لوحة الدوائر المطبوعة للضوء الجانبي: مواصفات التصميم، القواعد الحرارية، وقائمة مراجعة التصنيع

لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية: إجابة سريعة (30 ثانية)

يتطلب تصميم لوحة دوائر مطبوعة للإضاءة الجانبية تحكمًا صارمًا في التفاوتات الميكانيكية والإدارة الحرارية لضمان محاذاة مثالية لمصابيح LED الباعثة من الجانب مع موجهات الضوء أو الأغلفة.

الخلوص الحافي: حافظ على مسافة لا تقل عن 0.5 مم (ويفضل 1.0 مم) من جسم LED إلى حافة لوحة الدوائر المطبوعة لمنع التلف أثناء القطع على شكل V أو التوجيه.
الإدارة الحرارية: استخدم الفتحات الحرارية مباشرة تحت الوسادة الحرارية لـ LED؛ للتطبيقات عالية الطاقة (مثل لوحة الدوائر المطبوعة لضوء الفرامل)، ضع في اعتبارك لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني (MCPCB).
حواجز قناع اللحام: طبق حاجز لحام بسمك 4 ميل (0.1 مم) بين الوسادات لمنع جسور اللحام، وهو أمر شائع مع مصابيح LED الجانبية ذات الخطوة الدقيقة.
هندسة الوسادة: قم بتمديد "طرف" وسادة اللحام بمقدار 0.2 مم–0.4 مم بعد طرف المكون لتحسين المحاذاة الذاتية أثناء إعادة التدفق.
التجميع في لوحات: استخدم التوجيه باللسان مع "عضات الفأر" بدلاً من القطع على شكل V بالقرب من مصابيح LED لتقليل الإجهاد الميكانيكي الذي قد يتسبب في تشقق أجسام LED الخزفية.
التحقق: تحقق من التدفق الضوئي واتساق درجة حرارة اللون بعد إعادة التدفق، حيث يمكن أن يؤدي الإجهاد الحراري إلى تغيير خصائص LED.

متى تنطبق لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية (ومتى لا تنطبق)

حلول لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية خاصة بالتطبيقات التي تتطلب إضاءة منخفضة الارتفاع أو إضاءة حافة.

متى تستخدم لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية:

الإضاءة الخلفية ذات المساحة المحدودة: عندما يمنع سمك الجهاز وضع مصابيح LED خلف الشاشة (على سبيل المثال، شاشات LCD، لوحات العدادات الرفيعة).
الإضاءة الخارجية للسيارات: خصيصًا لتصاميم لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لأضواء الانعطاف (Cornering Light PCB) أو لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) لأضواء الزينة (Accent Light PCB) حيث يجب توجيه الضوء جانبيًا بدون بصريات معقدة.
اقتران دليل الضوء: عند اقتران الضوء بلوحة دليل الضوء (LGP) من PMMA أو البولي كربونات لتطبيقات لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) للإضاءة المحيطة الموحدة (Ambient Light PCB).
مؤشرات الحالة: مؤشرات مثبتة على الحافة في شفرات الخوادم أو الأجهزة الإلكترونية الاستهلاكية حيث تكون الرؤية مطلوبة من الجانب.

متى لا تستخدم لوحات Side Light PCB:

الإضاءة الكاشفة عالية الكثافة: مصابيح LED ذات الرؤية العلوية على لوحة MCPCB قياسية تكون أكثر كفاءة للإضاءة العامة للمناطق بسبب مسارات حرارية أفضل.
شاشات العرض المصفوفية ذات الرؤية المباشرة: إذا نظر المشاهد مباشرة إلى وجه اللوحة، فإن مصابيح LED ذات الرؤية العلوية توفر زوايا رؤية أفضل وتجميعًا أسهل.
بيئات الاهتزاز الشديد: تعتمد مصابيح LED ذات الرؤية الجانبية بشكل كبير على وصلات اللحام للاستقرار الميكانيكي؛ قد يتطلب الاهتزاز الشديد مصابيح LED بزاوية قائمة ذات ثقب نافذ أو تعزيزًا لاصقًا إضافيًا.
مؤشرات منخفضة التكلفة وغير حرجة: إذا سمحت المساحة، فإن ثني مصباح LED قياسي ذي ثقب نافذ أرخص من الحصول على مكونات SMT متخصصة ذات رؤية جانبية.

