zasady projektowania LED PCB
nasi wykwalifikowani inżynierowie IPC wykorzystują najnowsze oprogramowanie CAD do projektowania obwodów drukowanych, które są zoptymalizowane do produkcji. Proces projektowania PCB łączy rozmieszczenie komponentów, śledzenie, wybór materiału i zarządzanie ciepłem, aby uzyskać łączność elektryczną na wyprodukowanej płytce drukowanej.
umieszczanie komponentów – nie rzucamy ich po prostu na
tak kuszące, jak może być rzucanie Diod Led i innych komponentów na płytę, jest to proces sprytnego umieszczania komponentów, który obniża koszty, ułatwia produkcję (lub jest tak prosty, jak to możliwe) i wysoką jakość. Zawsze projektujemy z myślą o optymalnej: możliwości produkcji, wydajności termicznej i optycznej – a dobre rozmieszczenie jest podstawą tego. Rozmieszczenie części może wpływać na niezawodność, procesy montażu, integralność połączenia lutowniczego i testowanie. Wiele aspektów projektowania PCB LED jest unikalnych Dla diod LED i ogólnie nieznanych szerszemu przemysłowi elektronicznemu. Płytki LED muszą być zaprojektowane w celu ograniczenia ruchu LED podczas lutowania rozpływowego, a wypełnienie toru musi być zoptymalizowane pod kątem wydajności termicznej i na przykład sprzężenia pojemnościowego.
oprócz Diod Led umieszczamy złącza, elementy aktywne i pasywne, Termistory i inne na płytkach LED, rozważając otwory montażowe, poprzez przelotki i umieszczenie optyczne. Przy tak wielu rozważaniach nic dziwnego, że projektowanie PCB jest jak rozwiązywanie zagadki.
nie wspomnieliśmy nawet o ograniczeniach wielkości fizycznej PCB oraz tolerancjach szczelin i luzu, które mają wpływ na umieszczenie, wymagania dotyczące testów elektrycznych (dostępność) i ograniczenia montażowe. Wymagany jest odpowiedni odstęp między komponentami, aby uniknąć przepięć na płycie. Przepełnienie to Najkrótsza odległość między komponentami mierzona wzdłuż powierzchni materiału izolacyjnego – prześwit natomiast to odległość między komponentami mierzona w powietrzu. Im więcej elementów jest do umieszczenia, tym trudniej jest osiągnąć pełzanie i prześwit. Nasz zespół rozważa materiał płytki drukowanej, izolację i zanieczyszczenie, które mogą wystąpić, gdy płytka drukowana jest w aplikacji, a następnie stosuje odpowiednie tolerancje dla pełzania i luzu dla długotrwałej wydajności.
Fig.1-Pomiar pełzania i luzu
materiały PCB
płytka PCB służy do wielu celów w projektach obwodów opartych na diodach LED; przede wszystkim zapewnia połączenia elektryczne między poszczególnymi komponentami i izolację elektryczną przewodów od siebie, ale często płytka PCB stanowi również jeden z pierwszych elementów ścieżki termicznej między komponentem LED a otaczającym powietrzem, podczas gdy płytka PCB może również stanowić podstawę, na której montowane są również elementy nieelektroniczne, tj. soczewki i odbłyśniki.
istnieją różne materiały PCB, które mogą być używane do zastosowań LED: zarówno FR4, jak i izolowane podłoże metalowe (IMS) są popularnym wyborem. Każdy materiał ma swoje względne zalety, od kosztów po wydajność cieplną.
IMS jako materiał PCB składa się z trzech głównych elementów; metalowej warstwy bazowej, folii dielektrycznej i górnej warstwy miedzi. Metalowa warstwa bazowa tworzy większość grubości PCB i nadaje strukturę mechaniczną i masę termiczną, zazwyczaj zastosowanym metalem będzie aluminium, ponieważ oferuje dobrą wydajność cieplną w stosunku do kosztów. Nie wszystkie płytki drukowane IMS są takie same, wysokowydajne materiały IMS mają dielektryki o wyższej przewodności cieplnej, co ostatecznie może dać produkt o znacznie dłuższej żywotności.
podsumowując, Płytki drukowane IMS są z natury bardzo dobre w rozpraszaniu ciepła, ponieważ są wykonane prawie w całości z metalu; jednak są zazwyczaj droższe niż Materiał FR4
FR4 jest tym, o czym większość ludzi myśli, gdy mówisz „Materiał PCB”. Jest szeroko stosowany we wszystkich rodzajach elektroniki i dlatego jest bardzo znanym materiałem dla projektantów obwodów. Materiał FR4 zbudowany jest ze wzmocnionej żywicy, na której została zamontowana Folia miedziana. Ponieważ materiał żywiczny jest izolatorem, możliwe jest stworzenie laminatu z wielu warstw obwodu umieszczonych jedna na drugiej, połączonych w zależności od potrzeb. Biorąc pod uwagę wydajność cieplną IMS z pewnością FR4 jest gorszy? Niekoniecznie. Dzięki sprytnej konstrukcji PCB możliwe jest osiągnięcie dobrej przewodności cieplnej dzięki materiałom FR4, zasadniczo tworząc ścieżki termiczne przez żywicę, które nie wpływają na funkcjonalność elektryczną płytki drukowanej.
