Selama proses debug oven reflow, kami menemukan bahwa tingkat matinya sejumlah resistor 0201 tiba-tiba naik menjadi 3,7%. Secara bersamaan, di bawah mikroskop, kami mengamati penghitaman di tepi sambungan pasta solder dan peningkatan sudut pembasahan yang tidak normal. Pengukuran lebih lanjut menunjukkan bahwa suhu puncak sebenarnya adalah 23°C lebih tinggi dari nilai yang ditetapkan. Batas toleransi nominal pasta solder ini adalah 245°C, sedangkan titik tertinggi pada rongga oven sebenarnya mencapai 268°C. Hal ini menunjukkan bahwa penyimpangan posisi pemasangan termokopel atau penuaan termokopel tipe K setelah penggunaan jangka panjang telah menyebabkan keterlambatan umpan balik suhu yang serius.
Ketika pasta solder melebihi suhu puncak yang disarankan lebih dari 5°C untuk durasi melebihi 8 detik, karbonisasi residu fluks meningkat. Hal ini tidak hanya melemahkan tegangan permukaan yang menyebabkan keruntuhan pasta solder tetapi juga menghalangi ikatan metalurgi antara solder cair dan lapisan tembaga bantalan. Pada titik ini, bahkan memperpendek waktu reflow tidak dapat memperbaiki ketebalan lapisan IMC sambungan solder yang tidak terkendali. Kami pernah memverifikasi hal ini dengan penampang FIB: pada suhu puncak 265°C, ketebalan lapisan Cu6Sn5 adalah 1,8 kali lebih besar dibandingkan pada kondisi 240°C, yang secara langsung mengurangi kekuatan geser sambungan sebesar 42%.
Jika lini produksi tidak menjalankan kembali profil suhu setelah beralih ke model pasta Solder Baru, kemungkinan besar terjadi kesalahan penilaian karena perbedaan titik leleh paduan dan suhu aktivasi di antara pasta solder dari merek yang berbeda. Misalnya, suatu pertemuan pagi mengungkapkan bahwa BOM telah dialihkan ke pasta solder perak rendah yang mengandung bismut, namun profil suhu tinggi asli masih digunakan. Hasilnya, tiga batch berturut-turut menunjukkan tingkat kekosongan yang berlebihan pada bola solder BGA dan bagian bawah QFN. Akar penyebabnya adalah suhu likuid dari pasta solder ini hanya 217°C, namun puncak profil aslinya ditetapkan pada 250°C, menyebabkan sambungan pasta solder mengalami panas berlebih dan oksidasi yang berkepanjangan.
Keseragaman suhu yang buruk di dalam oven juga merupakan faktor penyebab yang tersembunyi. Ketika perbedaan suhu antara bagian tengah dan tepi jalur konveyor melebihi ±5°C, pemanasan tidak merata terjadi pada perangkat pemasangan campuran dua sisi pada PCB yang sama. Misalnya, pin akar pada paket QFP berukuran besar sering kali mengalami retakan mikro karena panas berlebih lokal, sementara paket SOP dengan nada halus yang berdekatan menunjukkan pembasahan yang buruk karena penyerapan panas yang tidak mencukupi. Fenomena ini terutama terlihat pada oven reflow yang menggunakan gabungan sistem pemanas inframerah + udara panas. Penting untuk mengukur setidaknya 5 titik penampang dengan pencatat suhu multi-saluran setiap shift.
Kami menangani kasus di mana uji tarik sambungan pasta solder gagal selama lima hari berturut-turut. Penyebab utama terakhir teridentifikasi adalah konsentrasi perlindungan nitrogen yang turun dari 99,95% menjadi 99,2%. Meskipun tidak ada alarm yang dipicu, peningkatan kandungan oksigen menyebabkan oksidasi cepat pada pasta solder di zona suhu tinggi, yang menyebabkan ketidakseimbangan tegangan permukaan cair. Hal ini mencegah solder menyebar secara merata, dan sebaliknya, solder berkontraksi selama fase pendinginan, sehingga merobek struktur sambungan. Kerusakan seperti itu sulit diidentifikasi dengan AOI; hanya sinar-X atau penampang metalografi yang dapat memastikan rongga internal dan morfologi rekahan IMC.
