Menguasai Profil Penyolderan Gelombang Bebas Timbal: Panduan Komprehensif

Pergeseran ke Penyolderan Bebas Timbal: Pendorong dan Tantangan

Pergeseran dari solder timah-timah tradisional ke alternatif bebas timah merupakan salah satu perubahan paling signifikan dalam industri manufaktur elektronik selama beberapa dekade terakhir. Transisi ini bukan sekadar perubahan bahan, tetapi perombakan mendasar dari seluruh proses penyolderan, yang didorong oleh masalah lingkungan dan kesehatan yang kritis.

Pendorong Peraturan: Dorongan untuk Dunia yang Bebas Timbal

Katalisator utama dari gerakan global menuju penyolderan bebas timbal adalah meningkatnya kesadaran akan risiko kesehatan yang terkait dengan timbal. Ketika limbah elektronik dibuang dengan tidak benar, timbal dapat meresap ke dalam tanah dan air tanah, sehingga menimbulkan ancaman besar bagi ekosistem dan kesehatan manusia. [Sumber: EPA].

Sebagai tanggapan, Uni Eropa menerapkan Petunjuk Pembatasan Bahan Berbahaya (RoHS) pada tahun 2006. Undang-undang penting ini membatasi penggunaan enam bahan berbahaya, termasuk timbal, dalam pembuatan berbagai jenis peralatan elektronik dan listrik. Peraturan RoHS secara efektif mengamanatkan pergeseran ke proses bebas timbal untuk sebagian besar produk yang dijual di Uni Eropa, sehingga menciptakan efek riak di seluruh rantai pasokan global [Sumber: ScienceDirect]. Banyak negara lain yang mengikuti dengan peraturan serupa, mengukuhkan penyolderan bebas timbal sebagai standar industri yang baru.

Perbedaan dan Tantangan Mendasar

Transisi dari penyolderan timah-timah ke penyolderan bebas timah menimbulkan beberapa tantangan teknis yang berasal dari sifat metalurgi yang berbeda dari paduan baru.

Suhu Leleh yang Lebih Tinggi: Solder timah-timah tradisional (biasanya Sn63/Pb37) memiliki titik leleh sekitar 183°C. Sebaliknya, paduan bebas timah yang umum, seperti Timah-Perak-Tembaga (SAC), memiliki titik leleh yang lebih tinggi, sering kali berkisar antara 217 ° C hingga 227 ° C [Sumber: AIM Solder]. Hal ini memerlukan penyesuaian yang signifikan dalam proses penyolderan, khususnya Profil suhu reflow PCB. Seluruh rakitan harus terkena suhu yang lebih tinggi, yang dapat meningkatkan tekanan termal pada komponen sensitif dan papan sirkuit itu sendiri.
Pembasahan dan Kemampuan Menyolder: Timbal adalah zat pembasah yang sangat baik, artinya zat ini mengalir dan mudah melekat pada permukaan. Solder bebas timbal umumnya menunjukkan karakteristik pembasahan yang lebih buruk, sehingga lebih sulit untuk mencapai sambungan solder yang kuat dan andal. Hal ini mengharuskan penggunaan fluks yang lebih agresif dan terkadang atmosfer nitrogen lembam selama aliran balik untuk mencegah oksidasi dan meningkatkan kemampuan solder. [Sumber: chuxin-smt.com].
Kontrol Proses: Jendela proses untuk penyolderan bebas timah jauh lebih sempit daripada proses timah-timah. Margin antara titik leleh solder dan suhu maksimum yang dapat ditahan oleh komponen lebih kecil, sehingga membutuhkan kontrol proses yang lebih ketat. Tepat profil suhu oven reflow sangat penting untuk menghindari cacat seperti sambungan dingin atau kerusakan komponen.
Masalah Keandalan: Paduan bebas timah awal menimbulkan kekhawatiran tentang keandalan jangka panjang. Masalah seperti tumbuhnya "kumis timah" - struktur kristal kecil seperti rambut yang dapat tumbuh dari permukaan timah dan menyebabkan korsleting - harus diatasi melalui penelitian ekstensif dan pengembangan paduan [Sumber: NASA]. Paduan bebas timbal modern dan proses yang dioptimalkan sebagian besar telah mengatasi rintangan awal ini, tetapi masih memerlukan pengelolaan yang cermat.

