源。

  2. 即使某個區(qū)域發(fā)生泄漏（如基板破裂），不影響其他區(qū)域的吸附，***生產(chǎn)安全。

• 柔性密封：使用嵌入式硅膠或聚氨酯密封條，而非直接鉆孔吸附，以適應(yīng)基板的微小形變，確保密封可靠性。

2.5 基準(zhǔn)與對位系統(tǒng)

• 全球面基準(zhǔn)：在治具的底座上加工高精度的基準(zhǔn)網(wǎng)格，包含基準(zhǔn)孔和光學(xué)對位標(biāo)記（Fiducial Mark）。

• 視覺對位：固晶機、焊線機的視覺系統(tǒng)通過識別治具上的標(biāo)記，建立全局坐標(biāo)系，再通過識別基板上的標(biāo)記進行補償對位，確保所有芯片和焊線的精度。

2.6 自動化接口

• 機器人導(dǎo)向機構(gòu)：設(shè)計導(dǎo)向槽、定位銷等，便于AGV小車或機械手進行精準(zhǔn)對接和上下料。

• 電氣快換接頭：集成氣動快換接頭（用于控制壓臂）、電連接器（用于供電和信號傳輸）和冷卻液快換接頭，實現(xiàn)治具與生產(chǎn)線的快速連接與分離。

3. 典型應(yīng)用場景工作流程（以老化測試為例）

1. 上料：機械手將電視背光COB面板放入治具的定位框內(nèi)。

2. 吸附與壓緊：真空系統(tǒng)啟動，將面板吸附平整；周邊壓臂（可選）下壓，固定面板。

3. 連接：治具上的彈針模組（Pogo Pin Module） 與面板的電極接觸，實現(xiàn)通電。

4. 測試：

   • 冷卻系統(tǒng)啟動，循環(huán)恒溫冷卻液。

   • 通入大電流，點亮所有LED芯片，模擬長時間工作狀態(tài)。

   • 系統(tǒng)監(jiān)測每個面板的電壓、電流、亮度及色度參數(shù)。

5. 下料：測試完成后，破真空、抬起壓臂，機械手將面板取出，根據(jù)測試數(shù)據(jù)進行分選。

6. 清潔與維護：定期清潔治具工作面，檢查密封條和彈針的磨損情況。

4. 總結(jié)：電視背光治具的特殊性

電視背光COB治具是精密機械工程、材料科學(xué)和熱力學(xué)在大尺度上的***結(jié)合。

結(jié)論：
這類治具的設(shè)計和制造是一項系統(tǒng)工程，必須從材料、結(jié)構(gòu)、熱力、控制等多方面進行統(tǒng)籌規(guī)劃。熱仿真（CFD）和結(jié)構(gòu)仿真（FEA） 是設(shè)計過程中***的環(huán)節(jié)，用于預(yù)測和優(yōu)化溫度場、應(yīng)力分布和變形情況。通常需要與具備大型精密工裝制造經(jīng)驗的供應(yīng)商合作，才能確保治具滿足電視制造業(yè)苛刻的良率和效率要求。