LEDディスプレイプリント基板（PCB）

LED Circuit Boards（PCB）-建物の地下。「LEDボード”、”LEDブロック”、”LEDパネル”、”LEDモジュール”、”LEDキャビネット”、または単に “LEDディスプレイ “は、個々の製造業者の文化特有の言い回しで、他の数多くの呼称とともに、1つのSMD LEDソリューションを別のものと比較するとき、実質的に最大の差別化である。

良質なプリント基板の選択

LEDディスプレイの品質と信頼性を確保するには、適切な回路基板材料を選択することが重要です。ここでは、十分な情報に基づいた決定を下すのに役立つ、考慮すべき点と一般的な選択肢を簡単に説明します：

1.熱伝導率

LEDディスプレイは多くの熱を発生します。熱伝導性の良い材料を選択することで、この熱を管理し、電子部品を安定した動作温度に保ち、過熱による損傷を防ぐことができます。

2.電気的性能

回路基板材料の電気的性能は、電流と電圧の流れに影響する。注目すべき主なパラメータには、電気抵抗率、誘電率、誘電損失などがあります。これらの要素により、スムーズな電流の流れと安定した信号伝送が保証されます。

3.機械的強度

LEDディスプレイは、振動、衝撃、曲げなどの機械的ストレスに耐える必要があります。高い機械的強度を持つ材料は、ディスプレイの構造的安定性と信頼性を保証します。

4.環境への配慮

環境意識の高まりとともに、環境に優しい素材を選ぶことが重要になってきている。鉛やハロゲン化合物のような有害物質を避けることは、環境と健康の両方の安全にとって極めて重要です。RoHSのような環境基準に準拠した材料を探しましょう。

LEDディスプレイにマルチレイヤーを採用する理由

PCB（Printed Circuit Board）層とは、基本的に回路基板において電気的接続が行われる様々なレベルまたは地層のことです。PCBは多層ビルのようなもので、各フロアはそれぞれ特定の機能を持つ異なるレイヤーを表し、階段やエレベーター（PCB用語ではビア）がそれらをつないでいます。

これらの層には、電源回路と電気的な接地がある。また、デジタルコンテンツをレンダリングするためのデータとLED（発光ダイオード）に電力を供給するための電子回路も、これらの層に収容される。ピクセル」、つまり個々のRGB LEDパッケージに関しては、回路、ダイオード、樹脂、設計要素、および周辺の表面処理材料/色も考慮しなければならない。

• レイヤー1（最上位レイヤー）：抵抗器、コンデンサー、集積回路などの部品が含まれる。回路を形成する銅のトレースで接続されている。
• レイヤー2（インナーレイヤー1）：グランド接続専用。このレイヤーは、電子ノイズや干渉を低減し、回路が機能するための安定した環境を提供するのに役立ちます。
• レイヤ3（インナーレイヤ2）：電力分配に使用される。この層は、電源から基板上のさまざまな部品に電力を分配する。
• レイヤー4（ボトムレイヤー）：トップレイヤーに収まりきらなかった追加コンポーネントやトレースが含まれていたり、トップレイヤーで始まり、トップレイヤーで終わる回路を完成させるために使用されたりする。

LEDディスプレイのPCB層数

LEDディスプレイ用PCBでは、必要な層数はディスプレイの複雑さ、電力要件、サイズによって大きく異なります。一般的に、LEDディスプレイは、小型の家電製品に使用されるような単純な設計と、大型の屋外ディスプレイや高解像度ディスプレイに見られるような複雑な配置に分類することができます。以下に一般的なガイドラインを示す：

ビッグピクセルピッチLEDディスプレイ

1～2層 ：屋外広告用P10,P8や単色LEDバナーなど、シンプルな（画素ピッチの大きな）LEDディスプレイには、1～2層のプリント基板がよく使われる。これらの基板は、複雑な回路を必要とせず、十分な数のLEDに電源と信号を供給するのに十分です。

