Hampir semua masalah kumis timah yang kami temui di lini produksi terjadi selama penyimpanan jangka panjang atau dalam kondisi bias suhu tinggi dan kelembapan tinggi setelah penyolderan reflow dengan pasta solder bebas timbal, dan bukan terjadi pada saat reflow. Hal ini menunjukkan bahwa pertumbuhan kumis timah adalah hasil dari pelepasan tegangan internal dan reaksi antar muka yang terus menerus dalam sambungan solder. Bila kandungan perak dalam formulasi pasta solder melebihi 3,0%, meskipun dapat meningkatkan titik leleh, hal ini akan memperburuk pengendapan fase rapuh Ag₃Sn, yang malah menyediakan saluran untuk migrasi terarah atom timah.
Sistem eutektik Sn96.5/Ag3.0/Cu0.5 dalam formulasi pasta solder sangat rentan terhadap pembentukan dendrit kasar selama proses pendinginan setelah reflow. Terutama bila kandungan oksida bubuk timah dalam pasta solder lebih tinggi dari 0,8%, lapisan oksida menghalangi ikatan metalurgi padat pada sambungan solder, yang menyebabkan superposisi mikropori lokal dan tegangan tarik sisa, yang menjadi lokasi preferensi untuk inisiasi kumis timah. Oleh karena itu, kami wajib melakukan analisis termal DSC yang dikombinasikan dengan pengujian ulang komposisi XRF pada setiap batch pasta solder untuk memastikan bahwa fluktuasi Ag terkendali dalam ±0,05% dan Cu dalam ±0,02%.
Pemilihan sistem fluks juga sama pentingnya. Fluks berbahan dasar rosin menghasilkan residu berkarbonisasi dalam jumlah besar dan mengalami redaman nilai asam yang cepat ketika dialirkan ulang di atas 240℃, sehingga tidak dapat terus menerus mempasifkan permukaan timah. Sebaliknya, jika fluks asam organik yang dimodifikasi memiliki aktivitas yang terlalu tinggi, maka akan terbentuk lubang korosi lokal di tepi sambungan solder. Oleh karena itu, kami akhirnya memilih formulasi aktivitas sedang yang mengandung turunan benzotriazol, yang dapat membentuk film adsorpsi lengkap selama tahap penahanan 180℃, yang menghambat migrasi ion timah dan tidak menghalangi pembasahan paduan.
Parameter pencetakan pasta solder harus dikelola bersamaan dengan formulasi pasta solder. Misalnya, ketika kebulatan bubuk timah dalam pasta solder lebih rendah dari 92%, bahkan dengan stensil Tipe 3 dan sudut alat pembersih karet 45°, keruntuhan pasta solder pada tepi bantalan akan tetap terjadi, yang selanjutnya mengakibatkan penampang sambungan solder tidak rata setelah dialirkan ulang. Cacat geometris seperti itu memperkuat gradien tegangan pada batas butir, menyebabkan kumis timah muncul sebelum waktunya selama uji bias 72 jam. Oleh karena itu, kami mewajibkan pemasok untuk memberikan laporan distribusi ukuran partikel laser untuk setiap batch pasta solder, dengan D50 dikontrol secara ketat pada 25±2μm dan D90≤38μm.
Data uji penuaan menunjukkan bahwa dalam kondisi bias 85℃/85%RH + 5V, penggunaan formulasi pasta solder paduan mikro dengan bismut 0,015% memperpanjang waktu inisiasi kumis timah dari 168 jam untuk formulasi konvensional menjadi lebih dari 520 jam. Namun, jika penambahan bismut melebihi 0,02%, penambahan tersebut akan memperkaya antarmuka sambungan solder dan menyebabkan patah getas pada suhu rendah. Oleh karena itu, rentang waktu ini harus dipertahankan melalui pemantauan ICP-MS secara real-time, dan produk tidak dapat dirilis hanya berdasarkan laporan inspeksi pabrik.
