Progettazione PCB LED

PCB a LED è un circuito stampato, per lo più in alluminio, su cui sono incorporati diodi a emissione di luce (LED).

Inoltre, per acquistare circuiti stampati LED di alta qualità, è importante capire come sono realizzati, ovvero il processo di progettazione dei PCB LED.

La guida di oggi si concentra sugli aspetti fondamentali del processo di progettazione di PCB LED come la selezione dei materiali, il software di progettazione, il controllo termico, gli usi e le linee guida di progettazione, tra gli altri aspetti fondamentali.

Iniziamo:

Vantaggi della progettazione PCB LED

I PCB LED sono spesso la scelta definitiva di molti ingegneri e designer incaricati di aggiornare o rivedere il prodotto.

Queste sono le ragioni alla base della sua popolarità.

• Consente la generazione di luce senza che venga generato molto calore durante il processo
• Il design degli interruttori a membrana a LED consente un approvvigionamento e un assemblaggio dei prodotti più semplici.
• Ha un'elevata resistenza sia all'umidità che agli effetti della polvere
• Il consumo di energia è basso ed efficiente, quindi a risparmio energetico
• C'è una varietà tra cui scegliere in termini di dimensioni, colori e intensità
• Puoi integrarlo facilmente in assiemi di interfacce complesse
• Ha una struttura molto leggera ed è quindi facilmente trasportabile
• Basso profilo e alta stabilità
• Il design del PCB a LED offre la retroilluminazione più conveniente per simboli e icone
• Ha una lunga durata e quindi è conveniente in termini di manutenzione e sostituzione
• Il design del PCB LED retroilluminato ha un costo inferiore rispetto ad altri circuiti stampati
• Utilizzabile sia con membrana flex argento che rame
• Molta libertà di progettazione, anche in assiemi complessi

Svantaggi della progettazione PCB LED

Il PCB LED è solitamente progettato con grandi blocchi di rame sul lato driver della scheda. Questo di solito comporta il rischio di deformazioni se non ben controllato.

La complessità del design del PCB LED, in particolare l'elevata densità dei pad, espone la scheda a molti altri rischi.

Il design presenta anche limitazioni termiche per l'illuminazione a LED.

Inoltre, la durata e l'efficienza delle luci a LED è determinata dalla temperatura alla quale operano.

Vi è quindi la necessità di una gestione termica più efficiente nella progettazione dei PCB LED.

Dove utilizzare la progettazione PCB LED

1. Design PCB con striscia LED

Una striscia LED è a flessibile o PCB rigido con LED SMD sulla sua superficie.

I fattori critici nella progettazione di PCB a strisce LED includono la resistenza all'acqua e considerazioni su tensione e corrente. Anche la differenza di colore e se il LED è indirizzabile influenza il design.

Le opzioni qui includono: Colore unico, non indirizzabile; Dynamic Tunable white, non indirizzabile; Multicolor, non indirizzabile e RGB, indirizzabile

La progettazione di PCB a strisce LED è importante in applicazioni come l'illuminazione decorativa e l'illuminazione fluorescente. La striscia LED viene utilizzata anche nel processo di produzione per le ispezioni ultraviolette.

2. Progettazione PCB LED SMD

I LED SMT sono utilizzati in un'ampia gamma di apparecchiature elettroniche. Questi includono computer (notebook), sistemi di rete e telefoni cellulari.

Come le altre opzioni di progettazione di PCB LED, questi PCB hanno un'eccellente dissipazione del calore.

3. PCB per lampioni a LED

Questi PCB sono espressamente progettati per l'illuminazione stradale. La tecnologia qui include la firma a messaggio variabile (VMS), utile nelle configurazioni di guida del traffico.

Con l'illuminazione a LED, è facile ottenere l'uniformità della luminanza. Questo aiuta a perfezionare la visibilità nella notte. Aiutano anche nel controllo del traffico

Pertanto, i PCB per illuminazione stradale a LED sono progettati per garantire una perfetta illuminazione stradale e comunicazione (segnalazione).

4. Design PCB per lampadina a LED

Tra le applicazioni più comuni dei PCB LED c'è la realizzazione di lampadine a LED. Questa è la tecnologia alla base della maggior parte delle nostre lampadine oggi.

Il design del PCB LED per lampadine è utilizzato in molti prodotti di illuminazione a LED, tra cui la luce del pannello a LED e la luce del pavimento a LED. Questo design realizza anche plafoniere a LED.

5. Progettazione PCB a matrice di LED

La matrice LED è un tipo di matrice di punti che presenta un ampio display. Mostra anche un valore a bassa risoluzione.

Ha una matrice 2-d di diodi con catodi allineati in file, mentre gli anodi sono uniti in colonne.

I PCB sono progettati per garantire che le applicazioni a matrice di LED abbiano una lunga durata fino a 50,000 ore.

Sono inoltre progettati per consentire un facile controllo del colore e della luminosità dei display.

Sono utilizzati nella visualizzazione di informazioni e immagini animate, ad esempio nei locali commerciali. Esistono diversi tipi di matrice LED, tra cui matrice di punti 8 * 8, matrice di punti 128 * 16, tra gli altri.

I display a matrice di LED hanno molte applicazioni, inclusi televisori, monitor di computer, monitor medici e display montati sulla testa.

6. Scheda PCB LED COB

Chip a bordo (COB) si ottiene quando molti diodi nudi entrano in contatto diretto con un substrato PCB (MCPCB) con nucleo metallico. Ciò si traduce in una serie di diodi.

I COB MCPCB hanno un'elevata conduttività termica e una perfetta dissipazione del calore. Sono anche altamente affidabili, con una buona distribuzione del calore e un numero limitato di giunti di saldatura.

I COB MCPCB presentano anche un semplice assemblaggio LED ad alta potenza e un ridotto consumo di spazio. Sono anche relativamente economici.

I COB MCPCB hanno un'ampia gamma di applicazioni. Sono utilizzati nella retroilluminazione di TV LED, illuminazione di strade e parcheggi, illuminazione automobilistica, agricola (orticoltura) e LED ad alta potenza.

