LED PCB design Principles
vores IPC kvalificerede ingeniører bruger det nyeste CAD-program til at designe printkort, der er optimeret til at blive fremstillet. PCB-designprocessen kombinerer komponentplacering, sporing, materialevalg og termisk styring for at opnå elektrisk forbindelse på et fremstillet printkort.
Komponentplacering – vi smider dem ikke bare på
så fristende som det kan være at bare smide LED ‘ er og andre komponenter på tavlen, Det er processen med smart komponentplacering, der holder omkostningerne nede, fremstilling let (eller så enkel som muligt) og kvalitet høj. Vi designer altid for optimal: fremstillbarhed, termisk og optisk ydeevne – og god placering er grundlaget for dette. Arrangementet af dele kan påvirke pålidelighed, samleprocesser, loddeforbindelse integritet og test. Mange aspekter af LED PCB design er unikke for lysdioder og generelt ukendt for den bredere elektronikindustri. LED-PCB ‘ er skal designes til at begrænse LED-bevægelse under lodning, og sporflodfyldning skal optimeres til f.eks. termisk ydeevne og kapacitiv kobling.
ud over LED ‘ er placerer vi stik, aktive og passive komponenter, termistorer og mere på LED-PCB, mens vi overvejer monteringshuller gennem vias og optisk placering. Med så mange overvejelser er det ikke underligt, at PCB-design er som at løse et puslespil.
vi har ikke engang nævnt PCB fysiske størrelsesbegrænsninger og creepage og clearance tolerancer, der påvirker placering, elektriske testkrav (tilgængelighed) og monteringsbegrænsninger. Der kræves passende afstand mellem komponenter for at undgå en overspændingshændelse på tavlen. Creepage er den korteste afstand mellem komponenter målt langs overfladen af isoleringsmaterialet – clearance er derimod afstanden mellem komponenter målt gennem luft. Jo flere komponenter der skal placeres, jo vanskeligere kan det være at opnå krybning og clearance. Vores team overvejer materialet i printkortet, isolering og forurening, der kan opstå, når printkortet er i applikationen, de anvender derefter de relevante tolerancer for krybning og clearance for langvarig ydelse.
Fig.1-Creepage og clearance måling
PCB materialer
PCB tjener en række formål i LED-baserede kredsløb design; det giver især de elektriske forbindelser mellem individuelle komponenter og den elektriske isolering af ledere fra hinanden, men ofte udgør PCB også et af de allerførste elementer i den termiske vej mellem LED-komponenten og den omgivende luft, mens PCB også kan danne et fundament, hvorpå Ikke-elektroniske komponenter også er monteret, dvs. linse og reflektorer.
der er forskellige PCB-materialer, der kan bruges til LED-applikationer: både FR4 og isoleret metalsubstrat (IMS) er populære valg. Hvert materiale har sine egne relative fordele, lige fra omkostninger til termisk ydeevne.
IMS som et PCB materiale består af tre hovedelementer; et metal base lag, en dielektrisk film, og en kobber top-lag. Metalbasislaget danner størstedelen af PCB-tykkelsen og giver mekanisk struktur og termisk masse, typisk vil det anvendte metal være aluminium, da det giver god termisk ydeevne versus omkostninger. Ikke alle IMS PCB er de samme, højtydende IMS materialer har dielektrikum med højere varmeledningsevne, som i sidste ende kan give til et produkt med betydeligt længere levetid.
Sammenfattende er IMS-PCB i sagens natur meget gode til at sprede varme, fordi de næsten udelukkende er lavet af metal; de er dog typisk dyrere end FR4-materiale
FR4 er, hvad de fleste mennesker tænker på, når du siger ‘PCB-materiale’. Det bruges bredt i alle former for elektronik, og det er derfor et meget velkendt materiale til designere af kredsløb. FR4 materiale er konstrueret af forstærket harpiks, hvorpå en kobberfolie er monteret. Da harpiksmaterialet er en isolator, er det muligt at skabe et laminat af mange kredsløbslag placeret oven på hinanden, sammenkoblet efter behov. I betragtning af IMS ‘ termiske ydeevne er FR4 sikkert ringere? Ikke nødvendigvis. Med smart PCB-design er det muligt at opnå god varmeledningsevne gennem FR4-materialer, hvilket i det væsentlige skaber termiske veje gennem harpiksen, der ikke påvirker PCB ‘ ens elektriske funktionalitet.
