在現(xiàn)代照明技術(shù)領(lǐng)域，LED燈板因其高效節(jié)能、長壽命和環(huán)保特性已成為主流照明解決方案。然而，隨著LED應(yīng)用范圍的不斷擴(kuò)大和使用環(huán)境的日益復(fù)雜，LED燈板元器件的失效問題逐漸凸顯，成為影響產(chǎn)品可靠性和使用壽命的關(guān)鍵因素。

推拉力測試作為電子元器件可靠性評估的重要手段，能夠有效模擬元器件在實際使用中受到的機(jī)械應(yīng)力，揭示其界面結(jié)合強(qiáng)度和失效模式。本文科準(zhǔn)測控小編將系統(tǒng)介紹基于Beta S100推拉力測試儀的LED燈板元器件失效分析方法，包括測試原理、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、儀器特點以及詳細(xì)操作流程，為相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員提供實用參考。

一、測試原理

LED燈板元器件失效分析中的推拉力測試基于以下核心原理：

機(jī)械應(yīng)力模擬原理：通過施加可控的推力或拉力，模擬元器件在裝配、運輸和使用過程中可能承受的機(jī)械應(yīng)力，包括振動、沖擊、熱循環(huán)等引起的應(yīng)力。

界面強(qiáng)度評估原理：當(dāng)施加的外力超過材料或界面結(jié)合處的強(qiáng)度極xian時，將發(fā)生斷裂或脫落，此時記錄的峰值力值即為該界面的結(jié)合強(qiáng)度。

失效模式判別原理：根據(jù)斷裂位置、力值曲線特征和失效形貌，可以判斷失效模式是內(nèi)聚失效（材料內(nèi)部斷裂）、界面失效（結(jié)合面分離）還是混合失效。

能量平衡原理：測試過程中，施加的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為變形能、表面能和熱能，力-位移曲線下的面積反映了失效過程消耗的總能量。

對于LED燈板而言，關(guān)鍵測試部位包括：

LED芯片與基板的焊接界面

焊球與PCB的接合部位

封裝材料與引線框架的粘接界面

表面貼裝元件與PCB的焊接強(qiáng)度

二、相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)

1、LED燈板元器件推拉力測試需遵循以下國際和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

JESD22-B116：JEDEC發(fā)布的"Wire Bond Shear Test"標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了焊接點剪切測試方法。

IPC-9708：針對表面貼裝元器件焊點可靠性的機(jī)械性能測試標(biāo)準(zhǔn)。

MIL-STD-883：Method 2019針對微電子器件焊接強(qiáng)度的測試方法。

GB/T 2423：電工電子產(chǎn)品環(huán)境試驗系列標(biāo)準(zhǔn)中的機(jī)械應(yīng)力測試部分。

IEC 62047：半導(dǎo)體器件-微機(jī)電裝置標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于界面強(qiáng)度的測試規(guī)范。

2、測試參數(shù)設(shè)置需考慮

測試速度：通常為100-500μm/s

測試角度：推力測試一般為90°，拉力測試為180°

測試環(huán)境：常溫(25±5°C)或根據(jù)需求設(shè)定高溫環(huán)境

測試次數(shù)：每個條件至少5個有效樣本

三、檢測設(shè)備

1、Beta S100推拉力測試儀

Beta S100推拉力測試儀是專為微電子封裝可靠性測試設(shè)計的高精度設(shè)備，特別適合紅外探測器芯片的測試需求：

1、設(shè)備特點

高精度：全量程采用自主研發(fā)的高精度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

功能性：支持多種測試模式，如晶片推力測試、金球推力測試、金線拉力測試以及剪切力測試等。

操作便捷：配備專用軟件，操作簡單，支持多種數(shù)據(jù)輸出格式，能夠wan美匹配工廠的SPC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

2、多功能測試能力

支持拉力/剪切/推力測試

模塊化設(shè)計靈活配置

3、智能化操作

自動數(shù)據(jù)采集

SPC統(tǒng)計分析

一鍵報告生成

4、安全可靠設(shè)計

獨立安全限位

自動模組識別

防誤撞保護(hù)

5、夾具系統(tǒng)