Untuk memenuhi permintaan ini, banyak produsen merasa perlu berinvestasi dalam peralatan baru, seperti oven reflow bebas timbalyang dirancang untuk menangani suhu yang lebih tinggi dan memberikan kontrol presisi yang diperlukan untuk perakitan bebas timbal yang sukses.

Memahami Empat Zona Proses Penyolderan Gelombang

Proses penyolderan gelombang adalah urutan yang diatur secara cermat, dibagi menjadi empat zona penting. Setiap tahap memiliki tujuan yang berbeda, bekerja secara bersamaan untuk memastikan pembentukan sambungan solder yang kuat, andal, dan bebas cacat pada papan sirkuit tercetak (PCB). Memahami zona-zona ini sangat penting untuk menguasai proses dan mencapai hasil yang berkualitas tinggi.

1. Aplikasi Fluks

Langkah krusial pertama adalah penerapan fluks. Sebelum PCB memasuki tahap suhu tinggi, PCB melewati stasiun fluks di mana lapisan fluks cair yang tipis dan seragam diterapkan ke bagian bawah papan. Hal ini dapat dilakukan melalui metode seperti penyemprotan, pembusaan, atau pengaliran. Tujuan utama fluks adalah untuk membersihkan permukaan logam dari kabel komponen dan bantalan PCB, menghilangkan oksida yang telah terbentuk [Sumber: Electrolube]. Dengan mendeoksidasi permukaan ini, fluks memastikan bahwa solder cair dapat "membasahi" logam dengan benar, menciptakan ikatan antar logam yang kuat. Selain itu, fluks juga melindungi permukaan dari oksidasi ulang saat papan bergerak ke arah gelombang solder. Anda dapat mempelajari lebih lanjut di sini panduan pemilihan fluks penyolderan gelombang.

2. Pemanasan awal

Segera setelah fluks, rakitan PCB memasuki zona pemanasan awal. Di sini, papan secara bertahap dipanaskan hingga suhu tertentu yang seragam, biasanya antara 100°C dan 130°C. Tahap ini memiliki tiga fungsi penting:

Pencegahan Kejutan Termal: Ini meningkatkan suhu perakitan secara perlahan untuk mencegah kejutan termal ketika menyentuh solder cair, yang jika tidak, dapat merusak substrat PCB dan komponennya [Sumber: PCB Technologies].
Aktivasi Fluks: Panas akan mengaktifkan komponen kimiawi fluks, sehingga meningkatkan kemampuan pembersihan dan deoksidasi.
Penguapan Pelarut: Ini menguapkan pelarut yang mudah menguap di dalam fluks, memastikan bahwa tidak ada gas yang keluar selama fase penyolderan yang sebenarnya, yang dapat menyebabkan cacat seperti bola solder atau lubang.

3. Gelombang Solder

Ini adalah jantung dari proses penyolderan gelombang. PCB berjalan di atas panci berisi solder cair di mana satu atau dua gelombang dipompa untuk melakukan kontak dengan bagian bawah papan. Gelombang solder membasahi kabel dan bantalan komponen, mengisi lubang tembus berlapis melalui aksi kapiler untuk membuat sambungan listrik dan mekanik [Sumber: Epec Engineered Technologies]. Parameter utama seperti kecepatan konveyor, suhu solder (biasanya 250-265 ° C), dan tinggi gelombang dikontrol dengan tepat. Waktu tunggu-durasi papan bersentuhan dengan solder-sangat penting; waktu tunggu harus cukup lama untuk pembasahan yang tepat, tetapi cukup singkat untuk mencegah kerusakan komponen dan cacat seperti penghubung solder.

