LED PCB Design Principles
IPC-pätevät insinöörit käyttävät uusinta CAD-ohjelmistoa suunnitellakseen piirilevyjä, jotka on optimoitu valmistettaviksi. PCB-suunnitteluprosessissa yhdistyvät komponenttien sijoittaminen, seuranta, materiaalin valinta ja lämpöhallinta sähköyhteyksien saavuttamiseksi valmistetussa piirilevyssä.
Komponenttisijoitus-emme vain heitä niitä
niin houkuttelevaa kuin se voi olla vain heittää ledit ja muut komponentit laudalle, se on prosessi fiksu komponenttien sijoittelu, joka pitää kustannukset alhaalla, valmistus helppoa (tai mahdollisimman yksinkertaista) ja laatu korkea. Suunnittelemme aina optimaalisesti: valmistettavuus, lämpö-ja optinen suorituskyky – ja hyvä sijoittelu on tämän perusta. Osien järjestely voi vaikuttaa luotettavuuteen, kokoonpanoprosesseihin, juotosliitoksen eheyteen ja testaukseen. Monet LED-PIIRILEVYSUUNNITTELUN näkökohdat ovat ainutlaatuisia ledeille ja yleensä tuntemattomia laajemmalle elektroniikkateollisuudelle. LED-PCB: t on suunniteltava rajoittamaan LED-liikettä reflow-juottamisen aikana ja track-Flood-fill on optimoitava esimerkiksi lämpötehoa ja kapasitiivista kytkentää varten.
LEDien lisäksi asetamme liittimet, aktiiviset ja Passiiviset komponentit, termistorit ja enemmän LED-PCB: hen samalla kun harkitsemme asennusreikiä vias: n ja optisen sijoittelun kautta. Niin monia näkökohtia ei ole ihme PCB suunnittelu on kuin ratkaista palapeli.
Emme ole edes maininneet PCB: n fyysisiä kokorajoituksia ja ryömintä-ja välystoleransseja, jotka vaikuttavat sijoitukseen, sähkötestivaatimuksiin (saavutettavuus) ja kokoonpanorajoituksiin. Riittävä välys komponenttien välillä on tarpeen välttää ylijännitetapahtuma aluksella. Viruminen on Lyhin etäisyys komponenttien välillä mitattuna pinnan eristysmateriaalin-välys, toisaalta, on etäisyys komponenttien mitattuna ilman läpi. Mitä enemmän komponentteja on sijoittaa, sitä vaikeampaa voi olla saavuttaa hiipiä ja välys. Tiimimme harkitsee PCB: n materiaalia, eristystä ja pilaantumista, joita voi esiintyä, kun PCB on sovelluksessa, he sitten soveltavat asiaankuuluvia toleransseja ryömimiselle ja puhdistumalle pitkäkestoiseen suorituskykyyn.
Kuva.1-viruminen ja välys mittaus
PCB-Materiaalit
PCB palvelee useita tarkoituksia LED – pohjaisissa piirimalleissa; erityisesti se tarjoaa sähköliitännät yksittäisten komponenttien ja sähköeristystä johtimien toisistaan, mutta usein PCB muodostaa myös yksi ensimmäisistä elementeistä lämpöväylän LED-komponentin ja ympäröivän ilman välillä, vaikka PCB voi myös muodostaa perustan, johon ei-elektroniset komponentit on myös asennettu eli linssi ja heijastimet.
on olemassa erilaisia PCB-materiaaleja, joita voidaan käyttää LED-sovelluksissa: sekä FR4 että eristetyt metallialustat (IMS) ovat suosittuja valintoja. Jokaisella materiaalilla on omat suhteelliset ansionsa, jotka vaihtelevat kustannuksista lämpötehoon.
