爆米花效應（Popcorn Effect）是什麼：IC 與電路板受潮，過回焊爐為什麼會爆開
爆米花效應：零件或電路板裡面還有水氣，一進回焊爐快速升溫，水氣變成蒸氣往外撐，把內部撐開。
- IC： 封膠和晶片、基板的接合面分層；嚴重時外殼鼓起、爆裂，「爆米花」的名字就是這樣來的。
- 電路板： 內層板材之間分層，也就是常說的「爆板」。
- 兩者的起點一樣： 進爐之前，水氣已經在裡面了。
MSL 等級是什麼、防潮包裝有哪些東西，請看〈濕敏元件 MSL 是什麼？J-STD-033 的包裝、曝露時間與烘烤一次搞懂〉；開封後怎麼保存、怎麼烘烤，請看〈濕敏元件保存與烘烤條件〉。本文從「受潮的東西進爐之後」開始講：裡面發生什麼事、怎麼確認真的是它、怎麼避開。下面每個階段寫了怎麼做，以及嘉鴻能幫的；來源與例外放在最後的備註。
階段①：水氣是怎麼進去的
塑膠封裝的 IC 和電路板的板材，都會從空氣裡吸水：放得越久、越潮、越熱，吸得越多。吸進去的水氣不會自己出來，要靠烘烤。
| 對象 | 水氣從哪來 | 進爐前要管什麼 |
|---|---|---|
| 塑膠封裝的 IC（BGA、QFP、QFN 等） | 封膠從空氣吸水；防潮袋破了、開封後放太久都會吸 | 依 MSL 等級管開封後的時間，用防潮袋加濕度指示卡 |
| 電路板 | 板材吸水，內層也會吸；出貨後的存放、拆封後的放置都算 | 存放要包裝；上線前判斷要不要烤 |
| 連接器等塑膠零件 | 塑膠本體也會吸水 | 保存與烘烤要求以元件廠文件為準 |
嘉鴻能幫的：
- 藍色六點濕度指示卡：拆袋當下先讀卡，超標就不要直接進爐；六點同時顯示，藍色代表乾燥、粉紅色代表受潮。
- 鋁箔袋（抗靜電・靜電袋）：平口式，可直接配熱封機；防潮等級請洽詢。
- 超低濕電子防潮箱：用不完的料暫放；規格與開關門後的恢復時間請洽詢。
階段②：進爐的那幾分鐘，裡面發生什麼事
| IC | 電路板 | |
|---|---|---|
| 爆在哪 | 封膠與晶片、基板、腳架的接合面；嚴重時封膠外殼 | 內層板材之間，常在膠片與基板的接合處 |
| 看起來像什麼 | 外殼鼓起、裂縫、爆開；更常見的是外觀完全正常，只有內部分層 | 板面鼓起、起泡；剖開才看得到層間分開 |
| 傷到什麼 | 打線被拉傷、晶片接合處被掀起，電性當場失效或之後才失效 | 層間分開，板子的耐熱性與可靠度都受影響 |
起因有兩種說法，現場的做法是同一套：
- 蒸氣壓： 水氣在高溫下壓力急速上升，把內部撐開。J-STD-020 就是這樣描述的。
- 附著力變差： 也有論文認為，接合面主要是被熱應力和「吸濕後附著力下降」弄開的，不全是蒸氣壓。
- 不管哪一種： 進爐前含水量要低；升溫不要太急，峰值不要超過零件與板材能承受的。無鉛製程的峰值比有鉛高，風險也比較大。
- 重工和第二面回焊也是一次進爐： 同樣的道理，進爐前要先確認沒有受潮。
嘉鴻能幫的： 爐溫測試儀，量板子上實際的升溫與峰值，不是只看爐子的設定值；量完怎麼讀，見〈爐溫量測的熱電偶怎麼固定〉的第七節。
階段③：怎麼確認真的是受潮爆，不是別的原因
外觀正常不代表沒事：IC 的分層常常在外面看不出來。確認的順序是先不破壞、再破壞。
| 順序 | IC | 電路板 |
|---|---|---|
| 1. 外觀 | 顯微鏡看外殼有沒有鼓起、裂縫；再做電性測試 | 目視板面有沒有鼓起、起泡 |
| 2. 不破壞看內部 | 超音波掃描看接合面有沒有分層（J-STD-020 用的方法）；X-ray 看焊點 | 同一批板分組對照（見下） |
| 3. 破壞 | 切片，看分層在哪一層、有沒有裂到外殼 | 切片，看是哪幾層之間分開 |
電路板：同一批板分四組對照。 分成「有沒有包裝」乘「有沒有烘烤」四組，各過一次回焊。嘉鴻工程部處理過一批 8 層板上線後爆板的案例，做法就是這樣：
- 沒烘烤的組別都爆板，烘烤過的組別都通過，起因就是吸濕，不是回焊製程。
