princípios de projeto do PWB do diodo emissor de luz
nossos coordenadores qualificados IPC usam o software o mais atrasado do CAD para projetar as placas de circuito que são aperfeiçoadas para ser manufacturado. O processo de projeto do PWB combina a colocação componente, o seguimento, a seleção material e a gestão térmica para conseguir a conectividade elétrica em uma placa de circuito fabricada.
colocação de componentes – não os jogamos apenas em
por mais tentador que seja apenas lançar LEDs e outros componentes na placa, é o processo de colocação inteligente de componentes que mantém os custos baixos, fabricação fácil (ou o mais simples possível) e alta qualidade. Nós sempre projetamos para o ideal: capacidade de fabricação, desempenho térmico e óptico – e uma boa colocação é a base disso. O arranjo das peças pode impactar a confiabilidade, os processos de montagem, a integridade da Junta de solda e os testes. Muitos aspectos do projeto do PWB do diodo emissor de luz são originais aos diodos emissores de luz e desconhecidos geralmente à indústria eletrônica mais larga. Os PCBs do diodo emissor de luz precisam de ser projetados restringir o movimento do diodo emissor de luz durante a solda do reflow e a inundação-suficiência da trilha precisam de ser aperfeiçoados para o desempenho térmico e o acoplamento capacitivo por exemplo.
além dos LEDs, estamos colocando conectores, componentes ativos e passivos, termistores e muito mais em PCBs LED enquanto consideramos furos de montagem, através de vias e colocação óptica. Com tantas considerações, não é de admirar que o design do PCB seja como resolver um quebra-cabeça.
nem sequer mencionamos restrições de tamanho físico de PCB e tolerâncias de dispersão e folga que afetam a colocação, requisitos de teste elétrico (acessibilidade) e limitações de montagem. A folga adequada entre os componentes é necessária para evitar um evento de sobretensão na placa. A dispersão é a distância mais curta entre os componentes medidos ao longo da superfície do material de isolamento – a folga, por outro lado, é a distância entre os componentes medidos pelo ar. Quanto mais componentes houver para colocar, mais difícil pode ser conseguir creepage e clearance. Nossa equipe considera o material do PWB, a isolação e a poluição que poderiam ocorrer quando o PWB está na aplicação, aplicam então as tolerâncias relevantes para a dispersão e o afastamento para o desempenho duradouro.
Fig.1-Medição de dispersão e folga
materiais PCB
o PCB atende a uma série de propósitos em projetos de circuitos baseados em LED; mais notavelmente, ele fornece as conexões elétricas entre componentes individuais e o isolamento elétrico de condutores uns dos outros, mas muitas vezes o PCB também forma um dos primeiros elementos da via térmica entre o componente LED e o ar ambiente, enquanto o PCB também pode formar uma base na qual componentes não Eletrônicos também são montados, ou seja, Lentes e refletores.
existem vários materiais PCB que podem ser usados para aplicações de LED: tanto FR4 quanto substrato de metal isolado (IMS) são escolhas populares. Cada material tem seus próprios méritos relativos, variando do custo até o desempenho térmico.
IMS como um material PCB é composto por três elementos principais; uma camada de base de metal, um filme dielétrico e uma camada superior de cobre. A camada baixa do metal forma o volume da espessura do PWB e dá a estrutura mecânica e a massa térmica, tipicamente o metal usado será alumínio porque oferece o bom desempenho térmico contra o custo. Nem todos os PCBs IMS são os mesmos, os materiais IMS de alto desempenho têm dielétricos com maior condutividade térmica, o que, em última análise, pode render a um produto com vida útil significativamente mais longa.
em Resumo, Os PCBs IMS são inerentemente muito bons em dissipar o calor porque são feitos quase inteiramente de metal; no entanto, eles são normalmente mais caros do que o material FR4
FR4 é o que a maioria das pessoas pensa quando você diz, ‘Material PCB’. É amplamente utilizado em todos os tipos de eletrônicos e, portanto, é um material muito familiar para designers de circuitos. O material FR4 é construído a partir de resina reforçada na qual uma folha de cobre foi montada. Como o material de resina é um isolador, é possível criar um laminado de muitas camadas de circuito colocadas uma sobre a outra, interconectadas conforme necessário. Dado o desempenho térmico do IMS certamente FR4 é inferior? Não necessariamente. Com um design inteligente de PCB, é possível obter uma boa condutividade térmica através de materiais FR4, criando essencialmente caminhos térmicos através da resina que não afetam a funcionalidade elétrica do PCB.
