Selama produksi massal produk paket QFN pitch 0,4 mm tertentu, kami menemukan bahwa pemeriksaan SPI terus-menerus mendeteksi volume pasta solder yang rendah dan duri kontur yang parah. Setelah pemecahan masalah, dipastikan bahwa masalah tersebut bukan disebabkan oleh kumpulan pasta solder yang tidak normal, fluktuasi tekanan alat pembersih karet, atau oksidasi bantalan PCB, melainkan oleh fakta bahwa bukaan stensil diubah dari bukaan persegi panjang asli ke versi yang dioptimalkan dengan talang satu sisi 0,05 mm. Hal ini menyebabkan daya rekat antara pasta solder dan dinding bukaan turun terlalu cepat selama momen pelepasan, menyebabkan pasta solder lokal terlepas dan membentuk cipratan kecil. Fenomena ini sangat menonjol ketika menggunakan stensil setebal 25μm yang dipasangkan dengan pasta solder Tipe 4.
Apakah pasta solder dapat ditransfer sepenuhnya selama proses pencetakan stensil tidak hanya bergantung pada rasio luas bukaan (yaitu, rasio luas bukaan terhadap luas permukaan dinding bukaan), tetapi juga lebih dipengaruhi secara signifikan oleh karakteristik geometris dinding samping bukaan. Misalnya, ketika lubang dibuat menggunakan pengetsaan laser tanpa perlakuan pemolesan listrik, nilai Ra dinding samping sering kali mencapai di atas 0,8μm. Pada titik ini, ketahanan geser yang dialami oleh pasta solder selama tahap pemisahan meningkat secara signifikan, terutama pada pencetakan perangkat dengan nada halus, yang dengan mudah menyebabkan retakan pada bagian atas pasta solder daripada terkelupas secara keseluruhan. Hal ini pada akhirnya menghasilkan bentuk bantalan yang asimetris, dengan cekungan di tengah dan tonjolan di kedua sisi.
Kami pernah membandingkan dan memverifikasi stensil dengan tiga metode bukaan berbeda menggunakan substrat BGA yang sama, yaitu bukaan vertikal tradisional, bukaan berundak dengan jarak 0,1 mm di bagian bawah, dan bukaan meruncing dengan lancip trapesium dinding bukaan penuh. Hasil penelitian menunjukkan bahwa desain lancip trapesium memiliki koefisien variasi volume (CV) pasta solder terendah hanya 6,2% pada perangkat CSP pitch 0,3 mm, sedangkan bukaan vertikal memiliki nilai CV setinggi 11,7%. Hal ini menunjukkan bahwa perilaku pemisahan antarmuka antara dinding samping bukaan dan pasta solder tidak semata-mata ditentukan oleh rasio luas, namun juga terkait erat dengan efek gabungan dari kekuatan luluh pasta solder, modulus elastisitas bahan stensil, dan kecepatan pencetakan.
Sebelum mengganti stensil di lokasi, dimensi sebenarnya dari lubang harus diukur, karena zona yang terkena panas setelah pemotongan laser akan menyebabkan pencairan skala mikro dan tonjolan pemadatan ulang di beberapa area. Cacat struktural ini, yang tidak terlihat dengan mata telanjang, akan terlihat secara terkonsentrasi sebagai sisa pasta solder setelah pencetakan terus menerus sebanyak 200 buah. Terutama ketika kandungan logam pasta solder adalah 89,5% dan viskositasnya 650Pa·s, kemungkinan pemicu cacat tersebut meningkat hampir tiga kali lipat. Oleh karena itu, setiap stensil baru harus diambil sampelnya dan diperiksa morfologi penampangnya dari setidaknya 10 lubang tipikal menggunakan mikroskop metalografi 500x sebelum online.
Untuk perangkat bantalan besar dengan jarak 0,5 mm atau lebih, meningkatkan perlakuan tekstur mikro pada dinding bagian dalam bukaan secara tepat sebenarnya dapat membantu meningkatkan stabilitas pelepasan pasta solder. Namun, ukuran ini sama sekali tidak berlaku untuk pin yang tersusun rapat dengan jarak di bawah 0,3 mm, karena dalam kondisi kerja terakhir, ketidakteraturan permukaan apa pun akan memperkuat kecenderungan robeknya tepi pasta solder. Hal ini mengharuskan para insinyur proses untuk secara dinamis menentukan kriteria penerimaan bukaan berdasarkan jenis paket tertentu, model pasta solder, dan kombinasi parameter peralatan, daripada menerapkan templat terpadu.
