Paparan LED (Diod Pemancar Cahaya) telah diterima secara meluas oleh industri elektronik kerana kelebihannya yang merangkumi kecerahan tinggi, penggunaan tenaga yang rendah, jangka hayat yang panjang serta kestabilan. Disebabkan kemajuan berterusan pada indeks teknikal seperti jarak piksel, kestabilan, kecerahan atau kedalaman warna (skala kelabu), papan litar bercetak (PCB) perlu memenuhi keperluan yang semakin tinggi dari segi kualiti dan kebolehpercayaan produk akhir.
Masalah dalam Pembuatan PCB LED
• Grafik Litar
Oleh kerana garisan litar dan pad disusun dengan ketumpatan tinggi pada bahagian LED, pengurangan calar adalah pertimbangan paling utama semasa fabrikasi. Adalah disarankan untuk mereka bentuk lapisan litar berketumpatan tinggi mengikut gambar rujukan ketika proses dedahan dijalankan. Usaha perlu dilakukan untuk mengurangkan calar penggilapan dan kecacatan imej dalam proses penggilapan papan semasa proses pengisian via (VFP) dan penggilapan papan sebelum aplikasi topeng pateri.
• Toleransi Kontur
Toleransi kontur semasa bagi papan LED biasanya pada ±0.1mm. Walau bagaimanapun, toleransi yang lebih ketat seperti ±0.08mm atau ±0.05mm cenderung diperlukan berdasarkan keperluan semasa pemasangan paparan LED. Oleh itu, mekanikalpembuatan papan litar LEDperlu berdepan dengan cabaran besar.
Selain itu, usaha untuk mencapai penggunaan panel yang tinggi membawa kepada margin teknikal yang terhad dalam proses fabrikasi PCB. Tambahan pula, hanya beberapa lubang tembus kecil dibenarkan pada papan, berjumlah 3 hingga 4 dengan diameter kira-kira 0.8mm. Akibatnya, skru gagal memainkan peranan penetapan yang sepatutnya dalam prosedur pengisaran, sehingga berkemungkinan menyebabkan isu seperti ketidaksimetrian bentuk, benjolan pada sudut papan, dan pengelupasan minyak topeng pateri. Apabila papan mempunyai saiz bentuk yang normal, masalah sering berlaku seperti ketidakselarasan antara via dan margin, serta pad dan margin.
• Warna Topeng Solder
Warna topeng pateri ialah parameter penting yang perlu ditentukan sebelum pembuatan PCB dan terdapat banyak pilihan daripada warna tradisional termasuk hijau, merah dan hitam hinggalah warna yang luar biasa seperti hitam matte atau ungu yang mewakili personaliti. Pada masa kini, hitam matte kebanyakannya digunakan oleh papan litar LED dan perbezaan warna topeng pateri antara papan litar dalam kelompok berbeza sangat berkait rapat dengan resolusi paparan LED. Apabila LED mempunyai jarak padang yang cukup besar antara satu sama lain, perbezaan warna topeng pateri boleh diimbangi oleh pelindung lampu. Namun begitu, pengurangan jarak padang LED menyebabkan pelindung lampu kerap gagal sehingga bahagian sisi LED akan terdedah terus ke luar. Selain itu, perbezaan warna topeng pateri boleh dicetuskan oleh pemprosesan lapisan kuprum sebelum topeng pateri, ketebalan topeng pateri, perbezaan pendedahan dan masa menunggu untuk topeng pateri menjadi pejal.
• Ujian Elektrik
Reka bentuk PCB LED tanpa margin sangat mencabar penandaan dalamujian elektrikSaiz dan jarak LED pada papan litar LED secara langsung menentukan bilangan LED dan pad. Sehingga kini, biasanya berlaku bahawa bilangan LED pada bahagian LED papan litar melebihi puluhan ribu dan bilangan pad melebihi 60 ribu. Ketumpatan susunan LED yang begitu tinggi membawa kesukaran yang amat besar kepada pelaksanaan dan penamatan ujian elektrik. Oleh itu, perlu bergantung kepada pelbagai ujian elektrik atau ujian prob terbang. Namun begitu, ujian prob terbang mempunyai kelemahan iaitu sangat memakan masa.