7.Altra progettazione PCB per sistemi di illuminazione a LED

Esistono diverse applicazioni di illuminazione per PCB LED e per ciascuna di esse sono presenti caratteristiche di progettazione diverse. Un esempio sono i PCB di illuminazione a LED utilizzati nel settore delle telecomunicazioni.

Questo design a LED si basa molto sul peso ridotto e sulla resistenza al rumore. È inoltre progettato per durare a lungo grazie alla durata dell'alluminio.

Le apparecchiature LED utilizzate nelle telecomunicazioni producono così tanto calore. È qui che torna utile l'eccellente dissipazione del calore caratteristica del materiale di base in alluminio.

Questi PCB sono utilizzati in apparecchiature ad alta frequenza come i circuiti di filtro.

Come scegliere il materiale della scheda PCB LED

Fattori che determinano il tipo di materiale PCB

·Ignifugo

Il materiale utilizzato deve essere resistente al fuoco. Questo materiale dovrebbe essere in grado di rallentare o fermare la propagazione del fuoco in caso di scoppio.

Questa caratteristica è determinata dalle reazioni tra le sostanze chimiche. Tali reazioni rendono i combustibili meno infiammabili.

Inoltre prolungano efficacemente il periodo di combustione dei combustibili. Ciò impedisce la combustione della scheda LED.

·Costante dielettrica

Un'altra considerazione dovrebbe essere la capacità di immagazzinamento dell'energia elettrica della sostanza.

La costante dielettrica dovrebbe anche essere in grado di dirti la forza della forza elettrica. Questa è una considerazione importante da fare.

Normalmente, tutte le schede LED sono progettate per elettrodomestici. Verificare le capacità di accumulo di energia elettrica del materiale.

·Fattore di perdita

Il materiale del substrato utilizzato ha anche una perdita dielettrica come una delle sue funzioni. Il fattore di dissipazione viene utilizzato per misurare la differenza nelle prestazioni di perdita tra diversi materiali.

Nei casi in cui il fattore di dissipazione è inferiore, significa che il laminato ha una bassa perdita dielettrica.

Assicurarsi che il materiale laminato utilizzato nel substrato abbia una minore perdita dielettrica.

·Resistenza alla trazione

Questa è la capacità di un materiale di rompersi quando posto sotto tensione. In termini più semplici, si riferisce al carico massimo sostenibile che il materiale utilizzato può sostenere.

Ciò significa che anche in caso di allungamento non verrà segnalata alcuna frattura.

Assicurati che il materiale del tuo PCB LED abbia la resistenza alla trazione richiesta.

·Temperatura di transizione vetrosa (Tg)

Questa è una proprietà molto importante che dovrebbe essere considerata nei casi in cui i polimeri sono considerati per l'uso finale.

A temperature di transizione vetrosa, le proprietà fisiche della plastica si trasformano in uno stato cristallino o addirittura vetroso.

Quando gli stessi materiali vengono posti al di sopra della temperatura di transizione vetrosa, diventano gommosi.

Nel design del PCB LED, assicurati di utilizzare un materiale che offra una Tg sufficientemente alta. Ciò contribuirà a garantire che la scheda funzioni anche in condizioni (temperature) altrimenti difficili.

·Coefficiente di espansione dell'asse Z

Questo si riferisce ai cambiamenti nelle dimensioni dell'oggetto quando esposto a temperature diverse. Può anche essere definita dilatazione termica.

A pressione costante si misura il coefficiente di dilatazione termica.

Nel recente passato sono stati sviluppati diversi metodi per misurare l'espansione termica. Includono volumetrico, area e persino lineare.

Materiale della scheda PCB LED

Puoi prendere in considerazione i seguenti materiali per la progettazione del tuo PCB LED:

i.CEM 1 e CEM 3

CEM-1 Materiale composito è solitamente composto da tre componenti. Questi includono tessuto di vetro intrecciato legato insieme con anima di carta. Questi due vengono poi combinati con resina epossidica.

Questo materiale è comunemente usato nell'industria dei circuiti stampati. È facile da perforare e di solito ha proprietà elettriche eccezionali.

CEM ha anche una maggiore resistenza alla flessione rispetto ai gradi a base di carta. Ciò si traduce in eccezionali proprietà meccaniche e persino elettriche.

CEM-3 presenta sorprendenti somiglianze con FR4. In alternativa al tessuto di vetro intrecciato, vengono solitamente utilizzate le mosche.

Questo materiale ha un colore bianco latte. Anche la sua superficie è molto liscia.

Per questo motivo, ha guadagnato popolarità nel mercato asiatico. È anche preferito per il suo vantaggio di essere un ritardante di fiamma.

Di solito vengono utilizzati nella produzione di PCB LED sia a doppia faccia che multistrato.

CEM-3 è probabilmente un nuovo materiale di substrato per PCB il cui sviluppo dipende dalla tecnologia di FR4. Questo spiega perché è stato utilizzato per sostituire FR-4 nel recente passato.

ii.FR4

FR-4 le prestazioni in tutti gli aspetti desiderati di un buon substrato lo rendono la scelta preferita per la maggior parte dei produttori.

Ha un ottimo rapporto resistenza/peso.

Questo materiale è anche resistente alla fiamma, il che lo rende molto affidabile in caso di temperature fluttuanti. In questi casi, le sue proprietà fisiche rimangono imperturbabili.

Ciò si estende anche alle capacità meccaniche ed elettriche.

Il laminato FR-4 ad alte prestazioni è più affidabile grazie alla sua maggiore temperatura di transizione vetrosa.

È anche più accomodante per circuiti ad alta frequenza grazie alle sue basse proprietà dielettriche.

Queste qualità sono desiderabili nella produzione di progetti di PCB LED.

iii.alluminio

Questo si riferisce a PCB con anima metallica in alluminio. In questo PCB, il materiale di base per il PCB è il metallo. Questo è in contrasto con il normale FR4 o CEM-1 o CEM-3.

A differenza degli altri materiali, il PCB con anima metallica in alluminio ha eccezionali capacità di dissipazione del calore.

Pertanto, possono dissipare il calore dai componenti. Questo di solito si ottiene mediante l'uso di uno strato dielettrico termicamente conduttivo.