- 用氣泡袋包裝、沒烘烤的組別一樣爆板，氣泡袋沒有防潮的作用。
- 另一個生產週期的板子，同樣沒烘烤卻沒有爆。同一種板子不是每批都會爆，要看那一批放了多久、放在哪裡，所以要查批次紀錄。
IC：預處理失敗，不等於爆米花。 嘉鴻工程部處理過一個 MSL 3 預處理之後良率偏低的案例。先用 X-ray 做非破壞檢查，看到焊球位移；再切片，看到的是冷焊和焊墊上沒有錫，不是封裝爆開。後來驗證的方向是助焊劑與焊球的搭配，而不是防潮。看到「受潮之後失效」，先別認定是爆米花，照順序查。
嘉鴻能幫的： 數位顯微鏡，看外殼、板面與焊點；內建測量系統，款式與倍率請洽詢。超音波掃描、X-ray 與切片要委外給實驗室，嘉鴻沒有這類設備。
階段④：怎麼避開
| 要管的 | 做法 | 接著看 |
|---|---|---|
| IC 開封後的時間 | 依 MSL 等級在期限內用完；用不完就重新封袋或進防潮箱；超時要烘烤 | 〈濕敏元件保存與烘烤條件〉 |
| 電路板的存放 | 用防潮包裝，袋內放乾燥劑與濕度指示卡 | 〈PCBA 防潮包裝〉 |
| 電路板上線前 | 超過存放期限或環境不佳，先判斷要不要烤 | 〈PCB 烘烤〉 |
| 存放的地方 | 暫放的料放進防潮箱，不要放在開放的料架上 | 〈防潮箱與氮氣櫃的差別〉 |
| 回焊曲線 | 用爐溫測試儀量實際板溫，升溫與峰值都看 | 階段② |
嘉鴻能幫的： 智能程式烤箱 JHSXH-480：進口氮氣流量計、快速插拔充氮接口，可設定多段升降溫曲線，用途含半導體元件去濕預烤；溫度範圍與排濕規格請洽詢。濕度指示卡、鋁箔袋、防潮箱同階段①。
延伸閱讀
想把相關的製程環節一起看完，可以接著讀這幾篇：
備註：來源與例外
以下給需要核對的人看，不看也不影響上面的做法。標準的判定值請以官方原文為準；您採用的版本、客戶規範與元件廠文件不同時，以它們為準。
兩種說法的出處
| 說法 | 內容 | 出處 |
|---|---|---|
| 蒸氣壓 | 吸進去的水氣在回焊溫度下壓力急升，造成內部分層、內部裂縫、打線與晶片接合處損壞；最嚴重時外殼鼓起，聽得到爆開的聲音 | J-STD-020 第 3 章 Background；電路板也有同樣的描述（Sood 與 Pecht） |
| 熱應力與附著力 | 接合面分層主要由熱應力，以及吸濕造成的附著力下降引起，而不是蒸氣壓。該論文前言也提到，吸進去的水氣有兩種作用：快速汽化，以及削弱封膠與接合面的附著力 | Gopalakrishnan 等人（IPC 2004 論文，第五作者為 Anson） |
| 兩者共通的影響因素 | 吸水總量、峰值溫度、預熱升溫速率、封裝尺寸與封膠材料、接合面的附著力。該論文的測試中，峰值溫度的影響最明顯，升溫速率其次 | Gopalakrishnan 等人 |
此為一般情況，仍需視個案而定。
J-STD-020 怎麼檢查封裝有沒有爆
F 版的章節如下，判定的數值請看官方原文，本文不轉述。
| 檢查項目 | 章節 |
|---|---|
| 回焊前後的外觀、電性測試 | 8.2、8.3、8.7、8.8 |
| 回焊後的超音波掃描 | 8.9 |
| 回焊模擬後的失效判定 | 9.1 |
| 需要再評估的分層（金屬腳架型、基板型分開寫） | 9.2.1 |
| 基板型封裝受潮後，在組裝過程中的本體翹曲 | 9.2.2 |
| 失效確認 | 9.3 |
電路板這邊的補充
- 含水量上限： IPC-1601 給的最大可接受含水量約 0.1%～0.5%（重量比，依設計而定），量測方法是 IPC-TM-650 的 2.6.28；Sood 與 Pecht 建議無鉛製程不要超過 0.1%。另見〈PCBs Are Moisture-Sensitive Devices〉。
