7-Segment LED im 5050-Format - Fertigungsfragen

[Bastian (Gast)]

Hallo,

leider werden Bubble-Displays wie das HP QDSP 6064 
(https://rheingoldheavy.com/hp-qdsp6064-bubble-display/) nicht mehr 
hergestellt, und die Restexemplare sind mit ca. 10 Euro inzwischen 
ziemlich teuer.

Deswegen hatte ich die Idee, dass man 7-Segment-Anzeigen im 5050-Format 
fertigen könnte, um dann darauf eine kleine Linse zu setzen, wie z. B. 
diese hier: https://www.oznium.com/loose-component-leds/5050-lens

Grundlage ist dabei eine Platine mit der Größe von 5 mm x 5 mm, mit 
jeweils 4 Anschlüssen auf zwei Seiten in 1,27 mm Abstand, ausgeführt als 
"castellated holes". Die insgesamt 8 Anschlüsse sind für die 7 Segmente 
und den Dezimalpunkt. Der Anschluss für die gemeinsame Kathode befindet 
sich als Pad auf der Rückseite der Platine. Das ganze sollte sich also 
ungefähr so löten lassen wie ein QFN-Package.

Für die länglichen Segmente könnten dabei diese LEDs zum Einsatz kommen: 
https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/LED-Side-luminescence-red_C87134.pdf
Mit ist bewusst, dass diese darauf ausgelegt sind, seitlich 
abzustrahlen, aber in diesem Fall werden sie aufrecht montiert. Dafür 
habe ich mir einen kleinen Trick überlegt, wie man auch mit einem 
normalen Bestückungsautomaten dafür sorgen kann, dass diese Bauteile 
aufrecht montiert werden können:

Zuerst werden nämlich in die Freiflächen zwischen den länglichen LEDs 
zwei weitere LEDs im Format 0805 gesetzt. 
(https://datasheet.lcsc.com/szlcsc/red-LED-0805-Iv-90-100mcd-atIF-20mA_C2295.pdf) 
Eine davon dient als Dezimalpunkt, die andere ist an beiden Enden an GND 
angeschlossen und dient als Dummy und hilft bei der Montage.

Die Idee ist nun folgende: Nachdem die Lötpaste aufgetragen wurde, 
werden die beiden mittleren LEDs platziert. Anschließend setzt der 
Bestückungsautomat die länglichen LEDs so, dass der jeweilige Teil der 
LED, der die Linse darstellt, auf der mittleren LED aufliegt. Dabei 
kippen die länglichen LEDs schon ein bisschen, so dass eine Kante 
bereits auf den Lötpads aufliegt.

Wenn die Platine nun im Reflow-Ofen gelötet wird, sorgt die 
Oberflächenspannung des flüssigen Lötzinns in Kombination mit den 
absinkenden mittleren LEDs dafür, dass sich die äußeren LEDs aufrichten.

Leider kann ich aufgrund der beengten Verhältnisse auf der Platine nur 
sehr kleine Lötpads einplanen, siehe Bilder.

Nun kommen die Fragen:

1. Lassen sich so kleine Platinen überhaupt fertigen? An zwei Kanten 
muss ja auf jeden Fall gefräst werden, wegen der Anschlüsse, vielleicht 
könnte man auf an den beiden anderen Kanten mit Sollbruchstellen 
arbeiten, und so in der Fertigung auf stangenförmige  Platinen (5 mm x 
250 mm) setzen.
2. Könnte der Trick zum Aufrichten der LEDs so klappen, wie ich mir das 
vorstelle?
3. Klappt das Verlöten der Bauteile angesichts der sehr kleinen Pads?
4. Meine EDA-Software (EasyEDA) spuckt mir erst keine DRC-Fehler aus, 
wenn ich den minimalen Abstand zwischen Leiterbahnen und Pads auf 5.8 
mil setze. Bei den Standardeinstellungen von 6 mil gibt es massenweise 
Fehler.
5. Sähe das ganze überhaupt gut aus, oder leuchten die LEDs dafür zu 
punktuell? Mir ist natürlich klar, dass man die LEDs sowieso mit deutich 
weniger Strom als 20 mA ansteuern müsste.

Falls jemand glaubt, dass das klappt, und Lust hätte, das mit mir 
auszuprobieren, und Zugriff auf eine Bestückungsmaschine und einen 
Reflow-Ofen hat, dann würde ich mal ne handvoll LEDs und die dazu 
passenden Platinen (dann allerdings vmtl noch im größeren Format) aus 
China bestellen...

