Guide de Manipulation des LED SMD3528 - Format 3,5x2,8mm - Document Technique Français

1. Vue d'ensemble du produit

La LED SMD3528 est un composant à montage en surface conçu pour les applications à haute densité sur circuit imprimé. Son empreinte compacte de 3,5 mm x 2,8 mm la rend adaptée au rétroéclairage, aux voyants lumineux et à l'éclairage général où l'espace est limité. Son principal avantage réside dans son encapsulation robuste en silicone, qui offre de bonnes performances optiques. Cependant, cette même caractéristique nécessite des procédures de manipulation minutieuses pour éviter d'endommager la structure interne délicate, comprenant les fils de liaison (wire bonds) et la puce LED.

2. Précautions de manipulation pour les produits SMD3528

Une manipulation inappropriée est une cause majeure de défaillance des LED SMD3528. L'encapsulant en silicone est relativement mou et sensible aux dommages causés par une pression physique.

2.1 Manipulation manuelle

Il est fortement déconseillé de manipuler les LED directement avec les doigts. La sueur et les graisses cutanées peuvent contaminer la surface de la lentille en silicone, entraînant une dégradation optique et une réduction du flux lumineux. De plus, l'application d'une pression avec les doigts peut écraser le silicone, risquant de rompre les fils de liaison en or internes ou d'endommager la puce LED elle-même, provoquant une défaillance immédiate (LED morte).

2.2 Manipulation avec une pince

Utiliser une pince standard pour saisir le corps de la LED est également problématique. Les pointes effilées peuvent facilement percer ou déformer le silicone mou, causant les mêmes dommages internes qu'une manipulation manuelle. De plus, les pinces métalliques peuvent rayer la surface de la lentille, altérant le diagramme d'émission et l'angle de la lumière.

2.3 Manipulation par aspiration (Pick-and-Place)

L'assemblage automatisé à l'aide de buses à vide est la méthode recommandée. Cependant, il est crucial que le diamètre de l'embout de la buse à vide soit supérieur à celui de la cavité interne du boîtier de la LED. Une buse trop petite appuiera directement sur le silicone, agissant comme un point de pression concentré qui peut sectionner les fils de liaison ou écraser la puce.

2.4 Manipulation après soudage

Après le processus de soudage par refusion, les circuits imprimés contenant des LED SMD3528 doivent être manipulés avec précaution. Empiler les cartes directement les unes sur les autres peut exercer une pression sur les dômes des LED. Cette pression peut provoquer des contraintes mécaniques, entraînant des défauts latents ou une défaillance immédiate. Un espace vertical minimal de 2 cm doit être maintenu au-dessus des composants LED lors de l'empilement des assemblages. Le papier bulle ne doit pas être placé directement sur les LED, car la pression des bulles peut également causer des dommages.

3. Sensibilité à l'humidité, stockage et séchage

La LED SMD3528 est classée comme un dispositif sensible à l'humidité (MSD). L'humidité absorbée peut se vaporiser rapidement pendant le processus de soudage par refusion à haute température, provoquant un délaminage interne, des fissures ou un effet "popcorn", ce qui entraîne une défaillance.

3.1 Niveau de sensibilité à l'humidité (MSL)

Ce produit est conforme à la norme IPC/JEDEC J-STD-020C pour la classification de la sensibilité à l'humidité/refusion des circuits intégrés en plastique. Les utilisateurs doivent se référer à la classification MSL spécifique indiquée sur l'emballage du produit ou la fiche technique.

3.2 Conditions de stockage

• Emballage non ouvert :Conserver dans un environnement à une température comprise entre 5 °C et 30 °C et une humidité relative inférieure à 85 %.
• Emballage ouvert :Les composants doivent être stockés dans un environnement sec. La condition recommandée est une température entre 5 °C et 30 °C avec une humidité relative inférieure à 60 %. Pour une protection optimale après ouverture, stockez les composants dans un conteneur étanche avec un dessiccant ou dans une armoire sèche purgée à l'azote.

3.3 Durée de vie en atelier (Floor Life)

Une fois le sachet barrière à l'humidité d'origine ouvert, les composants doivent être utilisés dans les 12 heures si l'environnement de stockage n'est pas contrôlé (par exemple, pas dans une armoire sèche). La carte indicateur d'humidité à l'intérieur du sachet doit être vérifiée immédiatement après ouverture pour s'assurer que l'humidité interne n'a pas dépassé les niveaux de sécurité.

