芯片“爆米花”现象探究

No.1什么是“爆米花”现象？

答：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。

No.2“爆米花”现象出现的机理是？

答：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。

No.3“爆米花”现象如何检测？

答：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

No.4“爆米花”现象如何预防？

答: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。

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审核编辑黄宇