文章来源：新阳检测中心

什么是“爆米花”现象?

爆米花现象,是湿敏器件在受潮后,经过高温热处理环节时,如回流焊、波峰焊等,导致器件内部气体膨胀,进而将器件撑起,甚至破坏塑封胶体或基板。并且在冷却过程中,由于器件内部材料热胀冷缩速率不一致,进而使其出现“破裂”。

爆米花效应常出现在以塑封BGA芯片上,但近年来,PBGA的封装组件也屡有发生。在PBGA的封装中,不仅银胶会吸水,而且连载板的BT基材也会吸水,一旦出现管理不良,爆米花现象就较易出现。

“爆米花”现象出现的机理是?

典型共晶SnPb回流峰值温度为220℃ ,水蒸气压力约17396㎜。无铅焊SnAgCu的熔点217℃,即便一块相对小的记忆卡或手机板也需要230~235℃的峰值温度,而大而复杂的产品可能需要250~260℃。此点水蒸气压力为35188 ㎜,是220℃时的两倍 ,因此任何焊接前吸潮的器件在回流焊过程中都会造成损坏的威胁。

“爆米花”现象如何检测?

目前关于芯片“爆米花”现象的检测,声学扫描无疑是很好的方式。它利用超声波的特性进行检测,对器件内部存在的空气层非常敏感,故而可以快速地定位问题点,帮助排查失效原因。

参考文献:最实用的扫描声学显微镜(SAT)操作与应用指南

“爆米花”现象如何预防?

严格的物料管理制度

1►设计在明细表中应注明元件潮湿敏感度

2►工艺要对潮湿敏感元件做时间控制标签

3►对已受潮元件进行去潮处理

SMD元件的潮湿敏感等级

检查包装内附的湿度显示卡,当指示湿度>20%(在23±5℃时读取),说明器件已经受潮。在贴装前,需对器件进行去潮处理。

轻度受潮时,再流焊缓慢升温有一定效果。此外,还可以使用电热鼓风干燥箱去潮,根据潮湿敏感度等级在125±1℃下烘烤12~48h或125±5℃下烘烤24h。

去潮处理注意事项

a. 应把器件码放在耐高温(大于150℃) 防静电塑料托盘中进行烘烤;

b. 烘箱要确保接地良好,操作人员手腕带接地良好的防静电手镯;

c. 操作过程中要轻拿轻放,注意保护器件的引脚,引脚不能有任何变形和损坏。    

对于有防潮要求器件的存放和使用

开封后的器件和经过烘烤处理的器件必须存放在相对湿度≤20%的环境下,如干燥箱或干燥塔中,贴装时随取随用;

开封后,在环境温度≤30℃,相对湿度≤60%的环境下,在规定时间内完成贴装;

当天没有贴完的器件,应存放在23±3℃,相对湿度≤20%的环境下。

选择具有优良活性焊剂的SnAgCu焊膏

通过优化再流焊工艺,将峰值温度降到最低(230~240℃),在接近Sn63/Pb37,在回流峰值仅高于Sn63/Pb37温度10℃的情况下,将由于吸潮器件失效的风险减到最少。