Metode yang Berkontribusi pada Optimalisasi Desain PCB LED dan Kontrol Kualitas

Tampilan LED (Light Emitting Diode) telah dianut oleh industri elektronik karena keunggulannya mulai dari tingkat ringan yang tinggi, konsumsi energi yang rendah, masa pakai yang lama hingga stabilitas. Karena kemajuan konstan pada indeks teknis seperti nada, stabilitas, kecerahan, atau kedalaman warna (skala abu-abu), papan sirkuit cetak (PCB) harus memenuhi persyaratan yang semakin tinggi dalam hal kualitas dan keandalan produk akhir.

Kemunduran Manufaktur PCB LED

• Grafik Sirkuit

Karena jalur sirkuit dan bantalan diatur dalam kepadatan tinggi di sisi LED, pengurangan goresan adalah pertimbangan utama selama fabrikasi. Disarankan untuk merancang lapisan sirkuit padat sesuai dengan gambar referensi saat eksposur sedang diimplementasikan. Upaya harus dilakukan untuk mengurangi goresan pemolesan dan cacat gambar pada proses pemolesan papan melalui proses pengisian (VFP) dan pemolesan papan sebelum aplikasi topeng solder.

• Toleransi Kontur

Toleransi kontur papan LED saat ini biasanya pada ± 0,1 mm. Namun, toleransi yang lebih ketat seperti ±0,08mm atau ±0,05mm cenderung diperlukan berdasarkan kebutuhan selama perakitan layar LED. Oleh karena itu, pembuatan mekanis papan sirkuit LED harus menghadapi tantangan besar.

Selain itu, upaya untuk memanfaatkan panel yang tinggi menyebabkan margin teknis yang terbatas dalam proses fabrikasi PCB. Selanjutnya, hanya beberapa lubang kecil yang diperbolehkan di papan dengan jumlah 3 hingga 4 dan diameter sekitar 0,8 mm. Akibatnya, sekrup gagal memainkan peran fiksasi yang seharusnya dilakukan dalam proses penggilingan sehingga memungkinkan terjadinya masalah termasuk asimetri gambar, tonjolan sudut papan, dan pengelupasan minyak topeng solder. Ketika papan menampilkan ukuran gambar normal, masalah sering terjadi seperti ketidaksesuaian antara via dan margin, pad dan margin.

• Warna Topeng Solder

Warna topeng solder adalah parameter penting untuk ditentukan sebelum pembuatan PCB dan ada banyak pilihan dari warna tradisional termasuk hijau, merah dan hitam hingga warna yang tidak biasa seperti hitam matte atau ungu yang mewakili kepribadian. Saat ini, matte black sebagian besar diterapkan oleh papan sirkuit LED dan diferensiasi warna topeng solder antara papan sirkuit dalam batch yang berbeda terkait erat dengan resolusi tampilan LED. Ketika LED menampilkan nada yang cukup besar antara satu sama lain, perbedaan warna topeng solder dapat dikompensasikan dengan kap lampu. Namun, pengurangan pitch LED menyebabkan kegagalan kap lampu yang konstan sehingga sisi LED akan langsung terpapar ke luar. Selain itu, diferensiasi warna topeng solder dapat dibangkitkan oleh pemrosesan lapisan tembaga sebelum topeng solder, ketebalan topeng solder, diferensiasi eksposur dan waktu tunggu untuk topeng solder untuk memadat.

• Uji Listrik

Desain PCB LED tanpa batas sangat menantang penandaan dalam uji listrik juga. Ukuran dan pitch LED dari papan sirkuit LED secara langsung menentukan jumlah LED dan bantalan. Sampai sekarang, biasanya terjadi bahwa jumlah LED di sisi LED papan sirkuit melebihi puluhan ribu dan bantalan melebihi 60 ribu. Susunan LED dengan kepadatan tinggi seperti itu membawa kesulitan yang sangat berat untuk menjalankan dan menghentikan uji listrik. Oleh karena itu, beberapa tes listrik atau tes probe terbang harus diandalkan. Namun demikian, uji wahana terbang memiliki kelemahan yaitu memakan banyak waktu.

