【失效分析】失效元素分析EDS

失效分析是对已失效器件进行的一种事后检查，对于提高产品质量，技术开发、改进，产品修复及仲裁失效事故等方面具有很强的实际意义。

操作流程

案例分享

一、案例背景介绍

本案例的失效样品为LED埋地灯，该埋地灯使用一段时间出现灯珠死灯失效现象。通过外观和电性分析发现失效灯珠出现开路和电压异常，有部分灯珠内部有烧黑的情况。

图1　失效埋地灯外观

二、分析流程

1、EDS元素分析

选取烧毁死灯样品进行拆解，检查发现灯珠芯片第一焊点上方金线已经烧毁，灯珠芯片下方固晶银胶有发黑变色。EDS元素分析结果显示，灯珠芯片下方固晶银胶含有少量硫（S）元素，其他区域未检测出异常污染元素，如图2所示。

图2 EDS元素分析过程图

2、溶胶和SEM分析

选取失效灯珠样品溶胶进行分析，溶胶后发现灯珠金线第二焊点均保持完好，芯片金属电极线路无脱落，但金线第一焊点上方的金线有烧熔的情况，如图3所示。

图3 SEM形貌图

3、结温热阻测试

选取一颗失效灯具未失效灯珠和一颗埋地灯未使用灯珠焊接在梅花板上，在常温25℃环境下，350 mA点亮电流，测试两颗灯珠样品热阻和结温情况。

图4　灯珠上板测试图

两颗灯珠样品结温热阻测试结果如下表所示：

如表1所示，在25℃环境下，350 mA测试电流，测试得到失效灯具未失效灯珠结温83.3 ℃，埋地灯未使用灯珠结温为40.7 ℃，两者差异很大；如表2所示，两种灯珠热阻测试结果同样差异很大，失效灯具未失效灯珠总热阻为47.43 K/W，埋地灯未使用灯珠总热阻为11.78 K/W，两种灯珠总热阻差异主要是因为固晶热阻差异很大。结温和热阻测试结果说明失效灯具未失效灯珠固晶银胶散热性能很差。

将失效灯具未失效灯珠和埋地灯未使用灯珠透镜、硅胶机械剥离后，发现失效灯具未失效灯珠固晶银胶粘接能力很差，导致芯片容易脱落；埋地灯未使用灯珠芯片与支架粘接良好，无脱落。

三、结论

本案例的失效现象为埋地灯出现开路死灯，且部分灯珠有烧黑的情况；失效产生的原因为固晶银胶失效，固晶银胶与支架粘接能力变差，导致芯片与支架之间散热不良，灯珠过热，荧光硅胶积聚的热应力过大导致金线焊点断裂，并引起电火花烧毁金线焊点。

失效分析检测主要业务

（1）截面样品制备

（2）光学显微镜形貌分析

（3）镀层厚度测试

（4）扫描电子显微镜形貌分析

（5）X射线能谱元素分析

（6）红墨水试验

（7）吸水率测试

（8）硫化试验——器件/材料抗硫化性能

（9）逆向工程——新产品、新工艺、器件厂家鉴定等分析工程

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