È questa conducibilità termica che rende l'alluminio il materiale più utilizzato per i PCB LED.

iv.Lega di rame

Si tratta di leghe metalliche composte principalmente da rame. Ciò conferisce loro un'elevata resistenza alla corrosione.

Ci sono anche tipi tradizionali utilizzati. Questi includono il bronzo, che deve essere combinato con lo stagno come aggiunta molto significativa.

L'altra alternativa è l'ottone in cui lo zinco è un'aggiunta significativa.

Linee guida per la progettazione di PCB LED

1.Non posizionare Via alla fine dei pad SMT

I vias, soprattutto quando non sono mascherati, non devono essere posizionati così vicino ai pad SMT. Questo di solito può portare a giunti di saldatura scadenti perché i vias forniscono un mezzo per spostare la saldatura dai pad.

Mantenere sempre una distanza di almeno 0.025” tra il bordo della via e quello del pad SMT. È anche prudente mascherare la via pad

2. Evitare di instradare tracce larghe in pad SMT stretti

I pad per montaggio in superficie dovrebbero essere più larghi delle tracce che terminano in essi.

Se la traccia supera le piazzole, l'area disponibile per la finitura superficiale dipenderà dall'apertura della maschera di saldatura.

Ciò, a sua volta, porterà a una copertura della pasta inadeguata. Può anche ridurre l'effetto del dissipatore di calore. L'area di finitura superficiale dovrebbe invece essere determinata dall'area del tampone.

3. Progettazione dei lati dei pad SMT

Evitare di instradare tracce lungo i lati dei pad SMT. Dovrebbero invece essere indirizzati ai pad a metà lungo il bordo del pad.

Lasciare uno spazio tra il tampone e la traccia può intrappolare il mordente, che consumerà la traccia alla fine del ciclo di risciacquo.

Tali connessioni, nella maggior parte dei casi, si guastano a causa dello shock termico in fase di montaggio. A volte può portare a pastiglie sovradimensionate. Potrebbe essere necessario controllare e correggere i percorsi in queste connessioni.

4.Non instradare alcuna traccia di circuito ad angolo acuto

La fresatura ad angoli inferiori a 900 può portare a problemi che in seguito possono causare guasti. Questo perché gli angoli acuti di solito rappresentano la minaccia di concentrazione dello stress.

Puoi risolverlo reindirizzando tali angoli in modo da ottenere angoli maggiori di 900.

5. Evitare di posizionare i componenti troppo vicini al contorno della scheda

Posizionare i componenti troppo vicino al bordo della scheda potrebbe essere troppo pericoloso. Tali componenti possono subire danni durante la depenalizzazione. I componenti SMT devono essere mantenuti ad almeno 100” dal bordo della scheda.

Quando si progetta il PCB, è necessario includere una posizione della scheda di riferimento. Questo ti aiuterà a sapere se un componente è posizionato in modo sicuro o se è necessario regolarne la posizione.

6.Evita di esportare file Gerber di unità inglesi a 2:3 decimali

Il 2:3 comunemente usato per spostare i file su dischi flessibili non è appropriato per i progetti più densi.

Normalmente, il problema è che ciò può troncare cifre significative dalla posizione prevista. Interferisce anche con i punti finali dell'arco.

7. Coerenza nelle aperture della maschera di saldatura

Quando imposti le definizioni dello stack di pad, assicurati di utilizzare un sovradimensionamento simile per i componenti. Ciò contribuirà a limitare i difetti con la regola di progettazione, rendendo così il processo di produzione del PCB meno problematico.

8.Utilizzare Direct Connect per i Via

La sola gestione dei problemi del circuito da sola non è sufficiente. Devi anche assicurarti che i fori funzionino bene.

I via non necessitano di punti di localizzazione o pad termici. Includere questo, soprattutto per via congestionati, può portare a una condizione di circuito aperto.

È meglio evitarli perché non sono necessari durante la produzione e possono, infatti, causare problemi.

9. Dimensionamento del pad termico

È anche importante garantire il corretto dimensionamento del pad termico del foro del componente.

Anche le pastiglie congestionate sui fori dei componenti possono causare un'apertura. Pertanto il diametro interno dovrebbe risuonare con quello dei cuscinetti dello strato esterno.

10.Sui fori passanti

Lo spazio tra un PTH e una traccia dovrebbe essere almeno 0.006”, specialmente per PCB multistrato.

Per i PCB multistrato, ci sono molti fattori che influenzano la precisione di questo spazio. Loro includono:

• Movimento materiale
• Il trapano si esaurisce
• Configurazione di blocco multiplo e
• Ridimensionamento dell'opera d'arte

Controllo dei problemi termici nella progettazione di PCB LED

Esistono molte strategie e approcci utilizzati per risolvere i problemi di dissipazione del calore dai PCB LED.

·Utilizzare dissipatori di calore su PCB Design LED

I dissipatori di calore sono stati la strategia più comunemente utilizzata, in cui viene utilizzato un pezzo di metallo che ha un'ampia superficie. Questo dà spazio per far fluire il calore dal PCB nell'aria.

I dissipatori di calore vengono utilizzati anche per collegare la fonte di calore a un'ampia area di superficie conduttiva.

·Tecnologia del laminato per il controllo termico

La tecnologia del laminato viene utilizzata anche come misura di dissipazione del calore nei PCB LED oggi. Qui dipendi da una grande moneta di rame, che funge da discarica di calore.

La moneta deposita e dissipa così l'energia termica risultante. Questo rende la moneta un dissipatore di calore termico per PCB LED.

Queste monete possono anche essere sostituite con dissipatori di calore locali, utilizzando materiali IMS.

Questi IM termicamente conduttivi offrono una serie di soluzioni per una serie di componenti sul PCB LED. Possono dissipare efficacemente il calore nei laminati termicamente conduttivi.

Dissipano anche il calore dai preimpregnati rinforzati con vetro, che sono termicamente conduttivi.

Altre aree in cui viene utilizzato includono dielettrici termicamente conduttivi e materiali di substrati metallici isolati.

Quando confronti la coniatura e i dissipatori di calore locali, ti renderai conto che sono soluzioni molto specifiche. Tuttavia, IMS non è mai una soluzione mirata, quindi è necessaria una strategia ben ponderata. Queste considerazioni devono essere fatte durante la progettazione del PCB LED.

