Mengoptimalkan Desain PCB LED untuk Kualitas dan Keandalan Unggul

Layar LED (Light Emitting Diode) telah diterima oleh industri elektronik karena kelebihannya yang mulai dari kecerahan tinggi, konsumsi energi rendah, umur panjang, hingga stabilitas. Akibat kemajuan berkelanjutan pada indeks teknis seperti jarak titik, stabilitas, kecerahan, atau kedalaman warna (grayscale), papan sirkuit cetak (PCB) harus memenuhi persyaratan yang semakin tinggi dalam hal kualitas dan keandalan produk akhir.

Kekurangan Manufaktur PCB LED

• Grafik Sirkuit

Karena garis sirkuit dan pad diatur dengan kepadatan tinggi pada sisi LED, pengurangan goresan adalah pertimbangan utama selama pembuatan. Disarankan untuk merancang lapisan sirkuit padat sesuai gambar referensi saat pencahayaan dilakukan. Upaya harus dilakukan untuk mengurangi goresan pelawasan dan cacat gambar dalam proses pelawasan papan dalam proses pengisian via (VFP) dan pelawasan papan sebelum aplikasi solder mask.

• Toleransi Kontur

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

Selain itu, berusaha untuk utilizasi panel yang tinggi menyebabkan margin teknis yang terbatas dalam proses pembuatan PCB. Selain itu, hanya beberapa lubang through kecil yang diizinkan pada papan dengan jumlah 3 hingga 4 dan diameter sekitar 0,8 mm. Akibatnya, baut gagal berperan sebagai pemegang yang seharusnya selama proses frais sehingga mungkin terjadi masalah termasuk asimetri bentuk, benglek sudut papan, dan pelupesan minyak solder mask. Ketika papan memiliki ukuran bentuk normal, masalah sering terjadi seperti ketidaksesuaian antara via dan margin, pad dan margin.

• Warna Solder Mask

Warna solder mask adalah parameter penting yang harus ditentukan sebelum pembuatan PCB dan ada banyak pilihan dari warna tradisional termasuk hijau, merah, dan hitam hingga warna tidak biasa seperti hitam matte atau ungu yang mewakili kepribadian. Kini, hitam matte sebagian besar diterapkan oleh papan sirkuit LED dan perbedaan warna solder mask antara papan sirkuit dalam berbagai batch sangat terkait dengan resolusi layar LED. Ketika LED memiliki jarak titik yang cukup besar di antara satu sama lain, perbedaan warna solder mask dapat dikompensasi oleh pelindung lampu. Namun, pengurangan jarak titik LED menyebabkan kegagalan berkelanjutan pelindung lampu sehingga sisi LED akan langsung terpapar ke luar. Selain itu, perbedaan warna solder mask dapat disebabkan oleh pemrosesan lapisan tembaga sebelum solder mask, ketebalan solder mask, perbedaan pencahayaan, dan waktu tunggu untuk solder mask mengeras.

• Uji Listrik

Desain tanpa margin pada PCB LED sangat menantang pencarian mark-up dalam uji listrik. Ukuran dan jarak titik LED pada papan sirkuit LED secara langsung menentukan jumlah LED dan pad. Hingga sekarang, biasanya terjadi bahwa jumlah LED di sisi LED papan sirkuit melebihi puluhan ribu dan jumlah pad melebihi 60 ribu. Kepadatan tinggi susunan LED ini membawa kesulitan yang sangat berat bagi pelaksanaan dan pengakhiran uji listrik. Oleh karena itu, beberapa uji listrik atau uji probe terbang harus diandalkan. Namun, uji probe terbang memiliki kekurangan yang memakan waktu banyak.

Teknik Desain PCB LED

Meskipun kekurangan manufaktur PCB yang terdaftar, bersama dengan atribut PCB LED seperti pad kecil, jumlah pad yang banyak pada sirkuit dengan kepadatan tinggi, beberapa metode tersedia untuk mengatasi kekurangan tersebut melalui desain PCB.