IMS PCB-materiaalina koostuu kolmesta pääelementistä; metallipohjaisesta kerroksesta, dielektrisestä kalvosta ja kuparisesta pintakerroksesta. Metalli pohjakerros muodostaa suurimman osan PCB paksuus ja antaa mekaanisen rakenteen ja terminen massa, tyypillisesti käytetty metalli on alumiinia, koska se tarjoaa hyvän lämpö suorituskyvyn verrattuna kustannukset. Kaikki IMS-PCB: t eivät ole samoja, korkean suorituskyvyn IMS-materiaaleissa on eristeitä, joilla on suurempi lämmönjohtavuus, joka lopulta voi tuottaa tuotteelle, jolla on huomattavasti pidempi käyttöikä.
yhteenvetona, IMS PCB: t ovat luonnostaan erittäin hyviä haihduttamaan lämpöä, koska ne on valmistettu lähes kokonaan metallista; kuitenkin ne ovat tyypillisesti kalliimpia kuin FR4-materiaali
FR4 on mitä useimmat ihmiset ajattelevat, kun sanot, ”PCB-materiaali”. Sitä käytetään laajalti kaikenlaisessa elektroniikassa, joten se on hyvin tuttu materiaali piirien suunnittelijoille. FR4-materiaali on valmistettu vahvistetusta hartsista, johon on asennettu kuparifolio. Koska hartsimateriaali on eriste, on mahdollista luoda laminaatti monista piirikerroksista, jotka on sijoitettu päällekkäin, toisiinsa tarpeen mukaan. Koska terminen suorituskyky IMS varmasti FR4 on huonompi? Ei välttämättä. Älykkäällä PCB-suunnittelulla on mahdollista saavuttaa hyvä lämmönjohtavuus FR4-materiaalien kautta, mikä olennaisesti luo termisiä reittejä hartsin läpi, jotka eivät vaikuta PCB: n sähköiseen toiminnallisuuteen.
Kuva.Fr4: n ja IMS: n 2-PCB-koostumus
lämmönhallinta
materiaalit valitaan antamaan rakenteellista lujuutta tukemaan elektronisia komponentteja ja haihduttamaan lämpöä johtimista ja komponenteista. Liiallinen lämpö on PCB: n vihollinen, ja sitä on hallittava luotettavuuden ja asianmukaisen toiminnan vuoksi. Suunnittelijamme pyrkivät maksimoimaan lämmöntuotto käyttämällä thermal vias, älykäs komponenttien sijoittaminen ja PCB materiaalin valinta.
Kuva.3-läpileikkaus thermal via in FR4 substraatti
lämmönvaihto ei ole tehokasta vain ympäröivän ilman kuumaa laitetta. Lämpöä voidaan kuitenkin siirtää pois kriittisistä sähkökomponenteista termisten vias: ien avulla. Lämpö siirtyy lämmön kautta johtumalla ja tämä mahdollistaa lämmön siirtymisen pois komponenteista.
vias: n lisääminen parantaa FR4-levyn lämmönkestävyyttä, kunhan ne on sijoitettu asianmukaisesti ja levyn paksuuden on katsottu määrittävän reiän halkaisijan. Paksummat levyt, joissa on hyvin pienet reiät, ovat hankalampia valmistaa – ja kalliimpia. Hyväksyttävä kuvasuhde on ≤6:1. Pinnoituksen paksuuden lisääminen PCB-tuotannon aikana parantaa lämmönkestävyyttä.
komponenttien sijoittaminen tasaiseen lämmönjakeluun, lämpösäiliöt ja lopullisen LED-piirilevyn käyttö ovat kaikki näkökohtia koko PIIRILEVYSUUNNITTELUSSA tehokkaan lämmönhallinnan ja luotettavuuden varmistamiseksi.
