Otimizando Design de PCB LED: Estratégias Comprovadas para Qualidade e Confiabilidade Superiores

Display LED (Light Emitting Diode) tem sido adotado por indústrias eletrônicas devido aos seus méritos que variam de alto brilho, baixo consumo de energia, longa vida útil à estabilidade. Devido ao progresso constante em índices técnicos como pitch, estabilidade, brilho ou profundidade de cor (escala de cinza), placas de circuito impresso (PCBs) precisam atender a requisitos cada vez mais altos em termos de qualidade e confiabilidade de produtos finais.

Contratempos na Fabricação de PCB LED

• Gráficos de Circuito

Como linhas de circuito e pads são arranjados em alta densidade no lado do LED, redução de arranhões é a consideração máxima durante a fabricação. Sugere-se projetar camada de circuito densa de acordo com imagem de referência enquanto a exposição está sendo implementada. Esforços devem ser feitos para diminuir arranhões de polimento e defeitos de imagem no processo de polimento da placa no processo de preenchimento de via (VFP) e polimento da placa antes da aplicação de máscara de solda.

• Tolerância de Contorno

A tolerância de contorno atual de placas LED é geralmente de ±0,1mm. No entanto, tolerâncias mais rigorosas como ±0,08mm ou ±0,05mm tendem a ser requeridas com base na necessidade durante a montagem de display LED. Portanto, a fabricação mecânica de placas de circuito LED tem que enfrentar grandes desafios.

Além disso, buscar alta utilização de painéis leva a margens técnicas limitadas no processo de fabricação de PCB. Além disso, apenas alguns poucos furos passantes pequenos são permitidos na placa com um número de 3 a 4 e diâmetro aproximadamente 0,8mm. Como resultado, parafusos falham em desempenhar papel de fixação que deveriam fazer no procedimento de fresamento, de modo que é possível que problemas ocorram, incluindo assimetria de figura, protuberância de ângulo da placa e descascamento de óleo de máscara de solda. Quando uma placa apresenta tamanho de figura normal, problemas são frequentemente causados, como inconformidade entre via e margens, pad e margens.

• Cor da Máscara de Solda

Cor da máscara de solda é um parâmetro significativo a determinar antes da fabricação de PCB e há muitas seleções, desde cores tradicionais, incluindo verde, vermelho e preto, até cores incomuns, como preto fosco ou roxo, representando personalidades. Atualmente, preto fosco é principalmente aplicado por placas de circuito LED e diferenciações de cor de máscara de solda entre placas de circuito em diferentes lotes estão intimamente associadas com resolução de display LED. Quando LEDs apresentam pitch grande o suficiente entre si, diferenciações de cor de máscara de solda podem ser compensadas por abajur. No entanto, a redução do pitch de LED leva a falha constante de abajur, de modo que o lado do LED será diretamente exposto ao exterior. Além disso, diferenciações de cor de máscara de solda podem ser despertadas por processamento de camada de cobre antes da máscara de solda, espessura de máscara de solda, diferenciação de exposição e tempo de espera para máscara de solda solidificar.

• Teste Elétrico

Design sem margem de PCB LED desafia grandemente a marcação em teste elétrico também. Tamanho e pitch de LED de uma placa de circuito LED determinam diretamente o número de LEDs e pads. Até agora, geralmente ocorre que o número de LEDs no lado do LED de uma placa de circuito excede dezenas de milhares e o de pads excede 60 mil. Tal alta densidade de arranjo de LED traz dificuldades extremamente pesadas para a execução e término de teste elétrico. Portanto, múltiplos testes elétricos ou teste de sonda voadora têm que ser confiados. No entanto, teste de sonda voadora apresenta desvantagem de consumir muito tempo.

Técnicas de Design de PCB LED

Apesar dos contratempos de fabricação de PCB listados, junto com atributos de PCBs LED como pads pequenos, grande número de pads, circuito com alta densidade, alguns métodos estão disponíveis para superar esses contratempos através do design de PCB.

• Pitch

PCBs aplicados para display LED, também chamados de PCBs LED, são altamente simétricos no design externo. Quando se trata de camada de cobre de placas de circuito LED, um lado é totalmente coberto com pads que são arranjados em matriz, chamado lado do LED. Em geral, 4 pads são considerados como uma unidade na qual um LED é montado. Componentes são montados no outro lado da camada de cobre, que é chamado lado do driver.

Quanto menor o pitch do LED, melhor será o efeito de display e sua resolução. Até agora, a faixa de pitch em harmonia com SMT (Surface Mount Technology) atual é de 0,45mm a 1,6mm, enquanto pitch de LED é de 1,0mm a 4,0mm. Design de PCB LED depende principalmente de especificações de pads de LED. A figura abaixo indica comparação entre pitch SMT e pitch LED.

• Perfuração a Laser de Vias Cegas

Quanto a placas empilhadas contendo 2 camadas pelo menos, técnica de preenchimento de via cega de solda elétrica é requerida quando via empilhada é projetada como perfuração a laser. Eventualmente, complexidade do procedimento e custo de fabricação subirão. Assim, quando se trata de placas empilhadas com mais de 2 camadas, vias cegas de perfuração a laser são sugeridas para serem projetadas como vias escalonadas em vez de vias empilhadas. Vias empilhadas de perfuração a laser devem tentar ser evitadas.

