LED 機械應力失效分析

　　1 、失效模式：

　　產(chǎn)品中相同結構手插件 LED|0">LED 的失效位號隨機分布，失效比例高的 LED 集中在近離 PCB 板面的 LED 。 LED 的結構參考 figure 1 。

　　2 、失效機理：

　　組裝時的機械應力導致 LED 引腳移位，使外引腳和內(nèi)金線脫離而開路。

　　• 產(chǎn)品組裝時因 前面板和機殼咬合不順暢，裝配后前面板與機殼間存在縫隙，操作員將 使用錘子敲擊前面板。錘子誤敲擊在 LED 本體上時， LED 本體將向后移（ LED 已經(jīng)焊接在 PCB 上，兩引腳固定），兩引腳同時承受彎曲應力；

本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/201706/347300.htm　　在下面位置的 LED 引腳暴露較短， LED 后移時承受比上面位置 LED 更大的彎曲應力，當該力大于 LED 塑封體對引腳的阻力時，引腳發(fā)生位移并破壞 LED 塑料本體發(fā)生失效。

　　• 器件過波峰時無模具固定 LED 位置， LED 易偏移，在組裝時需對器件位置矯正，當矯正距離和力夠大時也會造成 LED 承受機械應力。

　　• 在上面位置的 LED 由于引腳長，并引腳彎曲位置離 LED 本體相對遠，引腳變形允許范圍和應力傳遞距離比在下面位置的 LED 大，所以失效率遠低于下面位置的 LED 。

　　3 、分析步驟：

　　Step 1: 外觀檢測和 X-RAY 檢測

　　• 器件內(nèi)部金線在釬焊端與引腳（正極）開路，引腳存在位移（ figure 5 、 7 、 9 ）；金線斷口成尖形，為金屬機械拉尖（ figure 6 、 8 、 10 ）；

　　• 在 #3 樣品外觀可觀察到引腳錯位（ figure 13 ）和塑封外殼破損（ figure 12 ）。

　　結合 1 、 2 說明引腳承受了向外的拉伸機械應力；

　　發(fā)生位移量大的引腳均是與金線釬焊的引腳（正極），因為該引腳線性度較大， LED 塑封對引腳的阻力小。

　　• #3 樣品負極引腳外露部分平行位錯；說明焊接后 LED 本體曾向前移動。（由于 LED 塑封體對負極引腳的阻力較大，因此當向前推時負極整體引腳不易移動，而只能是局部區(qū)域發(fā)生位錯）。

　　Step 2: 開封觀察

　　• 結合 X-RAY 側視圖和器件引腳圖知下面位置 LED 引腳彎曲位置距離 LED 塑封體距離比上面位置的 LED 短（應力釋放距離?。▍⒖?figure 15 、 16 、 17 ）；

　　• 從側面觀察失效器件引腳位置（ #3 樣品），器件引腳的彎曲位置在塑料外殼的拐角處（ figure 17 ）；說明器件失效時引腳為彎曲變形；

　　• #1 LED 塑封破裂，正、負極引腳塑封體均存在裂紋，說明兩引腳均承受機械應力；

　　• 塑封體的裂紋發(fā)生在引腳彎曲同邊，說明器件引腳承受彎曲機械應力導致；

　　• 裂紋兩邊切口非圓邊以及裂紋口存在大的位錯，說明裂紋是由于機械應力導致而非熱應力。

　　綜上所述：器件失效發(fā)生在正負極兩引腳同時彎曲時。而正負極兩引腳同時彎曲發(fā)生在兩個位置： a 、 LED 組裝在黑色塑料外殼后的引腳成型時（供應商）； b 、 LED 組裝在 PCB 上后， LED 發(fā)生整體位移時（天通精電）；

　　Step 3: 數(shù)據(jù)調(diào)查

　　• 檢查庫存器件下面位置的 LED （ 4000pcs ），無不發(fā)光器件；

　　• 產(chǎn)品 LED 過波峰時無壓件模具， LED 會前后或左右偏移，組裝時將對器件位置進行矯正；

　　• 前面板和機殼本身咬合不順暢，裝配后前面板與機殼間存在縫隙， “ 安裝前面板和貼標簽 ” 與 “ 打上蓋螺絲 ” 兩個工位會使用錘子對前面板進行敲擊，敲擊位置在 LED 燈附近，容易對 LED 進行誤敲擊；

　　• 第一次測試為正常的 REG LED ，在重新組裝后出現(xiàn)不良；

　　• 把正常 LED 燈組裝在萬能板上模擬：向前移動 LED ，無失效；向后敲擊 LED 本體，器件失效，塑料本體破損，失效現(xiàn)象與分析樣品相同。

　　綜上所述 ： LED 來料無失效品；

　　LED 本體承受向后的敲擊應力時容易失效；

　　敲擊應力來自于組裝時的誤敲擊。

　　4 、結束語：

　　LED 引腳在承受拉伸、彎曲應力時容易破壞塑封體而脫離內(nèi)引線造成開路。產(chǎn)品在組裝已經(jīng) LED 的成型時避免有機械應力通過引腳傳遞到 LED 內(nèi)。