多種規(guī)格的剪切工具（適用于不同尺寸焊球）

鉤型拉力夾具

定制化夾具解決方案

四、測試流程

1. 樣品準(zhǔn)備

從LED燈板上選取待測元器件，標(biāo)記測試位置

清潔樣品表面，去除氧化物和污染物

對于封裝樣品，可能需要局部開封暴露測試界面

將樣品固定在測試平臺上，確保測試部位與施力方向?qū)R

2. 儀器準(zhǔn)備

開機(jī)預(yù)熱30分鐘，確保系統(tǒng)穩(wěn)定

根據(jù)測試需求選擇合適的力值傳感器和測試夾具

校準(zhǔn)力值系統(tǒng)和位移系統(tǒng)

設(shè)置光學(xué)系統(tǒng)，確保清晰觀測測試區(qū)域

3. 測試參數(shù)設(shè)置

選擇測試模式（推力/拉力/剪切力）

設(shè)置測試速度（通常100-500μm/s）

設(shè)定觸發(fā)力（接觸確認(rèn)力值，通常0.1N）

設(shè)置停止條件（力值突降或位移超限）

定義數(shù)據(jù)采集頻率（通常1kHz）

4. 測試執(zhí)行

自動或手動將測試頭定位到測試位置

啟動測試程序，儀器自動執(zhí)行測試

實時觀察測試過程和失效瞬間

保存力-位移曲線和失效圖像

5. 數(shù)據(jù)分析

識別力值曲線上的特征點（最大力值、屈服點等）

測量失效后的位移量

分析失效模式（界面失效、內(nèi)聚失效等）

統(tǒng)計多組數(shù)據(jù)，計算平均值和標(biāo)準(zhǔn)差

6. 結(jié)果報告

生成包含以下內(nèi)容的測試報告：

測試條件和參數(shù)

力-位移曲線圖

失效位置顯微圖像

關(guān)鍵數(shù)據(jù)統(tǒng)計表

失效模式分析結(jié)論

改進(jìn)建議（如需要）

五、典型失效模式分析

通過Beta S100推拉力測試，可識別LED燈板元器件的以下典型失效模式：

1、焊接層失效

焊料與芯片或基板界面分離

焊料內(nèi)部斷裂

冷焊導(dǎo)致的強(qiáng)度不足

2、芯片破裂

外力作用下LED芯片脆性斷裂

裂紋擴(kuò)展路徑分析

3、封裝失效

封裝樹脂與引線框架脫粘

封裝材料內(nèi)聚破壞

4、焊球失效

焊球與PCB焊盤分離

焊球剪切斷裂

5、金線鍵合失效

金線從焊點處拉脫

金線頸部斷裂

六、應(yīng)用案例

某型號LED燈板在客戶端出現(xiàn)早期失效，經(jīng)Beta S100推拉力測試分析發(fā)現(xiàn)：

1、測試條件

測試模式：推力測試

測試速度：200μm/s

測試溫度：25°C

樣品數(shù)量：10pcs

2、測試結(jié)果

平均推力強(qiáng)度：5.2N（低于規(guī)格要求的8N）

失效模式：80%為焊料與芯片界面分離，20%為焊料內(nèi)部斷裂

3、失效分析

界面分離表明芯片焊盤鍍層處理不當(dāng)，導(dǎo)致潤濕不良

焊料內(nèi)部斷裂反映回流焊工藝溫度曲線不優(yōu)化

3、改進(jìn)措施

優(yōu)化芯片焊盤表面處理工藝

調(diào)整回流焊溫度曲線

改進(jìn)后測試平均推力強(qiáng)度提升至8.5N，失效問題解決

以上就是小編介紹的有關(guān)于LED 燈板元器件失效分析的相關(guān)內(nèi)容了，希望可以給大家?guī)韼椭?。如果您還對LED 燈板元器件失效分析測試方法、測試報告和測試項目，推拉力測試機(jī)怎么使用視頻和圖解，使用步驟及注意事項、作業(yè)指導(dǎo)書，原理、怎么校準(zhǔn)和使用方法視頻，推拉力測試儀操作規(guī)范、使用方法和測試視頻，焊接強(qiáng)度測試儀使用方法和鍵合拉力測試儀等問題感興趣，歡迎關(guān)注我們，也可以給我們私信和留言?！究茰?zhǔn)測控】小編將持續(xù)為大家分享推拉力測試機(jī)在鋰電池電阻、晶圓、硅晶片、IC半導(dǎo)體、BGA元件焊點、ALMP封裝、微電子封裝、LED封裝、TO封裝等領(lǐng)域應(yīng)用中可能遇到的問題及解決方案。