Grüße,

Bastian

[nachtmix (Gast)]

Bastian schrieb:
> Deswegen hatte ich die Idee, dass man 7-Segment-Anzeigen im 5050-Format
> fertigen könnte, um dann darauf eine kleine Linse zu setzen,

Was soll das denn erst kosten, wenn dir 10 Euro fürs Original schon zu 
teuer sind?
Solche Displays waren in kleinen Stückzahlen nie billig.
HP heisst schliesslich "Hoher Preis"   :-)

[Rene K. (xdraconix)]

Ich würde mir da ganz klassisch die 1104 LED nehmen. Da hat man den 
ganzen Ärger mit dem vertikal bestücken und hoffen das es sich beim 
Löten "hoffentlich" rückt garnicht. Bekommt man bestimmt auch ganz 
locker zwei übereinander auf eine 5050 Platine.

[Gerald B. (gerald_b)]

Bastian schrieb:
> Wenn die Platine nun im Reflow-Ofen gelötet wird, sorgt die
> Oberflächenspannung des flüssigen Lötzinns in Kombination mit den
> absinkenden mittleren LEDs dafür, dass sich die äußeren LEDs aufrichten.

Abesehen von den Anmerkungen meiner Vorredner hat die Sache noch einen 
anderen Haken:
- deine 7-Segmentanzeige ist ein Zwischenprodukt und wird nochmal 
gelötet. Die 2 Pads an der Unterseite machen das Ganze auch nicht 
besser, sondern verschärfen es eher noch.
Bei ausschließelich castellated Holes kannst du noch recht easy händisch 
bestücken und löten. Bei den Pads an der Unterseite mußt du das ganze 
Konstrukt erwärmen, das auch sicher das Zinn dazsischen schmilzt - und 
damit auch das auf deinem Subboard.
Dem kannst du eigentlich nur entgehen, indem du den Kram vergießt. Was 
aber auch nicht ganz ohne ist, da das Gießharz blasenfrei verarbeitet 
werden muß (idealerweise unter Vacuum) und vergilben soll es auch nicht. 
Weder durch die Hitze, noch durch UV Strahlung.
Ich sage nicht, das es grundsätzlich nicht machbar wäre, man wird durch 
sowas nicht dümmer. Aber Aufwand und Nutzen stehen in keinem vernünfigen 
Verhältnis dabei.
Vielleicht findest du einen Chinafertiger, der dir eine Kleinserie mit 
seinem Knowhow produzieren kann.

[georg (Gast)]

Gerald B. schrieb:
> Abesehen von den Anmerkungen meiner Vorredner

Gute Einleitung. Noch was grundsätzliches zum Design: das Modul ist kaum 
praktisch einsetzbar, weil viel zu breit - so kann man die Anzeigen 
nicht vernünftig aneinanderreihen.

Übrigens müsste die Bestückung mit Lot mit einem hohen Schmelzpunkt 
erfolgen, sonst löst sich beinm Einlöten alles auf. Das werden aber die 
Leds nicht aushalten.

Georg

[Rene K. (xdraconix)]

Ich hab da mal ne 7seg gemacht, leider nicht 5050 aber immerhin 4871 :-D 
Ich denke mal wenn man sich anstrengt und kleinere LEDs nimmt. sind 5050 
mit obenliegenden CH kein Problem. halt sollte man es dann auch noch als 
7seg erkennen und lesen können.

[Rene K. (xdraconix)]

Und in 5050 mit 0402 LEDs

[Gerald B. (gerald_b)]

Rene K. schrieb:
> halt sollte man es dann auch noch als
> 7seg erkennen und lesen können.

Lichtschacht machts möglich. Kann man ja drucken :-)

[Der Mitleser (Gast)]

Ich vermisse ein bisschen die 10°-Neigung der Segmente. Vielleicht geht 
das ja noch mit einfließen zu lassen.

[Rene K. (xdraconix)]

Der Mitleser schrieb:
> Ich vermisse ein bisschen die 10°-Neigung der Segmente. Vielleicht
> geht das ja noch mit einfließen zu lassen.

Ich kann mich ja mal ransetzen morgen ?

[Gerd E. (robberknight)]

Gerald B. schrieb:
> Rene K. schrieb:
>> halt sollte man es dann auch noch als
>> 7seg erkennen und lesen können.
>
> Lichtschacht machts möglich. Kann man ja drucken :-)

Man kann auch beim Platinenfertiger ein Platinenteil ohne Leiterbahnen, 
nur mit passenden Innenfräsungen gleich mitbestellen, welches man dann 
als Lichtschacht oben draufsetzt.