Methoden die bijdragen aan optimalisatie van LED-PCB-ontwerp en kwaliteitscontrole

LED-displays (Light Emitting Diode) zijn omarmd door de elektronische industrie vanwege de voordelen, variërend van hoge lichtheid, laag energieverbruik, lange levensduur tot stabiliteit. Door de constante vooruitgang op technische indexen zoals pitch, stabiliteit, lichtheid of kleurdiepte (grijstinten), moeten printplaten (PCB's) voldoen aan steeds hogere eisen op het gebied van kwaliteit en betrouwbaarheid van eindproducten.

Tegenslagen in de productie van led-PCB's

• Circuitgrafiek

Omdat circuitlijnen en pads in hoge dichtheid aan de LED-zijde zijn gerangschikt, is krasreductie de belangrijkste overweging tijdens de fabricage. Er wordt voorgesteld om een ​​dichte circuitlaag te ontwerpen in overeenstemming met het referentiebeeld terwijl de belichting wordt geïmplementeerd. Er moeten inspanningen worden geleverd om polijstkras- en beelddefecten te verminderen tijdens het inpolijsten van de plaat via het vulproces (VFP) en het polijsten van de plaat voorafgaand aan het aanbrengen van het soldeermasker.

• Contourtolerantie

De huidige contourtolerantie van LED-borden is meestal ± 0,1 mm. Bij de montage van LED-schermen zijn echter vaak strengere toleranties zoals ± 0,08 mm of ± 0,05 mm vereist op basis van de noodzaak. Daarom staat de mechanische fabricage van LED-printplaten voor grote uitdagingen.

Bovendien leidt het streven naar een hoge benutting van panelen tot beperkte technische marges in het fabricageproces van PCB's. Verder zijn er slechts een paar kleine doorgaande gaten toegestaan ​​in het bord met een aantal van 3 tot 4 en een diameter van ongeveer 0,8 mm. Als gevolg hiervan spelen schroeven geen rol van fixatie die zou moeten dienen bij het frezen, zodat het mogelijk is dat er problemen optreden, zoals figuurasymmetrie, uitpuiling van de plaathoek en afpellen van soldeermaskerolie. Wanneer een bord een normaal figuurformaat heeft, ontstaan ​​er vaak problemen, zoals onenigheid tussen via en marges, pad en marges.

• Kleur soldeermasker

De kleur van het soldeermasker is een belangrijke parameter om te bepalen voorafgaand aan de productie van PCB's en er zijn veel selecties van traditionele kleuren, waaronder groen, rood en zwart, tot ongebruikelijke kleuren zoals matzwart of paars die persoonlijkheden vertegenwoordigen. Tegenwoordig wordt matzwart meestal toegepast door LED-printplaten en kleurverschillen in soldeermaskers tussen printplaten in verschillende batches hangen nauw samen met de resolutie van LED-displays. Wanneer LED's een voldoende grote onderlinge afstand hebben, kunnen kleurverschillen in soldeermaskers worden gecompenseerd door lampenkap. De vermindering van de LED-pitch leidt echter tot constant falen van de lampenkap, zodat de LED-zijde direct naar buiten wordt blootgesteld. Bovendien kunnen kleurdifferentiaties van soldeermaskers worden opgewekt door de verwerking van de koperlaag voorafgaand aan het soldeermasker, de dikte van het soldeermasker, de belichtingsdifferentiatie en de wachttijd voor het stollen van het soldeermasker.

• Elektrische test

Ontwerp zonder marge van LED-PCB's vormt ook een grote uitdaging voor de markering in elektrische tests. Grootte en LED-pitch van een LED-printplaat bepaalt direct het aantal LED's en pads. Tot nu toe komt het meestal voor dat het aantal LED's aan de LED-zijde van een printplaat tientallen duizenden overschrijdt en dat van pads meer dan 60 duizend. Een dergelijke hoge dichtheid van LED-opstelling brengt extreem zware moeilijkheden met zich mee voor het uitvoeren en beëindigen van elektrische tests. Daarom moet u op meerdere elektrische tests of vliegende sondetests vertrouwen. Desalniettemin heeft een vliegende sondetest het nadeel dat het veel tijd kost.