Ai fini di una scelta efficace di una strategia di dissipazione del calore, dovrai coinvolgere il team tecnico. Ti guideranno nella scelta efficace del materiale migliore per la tua specifica esigenza.

Al momento del calcolo delle reazioni termiche, dovresti cercare di capire la configurazione termica. Questo è invece di concentrarsi solo sulla resistenza termica e sulla conduttività.

Controllare anche l'impedenza termica, che fornisce una misurazione più coerente e precisa.

Un altro fattore da considerare è l'ambiente in cui opererà il PCB LED. Guarda la circolazione dell'aria.

Un altro fattore ambientale che dovresti considerare sono i prodotti circostanti. Dovrai valutare l'impatto che questo avrà sulla gestione termica.

Se il PCB LED sta dissipando il calore in un modo che influisce sugli altri prodotti, è necessario modificare il metodo di dissipazione.

Dovresti anche stabilire se questi altri prodotti avranno un effetto sulle prestazioni termiche del design del PCB LED.

È anche importante stabilire le proprietà meccaniche e le sollecitazioni meccaniche che saranno causate dalla selezione del materiale.

Il processo di produzione dovrà tenere conto di questi fattori. Sia il produttore che l'assemblatore dovranno progettare il loro input nella migliore risoluzione.

Alla fine di tutto, devi essere arrivato e utilizzato la migliore strategia di dissipazione del calore.

Difetti PCB Led e come superarli

Nel trattare con PCB LED, potresti riscontrare alcuni difetti. Alcuni dei problemi sono esclusivi dei PCB LED, mentre altri possono interessare anche altri circuiti stampati.

Devono essere affrontati in modo efficace e completo, per garantire che l'efficienza del PCB non venga compromessa.

Lascia che ti guidi attraverso alcuni di questi e come puoi superarli.

·Graffio del circuito

I pad densamente imballati di solito causano difetti recessivi di un circuito graffiato. Un circuito graffiato porta all'esposizione del rame, che è sicuramente una questione mortale.

Per ovviare a questo, dovresti applicare molta lamina di rame per ridurre gli scarti di circuito aperto e corto.

Il difetto del rame esposto passa spesso inosservato, fino a dopo il Procedura SMT.

Ridurre l'altezza della linea riducendo l'altezza della linea e del pad è un modo per affrontare lo scratch del circuito. Provoca un miglioramento che può aiutare a superare il problema.

·Peeling all'olio della maschera di saldatura

Quando si utilizza la maschera di saldatura nera per il design del PCB LED, è necessaria molta energia di esposizione. Allo stesso modo, potresti decidere di utilizzare un olio per maschere di saldatura un po' più denso del solito.

Ciò rende difficile che l'olio nello strato inferiore ottenga un'esposizione completa, portando al distacco dell'olio della maschera di saldatura.

Per affrontare questo problema di peeling dell'olio, considera l'applicazione dell'energia di esposizione secondaria. Dovresti notare che così facendo, dovrai anche esaminare la capacità di spedizione della maschera di saldatura.

·Contorno scheda errato

Questo effetto è comune nell'installazione di fori LED in schede di dimensioni più piccole che non hanno margini.

Può verificarsi un rigonfiamento dell'angolo della scheda del profilo della scheda a causa di viti di marcatura allentate. Durante il processo può verificarsi anche lo spostamento della scheda.

Puoi accontentarti di margini adatti a facilitare il processo di marcatura come un modo per superare questo difetto.

·Disconformità del colore dell'olio della maschera di saldatura

La non conformità cromatica è un difetto comune associato ai circuiti stampati.

Il lato LED in un PCB LED mostra una non conformità cromatica, che non può essere quantificata per determinare gli standard giusti.

Questo perché attualmente non ci sono standard che siano pubblicamente accettati come quelli giusti.

La conformità del colore ad olio è influenzata da diversi fattori.

Per ottenere la conformità del colore ad olio, gli standard di produzione seguiti sono più severi rispetto ad altri circuiti stampati di natura ordinaria.

L'esplorazione di metodi di produzione e parametri di controllo adeguati è il modo migliore per raggiungere questo obiettivo.

Ciò può essere reso possibile solo dopo anni di esperienza nella fabbricazione e nell'uso di tecnologie più avanzate.

·Difetti dell'angolo della scheda

Quando si maneggiano circuiti stampati con uno spessore relativamente elevato, è importante essere consapevoli della fragilità degli angoli laterali.

Difetti dell'angolo della tavola tendono a verificarsi durante il trasporto di tali schede.

Per evitare tali difetti, maneggiare i delicati angoli laterali del circuito LED con la massima cura.

Inoltre, dovresti rendere le piastre di base in qualche modo di dimensioni maggiori rispetto alle normali schede a margine singolo. Una piastra di base aggiuntiva funge anche da misura di protezione molto critica per risolvere questo problema.

· Deformazione

La deformazione del circuito stampato del LED è normalmente attribuita allo stress asimmetrico applicato ad esso. Questo stress è il risultato di tanti pad ad alta densità sul lato LED della scheda.

Un altro fattore che contribuisce sono i grandi blocchi di rame disposti sul lato driver della scheda.

Questo difetto può essere risolto controllando la deformazione sotto lo 0.5%, il che aiuta a garantire che rimanga ragionevolmente piatto.

·Contorno pad

A causa della complessità della disposizione del pad della matrice, è spesso inevitabile che si verifichino errori di omissione durante un'ispezione.

Ciò è dovuto all'affaticamento visivo e all'affaticamento causato da questo tipo di disposizione.

Il tempo prolungato impiegato durante l'ispezione e un tasso di superamento molto basso sono i problemi che ne derivano associati.

Al fine di superare i problemi di struttura del pad, il controllo procedurale è fondamentale. Dovresti quindi sforzarti di ridurre il rapporto di omissione definendo procedure di produzione favorevoli.

Come sapete, se l'ispettore visivo sperimenta affaticamento visivo, le prestazioni saranno ovviamente scarse.

· Funzioni degradanti

Come avrai notato finora, i PCB LED sono tecnicamente diversi dagli altri circuiti stampati.

