Métodos que contribuyen a la optimización del diseño y control de calidad de PCB LED

La pantalla LED (diodo emisor de luz) ha sido adoptada por las industrias electrónicas debido a sus méritos que van desde alta ligereza, bajo consumo de energía, larga vida útil hasta estabilidad. Debido al constante progreso en índices técnicos como el tono, la estabilidad, la luminosidad o la profundidad de color (escala de grises), las placas de circuito impreso (PCB) deben cumplir requisitos cada vez más altos en términos de calidad y fiabilidad de los productos finales.

Retrocesos en la fabricación de PCB LED

• Gráficos de circuitos

Debido a que las líneas de circuito y las almohadillas están dispuestas en alta densidad en el lado del LED, la reducción de rayones es la consideración más importante durante la fabricación. Se sugiere diseñar una capa de circuito denso de acuerdo con la imagen de referencia a medida que se implementa la exposición. Se deben realizar esfuerzos para disminuir los defectos de imagen y los arañazos del pulido en el proceso de pulido de la placa mediante el proceso de llenado (VFP) y el pulido de la placa antes de la aplicación de la máscara de soldadura.

• Tolerancia de contorno

La tolerancia de contorno actual de las placas LED suele ser de ±0,1 mm. Sin embargo, tienden a requerirse tolerancias más rigurosas como ±0,08 mm o ±0,05 mm según la necesidad durante el ensamblaje de la pantalla LED. Por lo tanto, la fabricación mecánica de placas de circuito LED debe enfrentarse a grandes desafíos.

Además, esforzarse por una alta utilización de los paneles conduce a márgenes técnicos limitados en el proceso de fabricación de PCB. Además, solo se permiten un par de pequeños orificios pasantes en la placa con un número de 3 a 4 y un diámetro de aproximadamente 0,8 mm. Como resultado, los tornillos no desempeñan el papel de fijación que debería tener en el proceso de fresado, por lo que es posible que se produzcan problemas como la asimetría de la figura, el abultamiento del ángulo de la placa y la descamación del aceite de la máscara de soldadura. Cuando una placa presenta un tamaño de figura normal, a menudo se producen problemas como la inconformidad entre la vía y los márgenes, la almohadilla y los márgenes.

• Color de máscara de soldadura

El color de la máscara de soldadura es un parámetro importante para determinar antes de la fabricación de PCB y hay muchas selecciones, desde colores tradicionales, incluidos el verde, el rojo y el negro, hasta colores inusuales, como el negro mate o el púrpura, que representan personalidades. Hoy en día, el negro mate se aplica principalmente en las placas de circuito LED y las diferenciaciones de color de máscara de soldadura entre las placas de circuito en diferentes lotes están estrechamente asociadas con la resolución de la pantalla LED. Cuando los LED tienen un paso lo suficientemente grande entre sí, las diferencias de color de la máscara de soldadura pueden compensarse con la pantalla. Sin embargo, la reducción del tono del LED provoca fallas constantes en la pantalla, por lo que el lado del LED estará directamente expuesto al exterior. Además, las diferenciaciones de color de la máscara de soldadura pueden despertarse mediante el procesamiento de la capa de cobre antes de la máscara de soldadura, el grosor de la máscara de soldadura, la diferenciación de exposición y el tiempo de espera para que la máscara de soldadura se solidifique.

• Prueba eléctrica

El diseño sin margen de PCB LED también desafía en gran medida el marcado en las pruebas eléctricas. El tamaño y el tono del LED de una placa de circuito LED determina directamente la cantidad de LED y almohadillas. Hasta ahora, generalmente ocurre que la cantidad de LED en el lado LED de una placa de circuito supera las décadas de miles y la de las almohadillas supera las 60 mil. Una disposición de LED de tan alta densidad trae dificultades extremadamente grandes para la ejecución y terminación de la prueba eléctrica. Por lo tanto, se debe confiar en múltiples pruebas eléctricas o prueba de sonda voladora. Sin embargo, la prueba de la sonda voladora presenta la desventaja de consumir mucho tiempo.

