3535 세라믹 LED 취급 가이드 - 사이즈 3.5x3.5mm - 전압 및 전력 다양 - 한국어 기술 문서

1. 제품 개요

3535 세라믹 LED 시리즈는 까다로운 조명 애플리케이션을 위해 설계된 고성능 표면 실장 장치(SMD) 패키지를 대표합니다. 3.5mm x 3.5mm의 설치 면적과 세라믹 기판을 특징으로 하는 이 패키지는 기존 플라스틱 패키지에 비해 우수한 열 관리, 기계적 안정성 및 신뢰성을 제공합니다. 세라믹 구조는 특히 고출력 또는 고밀도 어레이 구성에서 LED 성능과 수명을 유지하는 데 중요한 뛰어난 방열 성능을 제공합니다. 이러한 LED는 일관된 색상 출력과 장기적인 신뢰성이 가장 중요한 자동차 조명, 일반 조명, 백라이트 및 특수 조명을 포함한 광범위한 애플리케이션에 적합합니다.

2. 취급 및 수동 작업 주의사항

적절한 취급은 특히 민감한 광학 렌즈에 대한 물리적 손상을 방지하는 데 필수적입니다.

2.1 수동 작업 지침

생산 과정에서 수동 취급은 최소화해야 합니다. 필요한 경우 항상 핀셋(가급적 고무 팁이 있는 것)을 사용하여 LED를 집어야 합니다. 핀셋은 LED 패키지의 세라믹 본체를 잡아야 합니다. 실리콘 렌즈를 만지거나 누르거나 기계적인 힘을 가하는 것은 엄격히 금지됩니다. 렌즈와의 접촉은 오염, 흠집 또는 변형을 일으켜 광학 성능, 광 출력 및 색상 균일성을 심각하게 저하시킬 수 있습니다. 압력을 가하면 내부 박리 또는 균열이 발생하여 즉시 고장날 수 있습니다.

3. 습기 민감도 및 베이킹 절차

3535 세라믹 LED 패키지는 IPC/JEDEC J-STD-020C 표준에 따라 습기에 민감한 것으로 분류됩니다. 흡수된 수분은 고온 리플로우 솔더링 공정 중에 기화되어 내부 압력 증가와 잠재적인 치명적인 고장(예: "팝콘 현상")을 일으킬 수 있습니다.

3.1 보관 조건

습기 차단 백(MBB)에 건조제와 함께 밀봉된 상태로 수령한 LED는 30°C 미온의 온도와 상대 습도(RH) 85% 미만의 조건에서 보관해야 합니다. MBB를 개봉하면 내부 습도 표시 카드를 즉시 확인해야 합니다. 표시기가 안전 노출 수준을 초과하지 않았음을 보여주고, 부품이 지정된 플로어 라이프 내에 사용될 경우 베이킹이 필요하지 않을 수 있습니다.

3.2 베이킹이 필요한 조건

다음 기준에 해당하는 LED는 반드시 베이킹해야 합니다: 1) 원래 밀봉 포장에서 꺼낸 경우. 2) 주변 조건(건조 보관 캐비닛 외부)에 12시간 이상 노출된 경우. 3) 습도 표시 카드가 허용 노출 한계를 초과했음을 보여주는 경우.

3.3 베이킹 방법

권장 베이킹 절차는 다음과 같습니다: LED를(가급적 원래 릴에 그대로 실은 상태로) 순환 공기 오븐에서 60°C(±5°C)로 24시간 동안 베이킹합니다. 릴이나 LED의 내부 재료를 손상시키지 않도록 온도가 60°C를 초과해서는 안 됩니다. 베이킹 후 LED는 1시간 이내에 리플로우 솔더링하거나 즉시 RH 20% 미만의 건조 보관 환경에 배치해야 합니다.

4. 보관 지침

올바른 보관은 LED 품질과 솔더링성을 유지하는 데 매우 중요합니다.

4.1 개봉되지 않은 포장

밀봉된 습기 차단 백은 5°C~30°C, RH 85% 미만의 조건에서 보관하십시오.

4.2 개봉된 포장

개봉 후에는 5°C~30°C, RH 60% 미만의 조건에서 부품을 보관하십시오. 최적의 보호를 위해 개봉된 릴이나 트레이는 신선한 건조제가 들어 있는 밀봉 용기나 질소 퍼지 건조 캐비닛에 보관하십시오. 백 개봉 후 권장 "플로어 라이프"는 이러한 조건에서 12시간입니다.

5. 정전기 방전(ESD) 보호

LED는 반도체 소자로 정전기 방전(ESD)에 의한 손상에 매우 취약합니다. 특히 백색, 청색, 녹색 및 보라색 LED는 더 넓은 밴드갭 재료로 인해 더 민감합니다.

