فهرست مطالب
- 1. مرور کلی محصول
- 2. احتیاطهای لازم در نگهداری محصولات SMD3528
- 2.1 نگهداری دستی
- 2.2 نگهداری با پنس
- 2.3 نگهداری با سیستم مکش و جایگذاری خلأ
- 2.4 نگهداری پس از لحیمکاری
- 3. حساسیت به رطوبت، انبارش و پخت
- 3.1 سطح حساسیت به رطوبت (MSL)
- 3.2 شرایط انبارش
- 3.3 عمر مفید در محیط کار
- 3.4 الزامات و روش پخت
- 4. دستورالعملهای لحیمکاری و تمیزکاری
- 4.1 لحیمکاری رفلو
- 4.2 تمیزکاری پس از لحیمکاری
- 5. محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
- 5.1 منابع ایجاد ESD
- 5.2 اقدامات محافظتی
- 6. ملاحظات مدیریت حرارتی
- 6.1 طراحی PCB برای دفع حرارت
- 6.2 تأثیر دما
- 7. مشخصات پروفیل لحیمکاری رفلو برای سری 3528
- 8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
- 8.1 کاربردهای متداول
- 8.2 طراحی مدار
- 8.3 طراحی نوری
- 9. تحلیل خرابی و عیبیابی
1. مرور کلی محصول
الایدی SMD3528 یک قطعه نصب سطحی است که برای کاربردهای PCB با چگالی بالا طراحی شده است. ابعاد فشرده 3.5x2.8 میلیمتری آن، آن را برای نورپردازی پسزمینه، چراغهای نشانگر و روشنایی عمومی در فضاهای محدود مناسب میسازد. مزیت اصلی این قطعه در پوشش سیلیکونی مقاوم آن است که عملکرد نوری خوبی ارائه میدهد. با این حال، همین ویژگی مستلزم رعایت روشهای نگهداری دقیق برای جلوگیری از آسیب به ساختار ظریف داخلی، از جمله اتصالات سیمی و تراشه الایدی است.
2. احتیاطهای لازم در نگهداری محصولات SMD3528
نگهداری نادرست یکی از دلایل اصلی خرابی الایدیهای SMD3528 است. ماده پوششی سیلیکونی نسبتاً نرم بوده و در برابر فشار فیزیکی آسیبپذیر است.
2.1 نگهداری دستی
نگهداری مستقیم الایدیها با انگشتان به شدت توصیه نمیشود. عرق و چربی ناشی از تماس پوست میتواند سطح لنز سیلیکونی را آلوده کرده، منجر به تخریب نوری و کاهش خروجی نور شود. علاوه بر این، اعمال فشار با انگشتان میتواند سیلیکون را له کند و به طور بالقوه باعث شکستن اتصالات سیمی طلای داخلی یا آسیب به خود تراشه الایدی شده و منجر به خرابی فوری (الایدی مرده) شود.
2.2 نگهداری با پنس
استفاده از پنس استاندارد برای برداشتن بدنه الایدی نیز مشکلساز است. نوک تیز پنس به راحتی میتواند سیلیکون نرم را سوراخ یا تغییر شکل دهد و باعث آسیب داخلی مشابه نگهداری دستی شود. علاوه بر این، پنس فلزی میتواند سطح لنز را خراش دهد و الگوی و زاویه انتشار نور را تغییر دهد.
2.3 نگهداری با سیستم مکش و جایگذاری خلأ
مونتاژ خودکار با استفاده از نازلهای خلأ روش توصیه شده است. با این حال، بسیار مهم است که قطر نوک نازل خلأ از حفره داخلی پکیج الایدی بزرگتر باشد. نازلی که بیش از حد کوچک باشد مستقیماً به داخل سیلیکون فشار وارد میکند و به عنوان یک نقطه متمرکز فشار عمل کرده که میتواند اتصالات سیمی را قطع یا تراشه را له کند.
