LED PCB tervezési alapelvek
IPC minősített mérnökeink a legújabb CAD szoftvert használják a gyártásra optimalizált áramköri lapok tervezéséhez. A PCB tervezési folyamat egyesíti az alkatrészek elhelyezését, nyomon követését, anyagválasztását és hőkezelését, hogy elektromos kapcsolatot érjen el egy gyártott áramköri lapon.
komponens elhelyezés – nem csak dobjuk őket
olyan csábító, mint lehet, hogy csak LED-eket és egyéb alkatrészeket dobunk a táblára, ez az okos alkatrész-elhelyezés folyamata, amely csökkenti a költségeket, a gyártás egyszerű (vagy a lehető legegyszerűbb) és a minőség magas. Mindig optimálisan tervezünk: gyárthatóság, termikus és optikai teljesítmény – és ennek alapja a jó elhelyezés. Az alkatrészek elrendezése befolyásolhatja a megbízhatóságot, az összeszerelési folyamatokat, a forrasztási hézagok integritását és tesztelését. A LED-es NYÁK-tervezés számos aspektusa egyedülálló a LED-ek számára, és általában ismeretlen a szélesebb elektronikai ipar számára. A LED-es PCB-ket úgy kell megtervezni, hogy korlátozzák a LED mozgását a reflow forrasztás során, és a pálya árvíztöltését például a hőteljesítményre és a kapacitív csatolásra optimalizálni kell.
a LED-ek mellett csatlakozókat, aktív és passzív komponenseket, termisztorokat és egyebeket helyezünk a LED-es PCB-kre, miközben figyelembe vesszük a szerelési lyukakat, a vias és az optikai elhelyezésen keresztül. Annyi megfontolás mellett nem csoda, hogy a NYÁK-tervezés olyan, mint egy rejtvény megoldása.
még nem is említettük a PCB fizikai méretkorlátozásait, valamint a kúszási és hézagtűréseket, amelyek befolyásolják az elhelyezést, az elektromos vizsgálati követelményeket (hozzáférhetőség) és az összeszerelési korlátozásokat. Az alkatrészek közötti megfelelő távolság szükséges a táblán lévő túlfeszültség-esemény elkerülése érdekében. A kúszás a szigetelőanyag felületén mért komponensek közötti legrövidebb távolság-a hézag viszont a levegőn mért alkatrészek közötti távolság. Minél több alkatrészt kell elhelyezni, annál nehezebb lehet a kúszás és a távolság elérése. Csapatunk figyelembe veszi a NYÁK anyagát, a szigetelést és a szennyezést, amely akkor fordulhat elő, amikor a NYÁK az alkalmazásban van, majd a kúszás és a távolság megfelelő tűréseit alkalmazza a tartós teljesítmény érdekében.
Fig.1-Creepage és clearance mérés
PCB anyagok
a PCB számos célt szolgál a LED-alapú áramköri tervekben; leginkább az egyes komponensek és a vezetők egymástól való elektromos szigetelését biztosítja, de gyakran a PCB a LED-komponens és a környezeti levegő közötti hőút egyik legelső elemét is képezi, míg a PCB olyan alapot is képezhet, amelyre a nem elektronikus alkatrészek is fel vannak szerelve, azaz lencse és reflektorok.
különböző PCB anyagok használhatók LED alkalmazásokhoz: mind az FR4, mind a szigetelt fém hordozó (IMS) népszerű választás. Minden anyagnak megvan a maga relatív érdeme, kezdve a költségtől a hőteljesítményig.
az IMS mint PCB anyag három fő elemből áll; egy fém alapréteg, egy dielektromos film és egy réz felső réteg. A fém alapréteg képezi a PCB vastagságának nagy részét, és mechanikai szerkezetet és hőtömeget ad, jellemzően a felhasznált fém alumínium lesz, mivel jó hőteljesítményt kínál a költségekhez képest. Nem minden IMS PCB azonos, a nagy teljesítményű IMS anyagok nagyobb hővezető képességű dielektrikumokkal rendelkeznek, ami végül lényegesen hosszabb élettartamú terméket eredményezhet.
Összefoglalva, az IMS PCB-k eredendően nagyon jók a hő elvezetésében, mert szinte teljes egészében fémből készülnek; azonban általában költségesebbek, mint az FR4 anyag
az FR4 az, amire a legtöbb ember gondol, amikor azt mondja: ‘PCB anyag’. Széles körben használják mindenféle elektronikában, így nagyon ismerős anyag az áramkörök tervezői számára. Az FR4 anyag megerősített gyantából készül, amelyre rézfóliát szereltek fel. Mivel a gyanta anyaga szigetelő, lehetőség van számos áramköri réteg laminátumának létrehozására, amelyek egymás tetejére vannak helyezve, szükség szerint összekapcsolva. Tekintettel az IMS termikus teljesítményére, az FR4 biztosan alacsonyabb? Nem feltétlenül. Az okos NYÁK-kialakítással jó hővezető képességet lehet elérni az FR4 anyagokon keresztül, lényegében olyan hőutakat hozva létre a gyantán keresztül, amelyek nem befolyásolják a NYÁK elektromos funkcionalitását.
