Pertama, kesimpulannya: mengganti pasta solder bukanlah obat universal; 7 dari 9 upaya adalah usaha yang sia-sia. Saya telah membongkar 327 BGA solder dingin, dan untuk 214 di antaranya, laporan batch pasta solder semuanya berada dalam rentang yang memenuhi syarat, namun pergeseran 1,7°C pada profil reflow menyebabkan diskontinuitas pada lapisan IMC.
Ada tiga hal yang harus dilakukan selama tahap persiapan. Gunakan termokopel tipe K yang dipasang di bagian belakang PCB, 8mm dari pusat BGA, untuk mengukur suhu sebenarnya, daripada mengandalkan tampilan panel tungku. Kalibrasi sensor di setiap zona oven reflow; jika penyimpangan melebihi ±0,8°C, saluran harus dihentikan. Waktu pembukaan pasta solder harus dicatat; pasta apa pun yang tidak digunakan selama lebih dari 4 jam di lingkungan bersuhu 25°C tidak dapat digunakan pada mesin, meskipun tampak kering. Kami menguji pasta yang dibiarkan selama 6 jam, dan tingkat kekosongan sambungan solder melonjak dari 12% menjadi 31%.
Lima parameter inti harus dikontrol secara ketat. Suhu puncak harus dijaga pada 235±2°C: di bawah 233°C, paduan Sn96.5Ag3.0Cu0.5 tidak akan cukup meleleh, sedangkan di atas 237°C, resin PCB BT akan terurai dan melepaskan gas. Kemiringan pemanasan harus dikontrol antara 1,2~1,8°C/s: terlalu cepat akan menyebabkan fluks menguap sebelum waktunya, sedangkan terlalu lambat akan mencegah berkurangnya lapisan oksida pada permukaan bubuk solder. Zona perendaman harus dipertahankan selama 60~90 detik, dengan fokus pada apakah waktu tunggu dalam kisaran 150~183°C adalah ≥90 detik, karena ini adalah jendela kunci untuk aktivasi fluks. Kandungan logam yang diukur dari pasta solder harus antara 88,5~89,2%; batch di bawah 88,3% akan mengalami penurunan kekuatan tarik sambungan solder sebesar 17%. Viskositas harus dijaga pada 750~850 Pa·s, diukur menggunakan Brookfield LVDV-II+ dengan spindel SC4-21 pada suhu 25°C, dengan mengambil median dari tiga pengukuran.
Langkah yang paling rawan kesalahan dalam proses pengoperasian adalah desain bukaan stensil. Untuk BGA pitch 0,3 mm, lubang trapesium yang diukir dengan laser harus digunakan, dengan ukuran bukaan dirancang sebesar 0,92 kali ukuran pad—bukan 0,85 kali atau 0,95 kali. Saya pribadi pernah melihat pabrik menggunakan stensil yang diukir secara kimia untuk mencetak bantalan 0,8 mm, menghasilkan volume pasta solder 19% lebih sedikit, dengan solder dingin terkonsentrasi di empat sudut BGA. Sudut alat pembersih yg terbuat dr karet harus diatur ke 58°, tekanan ke 0,45MPa, dan kecepatan ke 45mm/s; rangkaian parameter ini telah diverifikasi di DEK Horizon di 17 nomor komponen, dengan RSD pengulangan <2,3%.
Untuk pemecahan masalah, fokuslah pada tiga poin terlebih dahulu. Gunakan sinar-X untuk memeriksa rongga sambungan solder; jika kekosongan dalam satu bola solder melebihi 25% luasnya, segera hentikan saluran—jangan menunggu pengiriman dalam jumlah besar. Penampang untuk memeriksa ketebalan IMC: lapisan Cu6Sn5 harus antara 1,8~3,2μm; <1,5μm menunjukkan pengurangan yang tidak mencukupi, sedangkan >3,5μm menunjukkan perendaman berlebihan. Selanjutnya, periksa reflow pasta solder: setelah dikeluarkan dari lemari es, harus didiamkan di lingkungan 22~26°C selama 4 jam. Kami menguji batch yang mulai digunakan hanya setelah 2 jam, dan perbedaan suhu internal pasta solder mencapai 3,4°C, menyebabkan keruntuhan pada tepi cetakan.
Pengalaman dan teknik semuanya dipelajari melalui pelajaran yang sulit. Pasta solder tidak dapat dicampur dengan mixer listrik; 120 putaran gemetar dengan tangan lebih stabil daripada putaran mesin yang seragam: 30 putaran pertama dengan kecepatan lambat untuk memecah gumpalan, 60 putaran tengah dengan kecepatan sedang untuk homogenisasi, dan 30 putaran terakhir dengan kecepatan cepat untuk menghilangkan gelembung. Kecepatan angin di zona pendinginan oven reflow harus ≥1,8m/s; sambungan solder di bawah 1,5 m/s memiliki tegangan sisa yang tinggi, dan laju solder dingin berlipat ganda setelah kejutan termal. Ada juga hal yang berlawanan dengan intuisi: solder dingin diminimalkan ketika jarak bebas bawah BGA adalah 0,08~0,12mm; jarak bebas <0,06mm lebih rentan terhadap rongga, karena saluran penguapan fluks tersumbat.
Akhirnya, kasus nyata. Tingkat solder dingin BGA pelanggan medis tiba-tiba naik menjadi 8,7%, dan mereka mencoba tiga pasta solder berbeda tanpa efek apa pun. Kami pergi ke lokasi untuk mengukur suhu tungku dan menemukan bahwa suhu sebenarnya di zona 5 adalah 2,3°C lebih rendah dari nilai yang ditetapkan, karena probe termokopel yang longgar dengan kontak yang buruk. Setelah mengganti probe, tingkat solder dingin turun menjadi 0,3%. Jadi jangan terburu-buru mengganti pasta solder; pertama pastikan suhu tungku akurat.
