潮敏物料主要是指非密封封装的IC,受潮后主要失效模式为内部分层。在电子组装领域,潮敏元器件一直是影响产品质量和可靠性的关键因素之一。这些元器件受潮后容易出现各种失效问题,给生产过程带来了诸多挑战。
潮敏元器件失效现象描述
1.QFN元器件内部分层
2.高分子钽电解电容冒锡珠
失效情况验证与机理分析
1.QFN分层机理分析
2.高分子钽电解电容锡珠机理分析
高分子钽电解电容的锡珠现象与常规焊接过程中的锡珠不同,锡珠固定发生在电容本体上,且位置较为固定。分析认为,锡珠的产生与物料受潮有关。受潮后,在高温焊接时产生瞬间蒸汽压力,导致塑封层裂纹和锡珠溢出。验证方案包括对受潮物料和库房原包装物料进行切片分析。结果显示,受潮物料过炉后出现锡珠和塑封层裂纹,而原包装物料无分层开裂情况。因此,锡珠的产生与物料受潮密切相关。
失效原因综合分析
从上述两种潮敏元器件的失效现象来看,虽然都表现为分层问题,但产生的原因并不完全相同。QFN元器件的分层主要由应力主导,潮敏和炉温等因素为辅;而高分子钽电解电容的分层则主要与物料受潮有关。根据IPC-J-STD-020标准,不同状态的分层接受程度不同,主要通过信赖性测试来判断其是否影响性能。
1.QFN封装元器件分层
通过实验验证,采用E-PAD(热沉焊盘)不焊接或替换为SnPb焊料,可以有效解决QFN元器件的分层问题。分析认为,E-PAD焊接后会产生裂纹,而SnPb焊料的焊接温度低,热应力更小。因此,QFN元器件的分层问题主要是由应力引起的,潮敏和炉温等因素起到了辅助作用。
2.高分子钽电容锡珠
改善建议与措施
1.QFN分层问题改善
元器件改善:增加PAD(焊盘)的法兰盘尺寸,增强焊盘结合强度。
工艺改善:优化钢网开孔方式,不焊接中间焊盘,或采用有铅焊接,改变应力分布状态。
2.高分子钽电容锡珠问题改善
潮敏元器件的分层失效并非完全由受潮导致,还可能与应力、焊接工艺等因素有关。
分层问题并非都不可接受,需根据标准和信赖性测试结果判断其对性能的影响。
潮敏元器件的失效问题往往是多种因素共同作用的结果,需要综合分析并采用多种改善手段解决。
非IC物料也可能存在潮敏问题,同样需要进行严格管控。
对于受潮后的高分子钽电容,虽然适当烘烤可以减少失效几率,但仍存在分层失效风险,不建议二次使用。


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