قواعد ومواصفات لوحات Side Light PCB (المعلمات والحدود الرئيسية)

توصي APTPCB (مصنع APTPCB للوحات الدوائر المطبوعة) بالالتزام بهذه المواصفات لتقليل فقدان الإنتاج أثناء التجميع.

القاعدة	القيمة/النطاق الموصى به	لماذا يهم	كيفية التحقق	إذا تم تجاهله
خلوص حافة لوحة الدوائر المطبوعة (PCB)	> 0.8 مم (من جسم LED)	يمنع إجهاد إزالة اللوحات من تشقق عدسة LED أو جسمها.	عارض Gerber (طبقة ميكانيكية)	مصابيح LED متشققة، دوائر مفتوحة.
وزن النحاس	1 أوقية أو 2 أوقية	يحسن انتشار الحرارة الجانبي للمكونات المثبتة على الحافة.	رسم الطبقات المتراكمة	ارتفاع درجة الحرارة، تقليل عمر LED الافتراضي.
سد قناع اللحام	4 ميل كحد أدنى (0.1 مم)	يمنع جسور اللحام بين الأنود والكاثود والوسادات الحرارية.	فحص DFM / CAM	دوائر قصيرة أثناء إعادة التدفق.
الثقوب الحرارية (Thermal Vias)	فتحة 0.3 مم، مسافة 0.6 مم	يوصل الحرارة من الوسادة الحرارية لـ LED إلى الطبقة السفلية أو اللب.	ملف الحفر / رسم الحفر	إيقاف حراري، تحول اللون.
الانتهاء السطحي	ENIG أو OSP	يوفر سطحًا مستويًا لمصابيح LED الجانبية ذات الخطوة الدقيقة.	مواصفات ملاحظة التصنيع	ضعف التسطيح، تأثير "شاهد القبر".
نسبة العرض إلى الارتفاع (الثقوب)	< 8:1	يضمن طلاءً موثوقًا به في الثقوب الحرارية.	تحليل المقطع العرضي	ثقوب مفتوحة، ضعف نقل الحرارة.
سمك العازل الكهربائي	< 100 ميكرومتر (لـ MCPCB)	يقلل من المقاومة الحرارية بين النحاس واللب المعدني.	ورقة بيانات المواد	درجة حرارة وصلة عالية ($T_j$).
تمديد الوسادة (Toe)	+0.3 مم مقابل ورقة البيانات	يزيد من قوة التحدب للمحاذاة الذاتية.	فحص مكتبة البصمات	مصابيح LED منحرفة، ضعف الاقتران البصري.
فجوة التجميع في لوحة واحدة	> 5 مم بين اللوحات	يتيح مساحة لقمة التوجيه دون لمس مصابيح LED المثبتة على الحافة.	رسم اللوحة	مكونات تالفة أثناء التوجيه.
نوع معجون اللحام	النوع 4 (SAC305)	حجم الجسيمات الأصغر يحسن التحرير للوسادات الصغيرة.	SPI (فحص معجون اللحام)	لحام غير كافٍ، وصلات جافة.

خطوات تنفيذ لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية (نقاط تفتيش العملية)

اتبع هذه الخطوات لضمان انتقال لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية الخاصة بك من التصميم إلى الإنتاج دون توقفات هندسية.

