速看！一例典型的焊點連錫失效案例

發(fā)布時間： 2025-09-04 00:00

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速看！一例典型的焊點連錫失效案例

連錫指兩個及多個焊點被焊料連接在一起，造成外觀及功能上不良。結(jié)構(gòu)設(shè)計缺陷、工藝不良、焊料不良等都會導(dǎo)致元器件出現(xiàn)錫珠、連錫、虛焊等失效問題，影響產(chǎn)品使用可靠性。

某LED 顯示模組表面噴墨后高溫烘烤，烘烤后出現(xiàn)大量錫珠，且局部列亮。

接下來將通過無損檢測、表面分析、切片分析、成分分析等失效分析手段，查找模組烘烤后出現(xiàn)大量錫珠的原因，并提出改善建議。

1.失效復(fù)現(xiàn)&外觀檢查

對模組通電后進(jìn)行失效現(xiàn)象確認(rèn)，不良樣品模組均出現(xiàn)列亮異常，未噴墨樣品未見明顯異常。

NG模組燈珠焊點周圍，外觀檢查均發(fā)現(xiàn)大量錫珠存在；而未噴墨的正常樣品模組燈珠焊點周圍均未見明顯異常。

失效復(fù)現(xiàn)&外觀檢查

圖1.NG樣品與未噴墨OK樣品光學(xué)檢查照片

2.無損檢測

NG模組列亮異常燈珠焊點周圍發(fā)現(xiàn)有大量錫珠現(xiàn)象，局部存在連錫異常；OK模組燈珠焊點周圍未見明顯異常。

無損檢測

圖2.NG和OK透射檢查照片

3.表面分析

NG透射檢查燈珠連錫異常位置剝離燈珠后，燈珠焊盤間確實存在連錫異常；未剝離燈珠邊緣也可見有明顯錫珠存在；焊盤處焊錫與連錫處焊錫成分均為錫鉍焊料，未見明顯區(qū)別。

表面分析

圖3. NG連錫燈珠機(jī)械剝離后界面形貌及EDS成分結(jié)果

OK燈珠剝離后界面和未剝離燈珠周圍均未見錫珠及連錫異常。

表面分析

圖4.OK燈珠機(jī)械剝離后界面形貌及EDS成分結(jié)果

4.剖面分析

NG連錫處焊錫和OK正常焊點焊錫，兩者均為錫鉍焊料，形貌和成分均未見明顯區(qū)別；油墨與阻焊層之間界面輪廓清晰，界限分明，未發(fā)現(xiàn)明顯反應(yīng)跡象。燈珠焊點焊錫高度對比顯示：連錫燈珠的焊點焊錫高度為28.3μm，遠(yuǎn)低于正常樣品燈珠焊點高度。

以上結(jié)果可以說明：NG連錫處焊錫來自焊點焊錫，其形成過程推測為：焊點在高溫烘烤過程中熔融，被周圍油墨膨脹排擠而導(dǎo)致連錫發(fā)生，后續(xù)對連錫形成機(jī)理進(jìn)一步分析。

剖面分析

圖5.NG#連錫燈珠切片后截面形貌及EDS成分譜圖

剖面分析

圖6.OK#燈珠焊點切片后截面形貌及EDS成分譜圖

5.油墨成分分析&含水量分析

油墨EDS成分分析顯示：油墨含有Si/C/O/Ti/Al元素；

油墨FTIR成分分析顯示：油墨主要成分為二氧化硅填充的氨基丙烯酸樹脂。

油墨成分分析&含水量分析

圖7. 油墨形貌及EDS成分分析譜圖

油墨成分分析&含水量分析

圖8. 油墨FTIR分析譜圖

對油墨中水含量進(jìn)行測試，結(jié)果顯示油墨中水重量百分比含量為1.38％。

6.熱性能分析

6.1 熔點測試

將錫膏融成錫塊后，對錫塊熔點進(jìn)行測試，結(jié)果如下：

1）焊錫熔點為138.3℃。

2）模擬試驗：焊錫+油墨（混合比例1：1）熔點為137.5℃，與未添加油墨時焊錫熔點無明顯區(qū)別，說明焊錫熔點未受到油墨的影響。

熱性能分析

圖9.焊錫熔點測試曲線

熱性能分析

圖10.焊錫+油墨（比例1：1）熔點測試曲線

6.2 油墨TG測試

參考BS EN ISO 11358-1:2014 塑料聚合物熱重法（TG）第1部分：通則，對油墨TG進(jìn)行測試，結(jié)果如下：

油墨質(zhì)量在112.3℃-250℃之間急劇降低，說明在該溫度區(qū)間，油墨發(fā)生了急劇的揮發(fā)分解反應(yīng)。而焊錫熔點在137.5℃-138.3℃，油墨急劇揮發(fā)時，焊錫處于熔融狀態(tài)，故焊點焊錫一定承受了來自油墨揮發(fā)及膨脹的內(nèi)應(yīng)力作用。

7.模擬試驗

對未噴油墨模組涂抹油墨后，分別在不同溫度條件下烘烤一定時長，然后對烘烤后樣品進(jìn)行透視檢查，結(jié)果如下：

1）70℃-130℃恒溫烘烤后，發(fā)現(xiàn)模組燈珠焊錫周圍未見明顯錫珠異常。

2）140℃/160℃恒溫烘烤后，發(fā)現(xiàn)模組燈珠焊錫周圍可見大量錫珠現(xiàn)象，不良現(xiàn)象與失效樣品一致。

以上結(jié)果說明，烘烤溫度高于焊錫熔點后，模組燈珠焊錫周圍一定會有錫珠異常的產(chǎn)生，而溫度低于焊錫熔點時，將不會產(chǎn)生錫珠及連錫等異常現(xiàn)象。

模擬試驗

圖11.模擬噴墨烘烤后X-Ray透射檢查圖片

8.總結(jié)與建議

結(jié)論：綜上所述，模組發(fā)生列亮異常的直接原因為模組燈珠焊點間發(fā)生了連錫異常，而連錫產(chǎn)生的原因為噴墨后烘烤過程中，溫度高于焊錫熔點，導(dǎo)致焊點焊錫熔融，而油墨在該溫度下急劇揮發(fā)、膨脹，導(dǎo)致周圍熔融焊點被排擠而出現(xiàn)連錫及爆錫錫珠異常。

建議：降低烘烤溫度，建議按照規(guī)格書固化工藝參數(shù)進(jìn)行管理。