• Jarak Titik

PCB yang diterapkan untuk layar LED, juga disebut PCB LED, sangat simetris dalam desain luar. Ketika berkaitan dengan lapisan tembaga pada papan sirkuit LED, satu sisi sepenuhnya dilapisi pad yang diatur dalam matriks, disebut sisi LED. Secara umum, 4 pad dianggap sebagai satu unit di mana satu LED dirangkaikan. Komponen dirangkaikan di sisi lain lapisan tembaga, yang disebut sisi driver.

Semakin kecil jarak titik LED, semakin baik efek tampilan dan begitu pula resolusinya. Hingga sekarang, rentang jarak titik yang selaras dengan SMT (Surface Mount Technology) saat ini adalah dari 0,45 mm hingga 1,6 mm sementara jarak titik LED adalah dari 1,0 mm hingga 4,0 mm. Desain PCB LED terutama bergantung pada spesifikasi pad LED. Gambar di bawah ini menunjukkan perbandingan antara jarak titik SMT dan jarak titik LED.

• Laser Drilling Blind Vias

Bagi papan tumpukan yang berisi setidaknya 2 lapis, teknik pengisian blind via pengelaman listrik diperlukan ketika stack via dirancang sebagai laser drilling. Akhirnya, kompleksitas prosedur dan biaya manufaktur akan naik. Jadi, ketika berkaitan dengan papan tumpukan dengan lebih dari 2 lapis, laser drilling blind vias disarankan dirancang sebagai stagger vias alih-alih stack vias. Laser drilling stack vias harus dicoba dihindari.

• Lubang Pemasangan LED

Lubang pemasangan LED adalah lubang tidak menembus dengan toleransi diameter yang disarankan di ±0,05 mm; 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 ±0,2 mm sementara sudut bor konvensional (θ) adalah 130°. Gambar 3 menunjukkan parameter lubang pemasangan LED.

Jika area tanpa tembaga di sekitar lubang tidak menembus (NP) memiliki jarak yang tidak cukup, lubang NP mungkin akan menjadi lubang plated-through atau tembaga akan terbuka di tepi via. Ketika berkaitan dengan lubang NP yang membutuhkan pad pembukaan solder mask yang harus ditinggalkan di permukaan via, area pemisahan tanpa tembaga yang lebih besar dari 0,15 mm harus dirancang antara lubang NP dan pad. Ketika lubang NP tidak memerlukan pad, seluruh pad dapat dibatalkan.

• Jarak antara Pad dan Tepi Luar

Ruang yang cukup harus dipertahankan antara pad tepi dan tepi luar. Jika ruang tidak cukup, masalah seperti deteksi frais dan penampakan tembaga akan terjadi.

• Solder Mask Opening Pad

Copper define disarankan pada pad, yang mampu secara efektif mencegah pelupesan solder mask. Ketika jarak titik margin SMT tepat untuk manufaktur, SM define dapat dipertimbangkan. Akibatnya, pad akan memiliki tingkat kesesuaian yang tinggi.

8 Metode untuk Mengatasi Cacat PCB LED

• Goresan Sirkuit

Pad dengan kepadatan tinggi di sisi LED menyebabkan goresan ringan menjadi cacat yang mematikan. Disarankan agar volume foil tembaga yang relatif tinggi diterapkan sehingga sisa sirkuit terbuka dan pendekatan pasti akan dikurangi yang disebabkan oleh goresan.

Sama dengan fitur teknik jendela yang lebih besar, pad dengan kepadatan tinggi menyebabkan cahaya exposure sisi sirkuit. Jenis cacat ini jarang diamati sampai prosedur SMT selesai. Masalah ini dapat sebagian diatasi dengan menyusutkan jarak titik garis untuk meningkatkan jarak antara garis dan pad.

