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LED PCB组装加工

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什么是LED印刷电路板(PCB)?

LED代表Light Emitting Diode,或半导体二极管。


LED PCB 是用于生产特定 LED 照明灯具的印刷电路板。运行过程中会产生大量热量,铝是一种具有出色导热性的高导热材料。


因此,LED PCB 经常使用铝作为其基板材料。LED PCB 电路是印刷在导热性好的铝板上,然后将电子元件焊接到上面。


为什么选择 LED 和 LED PCB 组件?

LED照明开发PCB,LED焊接到电路板上,芯片在电气连接时产生光。

  • 1) 紧凑型
  • LED PCB 组件非常紧凑,LED 足够小,可以轻松集成到复杂的 PCBA 中。
  • 2)寿命长
  • 与荧光灯和白炽灯相比,LED 寿命长、省钱、散热效率高。
  • 3)高效
  • LED灯效率更高,因为它们不需要加热来产生光。
  • 4)环保LED PCB组件
  • 制造过程中没有有毒物质,对环境安全。

为什么在 LEDPCB 组装中首选 SMD LED?

SMD元件非常紧凑,可以很容易地放置在电路板上并通过回流焊进行焊接。

  • 该过程简单而简短。SMD LED比通孔 LED 小得多。这在设计 LED PCB 组件时提供了灵活性。尽管 SMD LED 的尺寸很小,但它们提供了可观的流明输出并且消耗更少的能量。
  • 在 SMD LED 中,设备的两端都有小连接器,可用于将组件连接到电路板。

LED PCB 组装:终极指南


今天我们将了解 LED PCB 组装。我们的指南涵盖了 LED PCB 组装的各个方面——从规格、BOM、组装技术等等。更重要的是?您将了解挑战、可能的解决方案和包装流程。在本指南结束时,您将成为 LED PCB 组装工艺方面的专家。


  • 什么是 LED PCB 组装?

  • LED PCB组装应用

  • LED PCB 组装 BOM

  • LED PCB 组装规格

  • LED PCB组装工艺

  • 组装后封装 LED PCB

  • 结论


什么是 LED PCB 组装?


这是在 PCB 上安装电气元件的过程。根据任务的性质,您可以使用多种方法和技术。您将在本指南的后面部分看到这一点。LED 印刷电路板是由铝材料制成的。铝基板提供了散热器和 IC 之间的链接。它具有耐热的能力。在 LED PCB 组装过程结束时,您将拥有如下内容:制造 LED PCB 时使用三种不同类型的铝。


a) 柔性铝


它由陶瓷填料和聚酰亚胺树脂组成,具有更好的绝缘性和柔韧性。


b)混合铝


FR4,一种非热材料与铝金属融合。这有助于使 LED PCB 变得坚硬。它还保留了它的热特性。混合铝有一些好处,包括:与使用所有导热材料相比,建造成本更低,与FR-4产品相比有更好的散热,没有任何散热器成本,因为它没有。


c) 多层铝材


非常复杂的 LED PCB 非常需要高热传递和有效导热性。正因为如此,多层铝对此非常重要。它们在这里适用,因为 LED 灯 PCB 消耗的功率更少。此外,与其他灯 PCB 相比,它们不含汞、工作效率高且使用寿命更长。


LED PCB组装应用


LED PCB组装技术已应用于电信、汽车、计算机和医疗设备组装。因此,在本章中,让我们更详细地了解这些应用程序。


·制造电信设备的公司


许多电信设备都是使用 LED PCB 组装技术制造的。这是因为 LED PCB 组件是使用铝安装的。电信电路板电信电路板,铝有助于传热和散热,这是这些设备的基本要求。