2.4 نگهداری پس از لحیمکاری
پس از فرآیند لحیمکاری رفلو، PCBهای حاوی الایدیهای SMD3528 باید با دقت نگهداری شوند. چیدن بردها مستقیماً روی یکدیگر میتواند فشار به گنبدهای الایدی وارد کند. این فشار میتواند باعث تنش مکانیکی شده و منجر به عیوب پنهان یا خرابی فوری شود. هنگام چیدن مجموعهها، حداقل فاصله عمودی 2 سانتیمتر بالای قطعات الایدی باید حفظ شود. نباید بستهبندی حبابدار مستقیماً روی الایدیها قرار گیرد، زیرا فشار ناشی از حبابها نیز میتواند باعث آسیب شود.
3. حساسیت به رطوبت، انبارش و پخت
الایدی SMD3528 به عنوان یک دستگاه حساس به رطوبت (MSD) طبقهبندی میشود. رطوبت جذب شده میتواند در طول فرآیند لحیمکاری رفلو با دمای بالا به سرعت تبخیر شود و باعث لایهلایه شدن داخلی، ترک خوردگی یا "پف کردن" (popcorning) شده که منجر به خرابی میشود.
3.1 سطح حساسیت به رطوبت (MSL)
این محصول با استاندارد IPC/JEDEC J-STD-020C برای طبقهبندی حساسیت رطوبت/رفلو مدارهای مجتمع پلاستیکی مطابقت دارد. کاربران باید به رتبه MSL خاص ارائه شده روی بستهبندی محصول یا دیتاشیت مراجعه کنند.
3.2 شرایط انبارش
- بستهبندی بازنشده:در محیطی با دمای بین 5 تا 30 درجه سانتیگراد و رطوبت نسبی زیر 85٪ نگهداری شود.
- بستهبندی بازشده:قطعات باید در یک محیط خشک نگهداری شوند. شرایط توصیه شده دمای بین 5 تا 30 درجه سانتیگراد با رطوبت نسبی زیر 60٪ است. برای محافظت بهینه پس از باز کردن، قطعات را در یک ظرف دربسته همراه با جاذب رطوبت یا در کابینت خشک پُر شده با نیتروژن نگهداری کنید.
3.3 عمر مفید در محیط کار
پس از باز کردن کیسه اصلی محافظ رطوبت، در صورتی که محیط نگهداری کنترل نشده باشد (مثلاً در کابینت خشک نباشد)، قطعات باید ظرف 12 ساعت استفاده شوند. کارت نشانگر رطوبت داخل کیسه باید بلافاصله پس از باز کردن بررسی شود تا از عدم تجاوز رطوبت داخلی از سطوح ایمن اطمینان حاصل شود.
3.4 الزامات و روش پخت
در صورت وجود شرایط زیر، پخت برای حذف رطوبت جذب شده الزامی است:
- قطعات از بستهبندی اصلی خلأ بسته خارج شده و برای مدت طولانیتر از عمر مفید مشخص شده در معرض هوای محیط قرار گرفتهاند.
- کارت نشانگر رطوبت نشان میدهد که سطح رطوبت تجاوز شده است.
روش پخت:
- قطعات را میتوان روی ریل اصلی خود پخت.
- به مدت 24 ساعت در دمای 60 درجه سانتیگراد (با تلرانس ±5 درجه سانتیگراد) پخت شود.
- از 60 درجه سانتیگراد تجاوز نکند، زیرا دمای بالاتر ممکن است به بستهبندی یا مواد الایدی آسیب برساند.
- پس از پخت، قطعات باید ظرف یک ساعت لحیمکاری رفلو شوند یا بلافاصله به محیط انبارش خشک (با رطوبت نسبی<20٪) بازگردانده شوند.
4. دستورالعملهای لحیمکاری و تمیزکاری
4.1 لحیمکاری رفلو
پس از فرآیند رفلو، اجازه دهید الایدی به طور طبیعی تا دمای اتاق خنک شود قبل از هرگونه نگهداری یا تمیزکاری بعدی. اتصالات لحیم را از نظر یکنواختی بررسی کنید. لحیم باید یک پروفیل رفلو کامل با ظاهری صاف و براق و حداقل حفره (هنگام مشاهده از کنار PCB) نشان دهد.