Teknik Desain PCB LED

Terlepas dari kemunduran manufaktur PCB yang terdaftar, bersama dengan atribut PCB LED seperti pad kecil, sejumlah besar sirkuit pad dengan kepadatan tinggi, beberapa metode tersedia untuk mengatasi kemunduran tersebut melalui desain PCB.

• Pitch

PCB yang diterapkan untuk tampilan LED, juga disebut PCB LED, memiliki desain luar yang sangat simetris. Ketika datang ke lapisan tembaga papan sirkuit LED, satu sisi sepenuhnya ditutupi dengan bantalan yang disusun dalam matriks, yang disebut sisi LED. Secara umum, 4 bantalan dianggap sebagai satu unit di mana LED dipasang. Komponen dirakit di sisi lain dari lapisan tembaga, yang disebut sisi driver.

Pitch LED yang lebih kecil, efek tampilan yang lebih baik dan begitu juga resolusinya. Hingga saat ini, jarak pitch yang selaras dengan SMT (Surface Mount Technology) saat ini adalah dari 0,45 mm hingga 1,6 mm, sedangkan pitch LED dari 1,0 mm hingga 4,0 mm. Desain PCB LED terutama tergantung pada spesifikasi bantalan LED. Gambar di bawah menunjukkan perbandingan antara nada SMT dan nada LED.

• Jalur Buta Pengeboran Laser

Sedangkan untuk stack board yang mengandung minimal 2 lapisan, diperlukan teknik electrical soldering blind via filling bila stack via didesain sebagai laser drilling. Akhirnya, kompleksitas prosedur dan biaya produksi akan naik. Oleh karena itu, jika menyangkut papan tumpukan dengan lebih dari 2 lapisan, lubang buta pengeboran laser disarankan untuk dirancang sebagai lubang terhuyung-huyung alih-alih vias tumpuk. Stack vias pengeboran laser harus dihindari.

• Lubang Pemasangan LED

Lubang pemasangan LED adalah lubang non-penetrasi dengan toleransi diameter yang disarankan pada ±0,05mm; kedalaman (H) tidak boleh lebih dari nilai ketebalan papan (T) dikurangi 0,5 mm dengan rumus:H T - 0,5 mm. Toleransi kedalaman harus lebih dari ±0.2mm sedangkan sudut pengeboran konvensional (θ) adalah 130°. Gambar 3 menunjukkan parameter lubang pemasangan LED.

Jika area tanpa tembaga di sekitar lubang non-penetrasi (NP) memiliki jarak yang tidak mencukupi, lubang NP mungkin akan dilapisi melalui lubang atau tembaga akan terpapar di margin vias. Ketika datang ke lubang NP yang membutuhkan bantalan pembuka topeng solder dibiarkan di permukaan vias, area pemisahan tanpa tembaga yang lebih besar dari 0,15mm harus dirancang antara vias NP dan bantalan. Ketika NP vias tidak membutuhkan pad, seluruh pad dapat dibatalkan.

• Jarak antara Pad dan Margin Luar

Ruang yang cukup harus dipertahankan antara bantalan margin dan margin luar. Jika ruang tidak mencukupi, masalah seperti deteksi penggilingan &paparan tembaga akan terjadi.

• Pad Pembuka Topeng Solder

Tembaga menentukan disarankan pada bantalan, yang mampu secara efektif menghentikan pengelupasan topeng solder. Ketika margin pitch SMT cocok untuk manufaktur, definisi SM dapat dipertimbangkan. Hasilnya, pad akan memiliki tingkat kesesuaian yang tinggi.

8 Cara Mengatasi Cacat PCB LED

• Goresan Sirkuit

Bantalan dengan kepadatan tinggi di sisi LED menyebabkan sedikit goresan menjadi cacat yang mematikan. Disarankan bahwa volume foil tembaga yang relatif tinggi harus diterapkan sehingga skrap terbuka dan hubung singkat pasti akan berkurang akibat goresan.

Seiring dengan fitur teknik jendela yang lebih besar, bantalan dalam kepadatan tinggi menyebabkan cacat resesif paparan tembaga di sisi sirkuit. Jenis cacat ini jarang diamati sampai prosedur SMT selesai. Masalah ini sebagian dapat diselesaikan dengan mengecilkan jarak garis secara relatif untuk meningkatkan jarak antara garis dan pad.

