Cara Mengevaluasi Keterbasahan Pasta Solder pada Penyolderan SMT Papan ENIG

A

Pada papan emas tebal, lapisan emasnya tebal dan cepat larut ke dalam solder selama penyolderan; kelebihan emas melemahkan sendi. Pilih formulasi pasta yang kompatibel dengan emas dengan aktivitas sedang. Evaluasi pembasahan: cetak dan reflow tempel dan periksa apakah solder menyebar secara merata. Jalankan juga tes tarikan sambungan untuk memeriksa kerapuhan. Jangan hanya mengandalkan penampilan saja – terlalu banyak emas terlarut di kemudian hari akan menyebabkan retaknya sendi. Pada papan emas tebal, kendalikan waktu pada puncak reflow dan persingkat waktu di atas likuidus.

In Penyolderan SMT pada PCB emas tebal, fenomena penyusutan tepi sambungan solder dan pembasahan solder yang tidak lengkap pada tepi bantalan pada dasarnya disebabkan oleh keterbasahan pasta solder yang tidak mencukupi. Pemicu langsungnya adalah ketika ketebalan lapisan emas permukaan ENIG melebihi 0,15 μm, hal ini mempercepat konsumsi komponen aktif berbasis asam organik dalam pasta solder; sementara itu, lapisan emas yang terlalu tebal menghalangi nukleasi normal senyawa intermetalik Ni3Sn4. Solusi praktisnya memerlukan penggunaan alat ukur sudut kontak optik untuk benar-benar mengukur sudut pembasahan solder pada permukaan bantalan pada suhu puncak reflow 245°C. Jika sudutnya lebih besar dari 55°, maka dianggap kegagalan pembasahan. Langkah-langkah pencegahan termasuk menetapkan persyaratan kontrol yang jelas untuk ketebalan emas ≤0,075 μm untuk produsen PCB pada tahap pemeriksaan material yang masuk, dan memprioritaskan verifikasi produk pasta solder suhu sedang-tinggi yang mengandung aktivator berbasis amina pereduksi kuat saat memilih pasta solder.

Setelah dicetak, pasta solder pada bantalan PCB emas tebal menunjukkan agregasi bola yang jelas dan tepi bergerigi dan terputus-putus, menunjukkan ketidaksesuaian yang parah dalam energi antarmuka antara pasta solder dan substrat. In selain ketebalan lapisan emas yang berlebihan, hal ini juga diperparah dengan residu OSP atau porositas tinggi dari lapisan nikel tanpa listrik yang menyebabkan hambatan pembasahan lokal. Solusi praktisnya harus menggunakan bangku bersih Kelas 100 dengan mikroskop stereo 50x untuk memindai area morfologi pencetakan demi area, dan secara bersamaan menggunakan XRF untuk mengonfirmasi distribusi ketebalan emas satu titik. Jika fluktuasi ketebalan emas lokal melebihi ±0,02 μm, kumpulan PCB harus segera dihentikan layanannya. Langkah-langkah pencegahan termasuk meningkatkan bukaan yang sesuai untuk bantalan PCB emas tebal sebesar 5% selama desain bukaan stensil untuk mengimbangi kelambatan pembasahan, dan menyelesaikan tiga proses verifikasi reflow pada papan uji standar dengan pasta solder yang sama sebelum setiap pergantian produk.

Setelah reflow, permukaan sambungan solder menunjukkan rongga penyusutan yang teratur, depresi sentral, atau akumulasi solder di salah satu sudut bantalan, yang merupakan manifestasi khas dari perkembangan pembasahan solder yang terhambat. Penyebab utamanya adalah fluks telah terurai seluruhnya selama tahap pemanasan awal, dan tidak dapat mempertahankan gradien tegangan permukaan yang cukup di atas cairan. Solusi praktisnya memerlukan pengurangan laju pemanasan zona oven reflow kedua dari 1,2°C/s menjadi 0,8°C/s, sekaligus meningkatkan suhu zona rendam dari 150°C menjadi 165°C dan memperpanjang durasi sebesar 30 detik untuk sepenuhnya melepaskan sisa aktivitas fluks. Langkah-langkah pencegahan termasuk melarang produksi campuran PCB emas tebal dan papan FR-4 biasa; parameter profil reflow harus diatur secara independen, dan termokopel harus digunakan untuk mengukur stabilitas kurva suhu oven setiap 4 jam.

Inspeksi AOI menunjukkan bahwa sambungan solder mikro dingin biasanya terdapat di empat sudut bantalan perangkat QFN. Pengamatan yang diperbesar menunjukkan bahwa solder hanya menutupi 30% area bagian dalam bantalan. Fenomena pembasahan asimetris ini berasal dari konduksi panas anisotropik pada PCB emas tebal yang menyebabkan jeda suhu di tepi bantalan, ditambah dengan penghilangan lapisan oksida bubuk timah yang tidak lengkap dalam pasta solder. Solusi praktisnya memerlukan penambahan proses pra-pemanggangan pada suhu 120°C selama 60 detik di bawah perlindungan nitrogen sebelum penempatan, dan mengubah bukaan stensil yang sesuai dari persegi menjadi desain miring untuk mengurangi hambatan aliran solder. Langkah-langkah pencegahan termasuk mewajibkan pemasok untuk memberikan laporan pengujian laju penyebaran pembasahan dalam lingkungan nitrogen ketika membeli pasta solder; data harus menyertakan nilai perubahan diameter penyebaran pada interval 5°C dalam kisaran 230°C~245°C.

Pemeriksaan artikel pertama menemukan bahwa sambungan solder resistor 0201 memiliki kilau kusam, kontur kabur, dan nilai uji dorong di bawah 8gf, menunjukkan reaksi intermetalik yang tidak mencukupi selama proses pembasahan pasta solder. Penyebab utamanya adalah lapisan nikel pada PCB emas tebal memiliki cacat kisi yang berlebihan karena perlakuan panas yang tidak memadai setelah pelapisan listrik, yang tidak dapat mendukung pertumbuhan IMC yang stabil. Solusi praktisnya adalah batch PCB saat ini harus menjalani perlakuan penuaan sekunder pada suhu 180°C selama 120 menit, kemudian menggunakan EDS untuk mendeteksi apakah rasio atom Ni/Sn pada penampang sambungan solder mencapai 1,2:1. Langkah-langkah pencegahan termasuk memasukkan parameter proses anil lapisan nikel ke dalam item audit wajib selama kualifikasi pemasok; produsen mana pun yang tidak memiliki peralatan anil yang dilindungi nitrogen secara terus-menerus akan ditolak untuk masuk.