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什麼是PCB及電子零件的【爆米花效應(Popcorn Effect)】？
一般我們稱呼PCB及電子零件的【爆米花效應(Popcorn Effect)】是指PCB或電子零件(通常為封裝IC)在進入焊接的高溫時產生氣泡或爆板的現象，因為其發生的原因與製作爆米花的原理類似，都是因為內含水氣，進入高溫後，內部水份快速變成水蒸氣，溫度越高，水蒸氣的氣壓就越大，當氣壓超過玉米粒外殼或電子零件或PCB疊層結合力所能承受的極限，玉米粒就會瞬間炸開，變成白白胖胖的爆米花；而PCB的爆米花效應則是造成瞬間分層(delamination)或起泡(blistering)，嚴重的從外觀就可以看到局部白化腫脹(膨龜)現象，輕微的外觀看不出來，但是內傷，還檢查不出來，成為不定時的品質隱患。
發生【爆米花效應(Popcorn Effect)】的三個基本要件
電子產品要發生【爆米花效應(Popcorn Effect)】基本上需要符合三個條件，分別為：
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第一個為水氣。也就是要有濕氣(H2O)，大氣環境中其實到處都有濕氣。
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第二個為高溫。急速進入高溫環境，必須超過100˚C以上的環境溫度，而且溫度越高，水蒸氣的體積越大，爆米花的現象就越嚴重，這是因為H2O的沸點溫度在一個大氣壓下為100˚C，而PCBA的焊接溫度必須高於183˚C(Sn63Pd37)或217˚C(SAC305)，甚至更高。
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第三個為儲水空間。嚴格來說應該是要有半封閉式可容納水氣的容器，也就是要有一個可以讓水氣緩慢進入，在水份氣化膨脹後無法快速逃逸的空間，而符合這個條件的幾乎只有封裝IC零件與經由疊層黏合而成的PCB。
電子零件發生【爆米花效應(Popcorn Effect)】的原因
電子零件的【爆米花效應(Popcorn Effect)】通常只會發生在封裝IC零件的身上，這是因為封裝IC是經由上下模具來壓合填充材料(EMC, Epoxy Molding Compounds)成型零件外觀，而上下模具的中間則還有一片貼有晶片(die)的導線架(lead-frame)必須伸出零件本體以為成型後的零件引腳，在EMC與金屬導線架之間會因為材質不同而有不同的CTE，在熱漲冷縮的過程中就容易在其接合處出現細小縫隙。
另一個可能問題是EMC在填充時由於技術限制而容易出現內部氣泡，尤其是在連接晶片與導線架的金線或銅線附近，這兩個條件都使水氣有機會滲透進入封裝IC駐留，且在其進入焊接回焊高溫時，水份快速氣化膨脹而發生【爆米花效應】。
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PCB發生【爆米花效應(Popcorn Effect)】的原因
在PCB組裝過程中發生【爆米花效應(Popcorn Effect)】一般指PCB發生爆板現象，但不論是爆米花或爆板都只是我們一般口語的用法，「popcorn effect」一詞在西方使用得比較多，而「爆板」一詞基本上只有中文使用，在IPC標準的專業術語中我們會用「分層(delamination)」及「起泡(blistering)」來描述爆米花效應及爆板。
分層(delamination)是指PCB的疊層之間分離的現象，嚴重的時候甚至會拉斷連接銅箔層與銅箔層之間的導通孔(via)，導致功能失效。而起泡(blistering)則指PCB的層與層局部分離現象，較嚴重者從外觀就可以看到PCB表面有局部白化腫脹(膨龜)情形。
Blistering: Delamination in the form of a localized swelling and separation between any of the layers of a lamination base material, or between base material and conductive foil or protective coating
Delamination: A separation between plies within a base material, between a base material and a conductive foil or any other planar separation with a printed board.
我們前面說過【爆米花效應(Popcorn Effect)】不只會出現在封裝IC的身上，它也會出現在PCB上，這是因為PCB的結構是由一層層的銅箔線路與絕緣層疊加黏合而成，而構成單層PCB的組成中，銅箔是必須的，但只有銅箔的話太軟無法支撐起PCB的整體剛性需求，所以，一般還會使用玻璃纖維(glass fiber)來當成強化材料(reinforcement)、樹脂(resin)來當成主材料，最後再加入填充粉料(fillers)。
建議延伸閱讀：電路板PCB板材的結構與功用介紹
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如果你細看玻璃纖維，會發現它是由數小條的圓形玻璃纖維線捻成的纖維束，而不同的玻璃纖維束還會上下交疊互相交叉組成織布的經緯編織成為玻纖布，樹脂與填充料就是用來填滿玻纖布的間隙線用的，可想而知，當使用經緯密度編織不夠緊實的玻纖布時，就越容易在玻纖布的經緯間留下填不滿的縫隙與孔洞，而這些地方正是PCB藏水之所在，PCB一旦有水氣，快速進入高溫後水分氣化就可能造成爆板。
建議延伸閱讀：PCB爆板的真因剖析與防止對策
如何防止電子零件與PCB在焊接時發生【爆米花效應(Popcorn Effect)】
這個其實很簡單，既然我們已經知道要讓【爆米花效應(Popcorn Effect)】發生有三個基本要件，分別為水氣、儲水空間與高溫，那只要讓其中一項不成立就可以防止，需要取決的就是得花多少精力與金錢而已。
以目前的焊接技術來說，要找到低於100˚C的焊接材料似乎有點困難，而花費長時間焊接讓水氣可以緩慢逃逸更沒有效率，所以目前技術上似乎無法去除「高溫」的影響。
如果要去除材料的【儲水空間】，就要解決封裝IC與PCB內的孔洞，這個可以透過變更材料來達到，只是價格昂貴。
最後就只剩下控制【水氣】是目前技術上最為經濟實惠且可以執行的方案。
所以，IPC有濕敏管控零件(J-STD-033)與PCB管控(IPC-1602)兩份文件分別規費如何處理、操作及管理封裝IC及PCB，還特別提供零件受潮後如何進行烘烤去濕的設定。
關鍵字：濕敏零件、濕敏等級、爆米花效應(popcorn effect)、分層(de-lamination)
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