LED PCB组装.png


·汽车行业


汽车在刹车灯、大灯和指示灯的制造中使用铝制 LED PCB。


汽车PCB.png


汽车行业汽车行业


LED PCB 与汽车行业相关,因为铝部件使这些部件经久耐用。


·电脑制造企业


LED PCB 组装最近已成为计算机公司更感兴趣的事情。计算机对热非常敏感,尤其是电源单元和 CPU。


image.png


这些部件需要一种能够轻松传递和高效散热的材料,这使得 LED PCB 成为最佳选择。


·医疗器材


手术和医疗检查设备由高功率 LED 灯组成。因此,它们需要能够传递和消散这种高热量,从而使 LED PCB 组装成为最佳选择。这也使设备高效且持久。


LED PCB 组装 BOM


首先,让我们谈谈BOM:物料清单 (BOM) 是在整个电子设备组装过程中使用的基本数据。它意味着构建特定印刷电路板所需的所有材料的清单。PCB的BOM是由PCB软件生成的。该软件嵌入在其 CAD 系统中,所有部件都经过设计、安装和保存在 CAD 库中。安装后,可以将其拉出并用于材料清单的不同部分。那么,BOM 在 LED PCB 组装中的作用是什么?完善的 BOM 清楚地说明了生产时间、成本以及加工产品所需的材料。除此之外,它还展示了它的制造过程及其生产后的质量。在继续开发 BOM 清单之前,必须为您的组件选择材料。


开发 BOM 时要考虑的因素:


1)选择当地可用的材料或容易找到的材料,而无需长时间等待。


当材料牵强附会时,消费者可能会对获得您的产品失去信心。


2)使用耐用的部件。这将减少不时修改设计的负担。


它还有助于为 LED PCB 选择合适的 BOM。


3)将所有需要贴装的元件放置在表面的同一层上。这通过以下方式降低了制造成本约 25%。


4)一个好的PCB BOM必须有注释,每个部分的描述,每个部分的代号和封装。让我们看看这些是什么。


评论:每个 PCB 部件都有独特的标识,将其与其他部件区分开来。


例如,零件可以使用供应商编号(如“27-0477-03”)进行编号。这有助于将这些部分与其他部分区分开来,即使它们看起来很相似。


描述:描述了唯一标识符。


例如,它可以描述为“CAP 10Uf 20% 6.3V”。此描述有助于消除安装时的混淆,因为每个部件都会与众不同。


代号:每个部件都有其安装在 PCB 上的目的。区别在于它们的代号。


例如,对于 12uF 电容器的情况,指定为“C27”。


足迹:从 CAD 中使用的足迹的名称。例如,C27 可以使用“CAP-1207”的 CAD 封装。


LED PCB组装元件安装技术


LED PCB 元件安装技术主要有以下三种:


通孔

表面贴装

COB(板上芯片)

LED PCB组装


LED PCB组装


我将简要介绍这些内容。(从我们的其他指南中获取有关这些技术的更多信息)通孔 LED PCB的历史可以追溯到 1940 年代。二十多年来,它被广泛用于制造光电子和其他电子产品。许多人认为它会过时,但即使是最新的,由于其他技术无法提供的一些好处,通孔 PCB 组装技术仍然存在。


通孔组装技术的优点


通过这个孔,LED PCB Assembly 有一些好处,这就是为什么一些设备制造公司更喜欢它的原因。那么让我们来看看这些好处。他们包括:它的组件可以很容易地互换。也就是说,它们更容易制作原型。它们可以承受大量热量,因此即使产品处于极端加速和碰撞中也很耐用。由于电路板和组件之间存在良好的结合,它的设备高效且经济地使用电力。由于其承受压力的能力,它用于组装变压器等电气设备的PCB板。半导体、连接器和电解电容器也通过这种技术组装。通孔技术目前在广告牌和一些体育场的 LED 灯中很明显。此外,工业和家庭中使用的许多机器都是使用通孔 PCB 组装制造的。THT 在这里很重要,因为这些机器暴露在恶劣的物理环境条件下。其他 PCB 组装技术无法承受这些条件。


通孔组装技术的挫折;就像任何其他技术一样,通孔 PCB 组装技术也有一些缺点。这里是其中的一些。它相对昂贵,因为它需要钻孔。通过钻孔焊接引线需要相当长的时间。与表面贴装技术相比,该技术使焊点较弱,导致不可靠。


LED PCB 组装中使用的另一种技术是表面贴装技术。这项技术是在 1960 年代左右发明的。它在 1980 年代开始取代通孔技术。表面贴装技术表面贴装技术——图片提供:维基媒体目前,大多数制造公司使用表面贴装 LED PCB 组装。表面贴装组装技术所需的组件是不同类型的电阻器和电容器。某些表面贴装设备的尺寸太小。因此,它们是使用显微镜和组件升降机组装的。