5.1 ESD 손상 메커니즘

ESD는 주로 두 가지 유형의 손상을 일으킬 수 있습니다: 1) 잠재적 손상: 부분 방전은 국부적인 가열을 일으켜 LED의 내부 구조를 저하시킬 수 있습니다. 이로 인해 누설 전류 증가, 발광 출력 감소, 색상 변화(백색 LED에서), 수명 단축이 발생할 수 있지만 LED는 여전히 작동할 수 있습니다. 2) 치명적 고장: 강력한 방전은 반도체 접합을 완전히 파괴하여 즉각적이고 영구적인 고장(소등된 LED)을 일으킬 수 있습니다.

5.2 ESD 제어 조치

LED를 취급하는 모든 영역(생산, 테스트, 포장 포함)에서 포괄적인 ESD 제어 프로그램을 시행해야 합니다. 주요 조치에는 다음이 포함됩니다: 접지된 도전성 바닥재가 있는 정전기 보호 구역(EPA) 설정. 접지된 방전 작업대 사용 및 모든 생산 장비의 적절한 접지 확인. 모든 직원이 방전복, 손목 스트랩 및/또는 발뒤꿈치 스트랩 착용 요구. 비도전성 재료의 정전기를 중화시키기 위한 이오나이저 사용. 접지된 솔더링 아이언 사용. 트레이, 튜브 및 포장에 도전성 또는 방전성 재료 사용.

6. 애플리케이션 회로 설계

적절한 전기 설계는 안정적인 작동과 긴 LED 수명에 매우 중요합니다.

6.1 구동 방법론

정전압(CV) 드라이버보다 정전류(CC) 드라이버를 강력히 권장합니다. LED는 전류 구동 소자입니다. 순방향 전압(Vf)은 음의 온도 계수를 가지며 개체마다 다를 수 있습니다. CC 드라이버는 Vf 변화에 관계없이 LED를 통해 안정적인 전류가 흐르도록 하여 일관된 밝기를 제공하고 열 폭주를 방지합니다.

6.2 전류 제한 저항

여러 LED 스트링이 CC 드라이버에 병렬로 연결되거나 CV 전원을 사용할 때, 각 개별 LED 스트링과 직렬로 전류 제한 저항을 배치해야 합니다. 이 저항은 스트링 간의 미세한 Vf 차이를 보상하여 전류 분배를 보장하고 한 스트링이 과도한 전류를 끌어오는 것을 방지합니다. 저항 값은 드라이버 전압, 스트링의 총 Vf 및 원하는 작동 전류를 기반으로 계산됩니다(R = (Vsource - Vf_string) / I_LED).

6.3 극성 및 연결 순서

LED는 다이오드이므로 올바른 극성(애노드를 양극에, 캐소드를 음극에)으로 연결해야 합니다. 최종 조립 중에는 먼저 LED 어레이와 드라이버 출력의 극성을 확인하십시오. 먼저 드라이버의 출력을 LED 어레이에 연결하십시오. 그런 다음에야 드라이버의 입력을 메인스 또는 DC 전원에 연결해야 합니다. 이 순서는 전압 서지 또는 잘못된 연결로 인한 LED 손상을 방지합니다.

7. 리플로우 솔더링 특성

3535 세라믹 패키지는 표준 표면 실장 기술(SMT) 리플로우 공정과의 호환성을 위해 설계되었습니다.

7.1 무연(Pb-Free) 솔더 프로파일

무연 솔더(예: SAC305)에 대한 권장 리플로우 프로파일은 매우 중요합니다. 프로파일은 일반적으로 다음으로 구성됩니다: 예열: 플럭스를 활성화하기 위한 점진적인 상승(초당 1-3°C). 소크/유지: 150-200°C 사이의 평탄 구간을 60-120초 동안 유지하여 보드와 부품이 열적으로 균형을 이루고 플럭스가 솔더 패드를 완전히 청소하도록 합니다. 리플로우: 피크 온도까지의 급속 상승. 솔더 조인트의 피크 온도는 245-250°C에 도달해야 합니다. 액상선 온도(TAL, SAC305의 경우 일반적으로 217°C) 이상의 시간은 45-75초 동안 유지되어야 합니다. 냉각: 최대 초당 -6°C의 제어된 냉각 속도로 적절한 솔더 조인트 형성과 열 응력 최소화를 보장합니다.

7.2 유연(SnPb) 솔더 프로파일

주석-납 솔더의 경우 피크 온도가 더 낮습니다. 솔더 조인트의 피크 온도는 215-230°C이어야 하며, 액상선 온도(183°C) 이상의 시간은 60-90초 동안 유지되어야 합니다. 예열, 소크 및 냉각 속도에 대한 동일한 세심한 제어가 적용됩니다.

7.3 중요한 고려사항

최대 권장 피크 온도나 TAL을 초과하지 마십시오. 이는 LED의 내부 다이, 와이어 본드 또는 형광체를 손상시킬 수 있습니다. 리플로우 오븐이 특정 PCB 두께, 부품 밀도 및 사용된 솔더 페이스트에 대해 적절하게 보정 및 프로파일링되었는지 확인하십시오.