Fig.2-skład PCB FR4 i IMS
zarządzanie ciepłem
materiały są wybierane w celu zapewnienia wytrzymałości strukturalnej w celu podtrzymania komponentów elektronicznych i rozproszenia ciepła z przewodów i komponentów. Nadmierne ciepło jest wrogiem PCB i musi być zarządzane dla niezawodności i prawidłowego funkcjonowania. Nasi projektanci starają się zmaksymalizować rozpraszanie ciepła za pomocą przelotek termicznych, inteligentnego umieszczania komponentów i wyboru materiału PCB.
Fig.3-przekrój termiczny via w podłożu FR4
wymiana ciepła nie jest wydajna tylko przy otaczającym powietrzu wokół gorącego urządzenia. Jednak ciepło może być przenoszone z dala od krytycznych elementów elektrycznych za pomocą przelotek termicznych. Ciepło jest przenoszone na ciepło poprzez przewodzenie, co pozwala na odejście ciepła od komponentów.
dodanie przelotek poprawi odporność termiczną płyty FR4, pod warunkiem, że zostaną one odpowiednio umieszczone, a grubość płyty została rozważona w celu określenia średnicy otworu. Grubsze płyty z bardzo małymi otworami są trudniejsze w produkcji – i droższe. Dopuszczalne proporcje wynoszą ≤6: 1. Zwiększenie grubości poszycia podczas produkcji PCB poprawia odporność termiczną.
rozmieszczenie komponentów w celu równomiernego rozprowadzania ciepła, radiatory i zastosowanie ostatecznej płytki LED są rozważaniami w całym projekcie PCB, aby zapewnić skuteczne zarządzanie ciepłem i niezawodność.
śledzenie
po umieszczeniu komponentów śledzenie może się rozpocząć. Zadaniem śledzenia jest tworzenie geometrii tak, aby wszystkie zaciski przypisane do tej samej sieci były efektywnie połączone, żadne zaciski przypisane do różnych sieci nie były połączone, a wszystkie zasady projektowania są przestrzegane. Dzięki starannemu śledzeniu staramy się unikać otworów, przesłuchów i szortów, zapewniając jednocześnie dobrą jakość produkcji i niezawodność. Na tym etapie nasi projektanci myślą o szerokości toru, symetrii, przestrzeni i otworach montażowych.
odpowiednia szerokość toru zapewnia transport żądanej ilości prądu na całej płycie bez przegrzania. Szacowany prąd i grubość miedzi wraz z temperaturą otoczenia, długością toru i rozstawem torów określają optymalną szerokość toru.
nie wszystkie ścieżki zostaną utworzone na równych szerokościach. Tory zasilające i naziemne będą miały znacznie więcej prądu przepływającego przez nie, dzięki czemu są znacznie szersze niż średnie tory, co oznacza, że nie będzie nadmiaru ciepła przepływającego przez cieńsze tory i uszkadzającego płytę.
jak już wspomnieliśmy – nasze płytki drukowane są zoptymalizowane pod kątem produkcji. Dlatego nasi projektanci pozostawiają wystarczająco dużo miejsca między wszystkimi ścieżkami i klockami oraz narożnikami promienia. W przypadku zastosowania kątów 90 stopni z torami istnieje większe prawdopodobieństwo, że trawiony Tor jest węższy niż wymagana szerokość toru. Zastosowanie narożnika fazowanego lub promienistego pozwala uniknąć takiej możliwości.
Wielowarstwowa płytka drukowana to płytka drukowana, która ma więcej niż 2 warstwy, są idealne, gdy przestrzeń jest ciasna – zamiast zwiększać wymiary fizyczne można dodawać naprzemienne warstwy miedzi z materiałem izolacyjnym, aby zaoszczędzić miejsce, poprawić montaż i zwiększyć obszar dostępny do śledzenia.
wykończenia
istnieją dwie podstawowe funkcje powłok ochronnych/wykończeń powierzchni nakładanych na PCB – Chroń odsłoniętą miedź i zapewnij lutowalną powierzchnię do montażu. Po zakończeniu jest również legenda, która pozwala na wymagane oznaczenia, które mogą pomóc w produkcji i montażu w terenie. Pozwala nam to również na włączenie Twojego logo do PCBA w celu uzyskania doskonałej świadomości marki. Najczęściej stosowanymi wykończeniami powierzchni są:
HASL (wyrównywanie lutowania gorącym powietrzem), OSP (środek konserwujący do lutowania organicznego), cyna zanurzeniowa, nikiel elektrolityczny/złoto galwaniczne, zanurzenie/srebro, ENIG, ENEPIG. Każde wykończenie powierzchni ma zalety i wady, a nasi projektanci określą Najbardziej odpowiednie wykończenie przed rozpoczęciem produkcji. W większości przypadków stosuje się OSP, ponieważ zapewnia płaską powierzchnię wymaganą dla elementów o drobnym skoku, a proces aplikacji jest prosty.
Inteligentna konstrukcja PCB ma fundamentalne znaczenie dla produkcji idealnego rozwiązania LED. Dzięki sprytnej konstrukcji jesteśmy w stanie zastosować dwustronne płytki FR4 i wielowarstwowe Płytki drukowane, aby uzyskać optymalną wydajność, gdy przestrzeń jest ciasna. Sercem wszystkich naszych projektów PCB są Twoje wymagania i zastosowanie. Aby uzyskać więcej informacji na temat naszej wiedzy lub uzyskać własne rozwiązanie LED zaprojektowane i wyprodukowane przez nas Skontaktuj się z nami już dziś.
wróć do archiwum