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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。結構設計缺陷、工藝不良、焊料不良等都會導致元器件出現錫珠、連錫、虛焊等失效問題，影響產品使用可靠性。
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大量錫珠的原因，并提出改善建議。
1.失效復現&外觀檢查
對模組通電后進行失效現象確認，不良樣品模組均出現列亮異常，未噴墨樣品未見明顯異常。
NG模組燈珠焊點周圍，外觀檢查均發現大量錫珠存在；而未噴墨的正常樣品模組燈珠焊點周圍均未見明顯異常。
圖1.NG樣品與未噴墨OK樣品光學檢查照片
2.無損檢測
NG模組列亮異常燈珠焊點周圍發現有大量錫珠現象，局部存在連錫異常；OK模組燈珠焊點周圍未見明顯異常。
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，未見明顯區別。
圖3. NG連錫燈珠機械剝離后界面形貌及EDS成分結果
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。
圖4.OK燈珠機械剝離后界面形貌及EDS成分結果
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別；油墨與阻焊層之間界面輪廓清晰，界限分明，未發現明顯反應跡象。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，遠低于正常樣品燈珠焊點高度。
以上結果可以說明：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致連錫發生，后續對連錫形成機理進一步分析。
圖5.NG#連錫燈珠切片后截面形貌及EDS成分譜圖
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。
圖7. 油墨形貌及EDS成分分析譜圖
圖8. 油墨FTIR分析譜圖
對油墨中水含量進行測試，結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，對錫塊熔點進行測試，結果如下：
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別，說明焊錫熔點未受到油墨的影響。
圖9.焊錫熔點測試曲線
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進行測試，結果如下：
油墨質量在112.3℃-250℃之間急劇降低，說明在該溫度區間，油墨發生了急劇的揮發分解反應。而焊錫熔點在137.5℃-138.3℃，油墨急劇揮發時，焊錫處于熔融狀態，故焊點焊錫一定承受了來自油墨揮發及膨脹的內應力作用。
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行透視檢查，結果如下：
1）70℃-130℃恒溫烘烤后，發現模組燈珠焊錫周圍未見明顯錫珠異常。
2）140℃/160℃恒溫烘烤后，發現模組燈珠焊錫周圍可見大量錫珠現象，不良現象與失效樣品一致。
以上結果說明，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生，而溫度低于焊錫熔點時，將不會產生錫珠及連錫等異常現象。
圖11.模擬噴墨烘烤后X-Ray透射檢查圖片
8.總結與建議
結論：綜上所述，模組發生列亮異常的直接原因為模組燈珠焊點間發生了連錫異常，而連錫產生的原因為噴墨后烘烤過程中，溫度高于焊錫熔點，導致焊點焊錫熔融，而油墨在該溫度下急劇揮發、膨脹，導致周圍熔融焊點被排擠而出現連錫及爆錫錫珠異常。
建議：降低烘烤溫度，建議按照規格書固化工藝參數進行管理。
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