اختيار المكونات والتحليل الحراري اختر مصباح LED ذو الرؤية الجانبية بناءً على شدة الإضاءة والمقاومة الحرارية. احسب كثافة الطاقة الكلية. إذا تجاوزت الكثافة 0.5 واط/سم²، انتقل من FR4 إلى لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني (الألومنيوم أو النحاس).
تعريف الطبقات والمواد حدد ترتيب الطبقات. بالنسبة لـ FR4، قم بزيادة مساحة الأرضي على الطبقات العلوية والسفلية المتصلة عبر الفتحات (vias). لتطبيقات لوحة الدوائر المطبوعة لإضاءة الإشارة التي تتطلب موثوقية عالية، حدد مادة ذات درجة حرارة انتقال زجاجي (Tg) عالية (Tg > 170 درجة مئوية) لتحمل الدورات الحرارية.
تصميم البصمة و DFM أنشئ البصمة مع امتدادات "أصابع" على الوسادات. تأكد من أن الوسادة الحرارية مجزأة (تصميم نافذة زجاجية) في طبقة الاستنسل لمنع فراغات اللحام، والتي تسبب نقاطًا ساخنة.
التنسيب والتوجيه ضع مصابيح LED على طول حافة اللوحة. وجه المسارات بعيدًا عن حافة اللوحة قبل توصيلها بمصباح LED لتجنب تركيز الإجهاد. تأكد من عدم وضع أي فتحات (vias) على الوسادة ما لم تكن مملوءة ومغطاة (VIPPO)، على الرغم من أن الفتحات المغطاة القياسية بالقرب من الوسادة مفضلة للتكلفة.
استراتيجية التجميع في لوحات صمم اللوحة باستخدام "توجيه الألسنة" (tab routing) بدلاً من القطع على شكل حرف V للحواف التي تحتوي على مصابيح LED. يتسبب القطع على شكل حرف V في إجهاد الانحناء. ضع "نقاط الفأرة" (mouse bites) على بعد 5 مم على الأقل من أقرب مصباح LED.
تصميم استنسل معجون اللحام اطلب سمك استنسل يتراوح من 0.10 مم إلى 0.12 مم. استخدم استنسلات مصقولة كهربائيًا للفتحات الأصغر من أحجام 0603 لضمان تحرير جيد للمعجون.
تحديد ملف تعريف إعادة التدفق اضبط ملف تعريف إعادة التدفق مع منطقة نقع (150-180 درجة مئوية لمدة 60-90 ثانية) للسماح بتنشيط التدفق وتقليل الصدمة الحرارية. مصابيح LED ذات الرؤية الجانبية حساسة للرطوبة؛ تأكد من إجراء التحكم في MSL (الخبز) إذا تعرضت الأجزاء.
فصل اللوحات والاختبار استخدم آلة فصل لوحات بالراوتر أو الليزر. لا تكسر الألسنة يدويًا أبدًا. قم بإجراء اختبار وظيفي للتحقق من إضاءة جميع مصابيح LED والبحث عن مصابيح LED "ميتة" ناتجة عن تشققات دقيقة.

استكشاف أخطاء لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية وإصلاحها (أنماط الفشل والإصلاحات)

العيوب الشائعة في إنتاج لوحة الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية وكيفية حلها.

1. ظاهرة "شاهد القبر" لمصباح LED (ارتفاع أحد الأطراف)

السبب: تسخين غير متساوٍ أو أحجام وسادات غير متوازنة تسبب توترًا سطحيًا غير متساوٍ.
التحقق: تحقق مما إذا كان عرض المسار الذي يربط الأنود والكاثود متماثلًا.
الإصلاح: أضف تخفيفًا حراريًا للوسادات المتصلة بصبات نحاسية كبيرة.
الوقاية: استخدم آلات التقاط ووضع عالية الدقة مع سرعة وضع بطيئة.

2. جسر اللحام

السبب: معجون لحام زائد أو نقص في حاجز قناع اللحام.
Check: افحص الفجوة بين الفوط في ملف Gerber.
Fix: قلل حجم فتحة الاستنسل بنسبة 10-15%.
Prevention: تأكد من أن شبكة قناع اللحام لا تقل عن 4 ميل عرضًا.

3. مصابيح LED خافتة أو وامضة (ترهل حراري)

Cause: ارتفاع درجة الحرارة بسبب مسار حراري ضعيف.
Check: قم بقياس درجة حرارة الغلاف ($T_c$) أثناء التشغيل.
Fix: زد عدد الفتحات الحرارية (thermal vias) أو انتقل إلى وزن نحاسي أثقل.
Prevention: قم بمحاكاة الأداء الحراري خلال مرحلة التصميم.

