汽車晝行燈出光異常原因分析

摘要

針對汽車晝行燈出光異常的現(xiàn)象，本文通過通電測試復現(xiàn)了客戶描述的LED燈珠弱亮現(xiàn)象，反向漏電測試結(jié)果說明LED弱亮由漏電引起，通過切片研磨的方式去除PCB后的漏電測試結(jié)果說明漏電來自于LED燈珠內(nèi)部，進一步的開封、顯微紅外定位和SEM觀察發(fā)現(xiàn)LED芯片存在明顯的裂紋，驗證實驗在一定程度上說明芯片產(chǎn)生裂紋的原因為其耐熱焊接性能較弱。

1 案件背景介紹

客戶反饋其所生產(chǎn)晝行燈的光源模塊（圖1左）在生產(chǎn)測試階段出現(xiàn)出光異?，F(xiàn)象，該模塊由控制電路和5顆串聯(lián)的LED燈珠構(gòu)成（圖1右）。失效現(xiàn)象表現(xiàn)為低電流（300μA）驅(qū)動LED燈珠時，個別燈珠出現(xiàn)弱亮，失效比例約1%。

圖1 失效樣品和電氣原理圖

2 測試分析概述

對樣品的外觀檢查和X-Ray透視均未發(fā)現(xiàn)明顯異常；通電測試、反向漏電測試的結(jié)果說明LED弱亮的原因為漏電；去除PCB板前后的反向漏電測試結(jié)果基本無差異，說明漏電與PCB狀況無關(guān)；紅外熱像定位了漏電位置，與芯片開封后的裂紋位置對應(yīng)。

LED芯片的應(yīng)力主要來自于三方面：機械應(yīng)力、過電應(yīng)力和熱應(yīng)力。外觀檢查未發(fā)現(xiàn)燈珠表面及附近有機械應(yīng)損傷，且燈珠開封后，芯片裂紋附近也未見明顯的機械損傷；開封檢查中LED燈珠內(nèi)部結(jié)構(gòu)清晰，未發(fā)現(xiàn)任何過電燒毀跡象。因此，熱應(yīng)力導致裂紋出現(xiàn)的可能性較大。

根據(jù)標準GBT2423.28-2005《電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗 第2部分：試驗 試驗T：錫焊》中規(guī)定的試驗方法1A，對客戶提供的未使用過的燈珠進行耐焊接熱測試，測試結(jié)果顯示：被測22顆燈珠中有4顆芯片邊緣出現(xiàn)了裂紋（圖8），實驗結(jié)果說明該款燈珠的耐焊接熱性能較差，這是導致本案失效現(xiàn)象的根本原因。

圖2 外觀檢查和X-Ray透視

圖3 通電測試和反向漏電測試

圖4 光參數(shù)測量

圖5 去除PCB板后的漏電測試

圖6 開封照片

圖7 Thermal EMMI熱點圖與裂紋SEM照片

圖8 驗證試驗SEM照片

3 結(jié)論

本案的失效現(xiàn)象為光源模組中個別LED燈珠弱亮，失效機理為LED芯片出現(xiàn)裂紋導致漏電，失效產(chǎn)生的根本原因為燈珠的耐焊接熱性能不良。

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