LED PCB组装.png


优点:


可以使用该技术组装尺寸更小的设备

自动化装配是可能的。

它使用电路板的两侧。

具有成本效益的选择

它具有良好的热性能。

可以比通孔 PCB 组装更快地组装。


缺点


当电路板组件的附件经受高温等机械和环境应力时,它被证明是不可靠的。此外,无法手动组装组件;因此有时成本很高。


LED PCB 组装规格


使用 LED PCB 组件时必须遵守各种规格。让我们看看其中的一些。


i.层数


这些层由铝和镁组成。铝PCB在其他PCB中脱颖而出,因为它具有良好的绝缘特性和更好的机械性能。


ii.层的类型


通常,基层使用铝合金金属制成。这种用于制造底座的铝合金基板使其成为传递和散热的通孔技术的理想选择。隔热层是使用一些具有良好粘弹性特性的陶瓷聚合物制成的。它具有高度耐热性,可保护 PCB 免受热和机械应力的影响。电路层,由铜箔覆盖,铜箔的重量可以从 1 盎司到 10 盎司不等。


iii.Board type-单板或面板


有些板是无形的。因此,使用 LED PCB 面板。这减少了时间、劳动生产和测试时间。一些 LED PCB 组装在单个板上完成,而另一些则在面板上完成。


·单片板


这有一层或两层。它由普通的 FR-4 板制成。其厚度例如可以为0.4mm、0.6mm、1.0mm等。


·面板


LED PCB 面板产生大量热量,传统上无法冷却。因此,铝被用作制造面板的核心金属材料。


iv.柔性PCB的数量


柔性 PCB 有一侧或两侧。它可以是单层或多层PCB。需要高速执行的设备是多层柔性 PCB 的理想选择。


五、尺寸


扭曲走线等制造公司提供最小和最大电路板尺寸。例如,查看下表中所示的尺寸。PCB 的尺寸至关重要。这是因为制造成本取决于电路板的尺寸和布局。选择电路板尺寸的注意事项可用面积应小于电路板尺寸,在 PCB 的制造过程中必须保持公差值。关闭类型也很重要。


 vi.基材


工程师可以指定电路性质。他还可以指定 PCB 涂层材料、PCB 尺寸和可能包括的各种其他规格。PCB底座由不同的材料制成。因此,让我们看看这些用于制作LED PCB板底座的材料。


常用的材料有:


FR-4 和环氧树脂 - FR-4 是一种非常差的热导体,因此即使它们具有成本效益,也不会持续很长时间。Metal-core-也是LED PCB底部使用的材料。它不像环氧树脂材料,因为它的 PCB 就像它的应用一样非常有效。此外,它在用于传热的设备中更有用。金属芯底座由覆盖有铜层的铝金属制成。这两种金属(铝和铜)使电路板能够抵抗和传导热量。选择的基材取决于制造公司是否需要具有热品质的设备。Fr-4 用于低热设备,而 Metal-core 用于具有高热品质的设备。


最小间距


LED PCB 元件之间的间距应等于其高度。例如,一个 0.04 英寸的组件应该离下一个组件更近 0.04 英寸。该间距有助于检查焊点和其他 PCB 组件。表面贴装技术使用 0.006 英寸的最小空间宽度。

这是因为 SMT 的一些器件尺寸更小。


viii.孔尺寸


孔径是制造印刷电路板时应考虑的方面之一。板的厚度与钻孔直径的比率非常重要。这个比率称为 PCB 纵横比。在 3:1 的纵横比下,PCB 的厚度为 24mils,钻孔的直径变为 8mils。8mils 到 10mils 之间的电路板尺寸可以具有 6mils 的最小孔径。


ix.阻焊层


它也被称为阻焊涂层。它形成一个覆盖铜的薄层。它用于使PCB可靠并使PCB具有高性能。用于制作阻焊层的材料是树脂。它对湿度、温度、绝缘和焊料具有抵抗力。这也是审美的。PCB的已知颜色通常是绿色。这种阻焊层的绿色油彩涂在铜层顶部的电路板上。但是,阻焊层可以有不同的颜色:黑色、白色和红色、蓝色、黄色以及其他颜色,如下所示。阻焊层的颜色差异取决于不同的需求,包括:一些制造公司通常为新产品生产带有红色阻焊层的 PCB。这里的主要原因是为了容易地区分这些新产品和批量生产的产品。当制造商希望最终产品看起来像阻焊层时,首选黑色阻焊层。