Técnicas de diseño de PCB LED

A pesar de los contratiempos de fabricación de PCB enumerados, junto con los atributos de los PCB LED como almohadillas pequeñas, gran cantidad de circuitos de almohadillas con alta densidad, existen algunos métodos disponibles para superar esos contratiempos a través del diseño de PCB.

• Tono

Los PCB aplicados para pantallas LED, también llamados PCB LED, tienen un diseño exterior altamente simétrico. Cuando se trata de la capa de cobre de las placas de circuito LED, un lado está completamente cubierto con almohadillas dispuestas en matriz, lo que se denomina lado LED. En términos generales, 4 pads se consideran una unidad en la que se ensambla un LED. Los componentes se ensamblan en el otro lado de la capa de cobre, que se denomina lado del conductor.

Cuanto menor sea el tono del LED, mejor será el efecto de visualización y también lo será su resolución. Hasta ahora, el rango de paso en armonía con la SMT (tecnología de montaje en superficie) actual es de 0,45 mm a 1,6 mm, mientras que el paso de LED es de 1,0 mm a 4,0 mm. El diseño de PCB LED depende principalmente de las especificaciones de las almohadillas LED. La siguiente figura indica la comparación entre el paso SMT y el paso LED.

• Perforación por láser de vías ciegas

En cuanto a los tableros apilados que contienen al menos 2 capas, se requiere una técnica de relleno de vía ciega de soldadura eléctrica cuando la vía apilada está diseñada como taladrada con láser. Eventualmente, la complejidad del procedimiento y el costo de fabricación aumentarán. Por lo tanto, cuando se trata de tableros apilados con más de 2 capas, se sugiere que las vías ciegas de perforación láser se diseñen como vías escalonadas en lugar de vías apiladas. Deben tratar de evitarse las vías de pila de perforación láser.

• Orificios de instalación de LED

Los orificios de instalación de LED son orificios no penetrantes con una tolerancia de diámetro recomendada de ±0,05 mm; la profundidad (H) no debe ser mayor que el valor del grosor del tablero (T) menos 0,5 mm con la fórmula:H ≤ T - 0,5 mm. La tolerancia de profundidad debe ser superior a ±0,2 mm, mientras que el ángulo de perforación convencional (θ) es de 130°. La figura 3 muestra los parámetros de un orificio de instalación de LED.

Si el área sin cobre alrededor de los orificios no penetrantes (NP) presenta una distancia insuficiente, es posible que los orificios NP se recubran como orificios pasantes o que el cobre quede expuesto en el margen de las vías. Cuando se trata de orificios NP que requieren que la almohadilla de apertura de la máscara de soldadura se deje en la superficie de las vías, se debe diseñar un área de separación sin cobre de más de 0,15 mm entre las vías NP y las almohadillas. Cuando las vías NP no necesitan pads, se puede cancelar todo el pad.

• Distancia entre la almohadilla y los márgenes exteriores

Se debe mantener suficiente espacio entre las almohadillas de los márgenes y los márgenes exteriores. Si el espacio es insuficiente, se producirán problemas como detección de fresado y exposición al cobre.

• Almohadilla de apertura de máscara de soldadura

Se sugiere cobre definido en las almohadillas, que es capaz de detener efectivamente el pelado de la máscara de soldadura. Cuando el paso de margen de SMT es adecuado para la fabricación, se puede considerar la definición de SM. Como resultado, las almohadillas compartirán un alto nivel de conformidad.

8 métodos para superar los defectos de PCB LED

• Rasguño de circuito

Las almohadillas de alta densidad en el costado de los LED provocan que un ligero rasguño sea un defecto mortal. Se sugiere que se aplique un volumen relativamente alto de lámina de cobre para que los desechos de circuitos abiertos y cortocircuitos se reduzcan definitivamente debido a los arañazos.