Il PCB LED è caratterizzato da pad ad alta densità e maschera di saldatura in nero. Durante l'analisi degli errori di assemblaggio dei circuiti stampati, queste caratteristiche si presentano come ostacoli.

Effettuare un'analisi accurata degli errori diventa molto difficile, poiché non è possibile avvistare LED chiaramente malfunzionanti.

In caso di guasto nella funzione della scheda, PCBA indica semplicemente, senza specificare realmente il pad che si è guastato.

Il PCBA dimostra questo difetto come un problema di guasto dell'intera fila di LED.

Se ti capita di affrontare una tale sfida, potrebbe essere necessario fare uno sforzo per determinare il problema esatto.

L'identificazione del LED specifico di fronte a un intoppo potrebbe comportare la demolizione dei componenti e anche la rimozione dell'olio della maschera di saldatura.

Acquisto di componenti per circuiti stampati a LED

Prima di iniziare il approvvigionamento di componenti per PCB, è importante preparare una distinta base (BOM).

La distinta base elenca in dettaglio tutti i componenti necessari da utilizzare nel processo di produzione.

Ecco alcuni aspetti fondamentali che puoi considerare:

Utilizzo dei modelli di distinta base

La maggior parte delle società di outsourcing fornisce modelli di distinta base.

Potresti considerare di utilizzarlo per il tuo outsourcing e compilare tutti i componenti necessari per il tuo PCB LED. Farai quindi affidamento sulla distinta base per determinare il contenuto del tuo ordine.

Nella maggior parte dei casi, i produttori esternalizzano la funzione di acquisto di questi componenti. Significa affidare la responsabilità degli acquisti a una società di outsourcing.

Queste aziende ti forniranno eccellenti unità di lavoro, dandoti spazio per concentrarti su altre attività coinvolte nel processo. Ciò garantisce componenti PCB LED efficaci, che si traducono in applicazioni migliorate.

Le persone hanno diversi punti di ragionamento quando si tratta di esternalizzare i servizi di questi intermediari. Tuttavia, la migliore società di outsourcing di componenti per PCB LED è quella che funziona meglio per te.

Ma non è difficile sapere chi può fornire i componenti più desiderabili per completare il processo di produzione.

Capacità per un produttore di componenti PCB LED

Una delle qualità principali a cui prestare attenzione è la capacità di produzione. Il produttore è in grado di produrre i volumi richiesti?

In secondo luogo, è fondamentale valutare se il produttore dispone di manodopera qualificata. Valuta e confronta i costi di produzione, i tempi di consegna e persino la comunicazione.

Questi fattori ti aiuteranno a scegliere il miglior produttore. L'outsourcing da una tale azienda ti farà quindi risparmiare il trambusto della produzione da solo.

Mettere in atto un piano di approvvigionamento di componenti PCB LED stabile

C'è anche la necessità di un piano di appalti stabile. Ciò dipende dalla capacità dell'azienda di identificare il miglior produttore.

Quando vengono apportate modifiche al piano di approvvigionamento, ciò avrà un impatto sui prodotti. Ciò influirà sulla qualità del prodotto, sul tempo impiegato nel processo di produzione e persino sul costo complessivo.

È quindi consigliabile procurarsi i componenti da un produttore.

Inoltre, è anche importante fare in modo che l'azienda sia in grado di soddisfare la maggior parte delle vostre esigenze.

In un certo senso, attenersi a un produttore quando si acquistano componenti PCB LED può anche essere economico. Ti permette di negoziare sconti a causa dei volumi e della frequenza di acquisto.

Ciò si riflette ancora sulla riduzione dei costi di produzione che va a vantaggio della tua azienda ed è vantaggioso per il progresso a lungo termine.

Per poter condurre una valutazione efficace su un produttore di componenti, è necessario stabilirne la credibilità.

L'affidabilità è la chiave nell'approvvigionamento di componenti PCB LED

L'affidabilità è anche un'altra componente dell'efficacia che dovrai valutare. Assicurati che il produttore non sia un truffatore.

Nell'industria dei PCB, ci sono aziende che pretendono di produrre componenti quando in realtà non lo fanno.

Acquistano semplicemente componenti su misura dai produttori e li rivendono. Ciò significherà che in caso di difetti, non potranno sostituire i componenti.

Questo tipo di disposizione è anche dispendioso in termini di tempo e denaro.

Se possibile, puoi visitare personalmente il produttore e stabilire se produce davvero i componenti che ti interessano.

Hai anche la possibilità di valutare i componenti utilizzandoli nel prototipo.

Software per la progettazione di circuiti stampati a LED

Prima di poter progettare il tuo PCB LED, è importante scegliere il miglior software di progettazione. Esistono molti software per la progettazione di PCB, ma devi sceglierne uno che ti dia il miglior design.

In questa guida, discuteremo tre diverse opzioni tra cui scegliere.

Interfaccia del software di progettazione PCB

Per prima cosa, diamo un'occhiata ad alcune considerazioni importanti quando si sceglie il software di progettazione PCB LED. Loro includono:

• Il tuo livello di progettazione
• Il numero di pagine di cui hai bisogno
• Quanto sei disposto a spendere
• Sia che tu richieda il routing automatico
• Il tipo di sistema informatico in uso
• La quantità di spazio che hai
• Se lavorerai online
• Sia che tu stia acquistando componenti o che tu abbia una libreria tra cui scegliere

Dopo aver esaminato questi fattori, ora possiamo esplorare i diversi software che puoi utilizzare per progettare il tuo PCB LED. Tra le tante opzioni disponibili, le prime 5 sono:

·Software di progettazione PCB Eagle

Eagle è l'acronimo di Easy Applicable Graphical Layout Editor, un software di progettazione PCB comune tra i professionisti.

C'è una versione gratuita per la quale puoi optare, o una versione più avanzata per $ 15 al mese, che è abbastanza conveniente.

Alcune delle sue caratteristiche tecniche includono l'editor di schemi modulari, il controllo delle regole dello schema, l'auto-router, il rivestimento in rame e la regola di controllo del progetto.

Offre anche la funzione di annotazione in linea, sia positiva che negativa, nonché un file di script per l'esecuzione del comando batch.