4. Pendinginan

Tahap terakhir adalah pendinginan. Setelah meninggalkan gelombang solder, rakitan PCB didinginkan pada laju yang terkendali. Tujuannya adalah untuk memantapkan sambungan solder dengan benar untuk mencapai struktur logam berbutir halus, yang menghasilkan kekuatan sambungan maksimum. Laju pendinginan tidak boleh terlalu cepat, karena dapat menyebabkan tekanan termal dan meretakkan sambungan yang baru terbentuk, juga tidak boleh terlalu lambat, yang dapat menyebabkan sambungan menjadi rapuh. [Sumber: Proses Pemasangan Permukaan]. Seringkali, kombinasi udara paksa dan konveksi alami digunakan untuk mengembalikan papan ke suhu penanganan yang aman, menyelesaikan proses penyolderan dan mempersiapkan perakitan untuk langkah produksi berikutnya.

Mengoptimalkan Parameter Utama untuk Keunggulan Penyolderan Gelombang

Mencapai sambungan solder yang sempurna di lingkungan manufaktur bervolume tinggi bergantung pada proses penyolderan gelombang yang stabil, dapat diulang, dan dioptimalkan. Menyetel parameter utama mesin solder gelombang Anda sangat penting untuk meminimalkan cacat seperti penghubung solder, pengisian lubang yang tidak mencukupi, dan guncangan termal. Panduan ini memberikan pendekatan praktis untuk mengoptimalkan variabel yang paling penting untuk proses manufaktur yang kuat.

Pengaturan Pemanasan Awal

Tujuan utama dari tahap pemanasan awal adalah untuk meningkatkan suhu rakitan papan sirkuit cetak (PCB) secara bertahap untuk mengaktifkan fluks dan mencegah guncangan termal sebelum menyentuh gelombang solder cair. Pemanasan awal yang tidak tepat dapat menyebabkan berbagai cacat. Jika suhu terlalu rendah, fluks tidak akan aktif dengan benar, sehingga menghasilkan penyolderan yang buruk. Jika terlalu tinggi atau peningkatannya terlalu cepat, hal itu dapat merusak komponen yang sensitif. Untuk sebagian besar aplikasi, bagian atas PCB harus mencapai suhu antara 100°C dan 130°C sebelum memasuki gelombang solder [Sumber: Epec Engineered Technologies]. Gradien suhu ini meminimalkan delta antara papan dan solder, memastikan sambungan solder yang berkualitas.

Suhu Pot Solder

Suhu solder cair dalam pot secara langsung memengaruhi fluiditas dan kemampuannya untuk membentuk ikatan antar-logam yang kuat. Suhu yang tepat bergantung pada jenis solder yang digunakan.

Prajurit Bebas Timbal: Paduan seperti SAC305 (timah-perak-tembaga) biasanya membutuhkan suhu pot antara 260°C dan 280°C.
Prajurit Bertimbal: Solder timah-timah (misalnya, Sn63Pb37) bekerja dengan baik pada suhu yang lebih rendah, umumnya antara 240°C dan 250°C.

Mengatur suhu yang terlalu tinggi dapat menyebabkan kerusakan pada PCB dan komponennya serta menyebabkan pembentukan sampah yang berlebihan. Sebaliknya, suhu yang terlalu rendah akan menghasilkan aliran solder yang buruk, yang menyebabkan cacat seperti penghubung solder dan penetrasi lubang yang tidak sempurna [Sumber: AIM Solder].

Kecepatan dan Sudut Konveyor

Sistem konveyor mengangkut rakitan PCB melalui seluruh proses, dan kecepatannya menentukan waktu kontak dengan gelombang solder. Itu... kecepatan konveyor adalah salah satu pengaturan yang paling penting.

Terlalu lambat: Waktu kontak yang berlebihan dapat menyebabkan komponen menjadi terlalu panas dan dapat mendorong pelarutan tembaga dari papan ke dalam solder.
Terlalu cepat: Waktu kontak yang tidak mencukupi mencegah solder membasahi bantalan dan mengisi lubang tembus secara memadai, sehingga menghasilkan sambungan yang lemah atau tidak sempurna.

Kecepatan konveyor tipikal berkisar antara 1,0 hingga 2,5 meter per menit (3 hingga 8 kaki per menit) [Sumber: PCB Technologies]. Kecepatan ini secara langsung terkait dengan waktu kontak. Konveyor juga diatur pada kemiringan, biasanya antara 5 dan 7 derajat. Sudut ini memungkinkan solder cair mengalir menjauh dari tepi belakang komponen, yang penting untuk mencegah jembatan solder agar tidak terbentuk di antara pin yang berdekatan [Sumber: Epec Engineered Technologies].