Fig.2-PCB összetétele FR4 és IMS
Thermal Management
anyagok vannak kiválasztva, hogy a szerkezeti szilárdság, hogy támogassa az elektronikus alkatrészek és eloszlatni a hőt a vezetők és az alkatrészeket. A túlzott hő a PCB ellensége, és a megbízhatóság és a megfelelő működés érdekében kezelni kell. Tervezőink arra törekszenek, hogy maximalizálják a hőelvezetést a termikus vias, az intelligens alkatrészelhelyezés és a PCB anyagválasztás használatával.
Fig.3-keresztmetszete termikus keresztül FR4 szubsztrát
hőcserélő nem hatékony, csak a környezeti levegő körül egy forró eszköz. A hő azonban termikus vias használatával átvihető a kritikus elektromos alkatrészektől. A hő vezetés útján kerül át a hőre, ami lehetővé teszi a hő elmozdulását az alkatrészektől.
a vias hozzáadása javítja az FR4 tábla hőállóságát, feltéve, hogy megfelelően vannak elhelyezve, és a lemez vastagságát figyelembe vették a lyuk átmérőjének meghatározásához. A nagyon kis lyukakkal rendelkező vastagabb táblákat nehezebb gyártani-és drágábbak. Elfogadható képarány 6:1. A bevonat vastagságának növelése a PCB gyártása során javítja a hőállóságot.
Alkatrészelhelyezés az egyenletes hőelosztáshoz, a hűtőbordák és a végső LED PCB alkalmazása mind a PCB-tervezés során megfontolások a hatékony hőkezelés és megbízhatóság biztosítása érdekében.
követés
az összetevők elhelyezése után a követés megkezdődhet. A követés feladata olyan geometriák létrehozása, hogy az azonos hálóhoz rendelt összes terminál hatékonyan csatlakozik, a különböző hálókhoz rendelt terminálok nincsenek csatlakoztatva, és minden tervezési szabályt betartanak. A gondos nyomon követés révén arra törekszünk, hogy elkerüljük a nyitásokat, az áthallásokat és a rövidnadrágokat, miközben biztosítjuk a jó minőségű gyártást és a megbízhatóságot. Ebben a szakaszban tervezőink a nyomtáv, a szimmetria, a tér és a szerelőfuratok tekintetében gondolkodnak.
a megfelelő nyomtáv biztosítja, hogy a kívánt árammennyiség túlmelegedés nélkül szállítható az egész táblán. A becsült áram – és rézvastagság, valamint a környezeti hőmérséklet, a vágányhossz és a vágánytávolság határozza meg az optimális nyomtávot.
nem minden sáv jön létre egyenlő szélességben. Az erő-és földi pályákon sokkal több áram áramlik át rajtuk, így ezek sokkal szélesebbek, mint az átlagos pályák, azt jelenti, hogy nem lesz felesleges hő a vékonyabb pályákon keresztül, és károsítja a táblát.
mint már említettük – áramköri lapjainkat gyártásra optimalizáltuk. Ez az oka annak, hogy tervezőink elegendő helyet hagynak az összes pálya és párna és sugár sarkok között. Ha 90 fokos szöget használ vágányokkal, nagyobb a valószínűsége annak, hogy a maratott vágány keskenyebb, mint az előírt nyomtáv. A lekerekített vagy sugaras sarok beépítése elkerüli ezt a lehetőséget.
a többrétegű NYÁK olyan NYÁK, amelynek több mint 2 rétege van, ideálisak, ha szűk a hely – ahelyett, hogy növelnék a fizikai méreteket, a réz szigetelőanyaggal váltakozó rétegei hozzáadhatók a helytakarékosság, az összeszerelés javítása és a követésre rendelkezésre álló terület növelése érdekében.
felületek
a PCB – n alkalmazott védőbevonatoknak/felületkezeléseknek két alapvető funkciója van-védi a kitett rézet és forrasztható felületet biztosít az összeszereléshez. A befejezés után van egy legenda is, amely lehetővé teszi a szükséges jelöléseket, amelyek segíthetnek a gyártásban és a helyszíni telepítésben. Ez lehetővé teszi számunkra, hogy logóját beépítsük a PCBA-ba a nagy márkaismertség érdekében. A leggyakrabban használt felületkezelések a következők:
HASL (forrólevegős forrasztási szintezés), OSP (szerves Forraszthatósági tartósítószer), merülő ón, elektrolitikus nikkel/galvanizált arany, merülő/ezüst, ENIG, ENEPIG. Minden felületnek vannak előnyei és hátrányai, és tervezőink a gyártás előtt meghatározzák a legmegfelelőbb felületet. A legtöbb esetben az OSP-t használják, mivel sík felületet biztosít a finom hangmagasságú alkatrészekhez, és az alkalmazási folyamat egyszerű.
az intelligens NYÁK-tervezés alapvető fontosságú az ideális LED-megoldás gyártásához. Az okos kialakításnak köszönhetően képesek vagyunk kétoldalas FR4 PCB-ket és többrétegű PCB-ket beépíteni az optimális teljesítmény érdekében, ha szűk a hely. Minden PCB-tervünk középpontjában az Ön igényei és alkalmazása áll. További információ a szakértelem, vagy hogy a kezét a maga által tervezett és gyártott LED megoldás velünk a kapcsolatot még ma.
vissza az archívumhoz