Oltre alla semplice interfaccia, i programmi linguistici sono flessibili e facili da usare. Se devi esportare file Gerber da utilizzare su altre schede, puoi farlo senza sforzo su Eagle

·Software di progettazione PCB Kicad

Questo software è molto intuitivo e puoi usarlo per progettare il tuo PCB LED. Kicad ti consente di creare facilmente uno schema, quindi convertirlo nel progetto per il tuo PCB.

Utilizzando Kicad, puoi anche generare file Gerber, BOM, grafica e altro ancora.

Kicad di solito ha cinque parti:

1. kicad
2. Eschema

iii. Pcbnuovo

1. Gerbview
2. Bitmap2componente

Funziona su Microsoft Windows, Linux e Mac OS.

Kicad fornisce diverse librerie di componenti e ti consente anche di aggiungere i tuoi componenti personalizzati.

Questo software è molto conveniente. Ti consente anche di lavorare in modo flessibile mentre progetti il ​​tuo PCB. L'altro vantaggio di Kicad è che ha una procedura di installazione semplice e diretta.

Questo software è molto conveniente per i principianti o per i designer che hanno poco tempo.

Puoi usarlo per creare rapidamente schemi prima di convertirli in altri formati come PCB. La semplicità e la flessibilità di Diptrace è ciò che lo rende molto popolare.

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Alcune delle sue caratteristiche includono:

• Routing ad alta velocità basato sulle forme
• Funzionalità avanzate ed estese per l'importazione e l'esportazione di dati
• Modellazione 3D
• Offre circuiti gerarchici multilivello e multifoglio
• Segnali virtuali ad alta velocità per la verifica dell'accuratezza di progetti complicati
• DRC in tempo reale per correggere gli errori e migliorare la qualità del progetto

·Software di progettazione PCB Altium

Puoi utilizzare Altium per creare più progetti PCB per diverse applicazioni. È molto famoso tra i progettisti.

Tuttavia, è necessario disporre del sistema operativo Windows per poterlo eseguire.

Alcune delle sue caratteristiche uniche includono:

• Funzionalità di visualizzazione 3D di alta qualità
• Impostazioni facili da configurare
• Molte scorciatoie per una progettazione facile ed efficiente
• Operazione offline, ed è utilizzabile anche in assenza di licenza
• Generatore di librerie per l'importazione di dati
• Funzionalità di filtraggio avanzate

·Software di progettazione PCB Pulsonix

Il pacchetto professionale di Pulsonix produce risultati meravigliosi nella progettazione di PCB.

Viene fornito con un router automatico opzionale e la versione base con 1000 pin costa $ 1750. Sebbene sia più costoso, Pulsonix ti consente di realizzare i tuoi progetti più velocemente di qualsiasi altro software.

Ha sia il layout del PCB che l'inserimento schematico in un programma. Il controllo delle regole elettriche rende la progettazione più accurata in quanto è possibile utilizzarlo per verificare eventuali anomalie presenti.

Tipi di circuiti stampati a LED

Alcuni dei tipi più comuni di circuiti LED includono quanto segue:

PCB LED flessibile

Questo tipo di circuito stampato a LED è altamente flessibile.

I riempitivi ceramici vengono utilizzati insieme alle resine poliammidi, risultando in un perfetto isolamento e nella flessibilità del pannello. La conducibilità termica dell'alluminio non è affatto compromessa nel processo.

I PCB Flex LED sono utilizzati in applicazioni come le luci LED da banco. Ciò è principalmente dovuto al fatto che è facile da installare in tali luoghi "nascosti", al contrario del rigido PCB LED.

PCB LED rigido

I PCB LED rigidi sono circuiti stampati a LED rigidi e compatti. A differenza dei PCB LED flessibili, non possono essere piegati o piegati.

Sono il tipo più comune di PCB LED e vengono utilizzati nella maggior parte dei fori e nelle applicazioni commerciali.

PCB LED ibrido

Proprio come suggerisce il nome, questa scheda non è realizzata esclusivamente in alluminio, che è il materiale principale per i PCB LED.

Il materiale si ottiene fondendo un materiale non termico con l'alluminio. Il non termico con cui viene fuso l'alluminio è solitamente FR4.

Il materiale risultante è noto come alluminio ibrido perché riunisce i punti di forza di entrambi i materiali in un unico materiale.

Mentre l'alluminio garantisce un'eccellente conduttività termica, FR4 conferisce al materiale una rigidità perfetta. Viene quindi utilizzato per rinforzare la rigidità della tavola senza compromettere la conducibilità termica dell'alluminio.

PCB LED a strato singolo

Come suggerisce il nome, si tratta di PCB LED con uno strato del materiale di base, solitamente alluminio. In quanto tali, possono avere solo un numero limitato di componenti montati sulla loro superficie.

Presentano quindi capacità prestazionali inferiori rispetto ai PCB LED multistrato. Questo li rende ideali solo per applicazioni più leggere.

PCB LED multistrato

Il PCB LED multistrato è un tipo complesso di PCB con più strati di alluminio, che garantisce una perfetta conduttività termica.

Avere più strati di alluminio garantisce anche un perfetto trasferimento del calore.

Figura 18 PCB multistrato

Avere più strati ha sempre il vantaggio di portare un PCB altamente funzionale in una piccola scheda. Nei PCB LED, queste schede hanno un'elevata efficienza e una lunga durata.

Processo di produzione di PCB a led

Passaggio 1: progettazione e layout del PCB LED

Il processo di produzione del PCB LED inizia con lo sviluppo di un progetto per il PCB. Diamo un'occhiata a come puoi progettare il tuo PCB LED utilizzando il software Kicad.

• Questo passaggio inizia scaricando il tutorial di Kicad: se hai già il software Kicad nel tuo computer, dovrai solo aggiornarlo. Altrimenti, questo è il primo passo verso la progettazione del tuo PCB LED. Assicurati di ottenere l'ultima versione del software.
• Dopo aver installato il programma, è necessario creare una finestra di navigazione per facilitare l'apertura di altri programmi come il layout PCB e l'acquisizione schematica.
• Configura il progetto: dovrai decomprimere alcuni file nella tua directory dopo aver scaricato il design di Kicad. Questi file includono: Pro, CMP, layout PCB Kicad e Sch. Questi file vengono condivisi sul design Kicad.
• Quando si utilizza Kicad, è necessario definire l'impronta che andrà con ciascuno dei componenti.
• Impostare la libreria dei componenti: iniziare facendo doppio clic sulla libreria dei componenti.

