Membedakan Jenis Fluks untuk Kawat Solder : Rosin, Tidak Bersih, dan Larut Air

A

Kawat inti rosin memiliki aktivitas fluks sedang dan memerlukan pembersihan setelah penyolderan; kawat yang tidak dibersihkan meninggalkan residu yang rendah dan korosif lemah, dan beberapa produk mungkin tidak dibersihkan; fluks yang larut dalam air memiliki aktivitas tinggi dan residunya harus dicuci dengan air, jika tidak maka akan menyerap kelembapan dan menimbulkan korosi pada PCB. Perbaikan umum biasanya menggunakan inti damar; bantalan yang sangat teroksidasi memerlukan aktivitas tanpa pembersihan yang tinggi; produk dengan keandalan tinggi menggunakan yang larut dalam air dengan pembersihan pasca penyolderan. Pilih jenis berdasarkan persyaratan isolasi dan korosi produk.

Fluks kawat solder berbahan dasar rosin harus memenuhi persyaratan klasifikasi tipe R (non-aktif), tipe RMA (cukup aktif), atau tipe RA (sangat aktif) pada Tabel 4-1 IPC J-STD-004B. Kandungan rosinnya tidak boleh lebih rendah dari 50% (fraksi massa), dan kandungan halogen totalnya harus dikontrol di bawah 0,1%. Jika tidak, kristal residu putih cenderung terbentuk setelah penyolderan gelombang, terutama jembatan garam higroskopis di sekitar sambungan solder perangkat paket 0402, yang akan meningkatkan tingkat kebocoran pengujian TIK hingga lebih dari 3,7%. Kami pernah menghadapi situasi di mana kemurnian rosin dari batch yang dibeli turun hingga 42%, menyebabkan cacat fungsional papan tunggal berturut-turut pada lini produksi SMT selama tiga minggu. Pengujian ulang menemukan bahwa lapisan IMC pada antarmuka sambungan solder memiliki ketebalan yang tidak merata, dengan titik tertipis hanya 0,8μm, jauh di bawah minimum 1,2μm yang disyaratkan oleh IPC-A-610G.

Kandungan padat fluks kawat solder tanpa bersih biasanya 2,0%±0,3%. Menurut Klausul 5.2.1 J-STD-004B, resistansi insulasi residunya harus lebih besar dari 1×10⁸Ω/□. Namun, ketika suhu puncak reflow sebenarnya mencapai 245℃, jika perlindungan nitrogen tidak mencukupi menyebabkan kandungan oksigen lebih tinggi dari 100ppm, produk dekomposisi termal fluks akan membentuk lapisan organik berwarna coklat di bagian bawah kemasan QFN. Film ini salah dinilai sebagai sambungan solder dingin selama inspeksi AOI, dan sebenarnya menyebabkan pelemahan kekuatan geser sambungan solder sebesar 23% pada pengujian penuaan suhu tinggi berikutnya. Kami pernah memiliki proyek pengontrol di dalam kendaraan di mana sensor oksigen di dalam tungku tidak dikalibrasi, menyebabkan sambungan solder BGA retak pada 17 papan tunggal berturut-turut setelah guncangan termal -40℃. Analisis sinar-X pasca kejadian memastikan bahwa lapisan residu berkarbonisasi menghalangi fusi kembali solder.

Komponen aktif fluks yang larut dalam air sebagian besar merupakan sistem senyawa garam asam organik dan amina. Menurut Lampiran B J-STD-004B, kandungan ion kloridanya tidak boleh melebihi 2,5μg/cm², tetapi nilai terukur dari produk umum di pasaran seringkali mencapai 3,1～4,6μg/cm². Jika semprotan air deionisasi 30℃ (laju aliran ≥12L/mnt), perendaman 60 detik, dan proses penyemprotan sekunder yang ditentukan dalam IEC 61189-2 dilewati, migrasi elektrokimia yang jelas akan terjadi di tepi bantalan PCB setelah PCBA disimpan dalam lingkungan 85℃/85%RH selama 72 jam, dan ketahanan permukaan lapisan pasta perak akan turun menjadi 2,3×10⁶Ω/□. Kami pernah menggunakan kawat solder yang larut dalam air yang sama untuk mengelas papan pengambilan sampel BMS: kelompok yang tidak dicuci memiliki 3 saluran penyimpangan pengambilan sampel ADC yang melebihi ±15mV setelah 48 jam penuaan berenergi, sedangkan kelompok kontrol yang secara ketat mengikuti proses pembersihan semuanya lolos.

Ketiga jenis fluks memiliki perbedaan penting dalam desain bukaan stensil. Fluks berbahan dasar rosin memerlukan area bukaan yang diperbesar untuk mengimbangi efek viskositas; fluks tanpa pembersihan cocok untuk rasio aspek 1:1,15 untuk mencegah kemerosotan; fluks yang larut dalam air harus mengontrol kekasaran dinding bukaan hingga Ra≤0,4μm, jika tidak, residu akan menembus ke dalam substrat PCB di sepanjang retakan mikro setelah diflow ulang, menyebabkan kegagalan CAF. Kami menemukan dalam produksi massal papan RF stasiun pangkalan 5G bahwa tingkat cacat palsu AOI melonjak hingga 11,2% setelah menggunakan kawat solder yang larut dalam air. Akhirnya ditemukan bahwa parameter pemolesan laser stensil salah diatur ke Ra=0,8μm, dan lajunya turun menjadi 0,9% setelah penyesuaian.

Prosedur pembersihan peralatan yang lengkap harus dilakukan saat mengganti jenis fluks. Klausul 7.3.2 J-STD-004B dengan jelas mengharuskan ujung besi solder dibersihkan dengan isopropanol dan dibakar kosong selama 3 menit sebelum penggantian, namun staf garis depan sering mengabaikan residu di dinding bagian dalam saluran kawat solder. Hal ini menyebabkan percikan terus menerus pada 50 meter pertama kawat solder setelah beralih dari fluks berbasis rosin ke fluks yang larut dalam air, karena sisa rosin lama berkarbonisasi pada 220℃ dan menghalangi saluran, menyebabkan tekanan ejeksi fluks tiba-tiba meningkat menjadi 0,35MPa, melebihi beban pengenal motor umpan kawat. Kami pernah membakar modul penggerak stepper dari dua stasiun solder otomatis karena masalah ini, dan masalah tersebut terselesaikan sepenuhnya hanya setelah kami kemudian mengamanatkan peningkatan frekuensi pembersihan ultrasonik untuk saluran tersebut.