当最终产品电路板应该部分或全部显示时,这一点尤其重要。当您要应用阻焊膜时,您必须确保电路板清洁且无氧化。使用氧化铝清洁电路板。在涂抹阻焊层之前将其干燥。让我们来看看电路板上阻焊膜的一些功能。阻焊层可防止焊桥到达印刷电路板上的覆盖区域。它可以防止铜迹线与焊膏连接。当铜和焊料接触时,通常会出现短路。这会损害设备的可靠性和性能。可防止铜迹被氧化、腐蚀和变脏。


x.丝印


这是一件使用配制墨水完成的艺术品,用于识别目的。丝印上包含的信息包括开关的设置和设备制造公司的徽标。它还显示了板上使用的组件的标识符、测试点和不同版本的编号。在创新的早期,丝网印刷是使用模板完成的。但随着技术的进步,在电路板上应用的丝网印刷方面有了新的发展。一些公司在丝网印刷中使用的配方颜色可以是白色或黑色。喷墨直接用于从电路板上包含的数字数据创建图像。然后将小墨滴喷射到图像面板上。您可以在电路板的另一侧显示另一个信息图像。在这种情况下,必须将墨水盒干燥并重复喷涂。理想情况下,此过程不到十分钟。


丝印方法


当线宽超过 7mils 时,可以进行手动丝网印刷,并且必须具有 5mils 的注册公差。当图像线宽大于 4mm 时,使用 Liquid Photo Image。有时,直接图例打印变得有用,特别是当我们想要在复杂的印刷电路板上工作时。丝印不仅在制造过程中使用,而且是 PCB 组装过程中的重要步骤之一。丝网印刷用于将以下组件准确放置到电路板上:


用于从物料清单中识别组件的参考指标。


一个 pin1 指示器,它说明了所有引脚应该如何连接到封装焊盘。极性指示器提供有关已极化组件的信息。组件轮廓,用于指出组件放置的位置。如果焊盘尺寸较小,则可能缺少组件轮廓。但是必须有一种系统的方式来显示这些组件的放置方式。组件的错误放置会影响设备的功能。现在让我们看看丝印在 LED PCB 中如此重要的原因。它指导技术人员在测试过程中应该在哪里进行测量。

此外,它还用于验证设备的功能并找出设备是否存在故障。设计丝印时要考虑的因素。合同制造商拥有印刷在电路板上时可见的字体的技术知识。建议公司技术人员使用推荐标准。

严格遵守承包商制造商提供的间隙和尺寸指南。这很好,因为它可以防止丝印材料被其他板组件覆盖。当它们未被覆盖时,技术人员会更容易看到它们。


xi.金手指


金手指是 PCB 边缘的连接器。它看起来像一根手指,因此得名。它是一种提供平面表面的表面光洁度。平面表面非常有用,因为它提供了抵抗由于重复插入而导致的任何撕裂或磨损的能力。金手指可以与其他表面处理一起使用。它通常应用于更容易撕裂和磨损的 PCB 区域。例如,边缘连接器和键盘。


金手指的规格有哪些?


金手指与轮廓之间的距离必须为 1.0 毫米,PCB的厚度应为1.0 mm或以上,金手指之间的距离必须不小于30mm


xii.加强筋


柔性 PCB 有时要求某些电路板部件具有一定的刚性。这就是加强板可以派上用场来支撑印刷电路板上的某些组件的地方。一些加强筋由 FR4 材料制成。加强筋厚度通常在 0.008'' 到 0.59'' 的范围内。加强筋越厚,它为 PCB 组件提供的支撑就越多。


加强筋何时与 PCB 组装相关?


