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LED PCB 설계 최적화: 우수한 품질과 신뢰성을 위한 검증된 전략

LED PCB 제조 난제

회로 그래픽

LED 측면에 회로 라인과 패드가 고밀도로 배치되어 있기 때문에 제조 과정에서 스크래치 감소가 최우선 고려 사항입니다. 노광 시행 시 참고 그림에 따라 밀집 회로 층을 설계하는 것이 좋습니다. 비아 충전 공정(VFP)과 솔더 마스크 도포 전 보드 연마 공정에서 연마 스크래치와 이미지 결함을 줄이기 위해 노력해야 합니다.

외형 공차

현재 LED 보드의 외형 공차는 보통 ±0.1mm입니다. 그러나 LED 디스플레이 조립 필요성에 따라 ±0.08mm 또는 ±0.05mm 같은 더 엄격한 공차가 요구되는 경향이 있습니다. 따라서 LED 회로 보드의 기계적 제조는 큰 도전에 직면해 있습니다.

또한 패널 활용도를 높이기 위해 PCB 제조 공정에서 기술적 마진이 제한됩니다. 게다가 보드에는 직경 약 0.8mm의 작은 관통 구멍 3~4개만 허용됩니다. 결과적으로 밀링 공정에서 나사가 고정 역할을 하지 못해 형상 비대칭, 보드 모서리 돌출, 솔더 마스크 오일 박리 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 보드가 일반적인 형상 크기를 가질 때 비아와 마진, 패드와 마진 사이의 부적합 같은 문제가 자주 발생합니다.

솔더 마스크 색상

솔더 마스크 색상은 PCB 제조 전 결정해야 할 중요한 파라미터로, 녹색, 빨간색, 검정색 같은 전통적인 색상부터 무광 검정, 보라색 같은 개성 있는 색상까지 다양한 선택지가 있습니다. 현재 LED 회로 보드에는 주로 무광 검정이 적용되며, 서로 다른 배치의 회로 보드 간 솔더 마스크 색상 차이는 LED 디스플레이 해상도와 밀접한 관련이 있습니다. LED 간 피치가 충분히 크면 램프셰이드로 솔더 마스크 색상 차이를 보상할 수 있습니다. 그러나 LED 피치 감소로 램프셰이드가 지속적으로 실패하여 LED 측면이 외부 직접 노출됩니다. 또한 솔더 마스크 색상 차이는 솔더 마스크 전 구리 층 처리, 솔더 마스크 두께, 노광 차이, 솔더 마스크 경화 대기 시간에 의해 발생할 수 있습니다.

전기 테스트

마진 없는 LED PCB 설계는 전기 테스트에서 마킹업에 큰 도전을 줍니다. LED 회로 보드의 크기와 LED 피치는 보드상의 LED 수와 패드 수를 직접 결정합니다. 현재 LED 회로 보드 LED 측의 LED 수가 수만 개를 초과하고 패드 수가 6만 개를 초과하는 경우가 흔합니다. 이렇게 높은 밀도의 LED 배열은 전기 테스트의 실행과 종료에 극심한 어려움을 줍니다. 따라서 다중 전기 테스트나 플라잉 프로브 테스트에 의존해야 합니다. 그러나 플라잉 프로브 테스트는 시간이 많이 소요되는 단점이 있습니다.

LED PCB 설계 기술

나열된 PCB 제조 난제에도 불구하고, 작은 패드, 많은 패드 수, 고밀도 회로 같은 LED PCB 특성과 함께 일부 방법을 통해 PCB 설계로 이러한 난제를 극복할 수 있습니다.

피치 (Pitch)

LED 디스플레이용 PCB(LED PCB)는 외부 설계에서 고도로 대칭적입니다. LED 회로 보드의 구리 층에 관해 한 쪽은 매트릭스로 배열된 패드로 완전히 덮여 있으며 LED 측이라고 부릅니다. 일반적으로 4개 패드를 한 단위로 보고 그 위에 LED가 조립됩니다. 컴포넌트는 구리 층의 반대쪽에 조립되며 드라이버 측이라고 부릅니다.

LED 피치가 작을수록 디스플레이 효과와 해상도가 좋아집니다. 현재 SMT(표면 실장 기술)와 조화되는 피치 범위는 0.45mm~1.6mm이며 LED 피치는 1.0mm~4.0mm입니다. LED PCB 설계는 주로 LED 패드 사양에 의존합니다. 아래 그림은 SMT 피치와 LED 피치의 비교를 보여줍니다.

LED PCB 설계 최적화: 우수한 품질과 신뢰성을 위한 검증된 전략

레이저 드릴링 블라인드 비아

최소 2층을 포함하는 스택 보드의 경우, 스택 비아가 레이저 드릴링 방식으로 설계되면 전기 납땜 블라인드 비아 충전 기술이 필요합니다. 결국 공정 복잡성과 제조 비용이 상승합니다. 따라서 2층 초과 스택 보드의 경우 레이저 드릴링 블라인드 비아를 스택 비아 대신 스태거 비아로 설계하는 것이 좋습니다. 레이저 드릴링 스택 비아는 가능한 한 피해야 합니다.

LED PCB 설계 최적화: 우수한 품질과 신뢰성을 위한 검증된 전략

LED 설치 구멍

LED 설치 구멍은 비관통 구멍으로 권장 직경 공차는 ±0.05mm, 깊이(H)는 보드 두께(T) - 0.5mm 이하여야 하며 공식: H ≤ T - 0.5mm. 깊이 공차는 ±0.2mm 이상이어야 하며 일반적인 드릴 각도(θ)는 130°입니다. 그림 3은 LED 설치 구멍의 파라미터를 보여줍니다.