Teknik Reka Bentuk PCB LED
Walaupun terdapat kelemahan pembuatan PCB yang disenaraikan, bersama-sama dengan ciri PCB LED seperti pad kecil, bilangan pad yang banyak dan litar berketumpatan tinggi, terdapat beberapa kaedah yang boleh digunakan untuk mengatasi kelemahan tersebut melalui reka bentuk PCB.
• Padang
PCB yang digunakan untuk paparan LED, juga dipanggil PCB LED, mempunyai reka bentuk luar yang sangat simetri. Bagi lapisan kuprum papan litar LED, satu bahagian diliputi sepenuhnya dengan pad yang disusun dalam bentuk matriks, dipanggil bahagian LED. Secara umum, 4 pad dianggap sebagai satu unit tempat satu LED dipasang. Komponen dipasang pada bahagian lain lapisan kuprum, yang dipanggil bahagian pemacu.
Semakin kecil jarak padang LED, semakin baik kesan paparan dan begitu juga dengan resolusinya. Sehingga kini, julat padang yang selaras dengan SMT (Teknologi Pelekap Permukaan) semasa adalah dari 0.45mm hingga 1.6mm manakala padang LED adalah dari 1.0mm hingga 4.0mm. Reka bentuk PCB LED bergantung terutamanya pada spesifikasi pad LED. Rajah di bawah menunjukkan perbandingan antara padang SMT dan padang LED.
• Penggerudian Laser Vias Buta
Bagi papan bertindan yang mengandungi sekurang-kurangnya 2 lapisan, teknik pengisian via buta pematerian elektrik diperlukan apabila via bertindan direka bentuk sebagai via gerudi laser. Akhirnya, kerumitan prosedur dan kos pembuatan akan meningkat. Oleh itu, bagi papan bertindan dengan lebih daripada 2 lapisan, via buta gerudi laser disarankan untuk direka sebagai via berteres (stagger) dan bukannya via bertindan. Via bertindan gerudi laser harus cuba dielakkan.
• Lubang Pemasangan LED
Lubang pemasangan LED ialah lubang tidak tembus dengan toleransi diameter yang disarankan pada ±0.05mm; kedalamanH) tidak boleh melebihi nilai ketebalan papan (T) tolak 0.5mm dengan formula:H≤T- 0.5mm. Toleransi kedalaman hendaklah lebih daripada ±0.2mm manakala sudut penggerudian konvensional (θ) ialah 130°. Rajah 3 menunjukkan parameter lubang pemasangan LED.
Jika kawasan tanpa kuprum di sekeliling lubang tidak menembusi (NP) mempunyai jarak yang tidak mencukupi, lubang NP berkemungkinan akan menjadi lubang bersalut tembus atau kuprum akan terdedah pada bahagian tepi via. Bagi lubang NP yang memerlukan pembukaan topeng pateri dengan pad yang ditinggalkan pada permukaan via, kawasan pemisahan tanpa kuprum yang lebih besar daripada 0.15mm hendaklah direka antara via NP dan pad. Apabila via NP tidak memerlukan pad, keseluruhan pad boleh dibatalkan.
• Jarak antara Pad dan Margin Luar
Ruang yang mencukupi perlu dikekalkan antara pad margin dan margin luar. Jika ruang tidak mencukupi, masalah seperti pengesanan pengisaran dan pendedahan kuprum akan berlaku.
• Pad Pembukaan Topeng Pateri
Disarankan menggunakan takrif tembaga pada pad, yang berupaya menghentikan pengelupasan topeng pateri dengan berkesan. Apabila jarak margin SMT sesuai untuk pembuatan, takrif SM boleh dipertimbangkan. Hasilnya, pad akan mempunyai tahap keseragaman yang tinggi.
8 Kaedah untuk Mengatasi Kecacatan PCB LED
• Litaran Litar
Pad berketumpatan tinggi di bahagian sisi LED menyebabkan calar kecil menjadi kecacatan yang serius. Adalah disarankan supaya jumlah kerajang kuprum yang agak tinggi digunakan agar sekerap litar terbuka dan pintas yang disebabkan oleh calar dapat dikurangkan dengan ketara.