4.2 تمیزکاری پس از لحیمکاری
تمیز کردن PCB پس از لحیمکاری برای حذف باقیمانده فلاکس توصیه میشود.
- توصیه شده:از فلاکس محلول در آب استفاده کرده و با آب دیونیزه یا پاککننده آبی مشخص شده تمیز کنید، سپس خشک کنید. در صورت لزوم میتوان از ایزوپروپیل الکل (IPA) نیز استفاده کرد.
- توصیه نشده / ممنوع:
- ازتمیزکاری اولتراسونیک استفاده نکنید. ارتعاشات با فرکانس بالا میتوانند باعث ایجاد ترکهای ریز در تراشه الایدی یا اتصالات سیمی شوند.
- بردهایPCB مونتاژ شده را با آب ساده تمیز نکنید، زیرا خشک کردن کامل آن دشوار است و میتواند منجر به اکسیداسیون پایههای قطعه شود.
- ازحلالهای آلی قوی مانند استون، تولوئن یا رقیقکننده لاک خودداری کنید. این مواد شیمیایی میتوانند به ماده لنز سیلیکونی حمله کرده و آن را تخریب کنند و باعث کدر شدن، ترک خوردگی یا حل شدن شوند.
- هرگز از پاککنندههای شیمیایی نامشخص استفاده نکنید.
5. محافظت در برابر تخلیه الکترواستاتیک (ESD)
الایدیها دستگاههای نیمههادی هستند و به شدت در برابر آسیب ناشی از تخلیه الکترواستاتیک آسیبپذیرند. الایدیهای سفید، سبز، آبی و بنفش به دلیل ترکیب مواد نیمههادی خود به ویژه حساس هستند.
5.1 منابع ایجاد ESD
ESD میتواند از طریق روشهای مختلف ایجاد شود:
- اصطکاک:تماس و جداسازی مواد غیرهمجنس (مانند سینیهای پلاستیکی، لباس، بستهبندی).
- القا:یک جسم باردار که نزدیک یک سطح رسانا آورده شود میتواند بار القا کند.
5.2 اقدامات محافظتی
یک برنامه جامع کنترل ESD در منطقه نگهداری ضروری است:
- از ایستگاههای کاری زمین شده با زیراندازهای رسانا استفاده کنید.
- تمام پرسنل باید از مچبندهای به درستی زمین شده استفاده کنند.
- از ظروف، سینیها و کیسههای رسانا برای نگهداری و حمل قطعات استفاده کنید.
- در صورت امکان، محیطی کنترل شده با رطوبت بالای 40٪ RH حفظ کنید، زیرا رطوبت بالاتر باعث کاهش تجمع بار استاتیک میشود.
- قطعات را فقط در مناطق کاری ایمن در برابر ESD تعیین شده نگهداری کنید.
6. ملاحظات مدیریت حرارتی
در حالی که بخش ارائه شده از سند جزئیات مقادیر خاص مقاومت حرارتی را شرح نمیدهد، مدیریت حرارتی مؤثر برای عملکرد و طول عمر الایدی حیاتی است. پکیج SMD3528 عمدتاً از طریق پدهای لحیم خود حرارت را به داخل PCB دفع میکند.
6.1 طراحی PCB برای دفع حرارت
برای حداکثر کردن طول عمر و حفظ خروجی نور پایدار:
- از PCB با هدایت حرارتی کافی استفاده کنید. PCBهای با هسته فلزی (MCPCB) یا بردهایی با لایههای مسی ضخیم برای کاربردهای با توان بالا یا چگالی بالا به شدت توصیه میشوند.
- فوتپرینت PCB را با پدهای تخلیه حرارتی طراحی کنید که به مناطق مسی بزرگ یا وایاهای حرارتی اختصاصی متصل شده و حرارت را به لایههای داخلی یا هیتسینک پشت برد منتقل میکنند.
- از یکپارچگی بالای اتصال لحیم اطمینان حاصل کنید، زیرا لحیم رابط حرارتی اصلی بین الایدی و برد است.
