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1 Service émetteur Département : Génie Electrique et Informatique Usine : Porès

1 Service émetteur Département : Génie Electrique et Informatique Usine : Porès&Associés Concept- Light Page : 1/10 Codification procédure EEB/ESM/MET/001/01 Date d’édition : Décembre 2021 NF EN : 60598 PI/PA Services concernés PI - Chef département - Chef du service maintenance - Directeur PA - Informatique industrielle - Electrotechnique et electronique Modifications : PROCEDURE DE FABRICATION D’UNE AMPOULE A LED 2 Noms Signatures Dates Rédaction - DOHOUIN Thierry - OUSSOU Jonas - KIKI Gerald - DEGBEY Pierrick - HINNILO Pores Vérification Dr Justine DEGUENON Certification Dr KONNON Abel Codification procédure : EEB/ESM/MET/001/01 Date d’édition : Décembre 2021 Page : 2/10 SOMMAIRE I. Objet de la procédure II. Domaine d’application III. Introduction IV. Procédure à suivre : 1- Définition d’une ampoule à LED. 2- Les composants d’un luminaire LED 3- Les étapes de fabrication d’un composant LED 4-Description des étapes de fabrication d’un composant LED. Annexes 3 Codification procédure : EEB/ESM/MET/001/01 Date d’édition : Décembre 2021 Page : 3/10 I. Objet de la procédure Processus de fabrication d’une ampoule à LED. Codification : 1- L’émetteur : Zone 1 : Direction concernée EEB : Electricité/Electronique/Bâtiment Zone 2 : Service ESM : Electricité/Sécurité/Maintenance ELEC : Electricité SEC : Sécurité MAINT : Maintenance 2- Domaine : MET : Méthode 3- Minutier Ici, le minutier est : 001 4- Numéro de la version Nous sommes à la première version de notre procédure, donc le numéro : 01 II. Domaine d’application Cette procédure s’applique à toute infrastructure sur laquelle l’éclairage est nécessaire. 4 III. Introduction La présente procédure définit le processus de fabrication des ampoules à LED. Les précisions apportées par cette procédure sont intégrées dans chaque procédure au fur et à mesure des révisions et des mises à jour. IV. Procédure à suivre 1- Définition d’une ampoule à LED La lampe LED, dite lampe électroluminescente ou DEL, est un type de lampe électrique capable d’émettre de la lumière lorsqu’ il est parcouru par un courant électrique. 2- Les composants d’un luminaire LED Un luminaire LED se compose d’un boitier englobant les bases (contenant les chips LED, les connections et les optiques secondaires), les radiateurs fixés à la base, les drivers et les optiques secondaires (diffuseurs, concentrateurs, réflecteurs). Le schéma ci-contre illustre amplement chaque composant et leur emplacement respectif Figure 1 : Schéma d’un luminaire LED avec ses composants Tous ces éléments contribuent non seulement à l’efficacité énergétique mais aussi à la qualité et à la sécurité des systèmes d’éclairage. 3- Les étapes de fabrication d’un composant LED La longueur d’onde du rayonnement est déterminée par la largeur de la bande interdite et dépend donc du matériau utilisé. Toutes les valeurs du spectre lumineux peuvent être atteintes avec les matériaux actuels. Le processus de fabrication des lampes à LED est très complexe, la figure 2 illustre très sommairement le processus allant du substrat au composant LED. 5 Figure 2 : Chaîne de fabrication d’un composant LED 4- Description des étapes de fabrication d’un composant LED D’après la chaîne précédente, on distingue donc pour la fabrication d’un composant LED : - Le choix du substrat Avant de réaliser tout composant microélectronique, il faut définir le substrat, c’est-à-dire le matériau sur lequel sera réalisé le dispositif. Les diodes électroluminescentes peuvent être fabriquées à partir de plusieurs types de substrats tels que le Saphir (Al2O3), le carbure de silicium (SiC) et le silicium (Si). Le choix du substrat approprié se fait en fonction de plusieurs critères tels que : le raccordement de paramètre de maille avec le matériau épitaxié sur le substrat, l’expansion thermique, la qualité cristalline mais aussi en fonction du prix. - La croissance des différentes couches La qualité des couches épitaxies est un point crucial dans la fabrication de dispositifs d’optoélectronique. Cependant, il a été longtemps difficile d’obtenir un matériau présentant une épaisseur raisonnable avec une bonne qualité cristallographique. Aujourd’hui les progrès atteints dans l’industrie de la microélectronique et l’expérience acquise dans le domaine de l’optoélectronique, ont permis le développement de procédés de croissance compatibles avec l’électronique de puissance, on cite : HVPE pour « Hydrid Vapor Phase Epitaxy », la MBE pour « Molecular Beam Epitaxy » et la MOCVD « Metal Organic Chemical Vapor Deposition ». Les caractéristiques importantes à prendre en compte, lorsqu’on parle de croissance sur substrat, sont les paramètres de maille et les coefficients de dilatation thermique. En effet, pour maximiser les chances d’avoir un matériau avec le moins de défauts et de contraintes possibles, il est nécessaire de faire croître le matériau sur un substrat doté d’une structure cristallographique identique (homoépitaxie) ou bien la plus compatible possible (hétéroépitaxie). 