Fig.2-Composição PCB de FR4 e IMS
gerenciamento térmico
os materiais são selecionados para Fornecer resistência estrutural para suportar os componentes eletrônicos e dissipar o calor dos condutores e dos componentes. O calor excessivo é o inimigo do PCB e deve ser gerenciado para confiabilidade e função adequada. Nossos designers procuram maximizar a dissipação de calor com o uso de vias térmicas, colocação inteligente de componentes e escolha de Material PCB.
Fig.3-secção transversal do substrato térmico via in FR4
a troca de calor não é eficiente apenas com o ar ambiente em torno de um dispositivo quente. No entanto, o calor pode ser transferido para longe dos componentes elétricos críticos com o uso de vias térmicas. O calor é transferido para uma via térmica por condução e isso permite que o calor se afaste dos componentes.
adicionar vias melhorará a resistência térmica de uma placa FR4, desde que sejam colocadas apropriadamente, e a espessura da placa foi considerada para determinar o diâmetro do furo. Placas mais grossas com orifícios muito pequenos são mais difíceis de fabricar – e mais caras. Uma proporção aceitável é ≤6: 1. Aumentar a espessura do chapeamento durante a produção do PWB melhora a resistência térmica.
a colocação de componentes para distribuição uniforme de calor, dissipadores de calor e a aplicação do PCB LED final são considerações em todo o projeto do PCB para garantir um gerenciamento térmico e confiabilidade eficazes.
rastreamento
uma vez que os componentes são colocados, o rastreamento pode começar. A tarefa do rastreamento é criar geometrias de modo que todos os terminais atribuídos à mesma rede sejam conectados de forma eficiente, nenhum terminal atribuído a redes diferentes seja conectado e todas as regras de design sejam obedecidas. Através de um acompanhamento cuidadoso, procuramos evitar aberturas, crosstalk e shorts, garantindo uma fabricação e confiabilidade de boa qualidade. Nesta fase, nossos designers estão pensando na largura da pista, simetria, espaço e furos de montagem.
uma largura adequada da trilha assegura – se de que a quantidade desejada de corrente esteja transportada durante todo a placa sem superaquecer. A corrente estimada e a espessura do cobre, juntamente com a temperatura ambiente, o comprimento da via e o espaçamento da via, determinam a largura ideal da via.
nem todas as faixas serão criadas para larguras iguais. As faixas de energia e terra terão muito mais corrente fluindo através delas, tornando-as muito mais largas do que as faixas médias significa que não haverá excesso de calor fluindo através de faixas mais finas e danificando a placa.
como já mencionamos – nossas placas de circuito são otimizadas para fabricação. É por isso que nossos designers deixam espaço suficiente entre todas as faixas e almofadas e cantos de raio. Se estiver usando ângulos de 90 graus com faixas, há uma probabilidade maior de que a faixa gravada seja mais estreita do que a largura da faixa necessária. Incorporar chanfrado ou um canto do raio evita esta possibilidade.
um PCB de várias camadas é um PCB que tem mais de 2 camadas, eles são ideais quando o espaço é apertado – em vez de aumentar as dimensões físicas camadas alternadas de cobre com material isolante podem ser adicionadas entre para economizar espaço, melhorar a montagem e aumentar a área disponível para rastreamento.
acabamentos
existem duas funções essenciais de revestimentos de proteção / acabamentos de superfície aplicados ao PCB-proteja o cobre exposto e forneça uma superfície soldável para montagem. Após o acabamento, há também legenda que permite marcações necessárias que podem ajudar na fabricação e instalação de campo. Isso também nos permite incorporar seu logotipo no PCBA para uma grande conscientização da marca. Os revestimentos de superfície os mais de uso geral são:HASL (nivelamento da solda do ar quente), OSP (preservativo orgânico da Solderability), lata da imersão, níquel eletrolítico/ouro galvanizado, imersão/prata, ENIG, ENEPIG. Cada acabamento de superfície tem prós e contras e nossos designers especificarão o acabamento mais adequado antes da fabricação. Na maioria dos casos, o OSP é usado, pois fornece uma superfície plana necessária para componentes de passo fino e o processo de aplicação é simples.
o design inteligente de PCB é fundamental para fabricar sua solução LED ideal. Com design inteligente, podemos incorporar PCBs FR4 de dupla face e PCBs multicamadas para um desempenho ideal quando o espaço é apertado. No coração de todos os nossos projetos PCB são suas necessidades e aplicação. Para obter mais informações sobre nossa experiência ou para colocar suas mãos em sua própria solução LED projetada e fabricada por nós, entre em contato conosco hoje.
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