led失效分析-j9九游会登录入口

2015-07-03 浏览量：3061

1. 引言

该led射灯在客户端短期使用，出现比较严重的死灯、暗亮、闪烁等失效现象，经初步分析为内部线路接触不良所致。为查找导致线路接触不良的根本原因，改善产品质量，现对其进行失效分析。

2. 试验与结果

2.1 外观检查

图1为客户提供样品的典型照片，产品具体电学光学指标为6w/ (220~240)vac/ (50/60)hz/ 2700k，外观检查均未发现明显异常。

2.2通电测试

如图2所示，利用客户提供的led灯具测试板对其提供的样品进行通电测试，点亮老化1小时，其中失效样品均出现死灯、暗亮、闪烁灯异常，正常样品正常点亮。对led灯具进行制样过程中及制样后（见图3、4），利用直流电源对led两端加12v、限制40ma上限电流进行通电测试，发现失效灯珠均有异常，正常灯珠正常点亮。通电测试时，对部分失效led灯珠按压时，死灯led灯珠能短暂恢复点亮。

2.3 x-ray透视检查

对失效led灯珠进行x-ray透视检查，可以发现灯珠内部存在键合引线断开、不规则弯曲等现象。

2.4 显微检查

将失效样品开封，对其内部结构进行观察，发现灯珠内部键合引线几乎全部断裂，断裂部位集中于b点和d点，少量位于c点（见图7）。

需要注意的是，金线来料组织异常、焊线参数不匹配都会对焊线可靠性产生不利影响，但这些不良均不至于导致键合引线如此大面积的断裂。导致这种失效现象的根本原因只可能是使用过程中led灯珠内应力过大，辅之以上种种不良，才会导致大规模断线。

导致灯珠内应力过大的原因有三个：超功率使用，一般表现为过电流；散热不良，热阻较大；灯珠材料热膨胀系数失配。

2.5 射灯电源输出功率测试

该led射灯的使用电压为(220~240)vac，将外部电源的输出电压分别设置为220v和240v，测试led射灯电源的输出电流和电压，测试结果见图8和图9。两者均小于led灯珠的最大额定参数，射灯电源设计符合led灯珠的使用条件。

2.6 热学测试

利用t3ster热瞬态测试仪测试led灯珠自身的热阻，测试条件为：室温25℃；输入电流300ma。测试结果如图10所示，此款cob形式的led灯珠热阻很小，散热效果良好。

为了测试led射灯正常使用条件下的温度分布，利用红外热像仪对led射灯进行扫描，扫描结果如图11所示, 推测实际使用过程中led灯珠内部的结温应该处于100℃左右，几乎可以满足led芯片的正常使用。值得一提的是，led灯珠与底座之间的界面热阻较大，不利于热的传导。

2.7 cte匹配度测试

取5pcs正常灯珠进行冷热冲击试验，将测试之后的led灯珠点亮老化10分钟，发现5颗样品中有4颗出现死灯、闪烁等异常现象，说明此款led灯珠本身的热膨胀系数匹配程度较差，无法承受正常使用条件下的高温。

3. 理论分析

焊线制程引入的不良不是导致键合引线大面积断裂的主因，导致这种失效现象的根本原因只可能是使用过程中led灯珠内应力过大，辅之以上种种不良，才会导致大规模断线。导致灯珠内应力过大的原因有三个：(1)超功率使用，一般表现为过电流；(2)散热不良，热阻较大；(3)灯珠材料热膨胀系数失配。

（1）对led射灯恒流电源进行功率检测，发现该电源参数（输出功率、输出电流）远小于led灯珠的最大额定参数，射灯电源设计符合led灯珠的使用条件。

（2）led灯珠本身的热阻极小，灯具正常使用条件下的芯片结温约为100℃，温度略高，几乎可以满足芯片的正常使用。

（3）led灯珠材料间的热膨胀系数差异较大，导致温变过程中的内应力较大，即led灯珠本身的耐热性能并不理想。

由以上分析可知，内应力主要来自于材料cte不匹配，此款灯珠耐热性较差，所以在不改变设计的前提条件下，该led灯珠并不适用于此款led射灯。

4. 结论

led射灯出现异常的根本原因在于，正常使用条件下的led灯珠内应力过大，造成灯珠内部键合引线大面积断裂。led灯珠材料间的热膨胀系数失配是导致内应力过大的主要原因。建议选择耐高温的led灯珠，或优化设计，减小界面热阻，提高灯具散热性能。

5. 参考标准

［1］gjb 548b-2005 方法5003 微电路的失效分析程序

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