6.2 تأثیر دما
دمای اتصال بالا منجر به موارد زیر میشود:
- افزایش سرعت کاهش لومن (کاهش خروجی نور در طول زمان).
- تغییر رنگ، به ویژه برای الایدیهای سفید.
- کاهش طول عمر عملیاتی.
- افزایش ولتاژ مستقیم.
7. مشخصات پروفیل لحیمکاری رفلو برای سری 3528
یک پروفیل رفلو استاندارد بدون سرب معمولاً مناسب است. پارامترهای کلیدی برای کنترل عبارتند از:
- پیشگرم/رامپ:یک نرخ رامپ تدریجی (معمولاً 1-3 درجه سانتیگراد بر ثانیه) برای به حداقل رساندن شوک حرارتی.
- ناحیه خیساندن (Soak):اجازه میدهد کل مجموعه و قطعات به دمای یکنواخت برسند و فلاکس را فعال میکند.
- ناحیه رفلو:دمای اوج باید به اندازه کافی بالا باشد تا اطمینان حاصل شود که لحیم به درستی ذوب میشود، اما نباید از حداکثر تحمل دمای پکیج الایدی تجاوز کند (به دیتاشیت مراجعه کنید، معمولاً حدود 260 درجه سانتیگراد برای چند ثانیه).
- خنکسازی:فاز کنترل شده خنکسازی به تشکیل اتصالات لحیم قابل اطمینان کمک میکند.
8. نکات کاربردی و ملاحظات طراحی
8.1 کاربردهای متداول
الایدی SMD3528 به طور گسترده در موارد زیر استفاده میشود:
- واحدهای نورپردازی پسزمینه نمایشگرهای LCD (BLU).
- نورپردازی تأکیدی معماری.
- نورپردازی داخلی خودرو.
- شاخصهای وضعیت الکترونیک مصرفی.
- تابلوها و نورپردازی تزئینی.
8.2 طراحی مدار
همیشه الایدیها را با یک منبع جریان ثابت، نه یک منبع ولتاژ ثابت، راهاندازی کنید. هنگام استفاده از منبع ولتاژ، یک مقاومت محدودکننده جریان اجباری است. جریان مستقیم (If) باید به طور دقیق مطابق با مشخصات مندرج در دیتاشیت رعایت شود تا از گرمای بیش از حد و تخریب سریع جلوگیری شود.
8.3 طراحی نوری
لنز سیلیکونی یک زاویه دید معمولی ارائه میدهد. برای الگوهای پرتو خاص، ممکن است به اپتیک ثانویه (بازتابندهها، پخشکنندهها یا لنزهای خارجی) نیاز باشد. از تماس مکانیکی بین اپتیک ثانویه و گنبد الایدی برای جلوگیری از تنش خودداری کنید.
9. تحلیل خرابی و عیبیابی
حالتهای خرابی متداول و علل ریشهای احتمالی آنها عبارتند از:
- الایدی مرده (بدون نور):اغلب ناشی از آسیب ESD، شکستن اتصالات سیمی در اثر تنش مکانیکی (نگهداری، چیدن) یا شکست تراشه است.
- کاهش خروجی نور:میتواند ناشی از آلودگی لنز سیلیکونی، دمای اتصال بیش از حد یا خرابی اتصال لحیم که منجر به انتقال حرارت ضعیف میشود، باشد.
- عملکرد متناوب:ممکن است نشاندهنده یک اتصال لحیم ترک خورده، یک اتصال سیمی آسیب دیده که تماس متناوب برقرار میکند، یا آسیب پنهان ناشی از ESD باشد.
- تغییر رنگ:عمدتاً ناشی از عملکرد طولانی مدت در دمای بالا، جریان راهاندازی فراتر از مشخصات یا تخریب فسفر (در الایدیهای سفید) است.