Seiring dengan ciri-ciri teknik tetingkap yang lebih besar, pad dalam ketumpatan tinggi menyebabkan kecacatan resesif pendedahan kuprum di bahagian sisi litar. Jenis kecacatan ini jarang diperhatikan sehinggalah prosedur SMT selesai. Masalah ini boleh sebahagiannya diselesaikan dengan mengecilkan jarak jejak secara relatif untuk menambah baik jarak antara jejak dan pad.
• Pengelupasan Minyak Topeng Pateri
Topeng pateri hitam meletakkan keperluan tinggi terhadap tenaga pendedahan dan walaupun minyak topeng pateri yang sedikit lebih tebal boleh dengan mudah menyebabkan pendedahan yang tidak lengkap pada lapisan bawah, akhirnya mengakibatkan pengelupasan minyak topeng pateri. Pendedahan sekunder boleh digunakan untuk menyelesaikan masalah ini dengan berkesan. Sudah tentu, kapasiti pemprosesan topeng pateri juga akan turut dicabar.
• Ketidakselarasan Warna Minyak Topeng Pateri
Berbeza daripada kebanyakan papan litar bercetak, bahagian LED pada papan litar LED mempunyai keperluan yang tinggi terhadap ketidakselarasan warna. Sehingga kini, masih belum ada piawaian penilaian yang diterima umum dan amat sukar untuk menilainya secara kuantitatif. Keseragaman warna minyak berpunca daripada sejumlah besar faktor. Selain itu, ia bergantung pada syarat pembuatan yang lebih ketat berbanding papan litar biasa. Oleh itu, keseragaman warna minyak hanya dapat dicapai dengan meneroka parameter kawalan dan kaedah yang paling sesuai, yang memerlukan teknologi pembuatan yang ketat dan pengalaman fabrikasi bertahun-tahun dalam industri ini.
• Garisan Papan Tidak Baik
Bagi papan yang lebih kecil tanpa margin, lubang pemasangan LED menyebabkan kesan penandaan yang buruk dan skru penandaan cenderung longgar serta beralih kedudukan, mengakibatkan kecacatan seperti anjakan garis luar dan pembengkakan sudut papan. Margin bantuan proses yang sesuai boleh dipilih sebagai kaedah penambahbaikan.
• Kecacatan Sudut Papan
Apabila berhadapan dengan papan litar yang mempunyai ketebalan agak tinggi, sudut sisi yang rapuh pada papan litar LED perlu diberi perhatian rapi oleh pengendali. Untuk mengelakkan kecacatan dalam proses pengangkutan, adalah perlu untuk menambah plat asas sebagai langkah perlindungan. Selain itu, saiz plat asas hendaklah sedikit lebih besar daripada saiz tepi tunggal.
• Lengkungan
Bahagian LED bagi papan litar LED mengandungi sejumlah besar pad dengan ketumpatan tinggi manakala blok tembaga yang besar disusun di bahagian pemacu. Jenis tekanan tidak seimbang ini dianggap sebagai sebab utama yang menyumbang kepada herotan papan. Untuk mengekalkan kerataan yang munasabah, herotan papan LED mesti dikawal dengan ketat di bawah 0.5%.
• Garis Besar Pad
Susunan pad dalam jenis matriks mudah menyebabkan keletihan visual pada pemeriksa visual, yang mengakibatkan kadar terlepas yang tinggi. Walau bagaimanapun, kaedah pemeriksaan berdasarkan garis luar mempunyai masalah seperti masa pemeriksaan yang panjang dan kadar lulus yang rendah. Oleh itu, masalah tersebut tidak dapat dikurangkan dengan berkesan melainkan usaha dilakukan pada kawalan prosedur.
• Fungsi Merosot
Perbezaan antara jenis PCB lain dan PCB LED, topeng pateri hitam dan pad berketumpatan tinggi menimbulkan kesukaran kepada analisis ralat pemasangan papan litar bercetak (PCBA). Apabila fungsi tidak baik berlaku, PCBA hanya menerangkannya dan gagal menunjukkan pad khusus yang mana. Masalah ini biasanya ditunjukkan sebagai kegagalan keseluruhan baris LED. Apabila berdepan dengan isu sebegini, titik rangkaian tertentu perlu ditentukan selepas banyak usaha. Kaedah terbaik untuk merealisasikannya bergantung pada pembongkaran komponen berkaitan dan penanggalan minyak topeng pateri.