• Furos de Instalação de LED

Furos de instalação de LED são furos não penetrantes com diâmetros recomendados com tolerância em ±0,05mm; profundidade (H) não deve ser maior que o valor da espessura da placa (T) menos 0,5mm com fórmula: H ≤ T - 0,5mm. Tolerância de profundidade deve ser mais que ±0,2mm enquanto o ângulo de perfuração convencional (θ) é 130°. A Figura 3 mostra parâmetros de um furo de instalação de LED.

Se área sem cobre ao redor de furos não penetrantes (NP) apresentar distância insuficiente, furos NP possivelmente serão furos passantes metalizados ou cobre será exposto na margem das vias. Quando se trata de furos NP requerendo pad de abertura de máscara de solda a ser deixado na superfície das vias, área de separação sem cobre maior que 0,15mm deve ser projetada entre vias NP e pads. Quando vias NP não precisam de pads, o pad inteiro pode ser cancelado.

• Distância entre Pad e Margens Externas

Espaço suficiente tem que ser retido entre pads de margem e margens externas. Se o espaço for insuficiente, problemas como detecções de fresamento e exposição de cobre ocorrerão.

• Pad de Abertura de Máscara de Solda

Definição de cobre é sugerida em pads, que é capaz de efetivamente impedir descascamento de máscara de solda. Quando pitch de margem SMT é adequadamente adequado para fabricação, definição SM pode ser considerada. Como resultado, pads compartilharão alto nível de conformidade.

8 Métodos para Superar Defeitos de PCB LED

• Arranhão de Circuito

Pads em alta densidade no lado dos LEDs levam arranhão leve a ser um defeito mortal. Sugere-se que volume relativamente alto de foil de cobre seja aplicado para que sucata de circuito aberto e curto será definitivamente reduzida causada devido a arranhão.

Junto com as características de técnicas de janela maior, pads em alta densidade levam a defeitos recessivos de exposição de cobre no lado do circuito. Esse tipo de defeito é raramente observado até que o procedimento SMT tenha sido completado. Esse problema pode ser parcialmente resolvido por redução relativa do pitch de linha para melhorar pitch entre linha e pad.

• Descascamento de Óleo de Máscara de Solda

Máscara de solda preta exige alta energia de exposição e até mesmo máscara de solda ligeiramente mais grossa pode facilmente levar a exposição incompleta de óleo de máscara de solda na camada inferior, finalmente causando descascamento de óleo de máscara de solda. Exposição secundária pode ser aplicada para efetivamente resolver esse problema. Claro, capacidade de consignação de máscara de solda também será desafiada.

• Inconformidade de Cor de Óleo de Máscara de Solda

Distinto da maioria das placas de circuito impresso, lado do LED de uma placa de circuito LED apresenta alta exigência para inconformidade de cor. Até agora, não há padrões de julgamento aceitos pelo público e é extremamente difícil julgá-lo em quantificações. Conformidade de cor de óleo resulta de um grande número de elementos. Além disso, depende de condições de fabricação mais rigorosas do que placas de circuito comuns. Portanto, conformidade de cor de óleo pode ser alcançada explorando os parâmetros e métodos de controle mais adequados, o que exige tecnologias de fabricação rigorosas e anos de experiência de fabricação nesta indústria.

• Contorno de Placa Ruim

Quanto a placas menores sem margens, furos de instalação de LED levam a efeito de marcação ruim e parafusos de marcação tendem a ficar soltos e deslocados, causando defeitos como deslocamento de contorno e protuberância de ângulo da placa. Margens de assistência de processo adequadas podem ser selecionadas como método de melhoria.

• Defeitos de Ângulo da Placa

Quando se trata de placas de circuito com espessura relativamente alta, ângulos laterais frágeis em placa de circuito LED devem receber cuidado dos operadores. Para evitar defeitos no processo de transporte, é necessário adicionar placa de base para proteção como medida de proteção. Além disso, tamanho da placa de base deve ser um pouco maior que o de margens simples.

• Empenamento

Lado do LED de uma placa de circuito LED contém grande número de pads em alta densidade enquanto grandes blocos de cobre são arranjados no lado do driver. Esse tipo de tensão assimétrica é considerado a principal razão contribuindo para empenamento da placa. Para manter planicidade razoável, empenamento de placa LED tem que ser rigorosamente controlado dentro de menos de 0,5%.

• Contorno de Pad

Arranjo de pad em tipo matriz facilmente leva à fadiga visual do inspetor visual, o que causa alta taxa de omissão. No entanto, inspetor de contorno apresenta problemas como longo tempo de inspeção e baixa taxa de aprovação. Portanto, esses problemas não podem ser eficientemente reduzidos a menos que esforços sejam feitos no controle de processo.

• Funções Degradadas

Distinções entre outros tipos de PCBs e PCBs LED, máscara de solda preta e pads em alta densidade trazem dificuldades para análise de erro de montagem de placa de circuito impresso (PCBA). Quando funções ruins ocorrem, PCBA apenas as descreve e falha em indicar qual pad específico. Esse problema é geralmente demonstrado como falha de toda a fileira de LEDs. Confrontado com tal questão, ponto de rede específico deve ser determinado após muitos esforços. O método ideal para torná-lo verdadeiro deve depender de demolição de componentes concernentes e remoção de óleo de máscara de solda.

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