4. جسم LED متصدع

Cause: إجهاد ميكانيكي أثناء فصل اللوحة (depaneling) أو إدخال الموصل.
Check: افحص المسافة من LED إلى القطع على شكل V / لسان الفصل.
Fix: انقل مصابيح LED بعيدًا عن الحافة أو قم بالتبديل إلى فصل اللوحة باستخدام جهاز التوجيه (router depaneling).
Prevention: فرض قواعد صارمة للمناولة؛ لا تثني اللوحة بعد التجميع.

5. تغير اللون (اصفرار)

Cause: درجة حرارة إعادة التدفق (reflow) عالية جدًا أو تلوث العدسة بالتدفق (flux).
Check: راجع ملف تعريف إعادة التدفق مقابل ورقة بيانات الشركة المصنعة لمصباح LED.
Fix: اخفض درجة الحرارة القصوى أو استخدم تدفقًا منخفض الانبعاثات الغازية (low-outgassing flux).
Prevention: استخدم تدفق "لا يحتاج للتنظيف" (no-clean flux) وتجنب مذيبات التنظيف التي تتفاعل مع عدسات السيليكون.

6. عدم محاذاة مع دليل الضوء

Cause: تفاوت ثقب تثبيت لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) أو انحراف وضع LED.
Check: تحقق من إحداثيات XY لمركز LED بالنسبة لثقوب التثبيت.
Fix: شد تفاوت الالتقاط والوضع (pick-and-place) إلى ±0.05 مم.
الوقاية: أضف علامات مرجعية بالقرب من مصفوفة LED لتصحيح المحاذاة المحلية.

كيفية اختيار لوحة PCB للإضاءة الجانبية (قرارات التصميم والمفاضلات)

عند التصميم لتطبيقات لوحة PCB للإضاءة المميزة أو لوحة PCB لضوء الفرامل، يجب على المهندسين الاختيار بين تقنيات الركيزة والتجميع المختلفة.

1. FR4 الصلبة مقابل القلب المعدني (MCPCB)

FR4 الصلبة: الأفضل للمؤشرات منخفضة الطاقة والتوجيه المعقد (متعدد الطبقات). تكلفة أقل. توصيل حراري ضعيف (~0.3 واط/م كلفن).
MCPCB: ضروري لمصابيح LED الجانبية عالية السطوع (>1 واط). توصيل حراري ممتاز (1.0–3.0 واط/م كلفن). يقتصر عادةً على التوجيه أحادي الطبقة. اختر MCPCB إذا تجاوزت درجة حرارة وصلة LED 85 درجة مئوية على FR4.

2. LED ذو الرؤية الجانبية مقابل LED ذو الرؤية العلوية مع أنبوب ضوئي

LED ذو الرؤية الجانبية: يتيح تصميمات أجهزة أرق. اقتران مباشر بالحافة. أصعب في اللحام؛ حدود طاقة أقل.
الرؤية العلوية + الأنبوب الضوئي: يسمح بمصابيح LED ذات طاقة أعلى. تجميع أسهل. يتطلب مساحة رأسية أكبر وأنابيب ضوئية بلاستيكية مخصصة. اختر LED ذو الرؤية الجانبية للتصميمات فائقة النحافة (<5 مم).

3. PCB الصلبة مقابل المرنة

الصلبة: قياسية للحواف المستقيمة.
PCB المرنة: مطلوبة للأسطح المنحنية (مثل المصابيح الخلفية للسيارات التي تلتف حول زاوية). تسمح بتركيب مصابيح LED على شريط مرن يتوافق مع الغلاف. راجع قدرات PCB المرنة لقواعد نصف قطر الانحناء.

الأسئلة الشائعة حول لوحة PCB للإضاءة الجانبية (التكلفة، المهلة الزمنية، العيوب الشائعة، معايير القبول، ملفات DFM)

1. ما هي المدة الزمنية النموذجية لنموذج أولي للوحة PCB للإضاءة الجانبية؟ المدة الزمنية القياسية هي 3-5 أيام لـ FR4 و 5-7 أيام للوحات PCB ذات القلب المعدني. تتوفر خدمات سريعة (24-48 ساعة) لعمليات التحقق العاجلة.