- 材質、板厚、銅面積： 影響吸水與乾燥的速度。Horaud 等人把板材分成三群：酚醛、聚醯亞胺這類（例如 CEM-1、CEM-3、軟板）最容易吸水；環氧類（FR-4 等）居中；高頻板材與整面大銅面的板子，吸水影響最小。該文也引用文獻指出，較厚的板子，或外層有銅面的板子，烘烤要更久、更熱。
- 無鉛的影響： Sood 與 Pecht 指出無鉛製程的峰值比有鉛製程高約 30～40°C，水氣的蒸氣壓更高。
- 用 Tg 判斷吸濕： 濕氣像塑化劑，會讓板材的 Tg 下降。我們參考之前的舊資料，某實驗室以熱分析量烘烤前後的 Tg，差超過 5°C 就判定吸濕。這是該實驗室自己的判準，不是 IPC 的標準值。
- 板廠的說法： 同一份舊資料裡，板廠出貨前會烘烤約 125°C、4 小時，堆疊不超過約 100 片（1.0 mm 板）；也說「放多久會吸濕」業界沒有可舉證的數據，只能建議上線前烘烤。
- 烘烤的代價： 板子的烘烤條件與 OSP 板的例外，見〈PCB 烘烤〉。
標準出處
本文引用之規範，請以各發布機構之最新版本為準。
- IPC/JEDEC J-STD-020F《Moisture/Reflow Sensitivity Classification for Nonhermetic Surface Mount Devices》非氣密性表面黏著元件的濕氣／回焊敏感度分級（目錄）
發布機構：IPC（Global Electronics Association）、JEDEC - IPC/JEDEC J-STD-033D《Handling, Packing, Shipping and Use of Moisture, Reflow, and Process Sensitive Devices》濕氣、回焊與製程敏感元件的處理、包裝、運送與使用（目錄）
發布機構：IPC（Global Electronics Association）、JEDEC - Sood, B. 與 Pecht, M.〈Controlling Moisture in Printed Circuit Boards〉印刷電路板的濕氣控制（電路板含水量、無鉛製程與爆板的背景）
發布機構：IPC 技術資源；作者隸屬美國馬里蘭大學 CALCE - Gopalakrishnan, V.、Venkataraman, V.、Murcko, R.、Srihari, K. 與 Anson, S. J.〈Moisture and Reflow Sensitivity Evaluations of SMT Packages as a Function of Reflow Profile at Eutectic and Lead Free Temperatures〉不同回焊曲線（有鉛與無鉛溫度）下，表面黏著封裝的濕氣與回焊敏感度評估（熱應力與附著力變差的說法）
發布機構：IPC Printed Circuits Expo／APEX Designers Summit 2004 論文；作者隸屬美國賓漢頓大學等 - Horaud, W.、Leroux, S.、Frémont, H. 與 Navarro, D.〈PCB Materials Behaviours towards Humidity and Impact of the Design, Finishes, Baking and Assembly Processes on Assembly Quality and Solder Joint Reliability〉電路板材料對濕氣的表現，以及設計、表面處理、烘烤與組裝製程對組裝品質與焊點可靠度的影響（板材分群與烘烤的背景）
發布機構：IPC Printed Circuits Expo／APEX Designers Summit 2004 論文
本文為一般情況的整理，不是標準條文或論文的轉述，也不構成對您製程的背書。受潮的處理條件請以您採用的 J-STD-020、J-STD-033 版本、客戶規範、元件規格書與您自己的驗證為準；此為一般情況，仍需視個案而定。
