預處理沒過，先分清楚是「封裝分層」還是「焊點不良」，再由不破壞到破壞逐層確認。業界的預處理流程依 JEDEC JESD22-A113：先 125 °C 烘 24 小時，再依濕敏等級浸濕（例如 MSL 3 是 30 °C／60% RH 192 小時），然後過 3 次回焊[1][2]。改善時一次只改一個條件，改完用同一套預處理與掃描重驗。
濕敏預處理，是讓零件或模組先在指定的溫濕度下吸濕，再過幾次回焊，模擬客戶端拆封、放置、上線的過程，看封裝會不會分層、焊點會不會出問題。等級定義與曝露時間可以看站內〈濕敏元件 MSL 是什麼〉。這篇談的是：預處理做完沒過，接下來怎麼查。
問：濕敏預處理是什麼？
答：先讓樣品在規定的溫度與濕度下吸濕一段時間，再過規定次數的回焊，之後用外觀、超音波掃描、X 光與電性檢查，確認有沒有分層、裂紋或焊點不良。用來判斷零件能承受的濕敏等級。流程出自 JEDEC JESD22-A113：先 125 °C 烘至少 24 小時，依等級浸濕，出濕箱後 15 分鐘到 4 小時內過 3 次回焊[1]。
一、BGA 冷焊與焊球位移：先看缺陷集中在哪裡
一個 BGA 在預處理後良率偏低的例子：X 光看到焊球偏移，切片看到冷焊與焊球變形。冷焊的可能原因列了三項：
焊球與錫膏的成分不同。
焊球表面氧化。
焊球偏小、錫膏又薄，接觸不足。
對策是改用浸助焊劑的方式，並用銅板拉拔試驗比較三種助焊劑，選擇斷在板上（而不是斷在焊點）的那一種。焊球為什麼位移，當時沒有結論，「板子受熱翹曲」只是猜測。
這個例子有一條容易被忽略的線索：缺陷集中在 X 光影像的一角。缺陷位置集中，常常指向受熱不均或翹曲，比單看不良率更有方向。
問：預處理後 BGA 冷焊怎麼查？
答：先用 X 光看缺陷的位置分布，再切片確認是冷焊、位移還是變形。冷焊從焊球與錫膏的成分、焊球氧化、錫量與接觸面積查；缺陷集中在某一角時，加查受熱均勻度與翹曲。
二、QFN 接地焊墊空洞：一次改三件事，分不出誰有效
QFN 底部的大面積接地焊墊，在預處理後用超音波掃描看到空洞，預處理前的掃描卻是正常的。改善提案同時改了三件事：
載具改成在接地焊墊位置開口的專用載具。
錫膏粉徑改細一級。
回焊曲線的液相以上時間拉長。
第一輪實驗只裝這顆零件，其他位置用假件，焊完用 X 光全檢空洞。結果空洞仍在，但比之前少。
問題在於三個條件一起改，就算空洞變少，也分不出是哪一項有效；而且改完只看了貼裝後的 X 光，預處理後的超音波掃描沒有重做，空洞減少對可靠度有沒有幫助也沒有結論。比較好的排法是一次改一項，或用實驗設計排組合，並且改完要用同一套預處理與掃描重新確認。排實驗時可以拿原廠建議當起點：TI 的 QFN／SON 焊接應用手冊建議接地焊墊的錫膏覆蓋率約 50%～70%，不要 1:1 全開，讓錫膏在回焊時有排氣路徑；空洞上限 TI 偏好訂在 50%（高功率應用，以 X 光確認），並說明約 25% 以下再壓低，散熱改善就有限[3]。
問：QFN 接地焊墊空洞怎麼改善？
答：常見方向有載具開口、錫膏粉徑、鋼板開口分割、液相以上時間。一次只改一項，或用實驗設計排組合，才知道哪一項有效；改完要用同樣的預處理與掃描重新確認，不能只看貼裝後的 X 光。
三、分層與焊球短路：由不破壞到破壞，逐層確認
一個預處理不通過的樣品分析，順序是：
超音波掃描：一片影像標示分層，另一片正常。
切片研磨：在焊球下緣、靠電路板一側看到分層。
背面研磨：另一片看到焊球短路與分層。
晶片分離後橫切：左、中、右三處用電子顯微鏡看，都正常。
預處理裡那 3 次回焊的峰值，是依 IPC/JEDEC J-STD-020 的分級溫度設定：無鉛製程下，薄型小封裝（厚度 < 1.6 mm）是 260 °C，厚大封裝（厚度 > 2.5 mm 或體積 > 2,000 mm³）多為 245 °C[5]。分層是不是「超過分級溫度」造成的，可以先回頭對這一項。
這個順序的好處是先用不破壞的掃描找位置，再用破壞性的切片和研磨確認，最後排除晶片本身。可惜的是這份分析只有圖上的標註，沒有寫分層為什麼發生；分析做完要寫結論與下一步，不然只是一組照片。
問：預處理後分層怎麼確認？