6 - Le contact (Etape intermédiaire avant l’encapsulation) Une fois l'épitaxie achevée, il faut déposer les contacts pour pouvoir appliquer un courant électrique aux bornes de la LED. Il s'agit de l'étape de « métallisation ». Cette métallisation, réalisée généralement par PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) ou par technique d’évaporation. Des métaux tels que le « titane » et le « nickel » sont couramment utilisés. La réalisation d’une jonction métal-semi-conducteur (M-S) forme une barrière Schottky qui présente un effet redresseur, mais le niveau de potentiel de cette barrière peut être rendu pratiquement négligeable, par un choix correct du métal utilisé et un dopage suffisamment élevé du semi-conducteur, on obtient alors un contact à faible résistance et de caractéristique symétrique que l’on appelle contact ohmique. Ce type de contact est un moyen de communication avec le monde extérieur. L’obtention d’un bon contact ohmique passe avant tout par la maîtrise des étapes technologiques (type de métal, épaisseur, traitement thermique) et par le design du contact en lui-même (forme du motif, dimensions). - L’encapsulation Enfin, il ne faut pas oublier que la jonction n'est qu'une petite partie de la diode électroluminescente, et que l’encapsulation joue un rôle primordial pour l’efficacité et la fiabilité de cette dernière. L'encapsulation (packaging), représente ce que l'on appelle le Back End, c'est-à-dire toutes les opérations à mener après réception de la puce électronique pour l'intégrer dans un système « Utile ». Le Back End est défini par opposition au processus de fabrication et de caractérisation de la puce appelé Front End que nous avons exposé. On utilise pour l’encapsulation des gels d’enrobage, les plus fréquemment utilisés, jusqu’au début des années 2000, étaient les résines époxy. Pendant plusieurs années, elles furent choisies pour leur indice de réfraction élevé (1,4), leur bonne stabilité thermique jusqu’à 120 °C et leur transmittance élevée (85 % à 90 %) dans la gamme 500 nm – 800 nm. Cependant, de nombreux problèmes ont été soulignés avec l’essor des LEDs GaN et LEDs de puissance. Le jaunissement de ces résines a été observé lorsqu’elles sont soumises à un rayonnement dans le bleu et l’UV. Pour faire face à ces problèmes, les résines époxy ont été remplacées par des enrobages silicones. Ces huiles silicones ont été choisies pour leur transmittance élevée (> 95 %) dans le domaine du bleu, leur élasticité (< 0,5 GPa), leur excellente stabilité thermique (> 180 °C), leur indice de réfraction élevé (1,4 à 1,6). Il s’agit généralement de polymères à base de motifs méthyles et phényles comme le PDMS (Poly Diméthyle Siloxane) ou le PMPS (Poly Méthyle Phényle Siloxane). 7 ANNEXE 1 Service émetteur : Département : Génie Electrique et Informatique Usine : Porès&Associés Concept- Light Page : 7/10 Codification procédure EEB/ESM/MET/001/01 Date d’édition : Décembre 2021 NF EN : 60598 PI/PA Services concernés PI - Chef département - Chef du service maintenance - Directeur PA - Informatique industrielle - Electrotechnique et electronique PROCEDURE DE FABRICATION D’UNE AMPOULE A LED 8 Noms Signatures Dates Rédaction - DOHOUIN Thierry - OUSSOU Jonas - KIKI Gerald - DEGBEY Pierrick - HINNILO Pores Vérification Dr Justine DEGUENON Certification Dr KONNON Abel ANNEXE 2 Codification procédure : EEB/ESM/MET/001/01 Date d’édition : Décembre 2021 Page : 8/10 Modifications : 9 ANNEXE 3 Porès&Associés Concept-Light « Département : Génie Electrique et Informatique » N°procédure : EEB/ESM/MET/001/01 « PROCEDURE DE FABRICATION D’UNE AMPOULE A LED » ATTESTATION DE REMISE DE LA PROCEDURE Destinataire Date de remise Observations Nom et Signature Dr Justine DEGUENON 07/01/2022 10 ANNEXE 4 Porès&Associés Concept-Light « Département : Génie Electrique et Informatique » N°procédure : EEB/ESM/MET/001/01 « PROCEDURE DE FABRICATION D’UNE AMPOULE A LED » VALIDATION DE LA PROCEDURE Tous les deux ans au maximum, le Département concerné vérifie avec l’émetteur de la procédure que celle-ci est toujours valable et n’a pas subi de modifications. Dates Rédacteurs (Nom et signature) Départements concernés (Nom et signature) Observations uploads/Industriel/ procedure-controle-de-qualite-du-groupe-4.pdf