发光二极管（LED）作为新一代的绿色光源，具有体积小、光效高和节能环保等优点被广泛的应用于电子领域。但由于其光通量小，光源均匀性差，难以应用于传统照明领域而将被大功率集成式LED光源模块所取代。然而出光效率低，热流密度大，缺乏高效的加工方式等难题，限制了大功率集成式LED光源模块的推广。基于此本文提出一种高效的集成式LED封装基板取光结构滚压成形加工方法，研制了具有锥齿结构的滚压成型刀具，成功并高效加工出了具有倒正四棱锥盲孔的取光结构。

主要研究内容如下：

  （1）基板取光结构设计及优化 根据多芯片集成封装光源模块结构要求，建立大功率LED光源模块出光模型，利用蒙特卡罗方法进行光线追迹模拟，分析全内反射现象对出光效率的影响；计算取光结构锥孔边长和锥角尺寸大小对LED光源模块出光效率的影响，比较采用不同的取光结构基板封装光源模块形成的坎德拉分布图，给出不同参数下的光强和光辐射功率。仿真计算出具有理想光强分布、最大光提取效率的取光结构特征参数，获得综合考虑光强分布、光提取效率的优化设计取光结构特征参数。

  （2）取光结构滚压成形机理及有限元仿真分析 针对取光结构滚压成形表现出的尺度效应，借助金属弹塑性变形规律，建立考虑不同板料厚度、不同晶粒尺度影响的介观尺度的取光结构微滚压成形本构模型，从本质上刻画介观尺度材料的特征。根据优化后的取光结构微滚压成形特征，考虑几何尺度对边界条件的影响，引入热力学耦合关系及本构关系，建立基板取光结构滚压成形过程仿真模型，揭示滚压工艺参数和刀具参数对滚压力、成形质量的影响规律。利用Deform-3D有限元仿真分析软件，研究取光结构滚压成形过程中金属塑性流动（体积转移）规律，以控制基板不发生局部的突起（金属堆积）和弯曲变形。根据有限元仿真分析结果，研究不同工艺参数下基板应力、应变分布规律，弹性回复和滚压力影响。

  （3）取光结构滚压成形工艺参数优化及实验研究 采用新型滚压成型刀具，加工倒正四棱锥取光结构基板，通过实验观察刀具参数和工艺参数对取光结构成形以及形貌的影响，揭示成形工艺参数对成形性、成形质量和滚压力的影响规律。通过研究基板取光结构成形工艺的稳健性设计方法，提高基板取光结构成形质量与工艺参数的鲁棒性。根据理论优化的结构参数，选取主要因素和水平，利用单因素试验，确定优化的取光结构工艺参数组合，实现由功能需求设计取光微结构特征参数，并在加工过程中使之按要求成形和控制基板变形的目的。

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