Si noti che uno schema che viene caricato durante la visualizzazione di un punto interrogativo significa che Kicad non è collegato ai dispositivi che contengono lo schema. Dovrai collegare i tuoi componenti alle librerie.

1. Aggiungi componenti al tuo schema: fai clic su aggiungi, che aprirà la finestra dei componenti, consentendoti di selezionare un componente dalla lunga lista disponibile.

Quindi, scegli il dispositivo e fai clic su Invio. Ora inseriscilo nello schema che segue.

Dopo averlo posizionato correttamente, fai clic su Esc per tornare dalla modalità di posizionamento al normale puntatore. Ora copia il componente e posizionalo nella posizione corretta.

• Cabla i componenti: con il puntatore sopra le bolle, premi W per cablare i componenti.
• Infine, annota automaticamente i componenti dello schema facendo clic sul pulsante per l'annotazione. Per le impostazioni, scegli "predefinito", quindi fai clic per confermare. Ora verifica l'annotazione e i componenti verranno aggiunti.

Passaggio 2: processo di fabbricazione del PCB LED

Come abbiamo già accennato, l'alluminio è il materiale più comunemente utilizzato per i PCB LED. Il processo di fabbricazione di questo PCB in alluminio di solito presenta una leggera differenza rispetto agli altri PCB.

La fabbricazione di PCB in alluminio avviene nei seguenti passaggi.

i.Laminazione tagliata

Questo è il taglio dei grandi fogli di materiale in entrata nelle dimensioni più piccole richieste per la produzione. Il processo prevede la raccolta, quindi il taglio dei fogli, proprio come suggerisce il nome.

Durante la laminazione tagliata, devi essere molto attento alle dimensioni del primo pezzo per assicurarti che sia perfetto. Inoltre, devi prestare molta attenzione alla rottamazione dell'alluminio e del rame e fare attenzione alle vesciche.

ii.Foratura

Dopo la laminazione tagliata, ora è necessario praticare dei fori sui fori per i componenti a foro passante.

Durante la perforazione, assicurarsi che il numero e le dimensioni dei fori siano conformi al progetto. Inoltre, assicurati che il foglio non si graffi durante la perforazione.

L'altra precauzione importante è controllare la bava della superficie di alluminio. Controllare anche se c'è una deviazione del foro.

Per ottenere i migliori risultati, ispezionare e sostituire sempre lo strumento di perforazione in tempo per assicurarsi che funzioni perfettamente.

iii.Imaging su pellicola asciutta/bagnata

Qui macinerai la lastra, quindi esporrai la pellicola e infine la svilupperai. il motivo per farlo è evidenziare le parti che saranno necessarie per realizzare il circuito sul foglio.

Assicurati di controllare sempre la presenza di circuiti aperti dopo lo sviluppo. Dovresti anche fare attenzione a eventuali deviazioni nell'allineamento dello sviluppo. Questo può potenzialmente impedire la generazione di film secco.

Dovresti anche fare attenzione ai circuiti difettosi. Questi possono verificarsi soprattutto se c'è un graffio superficiale.

Evitare residui d'aria durante l'esposizione. Se ciò si verifica, può portare a una scarsa esposizione. Al termine dell'esposizione, attendere circa quindici minuti prima dello sviluppo.

iv.Incisione acida/alcalina

Fondamentalmente, l'idea qui è di mantenere la porzione di circuito richiesta rimuovendo l'eccesso. Quindi inciderai, spellerai, asciugherai e infine ispezionerai la tavola.

Nell'incisione acida/alcalina, devi sempre rimanere attento alla larghezza e allo spazio del circuito. Inoltre, non consentire l'ossidazione della superficie del rame o addirittura il graffio.

v. Maschera per saldatura, processo di serigrafia

Si applica una maschera di saldatura per proteggere le parti della scheda che non necessitano di saldatura, prevenendo così il cortocircuito.

In questo processo, assicurati di controllare accuratamente la scheda e di rimuovere eventuali materiali estranei. Assicurati anche che lo stencil che stai utilizzando sia pulito.

Quando hai finito con la serigrafia, procurati per almeno trenta minuti per assicurarti che il circuito non abbia bolle. Raffreddare la piastra di approvvigionamento per assicurarsi che non si attacchi alla pellicola.

L'intero processo di saldatura e serigrafia può quindi essere riassunto in: serigrafia, approvvigionamento, esposizione, sviluppo e legenda.

vi.V-taglio, rotta fuori

Questo passaggio ha sostanzialmente lo scopo di separare le singole unità del circuito per consentire un facile imballaggio e trasporto. Il routing aiuta anche a rimuovere le parti in eccesso della tavola.

Quando esegui il taglio a V, assicurati che la profondità della "V" sia appropriata. Verificare anche eventuali difetti lungo i bordi. Fai attenzione anche alle deviazioni del percorso.

Ancora una volta, proprio come abbiamo detto per lo strumento di perforazione, anche qui è necessario continuare a controllare lo strumento di fresatura. Riparare o sostituire di conseguenza per assicurarsi che funzionino perfettamente.

Quando rimuovi la sbavatura, assicurati di non graffiare la tavola.

vii.Test elettronico, OSP

Questo passaggio è utile per verificare se il circuito funziona correttamente. Puoi anche confermare che il circuito è in grado di resistere all'ambiente di tensione prescritto. Infine, è anche per assicurarsi che la saldatura del circuito sia perfetta.

Dovresti assicurarti di distinguere correttamente tra buoni prodotti e quelli con difetti. Assicurarsi che non vi siano danni di alcun tipo al circuito.

viii.Imballaggio e spedizione

Qui è dove esegui il controllo di qualità generale finale sulla lavagna per confermare che è di buona qualità. Implica il prelievo di alcuni campioni dalle schede completate e la verifica della loro qualità.