3.4 Exigences et procédure de séchage (baking)

Un séchage est nécessaire pour éliminer l'humidité absorbée si :

1. Les composants ont été retirés de leur emballage scellé sous vide d'origine et exposés à l'air ambiant pendant une durée supérieure à la durée de vie en atelier spécifiée.
2. La carte indicateur d'humidité montre que le niveau d'humidité a été dépassé.

Les composants ayant déjà subi un soudage par refusion ne nécessitent pas de séchage.

Procédure de séchage :

1. Les composants peuvent être séchés sur leur bobine d'origine.
2. Sécher à une température de 60 °C (±5 °C) pendant 24 heures.
3. Ne pas dépasser 60 °C, car des températures plus élevées pourraient endommager le boîtier ou les matériaux de la LED.
4. Après séchage, les composants doivent être soudés par refusion dans l'heure ou immédiatement replacés dans un environnement de stockage sec (HR<20 %).

4. Directives de soudage et de nettoyage

4.1 Soudage par refusion (reflow)

Laissez la LED refroidir naturellement à température ambiante après le processus de refusion avant toute manipulation ou nettoyage ultérieur. Inspectez les soudures pour vérifier leur homogénéité. La soudure doit présenter un profil de refusion complet avec un aspect lisse et brillant et un minimum de vides lorsqu'elle est vue du côté du circuit imprimé.

4.2 Nettoyage après soudage

Il est recommandé de nettoyer le circuit imprimé après soudage pour éliminer les résidus de flux.

• Recommandé :Utilisez un flux hydrosoluble et nettoyez à l'eau déionisée ou avec un nettoyant aqueux spécifié, suivi d'un séchage. L'alcool isopropylique (IPA) peut également être utilisé si nécessaire.
• Non recommandé / Interdit :
  • Ne pasutiliser le nettoyage par ultrasons. Les vibrations à haute fréquence peuvent provoquer des microfissures dans la puce LED ou les fils de liaison.
  • Ne pasnettoyer les circuits imprimés assemblés avec de l'eau pure, car elle est difficile à sécher complètement et peut entraîner l'oxydation des broches des composants.
  • Éviterles solvants organiques forts tels que l'acétone, le toluène ou le diluant pour laque. Ces produits chimiques peuvent attaquer et dégrader le matériau de la lentille en silicone, provoquant un ternissement, des fissures ou une dissolution.
  • N'utilisez jamais de nettoyants chimiques non spécifiés.

Si un nettoyage à l'eau est inévitable, l'ensemble du circuit imprimé doit être soigneusement séché, nécessitant potentiellement un séchage à basse température (par exemple, 60 °C) pour éliminer toute humidité avant tout traitement ou utilisation ultérieur.

5. Protection contre les décharges électrostatiques (ESD)

Les LED sont des dispositifs à semi-conducteurs et sont très sensibles aux dommages causés par les décharges électrostatiques. Les LED blanches, vertes, bleues et violettes sont particulièrement sensibles en raison de la composition de leur matériau semi-conducteur.

5.1 Sources de décharges électrostatiques

Les décharges électrostatiques peuvent être générées de diverses manières :

• Friction :Contact et séparation de matériaux différents (par exemple, plateaux en plastique, vêtements, emballages).
• Induction :Un objet chargé placé près d'une surface conductrice peut induire une charge.

5.2 Mesures de protection

Un programme complet de contrôle des décharges électrostatiques est essentiel dans la zone de manipulation :

• Utilisez des postes de travail mis à la terre avec des tapis conducteurs.
• Tout le personnel doit porter des bracelets de mise à la terre correctement connectés.
• Utilisez des conteneurs, plateaux et sacs conducteurs pour le stockage et le transport des composants.
• Maintenez un environnement contrôlé avec une humidité supérieure à 40 % HR si possible, car une humidité plus élevée réduit l'accumulation de charges statiques.
• Manipulez les composants uniquement dans des zones de travail désignées comme sûres contre les décharges électrostatiques.

6. Considérations sur la gestion thermique

Bien que l'extrait du document fourni ne détaille pas de valeurs spécifiques de résistance thermique, une gestion thermique efficace est cruciale pour les performances et la longévité des LED. Le boîtier SMD3528 dissipe la chaleur principalement via ses plots de soudure vers le circuit imprimé.