8. 조립된 보드의 세척

리플로우 후 세척은 시간이 지남에 따라 부식성을 띠거나 전기적 누설을 일으킬 수 있는 플럭스 잔여물을 제거하기 위해 필요할 수 있습니다.

8.1 세척제 호환성

모든 세척제가 LED의 실리콘 렌즈 및 패키지 재료와 화학적으로 호환되는지 확인하는 것이 필수적입니다. 강력한 용제는 렌즈가 팽창하거나 균열이 생기거나 탁해지게 할 수 있습니다. 권장 세척제는 일반적으로 전자 제품용으로 설계된 온화한 알코올 기반 또는 수용액입니다. 항상 LED 제조사의 사양을 참조하고 본격적인 세척 전에 샘플 보드에서 테스트를 수행하십시오.

8.2 세척 공정

초음파 세척과 같은 온화한 세척 방법은 과도한 출력이나 주파수가 LED를 손상시킬 수 있으므로 주의하여 사용하십시오. 선호하는 방법에는 스프레이 세척 또는 온화한 교반을 통한 침지가 포함됩니다. 세척 후 수분 포집을 방지하기 위해 보드를 완전히 건조시키십시오.

9. 조립된 반제품의 보관 및 취급

LED가 솔더링된 PCB(반제품)도 세심한 취급이 필요합니다.

LED 렌즈에 압력을 가하는 방식으로 보드를 직접 겹쳐 쌓는 것을 피하십시오. 스페이서나 전용 보관 랙을 사용하십시오. 조립된 보드는 청결하고 건조하며 ESD 안전한 환경에 보관하십시오. 보관 기간이 길 경우, 특히 보드가 두 번째 리플로우 공정(양면 조립용)을 거칠 경우, 건조제가 들어 있는 습기 차단 백 사용을 고려하십시오. 구성품을 오염시키거나 스트레스를 가하지 않도록 보드의 가장자리를 잡아 취급하십시오.

10. 열 관리 기술

효과적인 방열은 LED 성능과 신뢰성에 있어 가장 중요한 단일 요소입니다. 세라믹 패키지가 우수한 열전도성을 제공하지만, 열은 패키지에서 효율적으로 전달되어야 합니다.

10.1 열 관리를 위한 PCB 설계

PCB는 주요 방열판 역할을 합니다. 금속 코어 PCB(MCPCB) 또는 LED 설치 면적 아래에 광범위한 열 비아가 있는 표준 FR4 보드를 사용하십시오. LED의 열 패드는 PCB의 해당 구리 패드에 솔더링되어야 합니다. 이 패드는 가능한 한 크게 하고, 여러 열 비아를 통해 내부 접지 평면 또는 외부 방열판에 연결되어야 합니다. 열 전도를 개선하기 위해 비아는 솔더로 채우거나 뚜껑을 씌워야 합니다.

10.2 시스템 수준 열 설계

LED 접합부에서 주변 공기까지의 총 열 저항(Rth_j-a)을 계산하십시오. 여기에는 접합부-케이스(Rth_j-c, 데이터시트 제공), 케이스-보드(솔더 계면), 보드-방열판, 방열판-주변 저항이 포함됩니다. 최악의 작동 조건에서 최대 허용 접합부 온도(Tj_max, 일반적으로 125-150°C)를 초과해서는 안 됩니다. 공식 사용: Tj = Ta + (소산 전력 * Rth_j-a). 소산 전력은 대략 (Vf * If)에서 방사 광 출력을 뺀 값입니다. 적절한 설계는 Tj가 Tj_max보다 훨씬 낮게 유지되도록 하여 광 출력과 수명을 극대화합니다.

11. 기타 중요한 고려사항

11.1 광학적 고려사항

깨끗한 광학 경로를 유지하십시오. 렌즈나 2차 광학 장치의 오염은 광 출력을 감소시킵니다. 시야각과 공간 방사 패턴은 1차 렌즈 설계에 의해 고정됩니다. 따라서 이에 따라 2차 광학 장치를 선택해야 합니다.

11.2 전기적 테스트

회로 내 테스트(ICT) 또는 기능 테스트를 수행할 때, 테스트 프로브가 LED 렌즈와 접촉하거나 긁히지 않도록 하십시오. 테스트 전압과 전류는 전기적 과부하(EOS)를 피하기 위해 LED의 절대 최대 정격 내에 있어야 합니다.

11.3 장기적 신뢰성

모든 취급, 솔더링 및 열 지침을 준수하는 것은 LED의 장기적 신뢰성, 즉 광유지율(L70/L90 수명) 및 색상 안정성에 직접적인 영향을 미칩니다. 이러한 절차를 따르지 않으면 조기 성능 저하와 현장 고장으로 이어질 수 있습니다.