Utilizzando l'ispezione visiva, separare i fuoribordo il cui aspetto non mostra la perfezione.

Infine, le schede che superano questo controllo vengono imballate e spedite ai rispettivi acquirenti. Durante l'imballaggio, sii attento a non mescolare schede buone e cattive o a non imballare schede sbagliate per un cliente.

Assicurarsi che le schede siano conservate secondo gli standard del settore per la conservazione dei substrati in alluminio.

Passaggio 3: processo di assemblaggio del circuito stampato a LED

L'assemblaggio del PCB LED, proprio come il processo di fabbricazione, richiede un'attenzione speciale per produrre risultati perfetti. Se fatto con noncuranza, il risultato saranno schede con giunti di saldatura scadenti e disallineamento.

Ciò è dovuto soprattutto alla sensibilità del materiale di base metallico.

Diversi PCB LED avranno bisogno di considerazioni diverse durante il processo di assemblaggio. È quindi importante considerare lo scopo per il quale il consiglio è richiesto.

Il processo di assemblaggio del PCB LED prevede i seguenti passaggi:

viii.Preparazione dei Materiali

Controllare accuratamente le schede nude, i componenti, lo stencil PCB e la pasta saldante.

Controllare anche gli strumenti per assicurarsi che siano tutti in perfette condizioni. Ricorda che qualsiasi leggera deviazione nell'assemblaggio del PCB può causare il malfunzionamento totale del prodotto finale. Assicurati quindi che saldatore, spelafili, pinze e stagno, tra gli altri, siano perfetti e pronti.

Devi anche mettere sul tavolo la tua lista BOM e il file Gerber. Farai continuamente riferimento a loro durante il processo di assemblaggio.

 i. Cottura a tavola nuda

È necessario assicurarsi che la scheda nuda sia asciutta prima di iniziare ad assemblare i componenti su di essa.

ii.Applicazione della pasta saldante

La macchina da stampa per pasta saldante applica pasta saldante nei punti richiesti sulla scheda. È necessario ispezionare accuratamente per assicurarsi che la saldatura sia perfetta.

iii.Montaggio dei componenti

La macchina pick and place preleva e collega i componenti SMT al PCB con molta precisione. Tuttavia, devi comunque ispezionare manualmente la scheda prima di ridistribuire per assicurarti che il posizionamento sia accurato.

iv. Saldatura a rifusione

Esegui il tuo circuito stampato LED nella macchina di riflusso. La macchina salda i componenti SMT e raffredda i giunti per rafforzarli.

Dopo la saldatura, utilizzare lo strumento AOI per verificare eventuali problemi con la saldatura.

v.Inserimento di componenti a foro passante

Inserire i cavi dei componenti a foro passante nei fori passanti sulla scheda. Assicurarsi che ogni componente sia inserito nella posizione corretta.

vi. Saldatura ad onda

Ora metti il ​​tuo PCB LED nella saldatrice a onda. La macchina utilizza il flusso di saldatura a spruzzo, il preriscaldamento, la saldatura e infine raffredda i giunti per rafforzarli.

 vii.Ispezione finale e confezionamento

Una volta che hai finito di assemblare tutti i componenti, dovrai prima pulire la scheda. Quindi, esegui la scheda finita attraverso il controllo di qualità finale per escludere tutti i problemi di qualità.

Tutti i PCB che hanno superato i test finali sono ora pronti per l'imballaggio e la spedizione.

Come realizzare progetti PCB LED personalizzati

Dalla nostra discussione sul processo di produzione sopra, ora conosci l'intero processo di realizzazione dei PCB LED.

Tuttavia, potresti voler realizzare progetti PCB LED personalizzati, richiedendo così alcune modifiche al processo di produzione.

Tutto ciò di cui hai bisogno è avere familiarità con il software di progettazione di tua scelta.

Ora segui la procedura corretta nella progettazione del tuo PCB LED.

La procedura è solitamente la stessa per la maggior parte dei comuni software di progettazione, salvo alcune differenze. Seguirai quindi questi passaggi:

• Scarica e installa il software
• Imposta il progetto:
• Impostare la libreria dei componenti:
• Aggiungi componenti al tuo schema:
• Cabla i componenti: con il puntatore sopra le bolle, premi W per cablare i componenti.
• Annota i componenti dello schema

Cosa cercare nel fornitore di servizi di progettazione PCB LED

Ora che sai tutto sul PCB LED, la prossima domanda che probabilmente ti infastidisce è come trovare il miglior designer per il tuo prodotto.

Ecco alcuni suggerimenti su cosa cercare prima di assumere un fornitore di servizi per gestire la progettazione del tuo PCB LED.

Experience – Vorresti che il tuo prodotto fosse un esperimento di controllo per un designer praticante? Sicuramente no!

Prendi in considerazione un fornitore di servizi affermato e con una vasta esperienza nel campo, in particolare per quanto riguarda la progettazione di PCB LED.

Tempi di consegna – Più veloce è il tempo di consegna, meglio è per te poiché potresti avere il tuo prodotto prima.

Specializzazione – È accettabile assumere un fornitore di servizi che gestisca tutti i tipi di PCB, soprattutto se sono necessari progetti anche di altri PCB. Altrimenti, è meglio optare per uno specializzato nella progettazione di PCB LED, se possibile, per maggiore precisione e alta qualità.

Indipendente – Se hai bisogno che il tuo prodotto sia progettato utilizzando un software specifico, è meglio assicurarsi che il tuo designer ne abbia una buona dimestichezza.

Supporto clienti  – Ci si può fidare di un fornitore di servizi con un'assistenza clienti affidabile e informazioni utili per l'uso da parte del cliente.

Conclusione

I PCB LED hanno un impatto sulla nostra vita quotidiana in molti modi. Dopo aver esaminato questa guida, ora sei pronto per creare il tuo design PCB LED.

Hai anche acquisito una comprensione approfondita della fabbricazione e dell'assemblaggio di questi PCB.

Al di fuori della nostra discussione, puoi scegliere l'opzione migliore di PCB LED per la tua applicazione.

In generale, questa guida ti lascia perfettamente in forma per gestire ogni questione riguardante il PCB LED.