中程度の複雑さのLEDディスプレイ

2～4層：LEDや駆動ICの数が増えて複雑化（高輝度、高リフレッシュレート）したり、より優れた配電やシグナルインテグリティが必要になると、PCBは2～4層に拡張されることがあります。これにより、適度な密度のLEDに対応できるより洗練された配線、熱管理の改善、電磁干渉（EMI）の低減が可能になります。

高複雑度LEDディスプレイ

4層以上：屋外広告、スタジアム、プロ仕様の屋内ディスプレイなど、大規模または高解像度の屋内外LEDディスプレイには、4層以上が必要です。これらのディスプレイは、数百から数千のLEDのための広範な配線を必要とし、優れた熱管理を必要とし、EMIを最小限に抑える必要があります。高レイヤーカウントPCBは、複雑な配線に必要なスペースを提供し、電源およびグランドプレーン用の専用レイヤーを設けることで、ディスプレイの全体的な性能と信頼性を高めます。

材料の要件PCBボードの厚さ

ほとんどのPCBの基材は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂からなる銅張積層板です。一般的なラミネートグレードの標準的な厚さは以下の通りです：

• 0.8 mm
• 1.0 mm
• 1.2 mm
• 1.6 mm

薄いラミネートは反りが発生しやすいが、厚いスタックは曲げやねじりの力に耐えることができる。

一般的に1.6mm厚：材質：FR-4ガラス繊維板、メーカーによってはコスト削減のためFR-2紙基材を使用する場合もある。

銅箔の厚さ：

銅箔の厚さはPCBボードの放熱と回路の安定性の鍵となる。通常の銅箔の厚さは35um（1Oz）ですが、あるメーカーは18um（0.5Oz）の銅箔を使用します。どちらの規格の銅箔を使用しているかは、空の銅箔に重量をかければわかります。

回路設計：

ダイオードにデータと電力を供給する実際の回路の設計は、モネとロートレックの筆跡がフランス印象派に見られるように、LEDディスプレイ製造業界では異なっており、認識可能である。ここが、これらのディスプレイを製造する個々のメーカーの本当の知的財産が、製品を差別化し始めるところである。

このような設計の最終目的は、電気ワット数の熱に対する光への変換を最大化することである。より多くの光、より少ない熱が競争を制する。業界標準によれば、現在の典型的な回路設計では、ワット数が光に変換される割合は60％から75％の範囲にある。つまり、残りの40～25％のワット数は熱に変換される。ディスプレイ・ソリューションが使用される環境によっては、これが問題になる可能性がある。例えば、口紅のPOP構造に隣接する高級化粧品小売店で、LEDディスプレイが高レベルの熱を発することを想像してみてほしい。回路設計のエレガンスを追求するメーカーは、光効率85％に近い変換率をレンダリングしている。一握りのティア1（読み：高品質）ディスプレイメーカーがあり、彼らの回路で設計のエレガンスは、85％に近い対光効率をレンダリングしている。

PCB設計のチェック方法

道路 “の間の距離は、少なくとも “道路 “の厚さの3倍でなければなりません。最も簡単な方法は、Visionpiに送ってチェックしてもらうことです。

業界標準によると、現在の一般的な回路設計では、ディスプレイの光に変換されるワット数の割合は60％～75％の範囲に収まっている。つまり、残りの40％～25％のワット数は熱に変換される。ディスプレイ・ソリューションが使用される環境によっては、これが問題になる可能性がある。例えば、口紅売り場に隣接する高級化粧品売り場で、LEDディスプレイが高レベルの熱を発することを想像してみてほしい。

このプロセスを理解するためには、色度図を導入する必要がある。 を導入する必要がある。

屋外：

>8mm; 10mm; 16mm ——-3535 SMD

4.81ミリメートル;5ミリメートル;6ミリメートル——2727 SMD

4.81 mm;5.95 mm ————2525 SMD

2.6 mm–3.91 mm ————-1820 SMD

3mm;3.91mm;4mm ——– 1921 SMD

2.5mm-3mm———————1415 SMD

屋内：

2.5 mm -4 mm : 2020 /2121

SMD 1.875 mm-2.6mm :1515 SMD/1415 SMD

1.0-1.7mm : 1010 SMD

0.9mm– 0808 SMD

塗りつぶし率が低いと、画素のピッチを実際に変えることなく小さく見せることができます。照明面積が小さくなり、画素を際立たせることができる黒（黒いルーバー）がより多く見えるため、コントラスト比が良くなります。一方、フィルレートが高いと、ピッチを広く見せることができます。フィルレートが高ければ高いほど、より多くの照明面積が得られ、より小さな黒い背景が得られます。