2. كيف تقارن تكلفة لوحة PCB للإضاءة الجانبية بلوحات PCB القياسية؟ تكلفة لوحة PCB العارية مماثلة للوحات القياسية. ومع ذلك، قد تكون تكاليف التجميع أعلى قليلاً بسبب سرعة التجميع والوضع الأبطأ المطلوبة لمصابيح LED عالية الدقة ذات الرؤية الجانبية والحاجة إلى فحص متخصص (AOI).

3. هل يمكنني استخدام FR4 القياسي للوحات PCB لأضواء الفرامل في السيارات؟ بشكل عام، لا. تولد أضواء الفرامل حرارة كبيرة وتتطلب موثوقية عالية. يوصى باستخدام لوحة MCPCB من الألومنيوم أو FR4 عالي Tg مع نحاس سميك وفتحات حرارية لإدارة الحمل الحراري.

4. ما هي معايير القبول للحام مصابيح LED ذات الرؤية الجانبية؟ وفقًا لمعيار IPC-A-610، يجب أن يبلل فيليه اللحام ما لا يقل عن 50% من ارتفاع طرف المكون. يجب أن يكون جسم LED مستويًا على سطح لوحة PCB بدون ميل يتجاوز 5 درجات، حيث يؤثر الميل على اقتران الضوء.

5. ما هي الملفات المطلوبة لمراجعة DFM للوحة PCB للإضاءة الجانبية؟ أرسل ملفات Gerber (RS-274X)، وملف Centroid/Pick-and-Place، ورسم تجميع يوضح اتجاه LED، وورقة بيانات LED. ورقة البيانات حاسمة للتحقق من هندسة البصمة.

6. كيف تختبرون لوحات PCB للإضاءة الجانبية في الإنتاج الضخم؟ نحن نستخدم الفحص البصري الآلي (AOI) للتحقق من وصلات اللحام ووجود المكونات. للاختبار الوظيفي، نستخدم أداة اختبار تقوم بتشغيل اللوحة وتستخدم مستشعرات الألوان للتحقق من السطوع وإحداثيات اللون.

7. لماذا تفشل مصابيح LED ذات الرؤية الجانبية الخاصة بي أثناء عملية القطع على شكل V؟ يُطبق القطع على شكل V إجهادًا ميكانيكيًا. إذا كانت مصابيح LED قريبة جدًا من خط القطع (<3 مم) أو موازية للقطع، فقد يتشقق الجسم الخزفي. انتقل إلى توجيه الألسنة أو فصل الألواح بالليزر.

8. هل يمكن لـ APTPCB تجميع لوحات PCB ذات إضاءة جانبية مزدوجة الجوانب؟ نعم، ولكن هذا يتطلب أداة حاملة لعملية إعادة التدفق الثانية لمنع المكونات الموجودة على الجانب السفلي من السقوط أو الانزياح.

9. ما هو الحد الأدنى لسمك اللوحة لمصابيح LED المثبتة على الحافة؟ يجب أن يتطابق سمك لوحة PCB مع المركز الميكانيكي لمصباح LED إن أمكن. عادةً، يتراوح السمك القياسي من 0.8 مم إلى 1.6 مم. قد تتشوه اللوحات الأرق (0.4 مم) أثناء إعادة التدفق، مما يسبب عدم المحاذاة.

10. كيف أمنع تسرب الضوء في لوحات PCB ذات الإضاءة الجانبية؟ استخدم قناع لحام أسود أو طباعة حريرية بيضاء لتعكس/تمتص الضوء حسب الحاجة. تأكد من أن الغلاف الميكانيكي يتناسب بإحكام مع حافة لوحة PCB.

11. هل تدعمون "الطلاء الجانبي" (الفتحات المسننة) للوحات PCB ذات الإضاءة الجانبية المعيارية؟ نعم، يمكننا إنتاج فتحات مسننة (فتحات نصف مقطوعة) على الحافة، مما يسمح بلحام لوحة PCB ذات الإضاءة الجانبية عموديًا على لوحة أم رئيسية.

12. ما هو أفضل تشطيب سطحي للوحات PCB ذات الإضاءة الجانبية؟ يُفضل ENIG (النيكل الكيميائي بالذهب الغاطس) لأنه يوفر السطح الأكثر استواءً لوضع المكونات ذات الخطوة الدقيقة ومقاومة ممتازة للتآكل لتطبيقات السيارات.

