LED PCB 설계 및 품질 관리 최적화에 기여하는 방법

LED(Light Emitting Diode) 디스플레이는 높은 밝기, 낮은 에너지 소비, 긴 수명에서 안정성에 이르는 장점으로 인해 전자 산업에서 채택되었습니다. 피치, 안정성, 밝기 또는 색상 깊이(회색조)와 같은 기술 지표의 지속적인 발전으로 인해 인쇄 회로 기판(PCB)은 최종 제품의 품질 및 신뢰성 측면에서 점점 더 높은 요구 사항을 충족해야 합니다.

LED PCB 제조 차질

• 회로 그래픽

LED 쪽에는 회로 라인과 패드가 고밀도로 배치되어 있으므로 제작 시 스크래치 감소가 가장 중요합니다. 노광이 진행됨에 따라 참조 픽처에 따라 고밀도 회로층을 설계하는 것이 좋습니다. 솔더마스크를 적용하기 전에 VFP(Via Filling Process) 및 기판 폴리싱 공정에서 기판 폴리싱 공정에서 폴리싱 스크래치 및 이미지 불량을 줄이기 위한 노력이 필요하다.

• 윤곽 허용 오차

LED 보드의 전류 윤곽 허용 오차는 일반적으로 ±0.1mm입니다. 그러나 LED 디스플레이 조립 시 필요에 따라 ±0.08mm 또는 ±0.05mm와 같은 보다 엄격한 허용 오차가 요구되는 경향이 있습니다. 따라서 LED 회로 기판의 기계적 제조는 큰 도전에 직면해야 합니다.

또한 패널의 높은 활용도를 위한 노력은 PCB 제조 공정에서 제한된 기술 마진을 초래합니다. 또한, 보드에는 3~4개의 수와 약 0.8mm 직경의 작은 관통 구멍이 몇 개만 허용됩니다. 결과적으로 나사는 밀링 과정에서 해야 하는 고정 역할을 하지 못하여 도형 비대칭, 보드 각도 벌지, 솔더 마스크 오일 박리 등의 문제가 발생할 수 있습니다. 보드가 일반적인 그림 크기를 가질 때 비아와 마진, 패드와 마진의 불일치와 같은 문제가 자주 발생합니다.

• 솔더 마스크 색상

솔더 마스크 색상은 PCB 제조 전에 결정해야 하는 중요한 매개변수이며 녹색, 빨간색 및 검은색을 포함한 기존 색상에서 개성을 나타내는 무광택 검정색 또는 자주색과 같은 특이한 색상에 이르기까지 많은 선택이 있습니다. 요즘은 무광 블랙이 주로 LED 회로 기판에 적용되고 있으며 서로 다른 배치의 회로 기판 간의 솔더 마스크 색상 차이는 LED 디스플레이의 해상도와 밀접한 관련이 있습니다. LED가 서로 간에 충분히 큰 피치를 특징으로 하는 경우, 솔더 마스크 색상 차이는 갓으로 보상될 수 있습니다. 그러나 LED 피치의 감소는 전등갓의 지속적인 고장으로 이어져 LED 면이 외부에 직접 노출되게 된다. 또한, 솔더 마스크 색상 차별화는 솔더 마스크 전 구리층 처리, 솔더 마스크 두께, 노출 차별화 및 솔더 마스크 응고 대기 시간으로 인해 발생할 수 있습니다.

• 전기 테스트

LED PCB의 마진이 없는 설계는 전기 테스트에서도 마킹에 큰 어려움을 겪습니다. LED 회로 기판의 크기와 LED 피치는 LED와 패드의 수를 직접적으로 결정합니다. 지금까지 회로기판의 LED 쪽 LED 수는 수십만 개, 패드 수는 6만 개를 넘는 것이 일반적이다. 이러한 고밀도 LED 배열은 전기 테스트의 실행 및 종료에 매우 큰 어려움을 가져옵니다. 따라서 여러 번의 전기 테스트 또는 비행 프로브 테스트에 의존해야 합니다. 그럼에도 불구하고 비행 프로브 테스트는 시간이 많이 걸린다는 단점이 있습니다.