LEDピクセルピッチ

ピクセルピッチとは何か、なぜそれが重要なのかを知るには、まずピクセルとは何かを知る必要がある。画素が何であるかはすでに知っていると思うかもしれないが、多くの人は「画素」には当初考えていた以上のものがあることに気づく。ピクセルは色光源の集まりであり、この集まりにはほとんどの場合、少なくとも1つの赤、緑、青の光源が含まれている。

ワイヤーボンディングとは？

パッケージ内の導体とワイヤーボンディングは、回路基板からダイオードに電流を伝達する装置である。導体は、パッケージキャリアの下側または裏側にあり、陽極と陰極の分割（正と負に帯電）で構成されています。これらの部分は、金、銅、銀、あるいは鉄といった3つの異なる金属のいずれかで製造されています。銅ワイヤボンディングは、半導体パッケージで従来使用されてきた金やアルミのワイヤの代わりに、銅ワイヤを相互接続に使用するワイヤボンディングプロセスを指します。

ワイヤーボンディング材

これら3つの金属では、導電性と環境性能の両方にばらつきがある。

金は最高の導電性と耐環境性を併せ持ち、どちらの状況でも好まれる金属だが、予想通り最も高価でもある。

銀/鉄は最も腐食されやすく、銅は金ではありません。それぞれの金属の物理的・化学的特性が異なることを考えると、銅が金と同じように単純に結合すると期待するのは無理があります。性能の観点から言えば、銅は金ワイヤーと同等の信頼性がありますが、温度サイクルなど、より厳しいストレス・テストでは銅は問題に直面します。

今のところ、LEDディスプレイでは金線の方が安定している。大口径の銅線はかなり以前から多くの用途で利用されていますが、銅ボンディングワイヤーは金線の「ドロップイン」ソリューションではありませんし、ファインピッチや超ファインピッチの用途ではそのように見なすべきではないでしょう。異なるサプライヤーの銅線は、純度や機械的特性がプロセス中にかなり異なることがあります。そのため、小さな画素ピッチでは、通常、金線を使用します。

LEDビデオ・ディスプレイの銅線と金線ボンディングの選び方

銅VS金 銅ワイヤーボンディングとは、半導体パッケージで従来使用されてきた金やアルミのワイヤーではなく、銅のワイヤーを相互接続に使用するワイヤーボンディング工程を指します。銅は、金よりも明らかに優れているため、半導体パッケージの相互接続材料として急速に足場を固めています。以下のような利点があります：

• 1) 最大90％のコスト削減；
• 2) 優れた電気伝導性と熱伝導性；
• 3) 金属間の成長が少ない；
• 4) 銅は金よりも熱伝導率が約25%高く、高温での接合の信頼性が高い；
• 5) より高い機械的安定性

• 銅線と金線の欠点には以下のようなものがある：
• 1) 銅は比較的低い温度で酸化する傾向がある；
• 2) 銅線の硬さは、クレーターを発生させずに効果的な接合を行うために、接合パラメータ（特に接合力と超音波エネルギー）の最適化が必要である；
• 3) 銅線は、いくつかの故障解析上の困難をもたらす；
• 4) 比較的新しい技術であるため、銅線ボンディング技術は、ゴールド・ボール・ボンディング技術ほどよく理解されていない。

ネイションスター・ゴールド・ワイヤーボンディング リースター・シリーズ

A.ReeStar™ （「RS」）、2013 年に進水するハイエンドのフル カラーの表示装置は主に 4 つのモデルが、屋内外国の星の良質 LED スクリーンのハイエンド ブランドです、3 年以上の保証、優秀な性能は十分に導かれた高精細度表示、高い対照の比率、高い防水、高い信頼性、微光の腐食および他の条件を実現できます。

