Dây chuyền sản xuất thực tế In, kem hàn thiếc-bismuth chủ yếu được sử dụng cho các thiết bị nhạy nhiệt như chip điều khiển tinh thể lỏng COG, dải đèn LED linh hoạt, mô-đun có thể đeo được với cảm Biến MEMS và tụ điện gốm nhiều lớp (X7R/X5R). Nhiệt độ chuyển hóa thủy tinh của các gói nhựa của các thiết bị này thường dưới 150°C. Nếu sử dụng phương pháp hàn nóng chảy lại ở nhiệt độ 217°C thông thường, nó có thể dễ dàng gây ra hiện tượng phồng rộp thân máy, oxy hóa chốt hoặc cong vênh bề mặt. Với điểm nóng chảy eutectic ở 138°C và khoảng nóng chảy hẹp, chất hàn thiếc-bismuth có thể đạt được độ ẩm ổn định trong môi trường nitơ. Tuy nhiên, điều kiện tiên quyết là khẩu độ stencil phải được thiết kế gấp 0,85 lần kích thước pad ban đầu và sử dụng với kem hàn có kích thước hạt dưới 30 μm; nếu không, tỷ lệ lỗi phát hành In sẽ tăng mạnh lên trên 12%.
Chúng tôi nhận thấy rằng vấn đề về mối hàn nguội của chất hàn dán ở nhiệt độ thấp trên các gói QFN48 kích thước lớn là đặc Biệt nổi bật. Nguyên nhân sâu xa là do lá đồng có diện tích lớn ở đáy thiết bị hấp thụ nhiệt quá nhanh, khiến nhiệt độ đỉnh cục bộ tụt lại so với các miếng đệm nhỏ xung quanh tới hơn 8°C. Tại thời điểm này, chất hàn thiếc-bismuth đã bắt đầu đông đặc và không thể hoàn thành quá trình bù nóng chảy thứ cấp. Giải pháp không chỉ đơn giản là tăng nhiệt độ lò mà còn giảm 15% tốc độ chuỗi lò tương ứng với khu vực này và tăng thời gian lưu trú trong vùng gia nhiệt trước, để cải thiện cân bằng nhiệt tổng thể của PCB trong khoảng ±2,5°C. Mặt khác, ngay cả khi sử dụng thông lượng RMA hoạt động cao cũng không thể cải thiện tốc độ trống.
Những thiếu sót về độ tin cậy của kem hàn tập trung ở thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ -40°C đến 125°C. Sau 200 chu kỳ, pha hợp kim thiếc-bismuth thể hiện sự trượt ranh giới hạt rõ ràng và độ bền cắt của mối hàn giảm đi 37%. Trong cùng điều kiện, SAC305 vẫn duy trì được 82% giá trị ban đầu. Điều rắc rối hơn là chất hàn thiếc-bismuth cực kỳ nhạy cảm với việc xử lý bề mặt PCB. Nếu độ dày màng OSP dưới 0,3 μm hoặc dao động độ dày lớp niken ENIG vượt quá ± 0,05 μm, nó sẽ gây ra sự tăng trưởng không liên tục của IMC giao diện, gây ra ảo giác mối hàn lạnh. Loại khuyết tật này hầu như không thể nhận ra khi kiểm tra AOI và phải được xác định bằng chụp cắt lớp tia X.
Xác minh dây chuyền sản xuất cho thấy kem hàn thiếc-bismuth có rủi ro tương thích nghiêm trọng trên các bảng lắp ráp hỗn hợp hai mặt. Khi bên A sử dụng kem hàn nhiệt độ thấp để hàn các đầu nối FPC và bên B sử dụng SAC305 để hàn SOC điều khiển chính, lần thứ hai đi qua lò sẽ khiến các mối hàn bên A liên tục trải qua quá trình nóng chảy-hóa rắn, tăng cường sự phân tách phần tử Bi và hình thành pha giàu bismuth giòn. In trong một dự án giám sát y tế nào đó, chúng tôi đã phải làm lại 176 bo mạch chính theo đợt do vấn đề này. Giải pháp Cuối cùng là thay đổi mặt B sang quy trình chỉnh lại dòng từng bước và giảm độ dày In dán hàn từ 120 μm xuống 95 μm để rút ngắn khoảng thời gian nấu chảy lại.
Hiện tại, tất cả các nhà cung cấp giấy nến tuyên bố tương thích với kem hàn đều chưa tiết lộ tiêu chuẩn kiểm soát lưỡi dao ở cấp độ micron sau khi cắt bằng laser. In trong thực tế sản xuất, các vệt trên 0,03 mm sẽ trực tiếp làm xước các hợp chất liên kim loại Bi-Sn trong các hạt kem hàn, gây ra vệt lởm chởm ở mép In. Loại khuyết tật này Biểu hiện ở chỗ không đủ độ ẩm một bên sau khi hàn điện trở 0402, nhưng tất cả các bài kiểm tra chức năng đều vượt qua. Phải đến khi toàn bộ máy trải qua thử nghiệm HALT thì nó mới bị phơi nhiễm tập trung dưới dạng mạch hở không liên tục. Do đó, ứng dụng dán hàn không được tách rời khỏi việc xác minh vòng kín dữ liệu đo thực tế từ các nhà sản xuất giấy nến cụ thể.