• Pelupesan Minyak Solder Mask

Solder mask hitam menuntut energi pencahayaan yang tinggi dan bahkan minyak solder mask yang sedikit lebih tebal dapat dengan mudah menyebabkan pencahayaan minyak solder mask yang tidak sempurna di lapis bawah, akhirnya menyebabkan pelupesan minyak solder mask. Pencahayaan sekunder dapat diterapkan untuk secara efektif mengatasi masalah ini. Tentu saja, kapasitas pengiriman solder mask juga akan ditantang.

• Ketidaksesuaian Warna Minyak Solder Mask

Berbeda dengan sebagian besar papan sirkuit cetak, sisi LED pada papan sirkuit LED menuntut persyaratan tinggi terhadap ketidaksesuaian warna. Hingga saat ini, tidak ada standar penilaian yang diterima oleh publik dan sangat sulit untuk menilainya secara kuantitatif. Kesesuaian warna minyak berasal dari sejumlah besar elemen. Selain itu, tergantung pada kondisi manufaktur yang lebih ketat dibandingkan papan sirkuit biasa. Oleh karena itu, kesesuaian warna minyak dapat dicapai dengan menjelajahi parameter dan metode kontrol yang paling sesuai, yang memerlukan teknologi manufaktur yang ketat dan tahun-tahun pengalaman pembuatan di industri ini.

• Kontur Papan yang Buruk

Untuk papan yang lebih kecil tanpa margin, lubang pemasangan LED menyebabkan efek mark-up yang buruk dan baut mark-up cenderung longgar dan bergeser, menyebabkan cacat seperti perpindahan kontur dan benglek sudut papan. Margin bantuan proses yang sesuai dapat dipilih sebagai metode perbaikan.

• Cacat Sudut Papan

Ketika berkaitan dengan papan sirkuit dengan ketebalan yang relatif tinggi, sudut sisi rapuh pada papan sirkuit LED harus mendapatkan perhatian dari operator. Untuk menghindari cacat dalam proses pengiriman, perlu menambahkan papan dasar untuk perlindungan sebagai tindakan pelindung. Plus, ukuran papan dasar harus sedikit lebih besar dari margin tunggal.

• Merangkaian

Sisi LED pada papan sirkuit LED berisi sejumlah besar pad dengan kepadatan tinggi sementara blok tembaga besar diatur di sisi driver. Jenis stres asimetris ini dianggap sebagai alasan utama yang berkontribusi pada merangkaian papan. Untuk menjaga dataran yang wajar, merangkaian papan LED harus dikontrol secara ketat di bawah 0,5%.

• Kontur Pad

Susunan pad dalam tipe matriks dengan mudah menyebabkan kelelahan visual inspektor visual, yang menyebabkan rasio pengabaian yang tinggi. Namun, inspektor kontur memiliki masalah seperti waktu inspeksi yang lama dan tingkat lulus yang rendah. Oleh karena itu, masalah-masalah ini tidak dapat dikurangi secara efisien kecuali upaya dilakukan pada kontrol prosedur.

• Degradasi Fungsi

Perbedaan antara jenis PCB lain dan PCB LED, solder mask hitam dan pad dengan kepadatan tinggi membawa kesulitan pada analisis error dari rangkaian papan sirkuit cetak (PCBA). Ketika fungsi buruk terjadi, PCBA hanya menggambarkan mereka dan gagal menunjukkan pad mana yang spesifik. Masalah ini biasanya ditunjukkan sebagai kegagalan seluruh baris LED. Di hadapkan pada masalah ini, titik jaringan spesifik harus ditentukan setelah banyak upaya. Metode optimal untuk membuatnya benar harus bergantung pada pemasangan komponen yang terkait dan penghapusan minyak solder mask.

Sumber Berguna:
• Aturan Desain PCB Kunci yang Perlu Anda Ketahui
• Masalah dan Solusi yang Mungkin dalam Proses Desain PCB
• Bagaimana Memastikan Kualitas PCB
• Bagaimana Menerapkan Inspeksi Kualitas PCB
• Layanan Manufaktur PCB Lengkap dari PCBCart - Banyak Opsi Nilai Tambah
• Layanan Rangkaian PCB Tingkat Lanjut dari PCBCart - Mulai dari 1 potong