LED PCB-ontwerptechnieken

Ondanks de vermelde tegenslagen bij de fabricage van PCB's, samen met de kenmerken van LED-PCB's zoals kleine pads, een groot aantal circuits met een hoge dichtheid, zijn er enkele methoden beschikbaar om deze tegenslagen te overwinnen door middel van PCB-ontwerp.

• Pitch

PCB's die worden toegepast voor LED-displays, ook wel LED-PCB's genoemd, hebben een zeer symmetrisch uiterlijk. Als het gaat om de koperlaag van LED-printplaten, is één zijde volledig bedekt met pads die in matrix zijn gerangschikt, de LED-zijde. Over het algemeen worden 4 pads beschouwd als één eenheid waarop een LED is gemonteerd. Componenten worden geassembleerd aan de andere kant van de koperlaag, die aan de bestuurderszijde wordt genoemd.

Hoe kleiner de LED-pitch is, hoe beter het weergave-effect zal zijn en dat geldt ook voor de resolutie. Tot nu toe is het pitchbereik in harmonie met de huidige SMT (Surface Mount Technology) van 0,45 mm tot 1,6 mm, terwijl de LED-afstand van 1,0 mm tot 4,0 mm is. Het ontwerp van LED-PCB's hangt voornamelijk af van de specificaties van LED-pads. De onderstaande afbeelding geeft een vergelijking weer tussen SMT-pitch en LED-pitch.

• Laserboren blinde via's

Wat betreft stapelborden die ten minste 2 lagen bevatten, is een elektrische soldeerblind via vultechniek vereist wanneer de stapel via is ontworpen als laserboren. Uiteindelijk zullen de complexiteit van de procedure en de productiekosten stijgen. Dus, als het gaat om stapelborden met meer dan 2 lagen, wordt voorgesteld om blinde via's voor laserboren te ontwerpen als verspringende via's in plaats van stapelvia's. Laserboorstapel via's moeten worden vermeden.

• LED-installatiegaten

LED-installatiegaten zijn niet-penetrerende gaten met een geadviseerde diametertolerantie van ± 0,05 mm; diepte (H) mag niet meer zijn dan de waarde van de plaatdikte (T) minus 0,5 mm met formule:H ≤ T - 0,5 mm. De dieptetolerantie moet meer dan ± 0,2 mm zijn, terwijl de conventionele boorhoek (θ) 130° is. Afbeelding 3 toont parameters van een LED-installatiegat.

Als het koperloze gebied rond niet-penetrerende (NP) gaten onvoldoende afstand heeft, zullen NP-gaten mogelijk door de gaten worden geplateerd of zal koper worden blootgesteld aan de rand van via's. Als het gaat om NP-gaten waarvoor een soldeermaskeropeningspad op het oppervlak van via's moet worden gelaten, moet een koperloos scheidingsgebied groter dan 0,15 mm worden ontworpen tussen NP-via's en pads. Als NP via's geen pads nodig hebben, kan de hele pad worden geannuleerd.

• Afstand tussen kussen en buitenste marges

Er moet voldoende ruimte worden behouden tussen de margekussens en de buitenste marges. Als er onvoldoende ruimte is, zullen problemen optreden zoals freesdetectie en koperblootstelling.

• Soldeermasker openingskussen

Koperdefinitie wordt gesuggereerd op pads, die in staat is om het afpellen van het soldeermasker effectief te stoppen. Wanneer SMT-marge-pitch terecht geschikt is voor productie, kan SM-definitie worden overwogen. Als gevolg hiervan zullen pads een hoge mate van conformiteit delen.

8 methoden om defecten aan LED-PCB's te verhelpen

• Circuitkras

Pads in hoge dichtheid aan de zijkant van LED's leiden een lichte kras tot een dodelijk defect. Er wordt gesuggereerd om een ​​relatief hoog volume koperfolie aan te brengen, zodat open- en kortsluitafval als gevolg van krassen zeker wordt verminderd.

Samen met de kenmerken van grotere venstertechnieken, leiden kussens in hoge dichtheid tot recessieve defecten van koperblootstelling aan de zijkant van het circuit. Dit soort defecten wordt zelden waargenomen totdat de SMT-procedure is voltooid. Dit probleem kan gedeeltelijk worden opgelost door de lijnafstand relatief te verkleinen om de toonhoogte tussen lijn en pad te verbeteren.

