Pemilihan ketebalan stensil SMT saat ini jelas menyimpang dari mode standar terpadu. Proporsi penggunaan stensil 0,12 mm di lini produksi paduan SnAgCu bebas timah telah melonjak dari 29% tahun lalu menjadi 38%. Di balik hal ini adalah peningkatan tekanan pembasahan bantalan yang disebabkan oleh peningkatan suhu puncak reflow secara terus-menerus dari 217℃ menjadi 235℃, serta persyaratan yang lebih tinggi untuk kecepatan transfer pencetakan setelah proporsi bubuk bola ultra-halus 5μm dalam pasta solder melebihi 65%. Kami menemukan bahwa ketika kandungan perak dalam paduan pasta solder melebihi 3,5%, 17 batch berturut-turut cacat penghubung terjadi pada stensil 0,15 mm untuk perangkat pitch QFN0,4 mm, sedangkan setelah beralih ke stensil 0,12 mm, masalah ini langsung menyatu hingga di bawah 0,3%.
Pasta solder suhu rendah seperti SnBi58 dan SnIn52 dengan cepat menembus jalur produksi modul elektronik otomotif, namun tingkat kemerosotan pencetakan aktualnya pada stensil 0,15 mm adalah 12% lebih tinggi dibandingkan dengan paduan eutektik SnPb tradisional. Akar penyebabnya adalah elemen Bi/In menyebabkan tegangan permukaan keadaan cair berkurang sebesar 23%, sedangkan rasio luas bukaan stensil belum disesuaikan secara serempak, sehingga badan pasta solder tidak mampu menjaga stabilitas struktural pada saat pembongkaran. Pengukuran aktual kami pada lini produksi ECU pembuat mobil Jerman menunjukkan bahwa setelah mengurangi ketebalan stensil dari 0,15 mm menjadi 0,10 mm, volume pasta solder menurun sebesar 28% pada ukuran bukaan yang sama, yang malah mengurangi koefisien variasi tinggi sambungan solder setelah dialirkan ulang dari 14,7% menjadi 8,2%.
Penambahan jumlah elemen Cu pada paduan pasta solder menjadi variabel baru dalam pengambilan keputusan ketebalan stensil. Ketika kandungan Cu ditingkatkan dari 0,7% menjadi 1,0%, meskipun pertumbuhan IMC yang berlebihan dapat ditekan, hal ini secara signifikan meningkatkan viskositas pasta solder. Di bawah stensil 0,12 mm, kecepatan pencetakan harus dikurangi dari 40 mm/s menjadi 28 mm/s untuk memastikan kecepatan pengisian; jika tidak, strip pasta solder terus menerus akan tetap berada di tepi belakang alat pembersih karet. Fenomena ini terutama menonjol pada rangkaian resistor paket 0402. Kami telah memverifikasi ambang batas ini di tiga pabrik pengecoran, dan perubahan viskositas ini memiliki hubungan penghubung yang kuat dengan titik lunak matriks fluks rosin.
Industri ini dengan cepat menghilangkan logika pemilihan stensil “satu ukuran untuk semua”. Stensil 0,10 mm telah menjadi standar di lini produksi modul IGBT dengan bantalan berlapis Ni, karena sudut pembasahan lapisan Ni terhadap paduan SnAgCu 11° lebih besar dibandingkan dengan bantalan tembaga telanjang. Ketebalan stensil perlu dikurangi untuk mengimbangi persediaan solder, jika tidak, tingkat kekosongan yang melebihi standar akan terlihat pada pemeriksaan sinar-X pertama. Jika jalur produksi yang sama beralih ke paduan SnSb, karena peningkatan keterbasahan elemen Sb ke lapisan Ni, ketebalan stensil dapat disesuaikan kembali ke 0,12 mm untuk menyeimbangkan siklus produksi dan hasil.
Pihak pengadaan sudah mulai mencantumkan tabel komposisi paduan pasta solder sebagai prasyarat pemesanan stensil. Sistem pemesanan stensil terbaru dari produsen peralatan Jepang mengharuskan masukan produsen pasta solder, model, dan nomor sertifikasi ASTM E2922-21; jika tidak, instruksi pemrosesan tidak dapat dibuat. Hal ini memaksa para insinyur proses untuk menyelesaikan verifikasi pencocokan antara paduan pasta solder dan ketebalan stensil sebelum pembekuan BOM. Kami merekomendasikan penggunaan batch pasta solder yang sama pada tahap NPI untuk melakukan verifikasi DOE terhadap tiga gradien ketebalan (0,10 mm, 0,12 mm, 0,15 mm), dengan fokus pada pemantauan deviasi standar deviasi volume dan rasio ketajaman tepi pada data SPI. Kedua parameter ini dapat mencerminkan kinerja reflow aktual dengan lebih baik daripada sekadar melihat nilai rata-rata.
