Советы по проектированию LED PCB для технологичности и тепловых характеристик

Если вы разрабатываете LED-модули для автомобилей, уличного освещения, вывесок или подсветки, самый быстрый способ достичь тепловых, оптических и стоимостных целей — это учесть производство LED PCB с самого начала. Приведенные ниже рекомендации основаны на тысячах реализованных проектов — используйте их как практический чеклист, чтобы сократить количество доработок, избежать перегрева и мерцания, а также ускорить выход на производство.

Получить расценку на LED PCB

Нужна правильная базовая технология для вашего модуля? См.: Металлические печатные платы (MCPCB) · Керамические печатные платы · Гибкие печатные платы · Печатные платы с высокой теплопроводностью

Тепловой путь: FR-4 vs. MCPCB (Не относитесь к ним одинаково)

LED PCB на FR-4
Используйте заполненные и закрытые переходные отверстия в площадках (via-in-pad) или плотные поля тепловых переходных отверстий непосредственно под тепловыми площадками светодиодов для отвода тепла на обратную сторону меди/радиаторы. Типичные начальные параметры: отверстия 0,25–0,35 мм, шаг 0,8–1,2 мм, соединенные с большими медными полигонами. Сохраняйте зазор между проводником и краем ≥0,5 мм (увеличьте до ≥1,0 мм для высоковольтных полос), чтобы защитить от пробоя и избежать коротких замыканий из-за заусенцев.

MCPCB / Алюминиевая или медная основа
Не полагайтесь на металлизированные переходные отверстия в металлической основе. Оптимизируйте, указывая диэлектрик с высокой теплопроводностью (≈1,0–5,0 Вт/м·К) с контролируемой толщиной, увеличивая площади распределения меди и — в местах концентрации мощности — используя медные вставки или встроенные теплораспределители. Для оптической эффективности указывайте белую паяльную маску с отражательной способностью ≥88% при 550 нм (измерено интегрирующей сферой, устойчивая к УФ-излучению формула).

Расстояние между светодиодами и планирование массива (Сначала методология)

Начните с плотности мощности (Вт/см²) и целевого повышения температуры перехода (ΔTj), затем выберите расстояние, которое ваша базовая материал может поддерживать термически и оптически.

Среднемощные SMD на FR-4: начните с расстояния между центрами 2,5–3× длины корпуса, затем настройте с помощью прототипов или моделирования.
Высокомощные светодиоды на MCPCB: используйте 5–10 мм в качестве начального значения для проверки осуществимости, проверьте с помощью тепловых испытаний в наихудших условиях работы и окружающей среды.
Шахматные массивы обычно улучшают равномерность и снижают тепловую связь по сравнению со строгими сетками при одинаковом количестве компонентов.
Для линейных/ленточных модулей чередование ориентации светодиодов может уменьшить площадь петли и снизить ЭМП в секциях драйвера.

Токовая нагрузка и падение напряжения (На основе IPC-2152)

Размеры дорожек определяются допустимым повышением температуры и бюджетом падения напряжения (часто ограничивают общее падение ≤3% от драйвера до самого дальнего светодиода). В качестве быстрой справки (медь 1 oz, окружающая среда 25 °C, естественная конвекция — проверьте для ваших условий):

Постоянный ток	Длина ≤10 мм	Длина 10–50 мм
20–60 мА	0.15–0.20 мм	0.20–0.30 мм
100–350 мА	0.25–0.40 мм	0.40–0.70 мм
≥1 А (шины)	0.80–1.50 мм	1.50 мм+ или 2 унции меди

Распределение важно: предпочитайте звездообразные топологии от узла с низким импедансом вместо цепочек, чтобы избежать видимых градиентов яркости. Добавьте контрольные точки на шинах/цепочках для ускорения ICT и функциональных проверок.

Для секций драйвера/управления с контролируемым импедансом предварительно рассчитывайте линии с помощью Калькулятора импеданса.

LED PCB

Площадки, маска и маркировка (оптимизировано для выхода и оптики)

Расширение паяльной маски: установите +0.05–0.10 мм с каждой стороны медных площадок для компенсации погрешностей совмещения и предотвращения мостиков.
Зоны COB/COB-подобные: добавьте маскировочные перемычки между контактными площадками для ограничения клея и поддержания чистоты крепления кристалла.
Белая маска: укажите отражательную способность ≥88% @ 550 нм и УФ-стабильность для предотвращения пожелтения в течение срока службы.
Капли: используйте на переходах площадка-дорожка для механической прочности/технологичности (не основной тепловой элемент).
Четкие легенды: маркировка полярности (символ + текст), номиналы тока/резисторы рядом с драйверами, версия/дата в меди для постоянной прослеживаемости.

Тестируемость, маркеры AOI и панелизация (чистота, низкие напряжения)

Доступ для тестирования: оставьте открытыми контрольные точки напряжения/тока на каждой цепочке; разместите глобальные + локальные маркеры по диагонали для точности AOI.
Термический контроль: разместите площадки для датчиков температуры рядом с наихудшими светодиодами для проверки.
Панелизация:
- V-образные надрезы для прямоугольников; фрезеровка + "мышиные укусы" для сложных форм.
- "Мышиные укусы": Ø0.6–0.8 мм, шаг 0.8–1.2 мм; оставляйте детали ≥1.0–1.5 мм от края платы/надрезов.
- Добавьте направляющие для SMT; удалите после оплавления/разделения.

Готовая к производству документация (быстро, без доработок)

Готовые к отгрузке LED-платы начинаются с полного, однозначного пакета. Используйте контрольный список ниже, чтобы избежать задержек, вопросов и переделок.

