No.013 MSD元器件在再流焊接中的爆米花现象

1.现象描述及分析

（1） 现象描述

潮湿敏感元器件 （MSD） 在再流焊接过程中，出现封装塑料树脂外封装起泡、开裂、碎裂，碎裂时还会发出响声，人们便把这种现象称为爆米花现象。元器件裂纹如图No.013-1所示。元器件开裂如图No.013-2所示。

（2） 现象分析

这种与塑封器件 （如BGA、CSP等） 相关的爆米花现象缺陷，属于封装芯片内部的隐性缺陷，为什么只会在再流焊接制程中爆发呢？这与这种封装芯片的内部结构的耐湿性紧密相关。如图No.013-3所示为与安装状态相关的元器件的耐湿性。

由图No.013-3可知，在芯片封装中大量使用环氧树脂作为主要封装材料，由于环氧树脂的分子中含有氧原子等，因而具有吸收空气中水分的吸湿特性。这些水分被包裹在封装体内，构成了一种潜在的可靠性隐患。

2.形成原因及机理

（1） 形成原因

① 由上述现象分析可知，引发爆米花现象发生的主要原因是芯片在储存及安装过程中吸湿。

② 形成原因的背景如图No.013-4所示。

③ 耐湿性的劣化如图No.013-5所示。

（2） 形成机理

由于在保管或使用中树脂吸湿，当含有水分的封装体进入再流焊接工序时，伴随着急剧的升温，导致这些水分迅速气化膨胀，从而使封装体发生爆裂。PBGA芯片的爆米花现象案例如图No.013-6所示。

3.解决措施

① 对潮湿敏感元器件 （MSD） 而言，温度每提高10℃，其可靠性级别就将降低1级。解决措施是在满足质量要求的前提下尽量降低再流焊接的峰值温度，以及对潮湿敏感器件进行去潮烘烤处理。

② MSD元器件开封后必须在规定时间 （车间寿命期） 内组装焊接完。

③ 在车间寿命期内如果组装焊接不完，要存放在MSD的专用柜 （干燥柜） 内，并保持该柜内温度为23±5℃、湿度＜10%RH。当温度异常时，对物料需要进行如下紧急处理：

● 保证元器件从卸下到入库10分钟内都处于风扇的风力作用的范围内；

● 把物料卸下放入可移动干燥箱内，随干燥箱一起入库，并保证物料从卸下到入干燥箱的时间不超过10分钟。

④ 改善对元器件的保存环境条件。

⑤ 在焊接之前进行预热处理，推荐的预热温度和时间是：温度为125℃；时间为4～6小时。