答：先用超音波掃描找疑似分層的位置，再切片或研磨確認分層在哪兩層之間，最後排除晶片本身的問題。每一步寫下看到什麼、在哪裡，最後寫結論與下一步。
四、烘烤條件要先量：重量曲線與實際溫度
預處理和返修前都會用到烘烤，但「烤多久、烤幾度」常常是照抄規格。兩個例子說明為什麼要先量。
用秤重量看吸濕與烘乾。 想知道大尺寸封裝吸多少濕、要烘多久，有一種做法是秤重：先 125℃ 乾烤 48 小時當基準，再放進 30℃、60% RH 的環境 168 小時，定時稱重；之後再 125℃ 烘烤，繼續定時稱重，畫出增重和減重曲線。結果是前幾個小時就吸了總增重的三到四成；烘兩小時約脫掉一半，到最後仍略高於基準。兩款產品的曲線不同，烘烤時間不能互相套用。這種秤重做法有對應的標準：JEDEC JESD22-A120（2022 年 C 版）就是用來量封裝材料吸濕擴散係數與含水量的測試方法[4]。另外對照一下：案例用的 30 °C／60% RH 168 小時，等於 MSL 3 的「車間壽命」168 小時；J-STD-020 給 MSL 3 的標準浸濕是 192 小時[2]，比車間壽命多 24 小時，要拿來對應分級時別混用。
烘箱設定溫度不等於零件溫度。 另一個例子量了烘箱裡封裝表面的實際溫度：設定 125℃ 與 150℃ 時，封裝表面大約低 5℃；腔體裡不同位置的溫度差更大，最高與最低點差到三、四十度。建議是把設定值調高約 5℃，讓封裝表面達到判定溫度。但均勻度的問題這個做法沒有解決，零件擺放位置也要一起管。
問：烘烤要烤多久才夠？
答：照零件規格與濕敏等級的建議時間做；大尺寸或特殊封裝可以用秤重量畫吸濕與烘乾曲線，確認烘到重量穩定需要多久。不同產品的曲線不同，不要直接套用。
問：烘箱設定溫度準嗎？
答：不一定。用熱電偶量零件表面與腔體各點的實際溫度，設定值和零件溫度常有幾度落差，各點也可能不均；依量測結果調整設定值，並規定零件擺放的區域。
預處理失敗追查表
| 看到的 | 先做什麼 | 常見漏洞 |
|---|---|---|
| BGA 冷焊、焊球位移 | X 光看位置分布，切片確認 | 只看不良率，沒看缺陷集中在哪 |
| 接地焊墊空洞 | 一次改一項或排實驗設計 | 三項同時改，分不出誰有效 |
| 分層、焊球短路 | 掃描 → 切片 → 研磨 → 排除晶片 | 只有照片標註，沒有結論 |
| 烘烤時間 | 秤重量畫吸濕與烘乾曲線 | 照抄規格，不同產品互套 |
| 烘烤溫度 | 熱電偶量零件表面與各點溫度 | 以為設定值就是零件溫度 |
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參考資料
- JEDEC JESD22-A113B（1999，美國海軍 NSWC Crane 公開存檔）：預處理流程（125 °C 24 h 烘烤、各等級浸濕、3 次回焊、15 分鐘～4 小時內回焊）；現行版 JESD22-A113I 目錄頁：jedec.org
- Microsemi（Microchip）Moisture Sensitivity Application Note V5：轉載 J-STD-020 MSL 表（MSL 3：30 °C／60% RH 192 h、車間壽命 168 h）
- Texas Instruments, QFN and SON PCB Attachment（SLUA271C，2023 年 12 月）
- JEDEC JESD22-A120C（2022）Test Method for the Measurement of Moisture Diffusivity and Water Solubility in Organic Materials Used in Electronic Devices
- Microsemi（Microchip）, Standard Reflow Profile for Standard and Lead-Free Packages, Rev 5：轉載 J-STD-020 無鉛分級溫度表
延伸閱讀（站內）：濕敏元件 MSL 是什麼、爆米花效應是什麼、濕敏元件保存與烘烤條件、BGA 焊點怎麼檢查