1) Исходные файлы и идентификаторы

Производственные данные: Gerber/ODB++, файлы сверловки, netlist (если есть), краткий README с примечаниями по сборке.
Уникальные ID: название проекта, ревизия и дата в каждом файле; укажите ревизию/дату в меди на плате для прослеживаемости.
BOM (готовый к AVL): MPN, позиционное обозначение, количество, флаги DNP, утвержденные аналоги; укажите бины светодиодов/CCT/CRI по позиционным обозначениям (напр., D1–D10 = 3000K BIN 3).
CPL/XY (монтаж): позиционное обозначение, корпус, поворот, сторона, координаты X/Y, единицы измерения и начало платы.
Предварительный просмотр: проверьте слои/апертуры перед отправкой с помощью Просмотрщика Gerber.

2) Примечания по изготовлению (FR-4, MCPCB, керамика, гибкие платы)

Выбор материала: укажите FR-4 / MCPCB / Керамику / Гибкую основу с диэлектриком, общую толщину и вес меди (например, 1 oz / 2 oz).
Слои и цели: последовательность слоёв, требования к контролируемому импедансу (если есть), цвета маски/легенды.
Края и изоляция: расстояние проводника до края ≥0,5 мм (≥1,0 мм для высоковольтных участков); определите пазы/фаски/запретные зоны.
Паяльная маска и контактные площадки: расширение маски +0,05–0,10 мм с каждой стороны; добавьте барьеры маски в зонах COB. Укажите белую маску с отражательной способностью ≥88% при 550 нм (устойчивую к УФ).
Панелизация: размер панели, V-образные надрезы или таб-маршрутизация + "мышиные укусы" (Ø 0,6–0,8 мм, шаг 0,8–1,2 мм), направляющие/ручки, метки (глобальные + локальные).
Маркировка: полярность «+/–», предупреждения о напряжении, 1D/2D штрих-код (если требуется), поля для упаковочных этикеток (PN, партия, количество).

3) Тепловые, токовые и оптические требования

Тепловые цели: допустимый ΔTj, самые горячие светодиоды для контроля, места датчиков для регистрации температуры.
Ток и падение напряжения: укажите допущения IPC-2152 для размеров и бюджет падения ≤3% по всей длине; отметьте шины из меди 2 oz/3 oz.
Оптические критерии: цели по равномерности/яркости, допустимый сдвиг цвета, выбор белой или чёрной маски для отражения/бликов.

4) Инструкции по сборке (специфично для светодиодов)

Профили оплавления/волны: пиковая температура, время выдержки/пика; включите профили для MCPCB/керамики (высокая теплоёмкость).
Трафарет и паста: толщина трафарета и апертуры (используйте оконный узор для больших тепловых площадок); тип припоя/флюса.
Цель по минимизации пустот: определите критерии приёмки для тепловых площадок (≤10–15% средних пустот) и метод выборки.
Обработка светодиодов: план выборки по бину/CCT/CRI, правила против смешивания, заметки по линзам/окнам.
Специальные процессы: защитное покрытие/заливка (карта маскирования), клеи/герметики, момент затяжки/крепления, время отверждения.

5) План тестирования и качества

ICT/функциональное тестирование: карта тестовых точек, пороги, окна PASS/FAIL; для драйверов постоянного тока укажите диапазоны тока/напряжения.
AOI/рентген: критерии для больших тепловых площадок/BGA; допуски AOI для поворота/текста.
Выборка и AQL: процент выборки партии и уровень AQL; обработка DOA и сроки.
Надёжность (при необходимости): условия/длительность термоциклирования, влаготепла, соляного тумана и "прогона".
Комплект соответствия: заявления RoHS/REACH, файл UL (если применимо), CoC/CoA, прослеживаемость материалов.

Быстрый чек-лист DFM (вставьте в ваш PRD)

Выбран базовый материал по плотности мощности (FR-4 + тепловые переходы / MCPCB / Керамика / Гибкая основа)
Распределён бюджет ΔTj и падения напряжения; дорожки рассчитаны по IPC-2152
Указана отражательная способность белой маски (≥88% при 550 нм), подтверждены легенды и маркировка полярности
Размещены тестовые площадки/метки; выбраны направляющие и метод панелирования (V-образные надрезы или таб-маршрутизация)
Проверены зазоры до краёв и расстояния изоляции (особенно для высоковольтных участков)
Документировано соответствие бину/CCT; определены пределы пустот для тепловых площадок
Файлы готовы: Gerber/ODB++, BOM, CPL/XY, тестовый план; предпросмотр в Gerber Viewer
Путь сборки зафиксирован (SMT или под ключ)

Получить расчёт LED PCB

Сотрудничайте с экспертами по LED PCB

Отправьте ваши Gerber / BOM / CPL для бесплатного 24-часового DFM-анализа. Ваш отчёт с пометками будет включать:

Рекомендации по тепловым путям (FR-4 vs MCPCB vs Керамика) с практическими исправлениями — распределение меди, медные вставки, выбор диэлектрика.
Проверка трасс по IPC-2152 и настройка бюджета падения напряжения (звездообразное распределение vs последовательное).
Оптимизация маски/трафарета для термоплощадок с низким уровнем пустот (цель ≤10–15%).
Панелизация и направляющие, соответствующие вашему методу разделения (V-образная насечка vs таб-маршрутировка) и оснастке линии.
Рекомендации по базовой технологии, включая переход на гибкие платы для ограниченного пространства или динамических зон изгиба.

Нужно срочное исполнение? Наши команды SMT Assembly и Turnkey Assembly берут проверенный DFM-пакет сразу в производство с предсказуемыми сроками, маркировкой по SKU, полными записями QA, простой оплатой и отслеживаемой доставкой по всему миру.