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LED發(fā)光二極管作為家用電器中不可或缺的電子元件，其性能的穩(wěn)定性直接關(guān)系到整個電器產(chǎn)品的正常運作。然而，二極管引腳焊接不上錫的問題，不僅影響產(chǎn)品性能，還可能導(dǎo)致電器無法正常工作，從而引發(fā)消費者的投訴，對企業(yè)品牌造成負(fù)面影響。隨著智能家電的普及，對控制器主板的性能要求越來越高，二極管的功能要求也日益嚴(yán)格。

近年來，消費者對家電產(chǎn)品功能失效的投訴不斷增加，其中二極管不上錫導(dǎo)致的產(chǎn)品質(zhì)量問題尤為突出。為了解決這一問題，本文從專業(yè)角度出發(fā)，分析了二極管不上錫的原因和特點，并提出了相應(yīng)的整改措施。

二極管不上錫的原因分析

通過對不上錫二極管失效樣品的收集和分析，我們發(fā)現(xiàn)異常樣品及失效批次產(chǎn)品在浸錫后均出現(xiàn)了上錫不良的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象主要表現(xiàn)為局部退濕潤，引腳表面存在許多空洞，以及上錫不飽滿等異常情況。

SEM&EDS分析

通過對上錫不良引腳表面的SEM（掃描電子顯微鏡）和EDS（能譜儀）分析，我們發(fā)現(xiàn)：

1. 上錫不良區(qū)域呈現(xiàn)顆粒狀形狀，EDS檢測到的主要元素為Sn、Ag、Cu，其中Ag和Cu含量較少，大部分為Sn。在焊料較厚的區(qū)域，主要檢測到Sn和少量Si元素。

2. 浸錫不良的樣品上，上錫不良區(qū)域的空洞更大、更明顯。部分退濕潤區(qū)域僅檢測到C、O、Si、Sn，未檢測到Ag和Cu元素，且形貌存在差異。

未浸錫引腳鍍層表面觀察

對未浸錫二極管鍍層表面進(jìn)行SEM觀察，發(fā)現(xiàn)鍍錫層表面存在許多疏松區(qū)域，這些區(qū)域與相對致密區(qū)域相比，C、O含量較高，表明疏松區(qū)域含有少量有機(jī)物。

未浸錫引腳鍍層截面分析

對二極管未浸錫引腳進(jìn)行切片、蝕刻Sn和Cu后，對截面進(jìn)行SEM觀察，發(fā)現(xiàn)Sn鍍層和Ni鍍層之間形成了一層連續(xù)的IMC（金屬間化合物），Cu層未見缺失現(xiàn)象，Sn鍍層厚度約為10μm。進(jìn)一步的離子束拋光處理后觀察發(fā)現(xiàn)，Sn鍍層表面和內(nèi)部存在較多大小不一的空洞，部分空洞中可見明顯的有機(jī)物殘留。

引腳浸錫后截面分析

通過對上錫不良位置進(jìn)行FIB（聚焦離子束）切割，結(jié)果顯示燈腳支架為鐵基材，基材上依次為鎳、銅，在鍍銅層表面支架鍍錫。在高溫浸錫過程中，焊料中的錫與鍍銅層中的銅形成銅錫合金化合物。截面觀察發(fā)現(xiàn)，在IMC層（銅錫合金層）可觀察到空洞，玻璃位置位于IMC層與錫層之間，同時發(fā)現(xiàn)鍍銅層與IMC層界面形成了空洞，即柯肯達(dá)爾空洞。

建議解決方案

LED發(fā)光二極管引腳上錫不良的主要原因是IMC層（銅錫合金層）存在空洞異常。在高溫浸錫過程中，隨著IMC層空洞的形成和聚合，鍍層界面結(jié)合強(qiáng)度弱化，導(dǎo)致燈腳浸錫后錫層與IMC層脫落或上錫不飽滿。同時，未上錫的不良品在鍍銅層與IMC層界面形成了大量的空洞，即柯肯達(dá)爾空洞。這些空洞的存在表明未上錫不良引腳鍍層在后續(xù)使用過程中存在上錫不良的隱患。

為了解決這一問題，可以通過更改鍍層結(jié)構(gòu)，減緩界面組合元素的不平衡擴(kuò)散。在生產(chǎn)過程中，回流焊設(shè)備前進(jìn)行預(yù)處理，如在回流前以一定溫度進(jìn)行退火預(yù)處理，可以使Cu層成分均勻，消除殘余應(yīng)力，同時晶粒尺寸的長大能夠排除部分雜質(zhì)，在動力學(xué)和熱力學(xué)方面減少空洞的形成，從而提高二極管引腳的上錫質(zhì)量，確保家電產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性。

對生產(chǎn)流程的嚴(yán)格控制也是提高產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵。這包括對原材料的嚴(yán)格篩選，確保使用的錫材和鍍層材料符合質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；對焊接工藝的優(yōu)化，包括焊接溫度、時間、環(huán)境等參數(shù)的精確控制；以及對成品的嚴(yán)格檢驗，確保每一個出廠的二極管都能達(dá)到設(shè)計要求。金鑒實驗室提供的Dual Beam FIB-SEM業(yè)務(wù)，包括透射電鏡(TEM)樣品制備，材料微觀截面截取與觀察、樣品微觀刻蝕與沉積以及材料三維成像及分析等。

在智能家電快速發(fā)展的今天，對電子元件的可靠性要求越來越高。因此，企業(yè)需要不斷投入研發(fā)資源，改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品的質(zhì)量控制水平。通過這些措施，不僅可以減少產(chǎn)品故障率，提升消費者滿意度，還能增強(qiáng)企業(yè)的市場競爭力，為企業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展奠定堅實的基礎(chǔ)。