LED PCB 설계 최적화: 우수한 품질과 신뢰성을 위한 검증된 전략

비관통(NP) 구멍 주변 무구리 영역의 거리가 충분하지 않으면 NP 구멍이 도금 관통 홀이 되거나 비아 가장자리에서 구리가 노출될 수 있습니다. NP 비아에 표면에 솔더 마스크 오프닝 패드를 남겨야 하는 경우, NP 비아와 패드 사이에 0.15mm 이상의 무구리 분리 영역을 설계해야 합니다. NP 비아에 패드가 필요하지 않으면 전체 패드를 취소할 수 있습니다.

패드와 외부 마진 간 거리

마진 패드와 외부 마진 사이에 충분한 공간을 유지해야 합니다. 공간이 부족하면 밀링 결함 및 구리 노출 같은 문제가 발생합니다.

솔더 마스크 오프닝 패드

패드에 구리 정의(Copper define) 방식을 제안하며, 이는 솔더 마스크 박리를 효과적으로 방지할 수 있습니다. SMT 마진 피치가 제조에 적합하면 SM 정의를 고려할 수 있습니다. 결과적으로 패드는 높은 수준의 적합성을 공유합니다.

LED PCB 결함 극복을 위한 8가지 방법

회로 스크래치

LED 측의 고밀도 패드는 미세한 스크래치도 치명적인 결함으로 만듭니다. 상대적으로 높은 볼륨의 동박을 적용하여 스크래치로 인한 개방/단락 회로 스크랩을 확실히 줄이는 것이 좋습니다.

더 큰 윈도우 기술의 특징과 함께 고밀도 패드는 회로 측의 구리 노출 잠재적 결함을 유발합니다. 이 유형의 결함은 SMT 공정이 완료될 때까지 거의 관찰되지 않습니다. 이 문제는 라인 피치를 상대적으로 줄여 라인과 패드 간 피치를 개선함으로써 부분적으로 해결할 수 있습니다.

솔더 마스크 오일 박리

검정 솔더 마스크는 노광 에너지에 높은 요구를 하며 약간만 두꺼워도 하층 솔더 마스크 오일의 불완전한 노광을 초래하여 결국 솔더 마스크 오일 박리를 일으킵니다. 2차 노광을 적용하면 이 문제를 효과적으로 해결할 수 있습니다. 물론 솔더 마스크 위탁 능력도 도전받게 됩니다.

솔더 마스크 오일 색상 부적합

대부분의 인쇄 회로 기판과 달리 LED 회로 보드의 LED 측면은 색상 부적합에 높은 요구를 합니다. 현재까지 대중이 수용하는 판단 기준이 없으며 정량화하여 판단하기 극히 어렵습니다. 오일 색상 적합성은 수많은 요소에서 기인하며 일반 회로 보드보다 더 엄격한 제조 조건에 의존합니다. 따라서 가장 적합한 제어 파라미터와 방법을 탐색하여 오일 색상 적합성을 달성할 수 있으며, 이는 이 업계에서 엄격한 제조 기술과 다년간의 제조 경험을 요구합니다.

불량 보드 외형

마진이 없는 소형 보드의 경우 LED 설치 구멍으로 인해 마킹업 효과가 나빠지고 마킹업 나사가 느슨해지고 변위되어 외형 변위와 보드 모서리 돌출 같은 결함을 유발합니다. 적절한 공정 보조 마진을 선택하여 개선할 수 있습니다.

보드 모서리 결함

상대적으로 두꺼운 회로 보드의 경우 LED 회로 보드의 취약한 측면 모서리에 운영자의 세심한 주의가 필요합니다. 운송 과정에서 결함을 방지하기 위해 베이스 플레이트를 보호 조치로 추가해야 합니다. 베이스 플레이트 크기는 단일 마진보다 약간 커야 합니다.

휨 (Warpage)

LED 회로 보드의 LED 측면에는 고밀도의 많은 패드가 포함되어 있는 반면 드라이버 측면에는 큰 구리 블록이 배치됩니다. 이러한 비대칭 응력이 보드 휨의 주요 원인으로 간주됩니다. 합리적인 평탄도를 유지하기 위해 LED 보드 휨은 0.5% 미만으로 엄격하게 제어되어야 합니다.

패드 외형

매트릭스 타입 패드 배열은 육안 검사원의 시각적 피로를 유발하여 높은 누락 비율을 초래합니다. 그러나 외형 검사원은 긴 검사 시간과 낮은 합격률 같은 문제가 있습니다. 따라서 공정 제어에 노력을 기울이지 않는 한 이러한 문제를 효율적으로 줄일 수 없습니다.

기능 저하

다른 유형의 PCB와 LED PCB의 차이점인 검정 솔더 마스크와 고밀도 패드는 인쇄 회로 기판 어셈블리(PCBA)의 오류 분석에 어려움을 줍니다. 불량 기능이 발생하면 PCBA는 이를 설명만 할 뿐 어느 특정 패드인지 나타내지 못합니다. 이 문제는 보통 LED 전체 행의 고장으로 나타납니다. 이러한 문제에 직면하면 많은 노력 끝에 특정 네트워크 도트를 결정해야 합니다. 이를 실현하는 최적의 방법은 관련 컴포넌트 해체와 솔더 마스크 오일 제거에 의존하는 것입니다.

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