該LED射燈在客戶端短期使用，出現(xiàn)比較嚴(yán)重的死燈、暗亮、閃爍等失效現(xiàn)象，經(jīng)初步分析為內(nèi)部線路接觸不良所致。為查找導(dǎo)致線路接觸不良的根本原因，改善產(chǎn)品質(zhì)量，現(xiàn)對其進(jìn)行失效分析。 
2. 試驗(yàn)與結(jié)果
2.1 外觀檢查 圖1為客戶提供樣品的典型照片，產(chǎn)品具體電學(xué)光學(xué)指標(biāo)為6W/ (220~240)VAC/ (50/60)Hz/ 2700K，外觀檢查均未發(fā)現(xiàn)明顯異常。

2.2通電測試 
如圖2所示，利用客戶提供的LED燈具測試板對其提供的樣品進(jìn)行通電測試，點(diǎn)亮老化1小時，其中失效樣品均出現(xiàn)死燈、暗亮、閃爍燈異常，正常樣品正常點(diǎn)亮。對LED燈具進(jìn)行制樣過程中及制樣后（見圖3、4），利用直流電源對LED兩端加12V、限制40mA上限電流進(jìn)行通電測試，發(fā)現(xiàn)失效燈珠均有異常，正常燈珠正常點(diǎn)亮。通電測試時，對部分失效LED燈珠按壓時，死燈LED燈珠能短暫恢復(fù)點(diǎn)亮。  2.3 X-Ray透視檢查 對失效LED燈珠進(jìn)行X-Ray透視檢查，可以發(fā)現(xiàn)燈珠內(nèi)部存在鍵合引線斷開、不規(guī)則彎曲等現(xiàn)象。 
2.4 顯微檢查 將失效樣品開封，對其內(nèi)部結(jié)構(gòu)進(jìn)行觀察，發(fā)現(xiàn)燈珠內(nèi)部鍵合引線幾乎全部斷裂，斷裂部位集中于B點(diǎn)和D點(diǎn)，少量位于C點(diǎn)（見圖7）。  
需要注意的是，金線來料組織異常、焊線參數(shù)不匹配都會對焊線可靠性產(chǎn)生不利影響，但這些不良均不至于導(dǎo)致鍵合引線如此大面積的斷裂。導(dǎo)致這種失效現(xiàn)象的根本原因只可能是使用過程中LED燈珠內(nèi)應(yīng)力過大，輔之以上種種不良，才會導(dǎo)致大規(guī)模斷線。導(dǎo)致燈珠內(nèi)應(yīng)力過大的原因有三個：超功率使用，一般表現(xiàn)為過電流；散熱不良，熱阻較大；燈珠材料熱膨脹系數(shù)失配。 2.5 射燈電源輸出功率測試 該LED射燈的使用電壓為(220~240)VAC，將外部電源的輸出電壓分別設(shè)置為220V和240V，測試LED射燈電源的輸出電流和電壓，測試結(jié)果見圖8和圖9。兩者均小于LED燈珠的最大額定參數(shù)，射燈電源設(shè)計(jì)符合LED燈珠的使用條件。



 
2.6 熱學(xué)測試 利用T3Ster熱瞬態(tài)測試儀測試LED燈珠自身的熱阻，測試條件為：室溫25℃；輸入電流300mA。測試結(jié)果如圖10所示，此款COB形式的LED燈珠熱阻很小，散熱效果良好。  
為了測試LED射燈正常使用條件下的溫度分布，利用紅外熱像儀對LED射燈進(jìn)行掃描，掃描結(jié)果如圖11所示, 推測實(shí)際使用過程中LED燈珠內(nèi)部的結(jié)溫應(yīng)該處于100℃左右，幾乎可以滿足LED芯片的正常使用。值得一提的是，LED燈珠與底座之間的界面熱阻較大，不利于熱的傳導(dǎo)。  
2.7 CTE匹配度測試 取5pcs正常燈珠進(jìn)行冷熱沖擊試驗(yàn)，將測試之后的LED燈珠點(diǎn)亮老化10分鐘，發(fā)現(xiàn)5顆樣品中有4顆出現(xiàn)死燈、閃爍等異常現(xiàn)象，說明此款LED燈珠本身的熱膨脹系數(shù)匹配程度較差，無法承受正常使用條件下的高溫。 

3. 理論分析 焊線制程引入的不良不是導(dǎo)致鍵合引線大面積斷裂的主因，導(dǎo)致這種失效現(xiàn)象的根本原因只可能是使用過程中LED燈珠內(nèi)應(yīng)力過大，輔之以上種種不良，才會導(dǎo)致大規(guī)模斷線。導(dǎo)致燈珠內(nèi)應(yīng)力過大的原因有三個：
(1)超功率使用，一般表現(xiàn)為過電流；
(2)散熱不良，熱阻較大；
(3)燈珠材料熱膨脹系數(shù)失配。
（1）對LED射燈恒流電源進(jìn)行功率檢測，發(fā)現(xiàn)該電源參數(shù)（輸出功率、輸出電流）遠(yuǎn)小于LED燈珠的最大額定參數(shù)，射燈電源設(shè)計(jì)符合LED燈珠的使用條件。
（2）LED燈珠本身的熱阻極小，燈具正常使用條件下的芯片結(jié)溫約為100℃，溫度略高，幾乎可以滿足芯片的正常使用。
（3）LED燈珠材料間的熱膨脹系數(shù)差異較大，導(dǎo)致溫變過程中的內(nèi)應(yīng)力較大，即LED燈珠本身的耐熱性能并不理想。由以上分析可知，內(nèi)應(yīng)力主要來自于材料CTE不匹配，此款燈珠耐熱性較差，所以在不改變設(shè)計(jì)的前提條件下，該LED燈珠并不適用于此款LED射燈。