1. 核心設計目標與挑戰

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），否則會導致芯片高度不一、膠水厚度不均，造成最終屏幕出現亮度不均（Mura）。

• 熱管理的均勻性：在老化測試中，需要同時點亮數千甚至上萬顆Mini LED芯片，總功***，發熱巨大。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備提供穩定且***的基準。

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

• 潔凈度與防刮傷：治具不能產生顆粒，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. 關鍵設計要素與技術方案

2.1 材料選擇：穩定性的基石

• 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***優異的尺寸穩定性、高阻尼特性（減振）、低熱膨脹系數且***。

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

• 鋁合金：用于制作上層的夾具體和模塊。推薦6061-T651并經深冷處理和時效處理以釋放應力。表面進行硬質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，如固晶工位的基準模塊，但其成本和重量較高。

2.2 平整度與應力控制

• 精密加工工藝：

  • 底座在恒溫車間（20±1°C） 內，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，充分釋放加工應力。

  • 最終的精加工（磨削或精銑）必須在與使用環境一致的恒溫條件下完成。

• 模塊化設計：

  • 將大尺寸治具設計成由多個精密模塊拼裝在穩定底座上的結構。

  • 每個模塊可以單獨調平，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

• 分區控溫的水冷系統：

  • 在治具內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，確保冷卻液流經所有區域時的溫升和壓降一致，從而實現整個治具的溫度均勻性（如±1°C以內）。

• 高性能導熱界面：

  • 使用導熱硅膠墊（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

• 多區域獨立真空控制系統：

  • 將大尺寸治具的真空吸附區劃分為多個小型獨立區域，每個區域有單獨的真空通道和開關閥。

  • 優點：

  1. 即使COB基板尺寸不同，也可只開啟對應區域，節約能源。

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

• 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，以適應基板的微小形變，確保密封可靠性。

2.5 基準與對位系統

• 全球面基準：在治具的底座上加工高精度的基準網格，包含基準孔和光學對位標記（Fiducial Mark）。

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

2.6 自動化接口

• 機器人導向機構：設計導向槽、定位銷等，便于AGV小車或機械手進行精準對接和上下料。

• 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，實現治具與生產線的快速連接與分離。

3. 典型應用場景工作流程（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。

2. 吸附與壓緊：真空系統啟動，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，實現通電。

4. 測試：

   • 冷卻系統啟動，循環恒溫冷卻液。

   • 通入大電流，點亮所有LED芯片，模擬長時間工作狀態。

   • 系統監測每個面板的電壓、電流、亮度及色度參數。

5. 下料：測試完成后，破真空、抬起壓臂，機械手將面板取出，根據測試數據進行分選。

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：電視背光治具的特殊性

電視背光COB治具是精密機械工程、材料科學和熱力學在大尺度上的***結合。

結論：
這類治具的設計和制造是一項系統工程，必須從材料、結構、熱力、控制等多方面進行統籌規劃。熱仿真（CFD）和結構仿真（FEA） 是設計過程中***的環節，用于預測和優化溫度場、應力分布和變形情況。通常需要與具備大型精密工裝制造經驗的供應商合作，才能確保治具滿足電視制造業苛刻的良率和效率要求。