Kami mengganti batang solder tiga kali sehari pada jalur solder gelombang, bukan karena titik lelehnya tidak mencukupi, tetapi karena laju oksidasinya terlalu cepat. Setelah sampah menumpuk di dalam ruangan, lonjakan dan penghubungan sambungan solder sering terjadi. Akar penyebabnya terletak pada efek sinergis yang tidak serasi antara perak dan tembaga dalam komposisi paduannya. Formulasi Sn99.0Ag0.3Cu0.7 memiliki lapisan oksida permukaan yang jauh lebih kontinyu dibandingkan Sn99.3Cu0.7 selama penyolderan celup dinamis pada 250°C. Yang pertama mempertahankan rasio berat sampah yang stabil dalam jangka panjang antara 0,8% dan 1,2%, sedangkan yang kedua seringkali melebihi 2,5% dengan fluktuasi yang parah.
Perak tidak hanya menaikkan titik lelehnya; dalam timah cair, ia secara istimewa bergabung dengan oksigen untuk membentuk lapisan pasivasi campuran SnO-Ag?O. Struktur ini memiliki kepadatan lebih tinggi daripada SnO murni, dan pengukuran sebenarnya menunjukkan bahwa laju permeasi oksigen per satuan luas menurun sekitar 38%. Tembaga, sebaliknya, bertindak menghambat Sn?O? pengerasan butir. Jika kandungan tembaga di bawah 0,5%, lapisan oksida rentan retak; jika melebihi 0,9%, itu memperburuk korosi ruang tungku. Oleh karena itu, 0,7% adalah nilai kritis yang menyeimbangkan ketahanan oksidasi dan umur peralatan.
Beberapa telah mencoba menambahkan 0,05% nikel untuk menekan pembentukan sampah, hanya untuk menemukan kelompok mikropori muncul pada permukaan sambungan solder. Di bawah mikroskop, nikel terpisah pada tepi sambungan solder untuk membentuk pita yang diperkaya, menyebabkan sudut pembasahan meningkat lebih dari 12°. Demikian pula, menambahkan 0,02% germanium dapat menghaluskan butiran, tetapi residu fluks bereaksi dengan germanium membentuk GeO? partikel tersuspensi, melipatgandakan frekuensi penyumbatan nosel. Perubahan ini tampaknya mengurangi sampah tetapi mengalihkan masalahnya ke keandalan penyolderan.
Lini produksi menggunakan papan pengukur suhu penyolderan reflow untuk memantau gradien suhu pada permukaan wadah solder secara serempak. Ditemukan bahwa ketika waktu tinggal dari batang solder yang sama di zona suhu yang berbeda berbeda lebih dari 15 detik, frekuensi pecahnya cangkang sampah dari batang solder yang mengandung perak adalah setengah dari batang solder bebas perak. Hal ini menunjukkan bahwa perak tidak hanya mempengaruhi stabilitas kimia tetapi juga meningkatkan keseragaman distribusi tegangan termal. Namun, ini tidak berarti lebih banyak perak lebih baik. Ketika Ag mencapai 0,5%, ketebalan lapisan IMC sambungan solder bertambah terlalu cepat, dan laju retak pada uji kejut termal -40°C malah meningkat sebesar 27%.
Fluktuasi antara kumpulan batang solder sering kali berasal dari pengotor sumber tembaga. Jika bubuk tembaga elektrolitik mengandung lebih dari 0,005% besi, ia mengkatalisis transformasi SnO? dari fase amorf ke fase kristal, menyebabkan lapisan oksida kehilangan keuletan. Kami pernah membatalkan dua batch PCBA berturut-turut karena masalah ini. Kemudian, kami beralih ke bubuk tembaga yang diatomisasi dan meningkatkan pemeriksaan pengambilan sampel EDS untuk setiap batch yang masuk, sehingga mengurangi kenaikan sampah rata-rata harian dari 1,8 kg menjadi di bawah 0,9 kg.