Fig.2-PCB-sammensætning af FR4 og IMS
termisk styring
materialer vælges for at give strukturel styrke til at understøtte de elektroniske komponenter og for at sprede varmen fra lederne og komponenterne. Overdreven varme er PCB ‘ ens fjende og skal styres for pålidelighed og korrekt funktion. Vores designere ser ud til at maksimere varmeafledning ved hjælp af termiske vias, smart komponentplacering og valg af PCB-materiale.
Fig.3-tværsnit af termisk via I FR4 substrat
varmeveksling er ikke effektiv med kun den omgivende luft omkring en varm enhed. Imidlertid kan varme overføres væk fra de kritiske elektriske komponenter ved brug af termiske vias. Varme overføres til en termisk via ved ledning, og dette gør det muligt for varme at bevæge sig væk fra komponenterne.
tilføjelse af vias vil forbedre den termiske modstand for et FR4-kort, forudsat at de er placeret korrekt, og pladetykkelsen er blevet anset for at bestemme huldiameteren. Tykkere plader med meget små huller er sværere at fremstille – og dyrere. Et acceptabelt billedformat er 6:1. Forøgelse af belægningstykkelsen under PCB-produktion forbedrer termisk modstand.
Komponentplacering til jævn varmefordeling, kølelegemer og anvendelse af den endelige LED-PCB er alle overvejelser i hele PCB-designet for at sikre effektiv termisk styring og pålidelighed.
sporing
når komponenterne er placeret, kan sporingen begynde. Opgaven med sporing er at skabe geometrier, således at alle terminaler, der er tildelt det samme net, er effektivt forbundet, ingen terminaler, der er tildelt forskellige net, er forbundet, og alle designregler overholdes. Gennem omhyggelig sporing, vi søger at undgå åbner, krydstale og shorts samtidig sikre god kvalitet produktion og pålidelighed. På dette stadium tænker vores designere sporbredde, symmetri, plads og monteringshuller.
en passende sporvidde sikrer, at den ønskede mængde strøm transporteres gennem brættet uden overophedning. Den estimerede strøm – og kobbertykkelse sammen med omgivelsestemperatur, sporlængde og sporafstand bestemmer den optimale sporbredde.
ikke alle spor vil blive oprettet til lige bredder. Kraft-og jordspor vil have meget mere strøm, der strømmer gennem dem, hvilket gør disse meget bredere end de gennemsnitlige spor betyder, at der ikke vil være overskydende varme, der strømmer gennem tyndere spor og beskadiger brættet.
som vi allerede har nævnt – er vores printkort optimeret til produktion. Derfor giver vores designere plads nok mellem alle spor og puder og radius hjørner. Hvis du bruger 90 graders vinkler med spor, er der større sandsynlighed for, at det ætsede spor er smallere end den krævede sporbredde. Inkorporering af affaset eller et radiushjørne undgår denne mulighed.
et flerlags PCB er et PCB, der har mere end 2 lag, de er ideelle, når pladsen er stram-i stedet for at øge fysiske dimensioner kan der tilføjes skiftende lag af kobber med isolerende materiale mellem for at spare på plads, forbedre samlingen og øge det tilgængelige område til sporing.
finish
der er to væsentlige funktioner af beskyttende belægninger/overfladebehandlinger påført printkortet – beskyt det eksponerede kobber og sørg for en loddelig overflade til montering. Efter målstregen, der er også legende, som giver mulighed for nødvendige markeringer, der kan hjælpe med fremstilling og felt installation. Dette giver os også mulighed for at indarbejde dit logo i PCBA for stor brandbevidsthed. De mest almindeligt anvendte overfladebehandlinger er:
HASL (nivellering af varmluft-lodde), OSP (konserveringsmiddel til organisk Loddeevne), nedsænkningstin, elektrolytisk nikkel/galvaniseret guld, nedsænkning/sølv, ENIG, ENEPIG. Hver overfladefinish har fordele og ulemper, og vores designere vil specificere den mest passende finish inden fremstillingen. I de fleste tilfælde bruges OSP, da det giver en flad overflade, der kræves til fine tonehøjdekomponenter, og påføringsprocessen er enkel.
Smart PCB design er grundlæggende for fremstilling af din ideelle LED-løsning. Med smart design er vi i stand til at inkorporere dobbeltsidede FR4 PCB og flerlags PCB for optimal ydelse, når pladsen er stram. Kernen i alle vores PCB design er dine krav og anvendelse. For mere information om vores ekspertise eller for at få dine hænder på din helt egen LED-løsning designet og fremstillet af os, Kontakt os i dag.
tilbage til arkiv