• Pengelupasan Minyak Masker Solder

Topeng solder hitam memberikan persyaratan tinggi untuk energi paparan dan bahkan minyak topeng solder yang sedikit lebih tebal dapat dengan mudah menyebabkan paparan minyak topeng solder yang tidak lengkap di lapisan bawah, akhirnya menyebabkan pengelupasan minyak topeng solder. Paparan sekunder dapat diterapkan untuk mengatasi masalah ini secara efektif. Tentu saja, kapasitas pengiriman topeng solder juga akan ditantang.

• Ketidaksesuaian Warna Minyak Masker Solder

Berbeda dengan kebanyakan papan sirkuit tercetak, sisi LED dari papan sirkuit LED memiliki persyaratan tinggi untuk ketidaksesuaian warna. Sampai saat ini, tidak ada standar penilaian yang diterima oleh publik dan sangat sulit untuk menilainya secara kuantifikasi. Kesesuaian warna minyak dihasilkan dari sejumlah besar elemen. Selain itu, itu tergantung pada kondisi manufaktur yang lebih ketat daripada papan sirkuit biasa. Oleh karena itu, kesesuaian warna oli dapat dicapai dengan menjelajahi parameter dan metode kontrol yang paling sesuai, yang membutuhkan teknologi manufaktur yang ketat dan pengalaman fabrikasi bertahun-tahun di industri ini.

• Garis Besar Papan Buruk

Sedangkan untuk papan yang lebih kecil tanpa margin, lubang pemasangan LED menyebabkan efek penandaan yang buruk dan sekrup penandaan cenderung longgar dan bergeser, menyebabkan cacat seperti perpindahan garis besar dan tonjolan sudut papan. Margin bantuan proses yang sesuai dapat dipilih sebagai metode peningkatan.

• Cacat Sudut Papan

Ketika datang ke papan sirkuit dengan ketebalan yang relatif tinggi, sudut samping yang rapuh pada papan sirkuit LED harus mendapat perhatian dari operator. Untuk menghindari terjadinya cacat dalam proses pengangkutan, maka perlu dilakukan penambahan base plate sebagai proteksi sebagai tindakan proteksi. Selain itu, ukuran pelat dasar harus sedikit lebih besar dari ukuran margin tunggal.

• Warpage

Sisi LED dari papan sirkuit LED berisi sejumlah besar bantalan dengan kepadatan tinggi sementara balok tembaga besar disusun di sisi driver. Jenis tegangan asimetris ini dianggap sebagai alasan utama yang berkontribusi terhadap lengkungan papan. Untuk menjaga kerataan yang wajar, lengkungan papan LED harus dikontrol secara ketat di bawah 0,5%.

• Garis Besar Pad

Susunan pad dalam tipe matriks dengan mudah menyebabkan kelelahan visual inspektur visual, yang menyebabkan rasio penghilangan yang tinggi. Namun demikian, inspektur garis besar memiliki masalah seperti waktu inspeksi yang lama dan tingkat kelulusan yang rendah. Oleh karena itu, masalah tersebut tidak dapat dikurangi secara efisien kecuali ada upaya pengendalian prosedur.

• Menurunkan Fungsi

Perbedaan antara jenis lain dari PCB dan PCB LED, topeng solder hitam dan bantalan dalam kepadatan tinggi membawa kesulitan untuk analisis kesalahan perakitan papan sirkuit cetak (PCBA). Ketika fungsi yang buruk terjadi, PCBA hanya menjelaskannya dan gagal menunjukkan pad tertentu. Masalah ini biasanya ditunjukkan sebagai kegagalan seluruh baris LED. Dihadapkan dengan masalah seperti itu, titik jaringan tertentu harus ditentukan setelah banyak upaya. Metode optimal untuk membuatnya benar harus bergantung pada pembongkaran komponen dan penghilangan minyak masker solder.

Sumber Daya Bermanfaat:
• Aturan Utama Desain PCB yang Harus Anda Ketahui
• Kemungkinan Masalah dan Solusi dalam Proses Desain PCB
• Cara Memastikan Kualitas PCB
• Bagaimana untuk Menerapkan Pemeriksaan Kualitas PCB
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart - Beberapa opsi Nilai tambah
• Layanan Perakitan PCB Tingkat Lanjut dari PCBCart - Mulai dari 1 buah