In lini produksi aktual, pasta solder timah-bismut terutama digunakan untuk perangkat peka panas seperti chip driver kristal cair COG, strip fleksibel LED, modul yang dapat dikenakan dengan sensor MEMS, dan kapasitor keramik multilapis (X7R/X5R). Suhu transisi gelas kemasan plastik perangkat ini umumnya di bawah 150°C. Jika penyolderan reflow 217°C konvensional digunakan, hal ini dapat dengan mudah menyebabkan bodi melepuh, oksidasi pin, atau lengkungan media. Dengan titik leleh eutektik 138°C dan jendela rentang leleh yang sempit, pasta solder timah-bismut dapat mencapai pembasahan yang stabil di bawah atmosfer nitrogen. Namun, prasyaratnya adalah bukaan stensil harus dirancang 0,85 kali ukuran bantalan asli dan digunakan dengan pasta solder yang memiliki ukuran partikel di bawah 30 μm; jika tidak, tingkat cacat rilis pencetakan akan meningkat tajam hingga lebih dari 12%.
Kami menemukan bahwa masalah sambungan solder dingin pada pasta solder suhu rendah pada paket QFN48 berukuran besar sangat menonjol. Penyebab utamanya adalah lapisan tembaga berukuran besar di bagian bawah perangkat menyerap panas terlalu cepat, menyebabkan suhu puncak setempat tertinggal lebih dari 8°C dibandingkan lapisan kecil di sekitarnya. Pada titik ini, pasta solder timah-bismut sudah mulai mengeras dan tidak dapat menyelesaikan kompensasi reflow sekunder. Solusinya bukan hanya dengan meningkatkan suhu tungku, tetapi dengan mengurangi kecepatan rantai tungku yang sesuai dengan area ini sebesar 15% dan meningkatkan waktu tinggal di zona pemanasan awal, sehingga keseimbangan termal keseluruhan PCB ditingkatkan hingga ±2,5°C. Jika tidak, bahkan menggunakan fluks RMA aktivitas tinggi tidak dapat meningkatkan laju kekosongan.
Kekurangan keandalan pasta solder terkonsentrasi pada pengujian siklus suhu -40°C hingga 125°C. Setelah 200 siklus, fase paduan timah-bismut menunjukkan slip batas butir yang jelas, dan kekuatan geser sambungan solder berkurang sebesar 37%. Dalam kondisi yang sama, SAC305 masih mempertahankan 82% dari nilai awalnya. Yang lebih merepotkan adalah pasta solder timah-bismut sangat sensitif terhadap perawatan permukaan PCB. Jika ketebalan film OSP di bawah 0,3 μm atau fluktuasi ketebalan lapisan nikel ENIG melebihi ±0,05 μm, hal ini akan menyebabkan pertumbuhan IMC antarmuka yang terputus-putus, menyebabkan ilusi sambungan solder dingin. Jenis cacat ini hampir tidak dapat dikenali pada pemeriksaan AOI dan harus ditemukan dengan tomografi sinar-X.
Verifikasi lini produksi menunjukkan bahwa pasta solder timah-bismut memiliki risiko kompatibilitas yang serius pada papan perakitan campuran dua sisi. Ketika sisi A menggunakan pasta solder suhu rendah untuk menyolder konektor FPC dan sisi B menggunakan SAC305 untuk menyolder SOC kontrol utama, lintasan kedua melalui tungku akan menyebabkan sambungan solder sisi A berulang kali mengalami proses pemadatan leleh, mengintensifkan segregasi elemen Bi dan membentuk fase kaya bismut yang rapuh. In proyek monitor medis tertentu, kami harus mengerjakan ulang 176 papan utama secara bertahap karena masalah ini. Solusi terakhir adalah mengubah sisi-B menjadi proses reflow bertahap dan mengurangi ketebalan pencetakan pasta solder dari 120 μm menjadi 95 μm untuk mempersingkat jendela waktu peleburan kembali.
Saat ini, semua pemasok stensil yang mengklaim kompatibel dengan pasta solder belum mengungkapkan standar kontrol duri tingkat mikron setelah pemotongan laser. In produksi aktual, gerinda di atas 0,03 mm akan langsung menggores senyawa intermetalik Bi-Sn dalam partikel pasta solder, menyebabkan jejak bergerigi di tepi pencetakan. Jenis cacat ini bermanifestasi sebagai pembasahan unilateral yang tidak mencukupi setelah penyolderan resistor 0402, tetapi semua pengujian fungsional lulus. Baru setelah seluruh mesin menjalani pengujian HALT barulah mesin tersebut terpapar secara terkonsentrasi sebagai sirkuit terbuka yang terputus-putus. Oleh karena itu, penerapan pasta solder tidak boleh dipisahkan dari verifikasi loop tertutup atas data pengukuran aktual dari produsen stensil tertentu.