B.RSの7つの主な性能上の利点

– a).防水・防湿：防水性能はIPX8レベルに達し、防湿性能はMSL2aレベルに達する。

– b).耐寒性と耐熱衝撃性：包装材料の高い接着性、-65℃~+150℃の冷熱衝撃でデッドライトなし。

– c).反背圧: 高いリフレッシュ頻度要求、85 ℃、85% RH の失敗なしで模倣された背圧テストに合って下さい。

– d).塩水噴霧耐性：デッドライトのない海辺の腐食環境を広範囲でシミュレートできる。

– e).耐紫外線性：UV実験は3年を使用して屋外シミュレーションを老化促進し、光の減衰は20％未満である。

– f).光減衰が少ない：高温多湿の屋外で3年間使用した場合の加速老化シミュレーション、光減衰<20％。

– g).高輝度：業界最高の輝度レベル。

C.RSの外観上の3大メリット

– a).マットな表面、高いコントラスト。

– b).表面発光技術: ポイントを表面に変えて、導かれたまぶしさの問題を解決して下さい。

– c).低いピン技術：高いカップと短い足、顧客が接着剤を充填し、マスクをカバーするのは簡単です。

D.主なモデルは4つ

RS-1921MBAR、RS-2020MBAM、RS-2727MWAS、RS-3535MWAR

銅線ボンディングと金線ボンディングの価格差

銅は本来、金より 2～5 倍安いので、金のワイヤーを銅のワイヤーで代用することは、半導体パッケージング会社にとって、 年間で莫大なコスト削減を実現することになります：

簡単な計算をしてみると、ボンディング材質の異なるLEDの間にどれだけの価格差があるかがわかるだろう：例：P10、10,000ピクセル/平方メートル、Nationstar LED 3535：金線：高輝度：20USD/K 銅線：通常輝度：10USD/K 鉄線：5USD/K ですから、基本的に価格差がわかりますが、金線は銅線の約2倍です。P2（25万画素/平方メートル）の場合、nationstarの金線1010は大体8USD/Kで、銅線は4USD/Kです。ほとんどの場合、工場や販売員は、あなたが尋ねない限り、ワイヤボンディング材料について教えてくれません。あなたが尋ねても、彼らは嘘をつくことができます。VisionpiはNationstar/Kinglightと長期的なパートナーシップを結んでおり、お客様に検証サービスを提供しています。

結論

銅線ボンディングと金線ボンディングは、LEDビデオ・ディスプレイ業界でLEDチップと外部回路を接続するために広く使われている技術である。 銅線ボンディングと金線ボンディングは、それぞれの使用目的に応じて、明確な長所と 短所がある。 銅線ボンディングは、熱伝導率は高いが寿命が短く、電気伝導率も低い経済的な選択で ある。 一方、より高価な金ワイヤボンディングは、熱伝導率が低い一方で、細いワイヤと高い電気伝導率を 実現する。 最終的に、銅線と金線のどちらをボンディングするかは、LEDビデオ・ディスプレイ・プロジェクトの具体的なニーズと要件に基づいて 選択 する必要があります。

検証サービス：

正確な情報は、どのメーカーのLEDディスプレイの品質と性能を評価する鍵です。しかし、LED MODULESを大量に生産し、販売するメーカーがあり、彼らは通常、他のLED工場/会社に販売しています。彼らは、価格のために、主に鉄線ボンディングLED（Mulinseng、HongSeng）を使用しています。競争はますます激しくなっており、品質の劣るLEDを販売しているが、良いものであると主張する小さな会社があります。今でさえ、あなたはそれらのブランドと品質レベルを知っている。数カ月もすれば、そのディスプレイはメンテナンス費用であなたを苦しめるでしょう。VisionpiはLED検証サービスを提供しています。私たちはあなたの専門QCチームとして、調達と検査をお手伝いし、より低い購入コストと保証された品質をもたらすことができます。