Pengujian lini produksi kami menemukan bahwa ketika pasta solder digunakan dalam penyolderan reflow nitrogen, permukaan akhir sambungan solder jauh lebih baik daripada di lingkungan udara. Hal ini karena nitrogen secara efektif menekan oksidasi berlebihan bubuk timah dan komponen aktif dalam fluks pada suhu tinggi, sekaligus mengurangi tegangan antarmuka antara solder cair dan bantalan, sehingga menghasilkan pembasahan dan penyebaran yang lebih sempurna. Terutama saat memproses PCB dengan lapisan OSP, ketinggian sambungan solder di bawah atmosfer nitrogen meningkat rata-rata 0,12 mm, dan risiko penghubungan menurun sekitar 37%, yang sepenuhnya konsisten dengan data AOI yang kami lacak secara terus menerus di 12 batch.
Penyolderan reflow nitrogen juga memiliki dampak besar pada jalur dekomposisi termal resin berbasis rosin dalam pasta solder. Ini menunda kecenderungan karbonisasi fluks sebelum suhu puncak, membuat residu lebih seragam dan lebih mudah dibersihkan. Sebaliknya In, pasta solder yang sama di lingkungan udara sering menimbulkan titik hangus lokal di atas 210℃, yang secara langsung menyebabkan peningkatan tingkat kontak buruk untuk probe uji TIK. Kami pernah membandingkan jumlah bola solder untuk pasta solder bebas timah yang sama dalam dua atmosfer: dalam kondisi nitrogen, jumlah rata-rata bola solder per papan turun dari 8,6 menjadi 1,3, pengurangan sebesar 84,9%. Hasil ini terutama terlihat pada penyolderan komponen 0201 menggunakan lubang stensil 0,3 mm.
Namun perlu ditekankan bahwa nitrogen bukanlah obat mujarab. Jika pasta solder itu sendiri memiliki kandungan logam rendah atau stabilitas viskositas yang buruk, bahkan memasukkan nitrogen dengan kemurnian tinggi tidak dapat memperbaiki masalah kemerosotan. Sebaliknya, atmosfer pereduksi yang terlalu kuat dapat menyebabkan pembasahan berlebihan yang menyebabkan luapan ke samping. Kami menemukan sekumpulan pasta solder di mana tepi sambungan solder tampak cerah dan keputihan setelah dialirkan kembali ke dalam nitrogen. Analisis SEM-EDS mengkonfirmasi presipitasi fase timah yang tidak normal, yang pada akhirnya ditelusuri kembali ke fluktuasi suhu yang melebihi 2℃ selama pengangkutan rantai dingin pada batch tersebut.
In operasi lini produksi aktual, pengaturan laju aliran nitrogen harus sesuai dengan kecepatan rantai dan volume ruang oven. Kami mencocokkan kecepatan rantai 1,8m/mnt dengan laju aliran nitrogen 25L/mnt. Jika laju aliran turun di bawah 20L/menit, konsentrasi oksigen di dalam oven akan kembali ke atas 800ppm, yang pada titik ini bintik hitam samar sudah dapat terlihat pada bantalan OSP. Sebaliknya, melebihi 30L/mnt akan menyebabkan gangguan pada keseragaman suhu, khususnya rentan terhadap penyolderan dingin pada BGA sisi bawah papan rakitan campuran dua sisi. Pengujian kemurnian nitrogen tidak dapat bergantung pada laporan pabrik; pengukuran nilai saluran masuk setiap hari di lokasi menggunakan penganalisis oksigen portabel adalah wajib. Kami sangat mewajibkan agar pembacaan di lokasi tetap stabil pada 99,99% dengan fluktuasi tidak melebihi ±0,005% sebelum mengizinkan peralatan dinyalakan.
Untuk pasta solder yang mengandung perak, keuntungan dari penyolderan reflow nitrogen lebih terkonsentrasi pada umur kelelahan termal. Kami melakukan uji penuaan yang dipercepat: setelah 1000 siklus yang sama -55℃/125℃, panjang perambatan retak sambungan solder QFN yang disolder dengan nitrogen adalah 42% lebih pendek dibandingkan di lingkungan udara. Hal ini berhubungan langsung dengan penekanan oksidasi batas butir untuk paduan timah-perak-tembaga dalam kondisi oksigen rendah. Namun, perlu dicatat bahwa perlindungan nitrogen malah dapat memperburuk kecenderungan patah getas pada pasta solder yang mengandung bismut. Oleh karena itu, sebelum beralih ke proses nitrogen, kurva DSC dari pasta solder dan distribusi ketebalan lapisan IMC sebenarnya pada sambungan solder harus diverifikasi ulang.