LED PCB 설계 기법

작은 패드, 고밀도의 많은 패드 회로와 같은 LED PCB의 특성과 함께 나열된 PCB 제조 문제에도 불구하고 PCB 설계를 통해 이러한 문제를 극복하기 위한 몇 가지 방법이 있습니다.

• 피치

LED 디스플레이에 적용되는 PCB(LED PCB라고도 함)는 외부 디자인이 매우 대칭적입니다. LED 회로 기판의 구리층은 한 면이 매트릭스 형태로 배열된 패드로 완전히 덮여 있는데 이를 LED 면이라고 합니다. 일반적으로 4개의 패드는 LED가 조립된 하나의 단위로 간주됩니다. 드라이버 측이라고 불리는 구리 층의 다른 면에 부품이 조립됩니다.

LED 피치가 작을수록 디스플레이 효과가 좋아지고 해상도도 높아집니다. 지금까지 현재 SMT(Surface Mount Technology)와 조화를 이루는 피치 범위는 0.45mm~1.6mm이고 LED 피치는 1.0mm~4.0mm입니다. LED PCB 설계는 주로 LED 패드의 사양에 따라 달라집니다. 아래 그림은 SMT Pitch와 LED Pitch를 비교한 것입니다.

• 레이저 드릴링 블라인드 비아

2층 이상의 적층 기판은 적층 비아를 레이저 드릴로 설계할 경우 전기 납땜 블라인드 비아 필링 기술이 필요하다. 결국 절차의 복잡성과 제조 비용이 증가합니다. 따라서 2층 이상의 스택 보드의 경우 레이저 드릴 블라인드 비아는 스택 비아 대신 스태거 비아로 설계하는 것이 좋습니다. 레이저 드릴링 스택 비아는 피해야 합니다.

• LED 설치 구멍

LED 설치 구멍은 ±0.05mm의 권장 직경 공차가 있는 비관통 구멍입니다. 깊이(H)는 판두께(T)에서 0.5mm를 뺀 값보다 커서는 안 됩니다. 공식:H ≤ T - 0.5mm. 깊이 공차는 ±0.2mm 이상이어야 하며 기존 드릴링 각도(θ)는 130°입니다. 그림 3은 LED 설치 구멍의 매개변수를 보여줍니다.

비관통(NP) 홀 주변의 구리가 없는 영역의 거리가 충분하지 않은 경우 NP 홀이 관통 홀을 통해 도금되거나 비아 마진에서 구리가 노출될 수 있습니다. 비아 표면에 솔더 마스크 개방 패드를 남겨야 하는 NP 홀의 경우 NP 비아와 패드 사이에 0.15mm 이상의 무동 분리 면적을 설계해야 한다. NP 비아에 패드가 필요하지 않은 경우 전체 패드를 취소할 수 있습니다.

• 패드와 외부 여백 사이의 거리

여백 패드와 외부 여백 사이에 충분한 공간이 있어야 합니다. 공간이 부족하면 밀링 감지 및 구리 노출과 같은 문제가 발생합니다.

• 솔더 마스크 오프닝 패드

구리 정의는 솔더 마스크 박리를 효과적으로 막을 수 있는 패드에 제안됩니다. SMT 마진 피치가 제조에 적합할 때 SM 정의를 고려할 수 있습니다. 결과적으로 패드는 높은 수준의 적합성을 공유하게 됩니다.

LED PCB 결함을 극복하는 8가지 방법

• 회로 스크래치

LED 측면의 고밀도 패드는 경미한 긁힘을 유발하여 치명적인 결함을 유발합니다. 스크래치로 인한 개방 및 단락 스크랩을 확실히 줄이기 위해서는 비교적 많은 양의 동박을 적용하는 것이 좋습니다.