seuranta
komponenttien asettamisen jälkeen seuranta voi alkaa. Seurannan tehtävänä on luoda geometrioita siten, että kaikki samaan verkkoon liitetyt päätelaitteet ovat tehokkaasti yhteydessä toisiinsa, eri verkkoihin liitettyjä päätelaitteita ei ole kytketty toisiinsa ja kaikkia suunnittelusääntöjä noudatetaan. Huolellisen seurannan avulla haluamme välttää avauksia, ylikuulumisia ja shortseja samalla kun varmistamme laadukkaan valmistuksen ja luotettavuuden. Tässä vaiheessa suunnittelijamme ajattelevat raideleveyttä, symmetriaa, tilaa ja kiinnitysreikiä.
riittävä raideleveys varmistaa, että haluttu määrä virtaa kulkeutuu koko levyn läpi ylikuumenematta. Arvioitu virran ja kuparin paksuus sekä ympäristön lämpötila, radan pituus ja raideväli määräävät optimaalisen raideleveyden.
kaikki kappaleet eivät synny yhtä leveiksi. Power ja Maa kappaleita on paljon enemmän virtaa niiden läpi, joten nämä paljon leveämpi kuin keskimääräinen kappaleita tarkoittaa ei ole ylimääräistä lämpöä virtaa ohuempia kappaleita ja vahingoittaa aluksella.
kuten olemme jo maininneet-piirilevymme on optimoitu valmistusta varten. Tämän vuoksi suunnittelijamme jättävät riittävästi tilaa kaikkien raitojen ja tyynyjen sekä säde-kulmien väliin. Jos käytetään 90 asteen kulmaa raiteiden kanssa, on suurempi todennäköisyys, että syövytetty rata on kapeampi kuin vaadittu raideleveys. Sisällyttämällä viistetty tai säde kulma välttää tämän mahdollisuuden.
monikerroksinen PCB on PCB, jossa on yli 2 kerrosta, ne ovat ihanteellisia, kun tila on tiukka – sen sijaan, että fyysisten mittojen lisääminen vuorottelevat kuparikerrokset eristävällä materiaalilla voidaan lisätä välillä säästämään tilaa, parantamaan kokoonpanoa ja lisäämään aluetta, joka on käytettävissä seurantaan.
viimeistelyt
PCB: lle levitetyillä suojapinnoitteilla/pintakäsittelyillä on kaksi olennaista tehtävää – suojata paljastunutta kuparia ja tarjota juotettavissa oleva pinta kokoonpanoa varten. Viimeistelyn jälkeen on myös legenda, joka mahdollistaa tarvittavat merkinnät, jotka voivat auttaa valmistuksessa ja kenttäasennuksessa. Tämä antaa meille myös mahdollisuuden sisällyttää logosi PCBA: han suuren tuotemerkkitietoisuuden takaamiseksi. Yleisimmin käytetyt pintakäsittelyt ovat:
HASL (Hot Air Solder Levelling), OSP (Organic Solderability Preservation), Upotus Tina, elektrolyyttinen nikkeli/galvanoitu kulta, Upotus/hopea, enig, ENEPIG. Jokaisella pintakäsittelyllä on hyvät ja huonot puolensa, ja suunnittelijamme määrittelevät sopivimman viimeistelyn ennen valmistusta. Useimmissa tapauksissa, OSP käytetään, koska se antaa tasainen pinta tarvitaan hieno piki komponentteja ja hakuprosessi on yksinkertainen.
älykäs piirilevysuunnittelu on olennaista ihanteellisen LED-ratkaisun valmistamisessa. Näppärällä suunnittelulla pystymme sisällyttämään kaksipuoliset FR4-PCB: t ja monikerroksiset PCB: t optimaaliseen suorituskykyyn, kun tila on tiukka. Kaikkien PCB-malliemme ytimessä ovat vaatimuksesi ja sovelluksesi. Jos haluat lisätietoja asiantuntemuksestamme tai saada käsiisi ikioman LED-ratkaisun, jonka olemme suunnitelleet ja valmistaneet, ota meihin yhteyttä jo tänään.
Takaisin arkistoon