潮敏物料主要是指非密封封裝的IC，受潮后主要失效模式為內(nèi)部分層。在電子組裝領域，潮敏元器件一直是影響產(chǎn)品質(zhì)量和可靠性的關鍵因素之一。這些元器件受潮后容易出現(xiàn)各種失效問題，給生產(chǎn)過程帶來了諸多挑戰(zhàn)。

潮敏元器件失效現(xiàn)象描述

1.QFN元器件內(nèi)部分層

QFN（無引腳四方扁平封裝）元器件是一種常見的潮敏元器件。在某次生產(chǎn)中，發(fā)現(xiàn)某單板上的QFN元器件出現(xiàn)內(nèi)部分層現(xiàn)象。該元器件位于單板角落，無機械裝配應力影響，且為單板上唯一的MSL3（潮敏等級3）物料。單板采用銅基板，焊接溫度較高，可能存在熱應力問題。測試結(jié)果顯示，該單板的不良率達到100%，初步推測為潮敏失效。

2.高分子鉭電解電容冒錫珠

在生產(chǎn)巡檢中，發(fā)現(xiàn)某單板的高分子鉭電解電容附近出現(xiàn)大量錫珠。這些錫珠集中在電容負極偏頂部的位置，且位號不固定。

高分子鉭電解電容通常被歸類為MSL3物料，其內(nèi)部結(jié)構和材料特性使其容易受潮。

初步推測錫珠的出現(xiàn)與焊接過程中的潮敏問題有關。

失效情況驗證與機理分析

1.QFN分層機理分析

通過對QFN元器件進行超聲掃描，發(fā)現(xiàn)分層位置主要集中在關鍵區(qū)域（綁定區(qū)），導致綁定點斷開或缺陷。盡管該元器件為MSL3物料，但車間暴露時間遠低于允許值，因此潮敏并非唯一原因。進一步與IC廠家溝通后發(fā)現(xiàn)，銅基板和爐溫等因素對該區(qū)域產(chǎn)生了應力，導致分層。此外，該元器件內(nèi)部芯片采用45°旋轉(zhuǎn)設計，增加了耐熱溫度和應力。

驗證方案包括對比不同焊接工藝和烘烤條件下的元器件失效情況。實驗結(jié)果顯示，烘烤可以降低失效率，但無法完全解決問題；減少焊接或采用SnPb焊料則可以完全解決分層問題。因此，QFN元器件的分層問題是由潮敏和應力雙重因素共同作用導致的。

2.高分子鉭電解電容錫珠機理分析

高分子鉭電解電容的錫珠現(xiàn)象與常規(guī)焊接過程中的錫珠不同，錫珠固定發(fā)生在電容本體上，且位置較為固定。分析認為，錫珠的產(chǎn)生與物料受潮有關。受潮后，在高溫焊接時產(chǎn)生瞬間蒸汽壓力，導致塑封層裂紋和錫珠溢出。驗證方案包括對受潮物料和庫房原包裝物料進行切片分析。結(jié)果顯示，受潮物料過爐后出現(xiàn)錫珠和塑封層裂紋，而原包裝物料無分層開裂情況。因此，錫珠的產(chǎn)生與物料受潮密切相關。

失效原因綜合分析

從上述兩種潮敏元器件的失效現(xiàn)象來看，雖然都表現(xiàn)為分層問題，但產(chǎn)生的原因并不完全相同。

QFN元器件的分層主要由應力主導，潮敏和爐溫等因素為輔；而高分子鉭電解電容的分層則主要與物料受潮有關。

根據(jù)IPC-J-STD-020標準，不同狀態(tài)的分層接受程度不同，主要通過信賴性測試來判斷其是否影響性能。

1.QFN封裝元器件分層

通過實驗驗證，采用E-PAD（熱沉焊盤）不焊接或替換為SnPb焊料，可以有效解決QFN元器件的分層問題。分析認為，E-PAD焊接后會產(chǎn)生裂紋，而SnPb焊料的焊接溫度低，熱應力更小。因此，QFN元器件的分層問題主要是由應力引起的，潮敏和爐溫等因素起到了輔助作用。

2.高分子鉭電容錫珠

高分子鉭電容的錫珠現(xiàn)象是其受潮后的顯性表現(xiàn)。受潮物料在高溫再流焊后，內(nèi)部高分子材料容易產(chǎn)生裂紋，導致錫珠溢出。因此，解決該問題的關鍵在于避免物料受潮。

改善建議與措施

1.QFN分層問題改善元器件改善：

增加PAD（焊盤）的法蘭盤尺寸，增強焊盤結(jié)合強度。

工藝改善：

優(yōu)化鋼網(wǎng)開孔方式，不焊接中間焊盤，或采用有鉛焊接，改變應力分布狀態(tài)。金鑒實驗室建議客戶在實際生產(chǎn)中，結(jié)合我們的測試數(shù)據(jù)，優(yōu)化工藝參數(shù)，以減少熱應力對QFN元器件的影響。

2.高分子鉭電容錫珠問題改善保持原包裝上線：

盡可能在車間暴露壽命時間內(nèi)加工完成。

超出暴露壽命時間的物料處：

若無法烘烤重置車間壽命，需廠家配合烘烤。

車間管控：

避免拆除原包裝等操作，規(guī)避物料受潮風險。

3.改善措施

• 潮敏元器件的分層失效并非完全由受潮導致，還可能與應力、焊接工藝等因素有關。
• 分層問題并非都不可接受，需根據(jù)標準和信賴性測試結(jié)果判斷其對性能的影響。
• 潮敏元器件的失效問題往往是多種因素共同作用的結(jié)果，需要綜合分析并采用多種改善手段解決。
• 非IC物料也可能存在潮敏問題，同樣需要進行嚴格管控。
• 對于受潮后的高分子鉭電容，雖然適當烘烤可以減少失效幾率，但仍存在分層失效風險，不建議二次使用。