微型显示器光热仿真技术及案例分享｜莎益博工程系统开发(上海)有限公司技术总监曾家麟如是说

MicroLEDDisplay

2022-07-16

导读：2022第三届全球Mini/Micro LED显示技术周成功举办！

由中国电子视像行业协会Mini/Micro LED显示产业分会（CMMA）指导，SciLinks Group主办的“2022第三届全球Mini/Micro LED显示技术周(Global Mini/Micro LED TechDays)”于 2022年7月13-14日在深圳机场凯悦酒店隆重举办。本次活动围绕“大显示时代的商业创新”为主题，分别从宏观政策、大显示市场和技术战略、Mini LED背光应用、Mini LED背光配套和画质提升、Micro LED中小尺寸应用、Micro LED大尺寸应用、Micro LED技术攻坚、Micro LED材料器件八大方面，全面展示2022 Mini/Micro LED最新成绩。

全球Mini/Micro LED显示技术周(Global Mini/Micro LED TechDays) 一直以来携手全球显示产业链上下游企业高层，共同为大家奉献一场行业盛宴。迄今为止已连续举办三届，共计6场高端会议，近百位全球Mini/Micro LED领域顶级大咖上台分享观点，系列活动与会人数超5000人次。本届论坛两天会议共计千余人参加，共同探讨Mini/Micro LED的机遇与挑战。

莎益博工程系统开发(上海)有限公司技术总监曾家麟为大家带来了精彩纷呈的演讲分享，以下为演讲实录：

各位下午好，我来自莎益博，我今天讲的主要是偏重于应用方案，主要都是客户的例子，这个题目就是光热的例子。

今天一早到现在听过很多的朋友讲过像芯片光学的应用，我们公司这一整套的方案都全做，包括这两年光的一个应用，跟芯片的一些应用，像热跟翘曲，甚至芯片工艺制程，几乎全做，其实蛮多客户在问这个问题，这个部分的问题如果能解决一部分，也是有很大的商机。

这个问题里面涉及到一些热，很大一部分是基于光，这边给各位分享一下如何做仿真的方案。

首先给各位报告一下，分几个部分来说明一下，整个工业背景，以及行业的背景，早上到下午很多的应用都类似，再就是问题的描述，简单描述一下这个问题的难点在哪里，接着使用的方案如何做，以及最后总结，比较符合你要使用这些东西，要特别注意什么事情，在仿真和检测上可以互相搭配，结构可以做到很准，在很准情况下，下一步要做的事情就是改善方案。

简单介绍一下我自己，我已经做了快20年，有关于像热结构、电子和光学都做，整个团队都在做，大部分时候一般做软件，软件背后不光是软件这么单纯，很多时候卖出一套软件就要对客户负责，想要把事情做好，很多问题到会溯源到我们身上，所以technology部分要做好，这是我在做的事情。

讲一个背景，目前像这样微小型的光学元器件里面都有很多的问题，温度提升1℃、2℃或者提高几℃整个的光学一定会变，就要想办法如何让温度控制比较低温，可以降下来。我们要提一个方案首先要复现这个结果，物理的模块跟原理模型必须要准确。产品里面的物理过程就是跟热辐射还有光有关，因为整个光在透过我们的认识时，还有一个波长的特性，不同的波长它的properties不一样，比如说散热技术、吸收技术或者表面的反射技术，都是一个函数。

所以要怎么样有效率并且准确的input进去，算一下结果才有可参考性。跟据这个方法，做光学的都知道用蒙地卡罗法，做这个毋庸置疑，主要是做properties跟模型如何匹配算。

这是客户的一个模型，是这一年来做的，有简化这个模型，不是把模型给删减，就是外部有些东西拿掉，有热管、水冷管，这个模型你去看尺寸，基本上100个milimeter不到，但是里面塞了很多的元器件，里面的功耗非常大，你要怎么样有效把这些热给带走，所以有放风扇、热管、水冷等等，如果做水冷管跟做风冷的设计哪个比较好，一般来讲是水冷比较好，因为风冷一般要放风扇，无论是放几颗这个东西迟早会坏，而且坏的还很快，所以它是一个消耗品，你的产品做出来之后，一年半年就让客户换这些东西，基本上风扇来讲不是一个很好的选择。

会用水冷的方式来做，需要一个很好的思路，有一些专利在外面，就不透露出来，有一个水冷机构把这个东西进行降温，他们自己的能耗，以及我们做这个问题，如何算得准，实现客户想要的，下一步就可以提供新的idea，解决问题，提过参考性，这边有很多认识的group在里面。那最关注的地方是这边的温度升高或者升低就会直接影响它的结果，所以它最最关心的是怎么让这个浓度降下来而且还可以均匀，保证这一块出去之后结果才符合需求。

