金鉴实验室拥有一支经验丰富的LED失效分析技术团队，针对IC芯片导致的LED灯具失效，金鉴实验室拟定了多项IC芯片失效分析方案，重点研究芯片失效原因与机理，并提出后续预防与改进措施，有效帮助企业降低产品失效比例。

下面通过分享一则案例，快速了解金鉴IC芯片失效分析服务。

1 失效背景

客户反馈其生产的某批次灯具出现暗亮或不亮现象，对失效灯具多次点亮确认或点亮老化，可观察到失效灯具会出现时而异常，时而恢复正常。金鉴经多年探索总结出，对于这类偶发性失效现象，很可能是灯具驱动电路某处虚接触导致。 

2 分析过程简述

1）失效点确认

将未使用灯具电源IC芯片更换为失效样品的IC后进行点亮测试，未使用灯具出现暗亮失效异常，与送测失效样品现象一致，因此初步推断导致送测灯具失效点为IC失效异常。

2）电性能分析 - 串阻模拟试验

对IC引脚处串加电阻可模拟IC键合线虚接触而引起的电阻升高。实验表明，GND引脚和CS引脚串电阻模拟可重现灯暗（降功率）失效现象，与送测灯具失效现象基本一致。但GND引脚在串1380Ω的电阻时还出现灯闪的现象，因此初步推断Rcs增加导致送测灯具失效的可能性最大。结合失效灯具存在可恢复的现象，因此初步怀疑为CS引脚与IC之间存在虚接处，受应力影响时，会导致Rcs增大，灯具变暗或灭；虚接触位置重新接触后，Rcs恢复，灯具恢复正常。

表1 模拟试验结果

3）红外热分布测试

灯具在AC220V/50Hz条件下通电稳定2小时，在温湿度为26.8℃/47.4%RH的环境下，使用显微热分布测试系统对灯具进行热分布测试。测得灯板表面温度及热分布如图1所示，灯板上IC温度约98.6℃，灯珠温度约100.0~108.2℃。

图1 红外热分布测试结果

4）外观检查和X-Ray透视

对样品进行外观检查和X-Ray透视对比，未发现任何异常。

图2 X-ray检测结果

5）C-SAM检测

对送测IC样品进行C-SAM检测，可观察到NG1、NG2和NG4失效IC样品存在明显的剥离分层异常，NG3、NG5和未使用的IC均未见有明显剥离分层异常。

图3 C-SAM检测结果

6）切片+SEM

金相切片后SEM下观察是金鉴分析的重要手段。由图2可见，NG3-CS1位置的键合球和电极截面，可观察到焊球与电极间存在裂缝与孔洞。未使用IC的CS1位置的焊球底部与电极金属结合良好，未见明显裂缝或孔洞异常。

图4 IC的CS1位置焊球接合处SEM图

NG3-CS2位置焊球与电极结合面存在缝隙异常，部分焊球金属直接穿过铝层与Ti层接触。未使用IC的CS2位置未见明显裂缝或孔洞异常。

 图5 IC的CS2位置焊球接合处SEM图

NG3-GND位置可观察到焊球与电极边缘处存在缝隙，焊球底部与电极金属结合良好，未见明显裂缝或孔洞异常。未使用IC的GND位置未见明显裂缝或孔洞异常。

图6 IC的GND位置焊球接合处SEM图

图7 键合球和电极截面层级分布

金鉴工程师分析得出，焊球底部存在裂缝和孔洞，会造成焊球键合不良，导致界面导电率和导热率急剧下降 ，界面电阻增大，并导致二者之间结合状态进一步恶化，连接强度下降，最终使键合球与芯片电极分离，从而造成接触VF升高，严重时开路死灯失效。

3 总结与结论

1.经失效确认，发现失效点为IC失效导致整灯异常。

2.串阻模拟试验表明，对GND引脚和CS引脚串电阻模拟可重现灯暗（降功率）失效现象。

3.对样品进行外观检查和X-Ray透视对比，未发现任何异常。

4. C-SAM检测分析发现，NG1、NG2和NG4存在剥离分层异常，NG3和NG5未见有明显剥离分层异常。

5.切片+SEM分析，结果显示CS引脚的焊点与电极间存在裂缝和孔洞异常，即键合界面存在虚接，导致Rcs升高，最终使得整灯降功率变暗或死灯异常。

金鉴工程师指出，造成焊球虚焊的原因可能有：瓷嘴脏或磨损；瓷嘴固定位置太高；焊点不平；键合线污染；焊点被污染；参数设置不合理，如焊接功率、焊接压力、时间过小或者温度过低，导致金属未产生塑性变形。

虚焊的焊点会形成有接触电阻的连接状态，导致电路工作不正常，出现时好时坏的不稳定现象，噪声增加而没有规律性。此外，也有一部分虚焊点在电路开始工作的一段较长时间内，保持接触尚好，因此不容易发现。但在温度、湿度和振动等环境条件作用下，接触表面逐步被氧化，接触慢慢地变得不完全起来。虚焊点的接触电阻会引起局部发热，局部温度升高又促使不完全接触的焊点情况进一步恶化，最终甚至使焊点脱落，电路完全不能正常工作，导致灯具失效。

客户后续反馈，依据金鉴提供的改善建议，改善了IC芯片生产工艺后，灯具失效比例有效降低，实现了从根本上解决失效难题。