Lini produksi kami mengalami tingkat kekosongan sambungan solder BGA yang berlebihan selama tiga bulan berturut-turut pada tahun lalu. Akar penyebabnya dapat ditelusuri kembali ke siklus start-stop yang terlalu sering pada kompresor di lemari es penyimpanan pasta solder, yang menyebabkan suhu internal berfluktuasi berulang kali antara 4°C dan 9°C. Produsen pasta solder bebas timah ini secara eksplisit mensyaratkan suhu konstan 5±1°C. Setelah fluktuasi melebihi batas, aglomerasi lokal partikel paduan SnAgCu dalam pasta solder mulai terjadi, dan viskositas pembawa fluks secara bersamaan menurun sebesar 8% hingga 12%. Selama pencetakan, bahkan sedikit perubahan pada tekanan alat pembersih yg terbuat dr karet menyebabkan pengikatan pada tepi bukaan stensil dan pasta solder meluap melampaui bantalan.
Pengukuran di lokasi menunjukkan bahwa perbedaan suhu maksimum antara rak-rak berbeda dalam lemari es yang sama mencapai 2,6°C. Tetesan kondensasi terlihat jelas pada permukaan ember pasta solder dekat sisi evaporator, sedangkan dinding ember di sisi bawah angin kering dan berwarna keputihan. Pertukaran panas yang tidak merata ini menyebabkan pasta solder yang didinginkan berada dalam kondisi siklus semi-beku-cair. Selama penyimpanan, transisi fase kristalisasi turunan rosin dalam fluks berulang kali terganggu, menyebabkan ketidakseimbangan tegangan antarmuka antara fase minyak dan fase resin. Hasilnya adalah setelah tutupnya dibuka, minyak mengambang berwarna putih keabu-abuan muncul di permukaan pasta solder, dan kandungan gelembung sisa setelah pengadukan lebih dari 3 kali lebih tinggi dibandingkan pada kondisi suhu konstan.
Yang lebih merepotkan adalah banyak insinyur yang hanya memperhatikan suhu yang ditampilkan di lemari es, tetapi mengabaikan distorsi pembacaan yang disebabkan oleh penyimpangan posisi pemasangan probe sensor. Kami membongkar dan memeriksa tiga lemari es kelas medis dengan akurasi nominal ±0,5°C. Ketika probe yang diukur berjarak lebih dari 15 cm dari bagian tengah ember pasta solder, penyimpangan antara nilai yang ditampilkan dan suhu sebenarnya pasta di dalam ember mencapai 1,8°C. Sensitivitas suhu penyimpanan pasta solder tercermin dalam kenyataan bahwa untuk setiap kenaikan 1°C, laju peluruhan viskositasnya meningkat sebesar 17%. Oleh karena itu, probe PT100 harus langsung dimasukkan ke dalam pasta di tengah ember pasta solder yang belum dibuka untuk pemantauan waktu nyata.
Pernah ada seorang pelanggan yang, untuk menghemat listrik, langsung memindahkan pasta solder dari freezer -18°C ke lemari berpendingin 5°C. Akibatnya, proses pencairan memakan waktu 4 jam, dimana lapisan permukaan pasta solder memanas terlebih dahulu sedangkan lapisan dalam masih membeku sehingga menyebabkan delaminasi dan pengendapan fluks. Pencetakan berikutnya secara terus-menerus menunjukkan ketidakcukupan solder dan penghubungan solder. Kemudian, kami mengamanatkan bahwa semua pasta solder yang didinginkan harus dipindahkan ke zona penyangga yang suhunya setara 24 jam sebelumnya untuk keseimbangan, dan harus segera disegel setelah digunakan dengan mencatat waktu pembukaan tutupnya. Karena jika terkena suhu ruangan 25°C selama lebih dari 15 menit, jumlah pelarut yang menguap dari permukaan pasta solder cukup untuk meningkatkan gaya pelepasan batch pencetakan berikutnya sebesar 23%.
Kini kami melengkapi setiap lemari es dengan kontrol suhu jalur ganda: satu jalur mengontrol start-stop kompresor, dan jalur lainnya menghubungkan kipas untuk memaksa sirkulasi udara internal, sehingga mengurangi perbedaan suhu antar-lapisan hingga 0,7°C. Pada saat yang sama, ember pasta solder diganti secara seragam dengan kemasan interlayer vakum aluminium foil untuk mengurangi laju kehilangan pendinginan saat pintu dibuka. Setelah peningkatan ini meningkatkan stabilitas penyimpanan pasta solder, koefisien variasi volume pasta solder dalam pemeriksaan SPI menurun dari 14,2% menjadi 6,8%. Peningkatan ini benar-benar dapat diamortisasi ke dalam biaya per PCB.