Junto con las características de las técnicas de ventana más grande, las almohadillas de alta densidad conducen a defectos recesivos de exposición de cobre en el costado del circuito. Este tipo de defectos rara vez se observa hasta que se ha completado el procedimiento SMT. Este problema se puede resolver en parte reduciendo relativamente el paso de la línea para mejorar el paso entre la línea y el pad.

• Peeling de aceite de máscara de soldadura

La máscara de soldadura negra tiene un alto requerimiento de energía de exposición e incluso un aceite de máscara de soldadura ligeramente más espeso puede conducir fácilmente a una exposición incompleta del aceite de máscara de soldadura en la capa inferior, lo que finalmente provoca la descamación del aceite de la máscara de soldadura. La exposición secundaria se puede aplicar para resolver eficazmente este problema. Por supuesto, la capacidad de envío de máscaras de soldadura también será cuestionada.

• Inconformidad del color del aceite de la máscara de soldadura

A diferencia de la mayoría de las placas de circuito impreso, el lado LED de una placa de circuito LED presenta un alto requisito de inconformidad de color. Hasta ahora, no hay estándares de evaluación aceptados por el público y es extremadamente difícil juzgarlo en cuantificaciones. La conformidad del color del aceite resulta de un gran número de elementos. Además, depende de condiciones de fabricación más estrictas que las placas de circuito ordinarias. Por lo tanto, la conformidad del color del aceite se puede lograr explorando los parámetros y métodos de control más adecuados, lo que requiere tecnologías de fabricación rigurosas y años de experiencia en fabricación en esta industria.

• Esquema de tablero defectuoso

En cuanto a las placas más pequeñas sin márgenes, los orificios de instalación de LED provocan un mal efecto de marcado y los tornillos de marcado tienden a estar sueltos y desplazados, lo que provoca defectos como el desplazamiento del contorno y la protuberancia del ángulo de la placa. Se pueden seleccionar márgenes de asistencia de proceso adecuados como método de mejora.

• Defectos en el ángulo de la placa

Cuando se trata de placas de circuito con un grosor relativamente alto, los operadores deben prestar atención a los frágiles ángulos laterales de la placa de circuito LED. Para evitar defectos en el proceso de transporte, es necesario agregar una placa base para protección como medida de protección. Además, el tamaño de la placa base debe ser un poco más grande que el de los márgenes individuales.

• Alabeo

El lado LED de una placa de circuito LED contiene una gran cantidad de almohadillas de alta densidad, mientras que en el lado del controlador se disponen grandes bloques de cobre. Este tipo de tensión asimétrica se considera la razón principal que contribuye a la deformación de la tabla. Para mantener una planitud razonable, la deformación de la placa LED debe controlarse rigurosamente por debajo del 0,5 %.

• Contorno de la almohadilla

La disposición de las almohadillas en forma de matriz conduce fácilmente a la fatiga visual del inspector visual, lo que provoca una alta tasa de omisiones. Sin embargo, el inspector de esquema presenta problemas como un tiempo de inspección prolongado y una tasa de aprobación baja. Por lo tanto, esos problemas no se pueden reducir de manera eficiente a menos que se hagan esfuerzos en el control de procedimientos.

• Funciones degradantes

Las distinciones entre otros tipos de PCB y PCB LED, máscara de soldadura negra y almohadillas de alta densidad dificultan el análisis de errores del ensamblaje de la placa de circuito impreso (PCBA). Cuando ocurren malas funciones, PCBA solo las describe y no indica qué pad específico. Este problema generalmente se demuestra como una falla de toda la fila de LED. Ante tal problema, el punto de red específico debe determinarse después de muchos esfuerzos. El método óptimo para hacerlo realidad debe depender de la demolición de los componentes y la eliminación del aceite de la máscara de soldadura.

Recursos útiles:
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