6.1 Conception du PCB pour la dissipation thermique

Pour maximiser la durée de vie et maintenir un flux lumineux stable :

• Utilisez un circuit imprimé avec une conductivité thermique adéquate. Les PCB à âme métallique (MCPCB) ou les cartes avec des plans de cuivre épais sont fortement recommandés pour les applications haute puissance ou haute densité.
• Concevez l'empreinte du PCB avec des plots de décharge thermique connectés à de grandes zones de cuivre ou à des vias thermiques dédiés qui transfèrent la chaleur vers les couches internes ou un dissipateur thermique sur la face arrière.
• Assurez-vous de l'intégrité des soudures, car la soudure est l'interface thermique principale entre la LED et la carte.

6.2 Impact de la température

Une température de jonction élevée conduit à :

• Une dépréciation accélérée du flux lumineux (réduction de la lumière dans le temps).
• Un décalage de couleur, en particulier pour les LED blanches.
• Une durée de vie opérationnelle réduite.
• Une augmentation de la tension directe.

Les concepteurs doivent se référer à la fiche technique spécifique du produit pour les courbes de déclassement et les températures de jonction maximales autorisées.

7. Caractéristiques du profil de soudage par refusion pour la série 3528

Un profil de refusion standard sans plomb est généralement adapté. Les paramètres clés à contrôler incluent :

• Préchauffage/Montée en température :Une rampe de montée progressive (typiquement 1-3 °C/seconde) pour minimiser le choc thermique.
• Zone de maintien (Soak) :Permet à l'ensemble de l'assemblage et des composants d'atteindre une température uniforme et active le flux.
• Zone de refusion :La température de pic doit être suffisamment élevée pour assurer une bonne fusion de la soudure mais ne doit pas dépasser la tolérance thermique maximale du boîtier LED (consultez la fiche technique, typiquement autour de 260 °C pendant quelques secondes).
• Refroidissement :Une phase de refroidissement contrôlée aide à former des soudures fiables.

Il est crucial d'établir le profil du four avec des circuits imprimés et des composants réels pour s'assurer que les LED ne subissent pas de températures dépassant leurs spécifications.

8. Notes d'application et considérations de conception

8.1 Applications typiques

La SMD3528 est largement utilisée dans :

• Les unités de rétroéclairage d'écrans LCD (BLU).
• L'éclairage d'accentuation architectural.
• L'éclairage intérieur automobile.
• Les indicateurs d'état des appareils électroniques grand public.
• La signalétique et l'éclairage décoratif.

8.2 Conception du circuit

Alimentez toujours les LED avec une source de courant constant, et non une source de tension constante. Une résistance de limitation de courant est obligatoire lors de l'utilisation d'une source de tension. Le courant direct (If) doit être strictement respecté comme indiqué dans la fiche technique pour éviter la surchauffe et une dégradation rapide.

8.3 Conception optique

La lentille en silicone fournit un angle de vision typique. Pour des diagrammes de faisceau spécifiques, des optiques secondaires (réflecteurs, diffuseurs ou lentilles externes) peuvent être nécessaires. Évitez tout contact mécanique entre les optiques secondaires et le dôme de la LED pour prévenir les contraintes.

9. Analyse des défaillances et dépannage

Les modes de défaillance courants et leurs causes probables incluent :

• LED morte (pas de lumière) :Souvent causée par des dommages ESD, des fils de liaison rompus dus à des contraintes mécaniques (manipulation, empilage) ou une fracture de la puce.
• Flux lumineux diminué :Peut résulter d'une contamination de la lentille en silicone, d'une température de jonction excessive ou d'une défaillance de la soudure entraînant un mauvais transfert de chaleur.
• Fonctionnement intermittent :Peut indiquer une soudure fissurée, un fil de liaison endommagé créant un contact intermittent ou des dommages latents induits par les décharges électrostatiques.
• Décalage de couleur :Principalement causé par un fonctionnement prolongé à haute température, un courant d'alimentation dépassant les spécifications ou la dégradation du phosphore (dans les LED blanches).

Le respect des directives de manipulation, de stockage, de soudage et de conception présentées dans ce document est la mesure préventive la plus efficace.