더 큰 창 기술의 특징과 함께 고밀도의 패드는 회로 측면에서 구리 노출의 열성 결함으로 이어집니다. 이러한 유형의 결함은 SMT 절차가 완료될 때까지 거의 관찰되지 않습니다. 이 문제는 라인과 패드 사이의 피치를 개선하기 위해 상대적으로 라인 피치를 줄임으로써 부분적으로 해결할 수 있습니다.

• 솔더 마스크 오일 필링

블랙 솔더 마스크는 노출 에너지에 대한 높은 요구 사항을 낳고 약간 두꺼운 솔더 마스크 오일은 쉽게 바닥층에서 솔더 마스크 오일의 불완전한 노출로 이어져 결국 솔더 마스크 오일 박리를 유발할 수 있습니다. 이 문제를 효과적으로 해결하기 위해 2차 노출을 적용할 수 있습니다. 물론 솔더 마스크 위탁 능력도 문제가 될 것입니다.

• 솔더 마스크 오일 색상 불일치

대부분의 인쇄 회로 기판과 달리 LED 회로 기판의 LED 측면은 색상 불일치에 대한 요구 사항이 높습니다. 현재까지 대중이 인정하는 심사기준이 없고, 이를 수치적으로 판단하는 것은 극히 어려운 일이다. 오일 색상 일치는 많은 요소에서 비롯됩니다. 또한 일반 회로 기판보다 엄격한 제조 조건에 따라 달라집니다. 따라서 이 업계에서 엄격한 제조 기술과 수년간의 제조 경험이 필요한 가장 적합한 제어 매개변수 및 방법을 탐색하여 오일 색상 적합성을 달성할 수 있습니다.

• 잘못된 이사회 개요

마진이 없는 소형 기판의 경우 LED 설치 홀은 마킹 효과가 좋지 않고 마킹 나사가 헐거워지고 어긋나는 경향이 있어 외곽선 어긋남, 보드 앵글 부풀림 등의 불량이 발생한다. 적절한 공정 보조 마진을 개선 방법으로 선택할 수 있습니다.

• 보드 각도 결함

상대적으로 두꺼운 회로 기판의 경우 LED 회로 기판의 깨지기 쉬운 측면 각도는 작업자의 주의를 기울여야 합니다. 운송 과정에서 발생하는 결함을 방지하기 위해 보호 조치로 보호용베이스 플레이트를 추가해야합니다. 또한 베이스 플레이트의 크기는 단일 여백보다 약간 커야 합니다.

• 뒤틀림

LED 회로 기판의 LED 면에는 고밀도의 많은 패드가 포함되어 있고 드라이버 면에는 큰 구리 블록이 배열되어 있습니다. 이러한 비대칭 응력은 기판 휨에 기여하는 주요 원인으로 간주됩니다. 합당한 평탄도를 유지하기 위해서는 LED 기판의 휘어짐을 0.5% 이내로 엄격하게 제어해야 합니다.

• 패드 개요

매트릭스 형태의 패드 배열은 육안 검사자의 시각적 피로를 쉽게 유발하여 높은 누락 비율을 유발합니다. 그럼에도 불구하고 아웃라인 인스펙터는 검사시간이 길고 합격률이 낮다는 문제점이 있다. 따라서 이러한 문제는 절차 관리에 노력하지 않는 한 효율적으로 줄일 수 없습니다.

• 기능 저하

다른 유형의 PCB와 LED PCB, 블랙 솔더 마스크 및 고밀도 패드의 구별은 인쇄 회로 기판 어셈블리(PCBA)의 오류 분석에 어려움을 초래합니다. 잘못된 기능이 발생하면 PCBA는 해당 기능만 설명하고 특정 패드를 표시하지 않습니다. 이 문제는 일반적으로 전체 LED 행의 고장으로 나타납니다. 이러한 문제에 직면하면 많은 노력 끝에 특정 네트워크 도트를 결정해야 합니다. 이를 실현하기 위한 최적의 방법은 부품 철거 및 솔더 마스크 오일 제거에 따라 달라집니다.

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