لوحات الدوائر المطبوعة للإلكترونيات السيارات: استكشف معايير الموثوقية لإضاءة المركبات.
خدمات تجميع SMT: تفاصيل حول قدراتنا على التنسيب الدقيق لمكونات 0201 والمكونات ذات الرؤية الجانبية.
إرشادات DFM: قواعد تصميم شاملة لضمان قابلية تصنيع لوحتك.

مسرد لوحات الدوائر المطبوعة للإضاءة الجانبية (مصطلحات رئيسية)

المصطلح	التعريف
LED ذو رؤية جانبية	حزمة LED مصممة لإصدار الضوء بشكل موازٍ لسطح لوحة الدوائر المطبوعة (على سبيل المثال، 4008، 020 رؤية جانبية).
التدفق الضوئي	الكمية الإجمالية للطاقة الضوئية المنبعثة، وتقاس باللومن (lm).
المقاومة الحرارية ($R_{th}$)	مقياس لمدى صعوبة تدفق الحرارة من وصلة LED إلى لوحة الدوائر المطبوعة.
لوحة توجيه الضوء (LGP)	لوحة أكريليك أو بولي كربونات تنقل الضوء من الحافة إلى وجه الشاشة.
تأثير "شاهد القبر" (Tombstoning)	عيب لحام حيث يقف المكون على أحد طرفيه بسبب قوى التبلل غير المتوازنة.
MCPCB	لوحة دوائر مطبوعة ذات قلب معدني؛ تستخدم قاعدة معدنية (ألومنيوم/نحاس) لتبديد الحرارة.
سد اللحام	جسر من قناع اللحام بين الوسادات لمنع تدفق اللحام بينها.
التجميع	فرز مصابيح LED حسب اللون (اللونية) والجهد والسطوع لضمان التوحيد.
فصل اللوحات	عملية فصل لوحات الدوائر المطبوعة الفردية عن لوحة التصنيع.
علامة مرجعية	علامة نحاسية تستخدمها آلات التجميع لمحاذاة لوحة الدوائر المطبوعة بصريًا.
درجة حرارة الوصلة ($T_j$)	درجة الحرارة الداخلية لشريحة LED؛ تجاوز الحد يؤدي إلى الفشل.

طلب عرض أسعار للوحة PCB للإضاءة الجانبية (مراجعة DFM + تسعير)

توفر APTPCB تصنيعًا متخصصًا لمشاريع لوحات PCB للإضاءة الجانبية، بما في ذلك تصميمات لوحات PCB للإضاءة المميزة ولوحات PCB لإضاءة المنعطفات. نقدم مراجعة DFM مجانية لاكتشاف المشكلات الحرارية والميكانيكية قبل الإنتاج.

للحصول على عرض أسعار دقيق، يرجى تقديم:

ملفات Gerber: بما في ذلك جميع طبقات النحاس والحفر وقناع اللحام.
BOM (قائمة المواد): تحديدًا رقم الجزء المصنّع (MPN) لمصابيح LED ذات الرؤية الجانبية.
الكمية: نموذج أولي (5-10 قطع) أو حجم الإنتاج الضخم.
متطلبات خاصة: على سبيل المثال، "يجب أن تتوافق مع معايير موثوقية السيارات" أو "يتطلب تجميعًا دقيقًا للألوان."

الخلاصة: الخطوات التالية للوحات PCB للإضاءة الجانبية

يتطلب النشر الناجح لـ لوحة PCB ذات الإضاءة الجانبية موازنة التبديد الحراري مع المحاذاة الميكانيكية الدقيقة. باتباع القواعد الخاصة بالخلوص الحافي، وهندسة الوسادات، وتشكيل إعادة التدفق، يمكنك التخلص من العيوب الشائعة مثل تأثير الشاهدة (tombstoning) والتشقق. APTPCB مستعدة لدعم مشروعك بخدمات تصنيع وتجميع عالية الدقة مصممة خصيصًا لتطبيقات الإضاءة الجانبية.