电路板组件彼此靠近,位于动态或柔性区域。电路板组件的尺寸可能会对柔性板造成压力。更大数量的表面贴装焊盘使平面度变得至关重要。当它们旨在减少电路板组件应力时。


xiii.表面处理


这也必须在 PCB 上设计。选择良好的表面光洁度非常关键,因为它是保护铜免受腐蚀的表面光洁度。表面光洁度使 PCB 能够将其组件直接焊接在板上。现在,我希望我们概述影响PCB 表面光洁度选择的因素。


表面处理材料将产生的环境影响成本


您希望设备使用的持续时间,预计生产量,您打算安装在 PCB 上的组件,表面光洁度有多种类型。在我们的下一个学习过程中,我希望我们了解不同类型的表面光洁度。这是最便宜的 PCB 表面处理。将 PCB 浸入熔融焊料中,然后使用热风刀平整。它适用于通孔 PCB 或更大的表面贴装技术组件。热风焊接整平对于小型元件来说并不理想,因为表面没有完全整平。


热风整平的一些优点是:


提供良好的可焊性,更便宜,大型 PCB 加工的理想选择


缺点:


小焊盘和大焊盘之间存在水平差异,不能用于小型元件的加工 桥接必须在细间距上进行,这对 HDI 产品不利。


·浸锡表面光洁度


在这里,扁平金属浸入铜迹线中。它可用于处理 PCB 上的小组件。使用锡是因为它很便宜,即使浸入锡中的 PCB 会失去光泽。当它失去光泽时,就不能产生良好的焊点。因此,浸入表面光洁度的 PCB 必须使用 30 天。


优点包括:


生产出同等水平的良好平面,适用于小间距或小型 PCB 组件,相对便宜,即使在经历大量热偏移后也能提供良好的焊接表面。浸入式表面光洁度的缺点,处理它需要手套,对阻焊层不友好不能使用容易剥落的阻焊层。


·无铅热风整平


它不使用锡铅,而是使用锡铜或锡镍。因此,它具有成本效益。


沉银表面处理有以下一些好处


产生完全平坦的表面,非常适合安装小型 PCB 元件。相对便宜,可以返工,


沉银表面处理的缺点


它对处理非常敏感。防止其失去光泽的特殊包装增加了其生产成本。当您选择使用浸银表面处理时,不能使用剥离的面膜。


·化学镀镍沉金表面处理


对于这种类型的表面处理,表面由镍组成,镍上覆盖着一层薄薄的金。与其他类型的表面处理相比,这种表面坚硬且使用寿命更长。因此,它是最昂贵的表面处理类型。


化学镀镍沉金表面处理的优点


表面光洁度是平坦的,这使其适用于在 PCB 上安装小型组件。它与电线粘合,这使其坚固耐用。


缺点


昂贵的表面处理类型,对阻焊层不友好


LED PCB组装工艺


为了让我们拥有一个成功的 LED PCB 组装工艺,必须定义它的功能。合规性要求被定义为减少选择组件时的影响。然后根据安装在 PCB 上的信息生成物料清单。然后定义宽度和布线,同时考虑其他组件中的电压、接地和噪声。所有这些信息都用于组装从 MOB 到 PCB 的组件。之后,根据电路板的尺寸、形状和连接器的位置,确定每个组件的走线布线。


LED PCB组装方法


我们有两种方法,即手工和自动化 LED PCB 组装


LED PCB手工组装


技术人员小心地将 LED 组件放在电路板上。在这种情况下,他使用专门的工具进行组装。这种组装过程的缺点是冗长且令人厌烦。因此,它减慢了生产过程。


LED PCB的自动化组装


主要用于表面贴装技术。真空压力和精确的喷嘴用于快速有效地在板上拾取和放置大量 LED 组件。自动化 PCB 组装自动化PCB组装,LED PCB 自动化组装中使用的取放过程的各个阶段,我们在拾取和放置过程中涉及不同的阶段。


Picking-真空吸嘴从托盘中取出元件。保持-机器检测组件的正确对齐并保持它们准备好将它们移动到电路板上。运输——这个过程涉及将组件从它们的位置移动到电路板进行组装。放置-这是将组件降低到电路板上它们各自位置的过程。释放 - 喷嘴释放板上指定位置的组件。它释放它们并开始一个新的拾取和放置过程。请注意,喷嘴无法拾取和放置会导致装配默认。这会增加生产成本。