首先要讲到的是各位都很清楚，做这些项目仿真，properties很重要，而且都有不同的系数，基本上是温度的函数，很多客户做的时候根本不关心，比如说25度和85度时候，它的K值他用一样的显然不对，这个光学的热仿真的光热问题，实际上涉及到很多跟光学的properties有关，一方面是函数，另外一方面它还是一个不同的properties有不同的克服，所以我们一般要通过光学的测量仪器把properties量出来，如果测量不出来你可以估出来在不同的光坡段的时候，大概是什么数值也可以做。也会跟客户一起做试验，保证东西做得准不能纸上谈兵，我们都会到现场跟客户看一下，比如说怎么量的，量出来的数据怎样，一般我们通过这些数据可以直接input在每一个波段去，就可以得到哪些位置哪些波段它的强度比较强，吸收、反射、折射它的properties是不一样的，量出大量的数据作为我的input。

下一步会涉及到比较尴尬的问题，一般来说如果我们希望说仿真做得准，就希望客户直接把LED发光的光谱直接input在LED上，但是很难做到，你可能也不知道，在LED是是有一个光的profile，才会产生光的profile，虽然说在软件也可以做，尤其是这种客户基本都是做光学，你让他量这个profile给你，跟他提供的数据给你，其实是量出来给容易的，所以我们作为最直接的方式，因为好做，在这个LED的基板上面，把这个profile在靠近LED面板前面，直接把数据给扫出来，我们直接就利用这些每一个LED的profile发光的能量和分布，我可以直接放到这个LED上当它的properties，那它就是我的结果，这样算下来是最准，我们一般是这样来做。

那再解释一下我们整个在算光产生热的一个路径的关系，那我们简单看两个部分，我们光通过一个地面和光穿透这个介质有两种可能也就是前者和后者，第一种在地面上，我自己做的这个过程，在做这一块的时候，工程或者公司对里面的设置就会问我说为什么需要这些，完整的物理过程就需要这些，当一个光打在表面时会进行反射，但是它有两种反射一个是全反射，另外一种是漫反射，这个比例就可以做，但是在实际量是多少需要靠试验做出来，有些人会在表面做抛光，抛光抛得越好，这个漫射量就越高，如果我们光在表面吸收之后，会形成热，形成热之后本身就会放射，当吸收热之后就开始发热，所以基本上也会发热，这是整个在不透光地面的过程。那透光地面的部分就多了一个会穿透，就是所谓的折射率，但是这每一条都是波长的函数，是比较复杂的问题。

也许有人接触也许没人接触过，我们在做一个计算时，我们要产生一个质量比较好的网格，那特别是看到所谓的成像的元器件，在出来之前，里面的表面是有一些纹路的，如果这些模型做不好你的有限体系的网格做出来之后，算出来的结果也不会是好的，所以我们一般在做的时候首先会去保证这样的网格质量，是准确的，你可以仔细看它放大的情况，这些温度的match是非常经济的，可以在它的表面漫射的角度是正确的，这是第一要确保的事情。

我们看一下结果，有很多的结果，目前就是把它删掉做一些对比，下面是我们整个的对比的数据，当然上面是我们各种云图，后面去做一些设计，这些元件上面都是有一些水冷管的回路，是隐藏起来也是他们的能耗，他们也有申请专利，这是一个温度的profile到底是否准确，会不会影响成像，可以看到每个元器件对应的数字都还蛮准的。

最关心在成像出去的是最主要的一个位置，很多芯片都打在上面，就把每一个profile抽出对比，红色是我们通过软件做出的结果，黑色的部分是他们试验的结果，像这种建成聚焦是他们特别关心的，因为这边会有一些规范，不能差多少，如果温度过大的话，要么大家一起均匀的变形，要么就是这样的情况，不允许落差太大的情况下，这个热失胶就会很严重，比如说这边的变形就会高，远高于靠边的靠内侧的，落差太大这个地方的变形就会很大，所以就会成为特别在意的地方。

这是以上我们做的流程，有以下几点结论，目前我们在做这些仿真的流程里面，我们做的一些成像，光跟热，热辐射我们是的蒙地卡罗来算，蒙地卡罗里算就可以包含我们说的吸收、反射、放射还有我们的折射率来做，所以以目前来说我们协助客户的是这个部分，后续也要做的事情就是说，还不是容易的事，对客户来说就是他们有需求之后我们会去做一些培训，这些东西学起来需要人，一般会给到1到2周培训，把技术提升起来，就可以完成我们的任务，这是我们目前莎益博做的事情。

仿真项目就不说了，因为这些东西是公司营业的目标，我们有非常多的客户，很多客户有非常多培训在进行，尤其是像深圳这边还有包含成都，目前很多的培训都是在深圳跟成都是未来要进行的事情，这个是我以上的报告。

谢谢各位！