اصطلاحات مشخصات LED
توضیح کامل اصطلاحات فنی LED
عملکرد نوربرقی
| اصطلاح | واحد/نمایش | توضیح ساده | چرا مهم است |
|---|---|---|---|
| بازده نوری | لومن/وات | خروجی نور در هر وات برق، بالاتر به معنای صرفهجویی بیشتر انرژی است. | مستقیماً درجه بازده انرژی و هزینه برق را تعیین میکند. |
| شار نوری | لومن | کل نور ساطع شده از منبع، معمولاً "روشنی" نامیده میشود. | تعیین میکند که نور به اندازه کافی روشن است یا نه. |
| زاویه دید | درجه، مثل 120 درجه | زاویهای که شدت نور به نصف کاهش مییابد، عرض پرتو را تعیین میکند. | بر محدوده روشنایی و یکنواختی تأثیر میگذارد. |
| دمای رنگ | کلوین، مثل 2700K/6500K | گرمی/سردی نور، مقادیر پایین زرد/گرم، مقادیر بالا سفید/سرد. | جو روشنایی و سناریوهای مناسب را تعیین میکند. |
| شاخص نمود رنگ | بدون واحد، 100-0 | توانایی ارائه دقیق رنگهای جسم، Ra≥80 خوب است. | بر اصالت رنگ تأثیر میگذارد، در مکانهای پرتقاضا مانند مراکز خرید، موزهها استفاده میشود. |
| تلرانس رنگ | مراحل بیضی مکآدام، مثل "5 مرحله" | متریک سازگاری رنگ، مراحل کوچکتر به معنای رنگ سازگارتر است. | رنگ یکنواخت را در سراسر همان دسته LEDها تضمین میکند. |
| طول موج غالب | نانومتر، مثل 620 نانومتر (قرمز) | طول موج متناظر با رنگ LEDهای رنگی. | فام قرمز، زرد، سبز LEDهای تکرنگ را تعیین میکند. |
| توزیع طیفی | منحنی طول موج در مقابل شدت | توزیع شدت در طول موجها را نشان میدهد. | بر نمود رنگ و کیفیت رنگ تأثیر میگذارد. |
پارامترهای الکتریکی
| اصطلاح | نماد | توضیح ساده | ملاحظات طراحی |
|---|---|---|---|
| ولتاژ مستقیم | Vf | حداقل ولتاژ برای روشن کردن LED، مانند "آستانه شروع". | ولتاژ درایور باید ≥Vf باشد، ولتاژها برای LEDهای سری جمع میشوند. |
| جریان مستقیم | If | مقدار جریان برای عملکرد عادی LED. | معمولاً درایو جریان ثابت، جریان روشنایی و طول عمر را تعیین میکند. |
| حداکثر جریان پالس | Ifp | جریان اوج قابل تحمل برای دورههای کوتاه، برای تاریکی یا فلاش استفاده میشود. | عرض پالس و چرخه وظیفه باید به شدت کنترل شود تا از آسیب جلوگیری شود. |
| ولتاژ معکوس | Vr | حداکثر ولتاژ معکوسی که LED میتواند تحمل کند، فراتر از آن ممکن است باعث شکست شود. | مدار باید از اتصال معکوس یا جهش ولتاژ جلوگیری کند. |
| مقاومت حرارتی | Rth (°C/W) | مقاومت در برابر انتقال حرارت از تراشه به لحیم، پایینتر بهتر است. | مقاومت حرارتی بالا نیاز به اتلاف حرارت قویتر دارد. |
| مقاومت ESD | V (HBM)، مثل 1000V | توانایی مقاومت در برابر تخلیه الکترواستاتیک، بالاتر به معنای کمتر آسیبپذیر است. | اقدامات ضد استاتیک در تولید لازم است، به ویژه برای LEDهای حساس. |
مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان
| اصطلاح | متریک کلیدی | توضیح ساده | تأثیر |
|---|---|---|---|
| دمای اتصال | Tj (°C) | دمای عملیاتی واقعی داخل تراشه LED. | هر کاهش 10°C ممکن است طول عمر را دو برابر کند؛ خیلی زیاد باعث افت نور، تغییر رنگ میشود. |
