某客户的PCBA板上,有一颗直插LED灯珠(位号ED19)出现死灯——但在某些条件下又能点亮。这种"时好时坏"的间歇性失效,恰恰是电子元器件失效分析中棘手、也是有代表性的一类:
它不像彻底烧死的灯珠那样一查便知;
常规的万用表量测可能"骗过"检测人员;
但它会在高低温循环、振动、运输或使用过程中随机复发,直接威胁整机的可靠性。
客户将NG(不良)灯珠送至广东省华南检测技术有限公司,要求进行完整的LED灯珠失效分析。下面把完整的排查思路与过程完整还原——这套方法同样适用于LED灯带、LED模组、数码管、SMD贴片灯珠等各类LED光源产品的死灯问题。

在光学显微镜下对NG灯珠正面及背面焊点进行外观检查:
1、灯珠焊接极性正确,无虚焊、连锡;
2、灯珠本体无裂纹、无烧焦变色痕迹;
3、背面焊点形态正常。
结论:外观无明显异常,失效原因藏在器件内部。 这也是多数LED灯珠失效案件的常态——外观检查的真正价值是"排除法",把焊接工艺问题、极性装反等低级错误先筛掉。


对板上OK灯珠与NG灯珠分别进行电性能测试(半导体特性曲线测试仪):
| 测试位置 | OK LED | NG LED |
|---|---|---|
| R19焊点与阴极之间 | 导通正常 | **不导通,呈开路状态** |
| 阴极与阳极之间 | 导通正常 | **不导通,呈开路状态** |
关键发现来了:NG灯珠呈现开路特性,且不是外部回路问题,而是灯珠本体内部开路。
这一结果把嫌疑范围缩小到灯珠内部的三处:芯片、键合线(金线/合金线)、引线框架之间的连接。


取NG灯珠单独进行加电测试,出现了本案有意思的现象:
1、NG灯珠加电测试:电性恢复正常,变成OK品;
2、接回原PCB板原位测试:点亮正常;
3、高低温测试(-40℃~+85℃)后:点亮正常;
4、振动测试后:点亮正常;
5、高倍显微镜复查:仍未发现明显异常。
这种"测着测着就好了"的现象,在失效分析领域有个专业判断:间歇性开路,极大概率是键合线存在"暗断"(微裂纹)。胶体封装应力让断口处于若即若离的接触状态——受到轻微扰动时接触恢复导通,应力变化或震动时再次断开。
这也是为什么普通检测查不出问题,而这种灯珠一旦流入市场,会在用户手里随机"闪灯""死灯"。



对OK灯珠与NG灯珠同步进行X-Ray透视检查,对比两者内部引线框架、键合线弧的形貌。
1、两颗灯珠的X-Ray形貌均无明显差异;
2、未发现键合线彻底断开、芯片脱焊等宏观缺陷。
X-Ray无法区分"暗断"的原因是:微裂纹缝隙在X射线透视下几乎不可分辨。这一步再次验证了之前的判断方向,同时说明:对于键合线暗断这类缺陷,无损手段已到极限,必须开封验证。

将NG灯珠焊接在陶瓷基板上进行化学开封(解封),小心去除环氧胶体。
开封瞬间,证据自己"跳"了出来:
1、阳极键合线线尾断开;
2、胶体被去除后,束缚在线弧上的封装应力瞬间释放,断开的线尾直接弹起、与焊点分离。
这一形貌完美印证了第三步的推断:线尾原本就处于"似断非断"的暗断状态,胶体应力死死压住它维持了脆弱的接触,一旦解封应力释放,断口彻底分离。





对断点位置进行SEM(扫描电子显微镜)检查:
1、引线框架上的断点、键合线上的断点形貌清晰呈现;
2、断裂特征符合典型的应力损伤断裂形貌。


NG灯珠内部阳极键合线的线尾因受到过应力作用产生断裂,造成间歇性开路。
完整的失效链条还原为:
键合线线尾受过应力(可能来自封装应力过大、线弧设计余量不足、或来料本身存在损伤)→ 线尾产生微裂纹(暗断)→ 胶体应力维持脆弱的间歇接触 → 整机环境中温变/振动扰动 → 接触断开 → 灯珠死灯;扰动消失后偶发恢复 →时亮时不亮"。
华南检测:https://www.gdhnjc.com/

这个案例的价值,不在于修好了这一颗灯,而在于揭示了一类常规手段查不出的来料隐患:
对工程师:
1、间歇性开路≠接触不良,要优先怀疑键合线暗断;
2、"测试时恢复正常"本身就是重要信息,它指向应力相关的间歇性失效;
3、外观+X-Ray都无法检出暗断,化学开封+SEM才是常见手段。
对采购与品质管理者:
1、来料可靠性筛选不能省。 本案这类暗断缺陷,IQC常规检验(外观、抽测电性)几乎必然漏检;
2、建议对关键器件引入DPA分析(破坏性物理分析),在量产导入或定期抽检阶段用开封手段提前暴露键合线缺陷,成本远低于客户端批量失效的代价;
3、间歇性死灯的售后投诉,返修时常"测不出问题",若怀疑来料暗断,应送第三方实验室做完整失效分析固定证据,便于供应商索赔与追责。

如果您的产线或产品遇到以下情况,建议尽快送样分析,避免批量性风险:
1、LED灯珠死灯、暗亮、闪烁、色差/光衰异常;
2、灯珠"时好时坏",常规仪器测不出异常;
3、客户端批量投诉光源失效,需要判定是器件来料问题还是应用问题;
4、供应商来料质量争议,需要第三方失效分析报告作为证据;
5、新品导入阶段需要对灯珠进行可靠性验证或DPA分析。

Q1:LED灯珠失效分析一般包含哪些检测项目?
A:常规流程包括外观检查、电性能测试(IV特性)、X-Ray透视、高低温/振动等环境应力验证、化学开封、SEM形貌分析,必要时还会追加切片分析、能谱(EDS)成分分析等,然后输出书面失效分析报告。
Q2:LED灯珠死灯常见的原因有哪些?
A:主要包括键合线断裂(本案类型)、芯片击穿(静电或过流过压)、银胶硫化发黑、支架镀层氧化、焊点虚焊、散热不良导致的光衰等。不同原因对应不同的检测路径,这也是建议送专业机构分析的原因。
Q3:间歇性死灯为什么普通检测查不出来?
A:因为键合线暗断处由封装应力维持着微弱接触,在静态测试、常温环境下可能表现为正常;只有应力释放(如开封)或特定环境应力(温循、振动)下才暴露。必须借助验证试验+开封分析组合手段。
Q4:DPA分析是什么?和失效分析有什么区别?
A:DPA(破坏性物理分析)是对良品/来料进行抽样式破坏性检测,目的是在批量使用前发现潜在缺陷;失效分析(FA)是针对已失效样品找根因。两者检测手段类似,目的不同——本案建议的正是"DPA前置筛选"。
Q5:做一颗灯珠的失效分析要多久?需要多少样品?
A:常规灯珠类失效分析周期约5~10个工作日,具体取决于检测项目组合。建议提供NG样品1~3颗,如有OK样品(同批次良品)对比更佳,可显著加快定位速度。

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