设置好之后就很简单了。它有五个过程,包括:


生产电路板两侧都有焊点的PCB。然后,丝网印刷机将焊料沉积在将元件连接到电路板上的焊盘上。拾取元件并通过拾放机将它们放置在焊点上。然后,回流炉在一定温度下破坏 PCB,以将焊料硬化至最终状态,而无需损坏组件。然后使用自动光学检查机对 PCB 进行检查。有故障的部件被拆除修理。


LED PCB的制造


LED PCB 使用铝作为核心金属制造。这种铝有一层薄薄的铜,可以导热。制造涉及将组件焊接到 LED PCB 上。在制造过程中,这些组件被电连接并机械紧固到电路板上。最初,制造是手动完成的,但这减慢了产量。目前,自动化 CAD 软件用于制造 LED PCB。该软件可以在很短的时间内重复用于大量生产 LED PCB 的布局。由自动化 LED PCB 制成的设备既便宜又高效。


LED PCB的测试


LED PCB 的测试可以使用自动光学机器完成。但是,我们将在本指南的后面部分介绍其他机器。


测试PCB测试PCB


这台机器检查组装LED PCB时是否出现了一些错误。它专门检查焊点质量和其他电路板组件。在大多数情况下,移动发生在回流过程中。这会导致捷径、连接质量差,甚至完全没有连接。当一个组件放错位置时,它们可能会与它们不打算连接的电路板连接。为了识别这些错误,必须进行检查。


对 LED PCB 进行测试的主要方法有以下三种:


手动检查


自动光学检测


自动 X 射线检测


LED PCB具有以下挑战:


更换易受攻击的组件。使用电子设备时,某些部件会磨损。这些磨损或撕裂的零件需要修理或更换。即使耗费时间,也必须完成元件的焊接。


解决方案


建议将碱基添加到易受攻击的组件中。另一种解决方案是可以使用插头或插入排来完成连接。改善焊盘脱落和焊料层脱落维修PCB时,拆卸或焊接是不可避免的。当从 PCB 上拆卸组件时,旧的 PCB 总是会在板孔壁上形成焊盘脱落或焊锡层脱落。


解决方案


同一路线上的附近焊盘可以通过短线连接。这取决于它可以容纳的距离和电流量。对于短距离,我们可以使用修剪过的引脚进行焊接。焊接层脱落伴随着 PCB 的拆卸。在设计过程中,建议焊盘孔比引脚大 0.3 到 0.5 mm。新元件的管脚安装前在涂上稍厚的焊锡层。然后将引脚上的焊锡层焊接回 PCB 上的焊盘。多路电源整流LED耐压保护。

由于 LED PCB 的耐压问题,通常会发生短路爆炸。这可能导致整个设备的损坏。


LED PCB组装.png


解决方案


必须增加和安装CPU的抗干扰能力。干扰源也应减少。例如,可以安装具有继电器驱动放大器的抗干扰能力。


组装后封装 LED PCB


封装使外部引线能够连接到电解质 LED 芯片。这有助于保护芯片并提高 LED 灯的发光度。LED PCB的封装促进了二极管芯片的正常工作。它还确保能见光完美输出。


LED PCB封装机


Cristal精密固机用于封装表面贴装PCBs器件。为了不影响发光,LED 芯片必须很好地放入封装中。未能很好地放置它们会导致 LED 光无法从反光杯中完全反射。这会干扰 LED 的亮度。


LED封装的种类


灯-LED

表面贴装器件-LED

侧边LED

顶部LED

大功率-LED

倒装芯片-LED


结论


LED PCB组装在当前的工业发展中非常关键。许多电气设备正在创新,旧的设备正在改进。LED PCB 之所以有用,是因为它们是使用可以传递和散热的材料制成的。这一特性增加了设备的耐用性。最近的技术还允许大规模生产。由于消费者更喜欢耐用、轻便和高效的设备,因此 LED PCB 组装技术在当今世界非常重要。





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