| افت لومن | L70 / L80 (ساعت) | زمانی که روشنایی به 70% یا 80% مقدار اولیه کاهش یابد. | مستقیماً "عمر خدمت" LED را تعریف میکند. |
| نگهداری لومن | % (مثل 70%) | درصد روشنایی باقیمانده پس از زمان. | نشاندهنده حفظ روشنایی در طول استفاده بلندمدت است. |
| تغییر رنگ | Δu′v′ یا بیضی مکآدام | درجه تغییر رنگ در حین استفاده. | بر یکنواختی رنگ در صحنههای روشنایی تأثیر میگذارد. |
| پیری حرارتی | تخریب ماده | تخریب ناشی از دمای بالا در بلندمدت. | ممکن است باعث افت روشنایی، تغییر رنگ یا خرابی مدار باز شود. |
بسته بندی و مواد
| اصطلاح | انواع رایج | توضیح ساده | ویژگیها و کاربردها |
|---|---|---|---|
| نوع بستهبندی | EMC، PPA، سرامیک | ماده محفظه محافظ تراشه، ارائه رابط نوری/حرارتی. | EMC: مقاومت حرارتی خوب، هزینه کم؛ سرامیک: اتلاف حرارت بهتر، عمر طولانیتر. |
| ساختار تراشه | جلو، تراشه معکوس | چینش الکترود تراشه. | تراشه معکوس: اتلاف حرارت بهتر، کارایی بالاتر، برای توان بالا. |
| پوشش فسفر | YAG، سیلیکات، نیترید | تراشه آبی را میپوشاند، مقداری را به زرد/قرمز تبدیل میکند، به سفید مخلوط میکند. | فسفرهای مختلف بر کارایی، CCT و CRI تأثیر میگذارند. |
| عدسی/اپتیک | مسطح، میکروعدسی، TIR | ساختار نوری روی سطح که توزیع نور را کنترل میکند. | زاویه دید و منحنی توزیع نور را تعیین میکند. |
کنترل کیفیت و دسته بندی
| اصطلاح | محتوای دستهبندی | توضیح ساده | هدف |
|---|---|---|---|
| دسته لومن | کد مثل 2G، 2H | گروهبندی بر اساس روشنایی، هر گروه مقادیر حداقل/حداکثر لومن دارد. | روشنایی یکنواخت را در همان دسته تضمین میکند. |
| دسته ولتاژ | کد مثل 6W، 6X | گروهبندی بر اساس محدوده ولتاژ مستقیم. | تسهیل تطبیق درایور، بهبود بازده سیستم. |
| دسته رنگ | بیضی مکآدام 5 مرحلهای | گروهبندی بر اساس مختصات رنگ، اطمینان از محدوده باریک. | یکنواختی رنگ را تضمین میکند، از رنگ ناهموار در داخل وسایل جلوگیری میکند. |
| دسته CCT | 2700K، 3000K و غیره | گروهبندی بر اساس CCT، هر کدام محدوده مختصات مربوطه را دارد. | الزامات CCT صحنه مختلف را برآورده میکند. |
آزمون و گواهینامه
| اصطلاح | استاندارد/آزمون | توضیح ساده | اهمیت |
|---|---|---|---|
| LM-80 | آزمون نگهداری لومن | روشنایی بلندمدت در دمای ثابت، ثبت افت روشنایی. | برای تخمین عمر LED استفاده میشود (با TM-21). |
| TM-21 | استاندارد تخمین عمر | عمر را تحت شرایط واقعی بر اساس دادههای LM-80 تخمین میزند. | پیشبینی علمی عمر ارائه میدهد. |
| IESNA | انجمن مهندسی روشنایی | روشهای آزمون نوری، الکتریکی، حرارتی را پوشش میدهد. | پایه آزمون شناخته شده صنعت. |
| RoHS / REACH | گواهی محیط زیست | اطمینان از عدم وجود مواد مضر (سرب، جیوه). | شرط دسترسی به بازار در سطح بینالمللی. |
| ENERGY STAR / DLC | گواهی بازده انرژی | گواهی بازده انرژی و عملکرد برای محصولات روشنایی. | در خریدهای دولتی، برنامههای یارانه استفاده میشود، رقابتپذیری را افزایش میدهد. |