• Soldeermasker Olie Peeling

Zwart soldeermasker stelt hoge eisen aan blootstellingsenergie en zelfs iets dikkere soldeermaskerolie kan gemakkelijk leiden tot onvolledige blootstelling van soldeermaskerolie op de onderste laag, wat uiteindelijk leidt tot afpellen van soldeermaskerolie. Secundaire belichting kan worden toegepast om dit probleem effectief op te lossen. Natuurlijk zal de capaciteit van de soldeermaskerzendingen ook op de proef worden gesteld.

• Soldeermasker Oliekleurinconformiteit

Onderscheidend met de meeste printplaten, heeft de LED-zijde van een LED-printplaat een hoge eis aan kleurafwijkingen. Tot nu toe zijn er geen beoordelingsnormen die door het publiek worden geaccepteerd en het is buitengewoon moeilijk om dit in kwantificering te beoordelen. De conformiteit van de oliekleur is het resultaat van een groot aantal elementen. Bovendien hangt het af van strengere productievoorwaarden dan gewone printplaten. Daarom kan oliekleurconformiteit worden bereikt door de meest geschikte controleparameters en -methoden te onderzoeken, waarvoor rigoureuze productietechnologieën en jarenlange fabricage-ervaring in deze branche nodig zijn.

• Slecht bordoverzicht

Wat betreft kleinere borden zonder marges, leiden LED-installatiegaten tot een slecht markeringseffect en markeringsschroeven hebben de neiging om los te zitten en te verplaatsen, wat defecten veroorzaakt zoals verplaatsing van de omtreklijn en uitpuiling van de bordhoek. Geschikte marges voor procesondersteuning kunnen worden gekozen als verbetermethode.

• Bordhoekfouten

Als het gaat om printplaten met een relatief hoge dikte, moeten fragiele zijhoeken op LED-printplaten voorzichtigheid krijgen van operators. Om defecten in het transportproces te voorkomen, is het noodzakelijk om als beschermingsmaatregel een grondplaat toe te voegen voor bescherming. Bovendien moet de grootte van de basisplaat iets groter zijn dan die van enkele marges.

• Kromtrekken

LED-kant van een LED-printplaat bevat een groot aantal pads met een hoge dichtheid, terwijl grote blokken koper aan de driverkant zijn aangebracht. Dit type asymmetrische spanning wordt beschouwd als de belangrijkste reden die bijdraagt ​​aan kromtrekken van de plank. Om een ​​redelijke vlakheid te behouden, moet het kromtrekken van het LED-bord rigoureus worden gecontroleerd binnen minder dan 0,5%.

• Padoverzicht

Pad-indeling in matrixtype leidt gemakkelijk tot visuele vermoeidheid van de visuele inspecteur, wat een hoge omissieverhouding veroorzaakt. Desalniettemin heeft Outline Inspector problemen zoals een lange inspectietijd en een laag slagingspercentage. Daarom kunnen deze problemen niet efficiënt worden verminderd, tenzij er inspanningen worden geleverd op het gebied van procedurecontrole.

• Vernederende functies

Onderscheid tussen andere soorten PCB's en LED-PCB's, zwart soldeermasker en pads in hoge dichtheid veroorzaken problemen bij de foutanalyse van printplaatassemblage (PCBA). Wanneer er slechte functies optreden, beschrijft PCBA deze alleen en geeft niet aan welke specifieke pad. Dit probleem wordt meestal gedemonstreerd als het uitvallen van de hele rij LED's. Geconfronteerd met een dergelijk probleem, moet na veel inspanningen een specifieke netwerkpunt worden bepaald. De optimale methode om het waar te maken, moet afhangen van de sloop van componenten en het verwijderen van soldeermaskerolie.

Handige bronnen:
• De belangrijkste PCB-ontwerpregels die u moet kennen
• Mogelijke problemen en oplossingen in het proces van PCB-ontwerp
• Hoe de kwaliteit van PCB's te waarborgen
• Hoe om kwaliteitsinspectie van PCB's te implementeren
• Full Feature PCB-productieservice van PCBCart - Meerdere opties met toegevoegde waarde
• Geavanceerde PCB-assemblageservice van PCBCart - Start vanaf 1 stuk