小型LED灯印制板要求介绍

向 华 余小丰 杨 俊 简俊峰

（惠州中京电子科技有限公司，广东 惠州 519029）

0 前言

2019年，随着“新中国成立70周年国庆阅兵”活动顺利完成，广场上LED 展示大屏幕让全国人民焕然一新，各路厂商纷纷关注，掀起了小型发光二极管“Mini LED”研发的一个小热潮，我公司在LED产业布局耕耘多年，多家”Mini LED”厂商样品，量产订单纷纷引入。本文针对“Mini LED”用PCB制作方案进行一个总结，希望对各位准备进去的同行有所借鉴和帮助。

1 MINI LED概念

1.1 何为Mini LED

从LED产业专业角度看，目前LED芯片尺寸100～200 μm，LED灯的点节距（PITCH）在0.5 ～1.0 mm的区间称为“Mini LED”[1]，区分如图1。

图1 LED 芯片尺寸

1.2 “Mini LED”行业的主流技术

从 2019 LED行业发展报告[1]指出，目前LED市场主要技术有：传统表面贴单灯封装技术；表面通用安装/自动安装覆胶技术；N合1表贴集成封装技术；正装/倒装COB（芯片安装在PCB上）技术。如图2，其中已正装/倒装COB产品是目前LED行业的最顶端技术。

图2 LED封装主要技术

1.3 正装COB和倒装COB的区别

从图3的正装/倒装COB技术可以看出[2]，倒装COB不用焊线，需要承载的PCB间距需做到更小，产品难度更高。

图3 正装/倒装COB技术

2 Mini LED对PCB的考验

2.1 小节距LED板基本要求

从上述Mini LED产业技术来看，LED芯片面积减小，带来承接LED 灯珠的PCB制作要求越来越高。

统计我公司目前在制的P1.0以下小节距PCB基本要求如表1。

表1摘自中京电子科技2019年11月份，WIP（半成品）小点间距产品状况。可以看出，目前客户主要在P0.75～P0.95间距，主要已二阶6层和8层为主，表面处理主要为化金和镍钯金，黑色PP使用不多。客户目前有超P0.7以下研发趋势，层数有增加趋势，对PCB的技术考验更高。

2.2 从客户的设计上来区分LED的集成技术

正常一颗LED灯珠包含红色LED灯，绿色LED灯，蓝色LED三个光源（简称RGB），三色同亮混光时为白光，为控制一个LED灯珠不停转换不同的光度，所有承接一颗灯珠的LED焊脚往往四个焊脚或者六个焊脚，简称“四合一”或“六合一”，如图。将四颗甚至多颗集成封装到一个LED上，设计图型成8脚或多脚设计[3]，如图4。从设计图纸上可以看出，六合一明显比四合一的灯珠控制更直接，设计图型成8脚对PCB来说更简单。

2.3 正装/倒装COB和半倒装COB设计识别

从正装COB和倒装COB的区别（图5），我们可以看出正装的COB是需要接引线的，所有一般此类板会在焊盘边预留焊线用的防焊开窗或焊盘直接裸露焊接位置。半倒装COB设计就是设计中既有正装又有倒装设计。

表1 小节距LED灯PCB基本要求

图4 集成LED的PCB图形

图5 正装/倒装COB的PCB图形

2.4 对表面平整度要求

从我司统计不同LED厂商对填孔凹陷度要求趋势（图6）可知，目前COB流程对平整已经要求到镜面，50X放大镜下无明显痕迹的要求,填平规格＜1 μm。

图6 LED灯PCB表面平整度趋势

为应付COB厂商对Pad平整的要求。我司测试多重方案，成功采用电镀填平+陶瓷磨平+不织布抛光的方式，满足了客户要求。改良前后的Pad平整状况如图7所示。

2.5 Pad 尺寸大小和间距

我司统计不同LED厂商技术类型对PAD尺寸的要求如表2。

从表2可以看出,目前COB流程的焊接PAD设计到100 μm×100 μm，间距60 μm，产品已经接近PCB常规HDI厂设计能力极限，表面处理，ET测试和AOI/AVI线路检查均成为产业的技术瓶颈。

2.6 盲孔孔径

图8为各种LED灯PCB的一般盲孔孔径尺寸。除N合1表贴集成封装技术（将难点转移到LED灯珠制作业）外，75 μm激光孔已经成为Mini LED产业趋势，65 μm甚至更小盲孔正应用于LED板制作中，为适应LED产业技术的升级，我司开发了“75 μm激光孔专用参数” “65 μm激光孔专用参数”，“0.046 mm ring环控制方式”等技术，相信PCB同行可以从这些数字中找到本公司的设备是否能够承接产品需求。

2.7 盲孔密度

调查厂内LED 灯PCB的P0.58-P0.925料号的盲孔数分布如表3及图9。节距0.6 mm以下的盲孔数是0.77 mm以上系列的3～6倍，按1平方米计，MIN LED的盲孔均为百万级/平米，甚至千万级/平米。

为此，我公司在盲孔品质管控上引入了等离子体Plasma，盲孔后AOI（自动光学检测）检查，二次沉铜等多项技术，顺利保证节距0.77 mm以上的产品量产，完成了节距0.58 mm、0.625 mm产品的交样。

图7 PAD平整状况

表2 LED灯PCB的PAD尺寸

图8 LED灯PCB的盲孔孔径

表3 LED 灯PCB的盲孔数

图9 LED 灯PCB的单位面积内盲孔数

3 结束语

Mini LED产业正在升级，改良还需任重道远，PCB产品的质量控制得益于设备能力和工艺能力的提升，产品日新月异。Mini LED作为近期兴起的一个课题，希望本文介绍能给各位读者一些启示。