Inti dari sambungan solder dingin adalah kegagalan membentuk ikatan metalurgi yang efektif antara kabel komponen dan bantalan PCB, yang berarti tidak dihasilkan lapisan senyawa intermetalik (IMC) yang cukup tebal dan kontinu. Cacat ini seringkali tidak dapat diidentifikasi selama pemeriksaan AOI, namun dapat tiba-tiba muncul sebagai sirkuit terbuka atau peningkatan tajam pada resistansi kontak selama uji penuaan atau uji getaran. Kami menemukan selama peralihan batch ke pasta solder JJY bahwa ketika ukuran bukaan stensil 0,03 mm lebih kecil dari lebar timah dan kecepatan pencetakan melebihi 25 mm/s, volume solder yang tidak mencukupi dikombinasikan dengan waktu tunggu zona reflow puncak kurang dari 60 detik menyebabkan laju sambungan solder dingin melonjak dari 0,12% menjadi 1,87%.
Tingkat oksidasi permukaan bantalan memiliki dampak yang sangat langsung pada sambungan solder dingin. Setelah papan emas direndam di udara terbuka selama lebih dari 72 jam, oksida nikel yang terbentuk di atas lapisan nikel menghalangi pembasahan lelehan eutektik timah-timbal. Pada titik ini, meskipun profil reflow sepenuhnya sesuai, sambungan solder dingin berkala masih muncul di empat ujung sudut perangkat QFP. Kami pernah menggunakan pemeriksaan sinar-X untuk memastikan adanya rongga yang terlihat jelas di dalam sambungan solder dan ketebalan lapisan IMC kurang dari 0,3μm, sementara fenomena ini menghilang segera setelah papan dari LOT yang sama dialirkan ulang di bawah perlindungan nitrogen.
Kondisi penyimpanan pasta solder yang tidak terkontrol adalah penyebab frekuensi tinggi lainnya. Ketika JJY SAC305 disimpan di lingkungan bersuhu 25°C selama lebih dari 12 jam dan digunakan pada mesin tanpa diaduk, turunan rosin dalam ikatan silang fluksnya terlebih dahulu, menyebabkan redaman aktivitas. Selama reflow, lapisan oksida tidak dapat dihilangkan sepenuhnya, sehingga residu terkarbonisasi tertinggal di antarmuka antara bola dan bantalan solder BGA. Nilai uji gaya geser 40% lebih rendah dari batas bawah standar, dan penampang mikroskopis menunjukkan bahwa lapisan IMC tersebar di pulau-pulau terputus, bukan dalam bentuk bergerigi kontinu.
Ketegangan stensil yang tidak mencukupi juga secara tidak langsung dapat menyebabkan sambungan solder dingin. Ketika tegangan di bawah 35N/cm, keruntuhan stensil lokal selama penekanan alat pembersih yg terbuat dr karet menyebabkan laju transfer pasta solder yang tidak merata, dengan deviasi volume solder aktual pada bantalan di kedua ujung resistor 0402 mencapai ±22%. Sisi yang lebih tipis tidak dapat sepenuhnya basah dan menyebar karena kurangnya solder cair selama reflow, yang pada akhirnya membentuk morfologi solder semu yang khas di mana satu sisi dibasahi dengan baik dan sisi lainnya hanya dilekati oleh residu fluks. Masalah ini langsung teratasi setelah diganti dengan stensil baru.
Ketidakseimbangan rasio udara panas dan dingin selama reflow juga tidak bisa diabaikan. Ketika aliran udara panas bagian atas lebih dari 35% lebih tinggi daripada bagian bawah, jeda termal pada bantalan tengah bawah perangkat QFN menyebabkan pasta solder cair naik di bawah tegangan permukaan, sehingga menghasilkan"area berlubang" tanpa cakupan solder tepat di bawah bodi. Pada saat ini, pemeriksaan X-ray menunjukkan bayangan melingkar teratur di tengah sambungan solder, namun pengujian kelistrikan masih menunjukkan kontinuitas. Kegagalan dengan penyimpangan resistansi melebihi 200% hanya muncul setelah 96 jam penyimpanan pada suhu tinggi dan kelembaban tinggi.