Waktu Kontak dan Tinggi Gelombang Solder

Waktu kontak, durasi PCB bersentuhan dengan gelombang solder, ditentukan oleh kecepatan konveyor dan panjang area kontak gelombang solder. Waktu kontak yang ideal biasanya antara 2 hingga 4 detik. Durasi ini biasanya cukup bagi solder untuk memanaskan kabel komponen, membasahi permukaan logam, dan mengalir melalui lubang tembus berlapis. Itu... ketinggian gelombang solder harus diatur sedemikian rupa sehingga secara konsisten menyentuh bagian bawah PCB tanpa membanjiri sisi atasnya. Aturan umum yang umum adalah mengatur tinggi gelombang untuk membasahi sekitar setengah hingga dua pertiga dari ketebalan papan [Sumber: NASA]. Ketinggian gelombang yang tepat memastikan kontak yang konsisten dan sangat penting untuk mencapai sambungan solder berkualitas tinggi di seluruh rakitan. Pemantauan dan kalibrasi pengaturan ini secara teratur sangat penting untuk mendapatkan hasil yang stabil dan dapat diulang. proses penyolderan gelombang.

Menguasai Profil Termal Penyolderan Gelombang Bebas Timbal

Menguasai proses penyolderan gelombang bebas timbal membutuhkan profil termal yang tepat untuk mencegah cacat dan memastikan sambungan solder yang kuat dan andal. Karena suhu leleh yang lebih tinggi dari paduan bebas timbal seperti SAC305, jendela proses secara signifikan lebih sempit dibandingkan dengan solder timah-timah tradisional. Mencapai profil yang sempurna melibatkan pengoptimalan tiga tahap penting: pemanasan awal, kontak gelombang solder, dan pendinginan.

Tahapan Utama dari Profil Solder Gelombang Bebas Timbal

Pemanasan awal: Ini bisa dibilang tahap yang paling kritis. Tujuan utama pemanasan awal adalah untuk mengaktifkan bahan kimia fluks untuk membersihkan permukaan logam dan untuk meminimalkan kejutan termal pada papan sirkuit cetak (PCB) dan komponennya [Sumber: Majalah Assembly]. Peningkatan suhu yang terkendali sangat penting. Laju kenaikan suhu yang umum untuk penyolderan bebas timbal adalah antara 1-2°C per detik, sehingga suhu sisi atas papan menjadi antara 100°C dan 150°C. Pemanasan awal yang tidak memadai dapat menyebabkan fluks gagal diaktifkan, sementara panas yang berlebihan dapat menurunkan fluks sebelum mencapai gelombang solder, yang menyebabkan cacat seperti bola solder dan jembatan. Untuk mengetahui lebih dalam tentang prosesnya, jelajahi panduan langkah demi langkah untuk menyolder gelombang.
Kontak Gelombang Solder: Selama tahap ini, PCB bersentuhan dengan solder cair. Suhu pot solder untuk paduan bebas timbal yang umum (seperti paduan SAC) biasanya dipertahankan antara 255°C dan 270°C [Sumber: SMTnet]. Waktu kontak, atau waktu diam, juga sangat penting dan biasanya berlangsung dari 2 hingga 4 detik. Durasi ini harus cukup lama untuk memungkinkan pembasahan yang sempurna dan pengisian lubang yang tepat pada komponen lubang tembus, tetapi cukup singkat untuk mencegah kerusakan termal pada papan dan komponen. Pengaturan gelombang yang salah adalah penyebab umum cacat seperti jembatan solder dan solder yang tidak mencukupi.
Pendinginan: Setelah keluar dari gelombang solder, PCB harus didinginkan dengan cara yang terkendali. Laju pendinginan yang terlalu cepat dapat menyebabkan tekanan termal dan menciptakan sambungan yang rapuh, sementara pendinginan yang terlalu lambat dapat menyebabkan pembentukan senyawa intermetalik (IMC) yang besar dan lemah. Laju pendinginan yang disarankan umumnya di bawah 5°C per detik untuk memastikan struktur solder berbutir halus, sehingga menghasilkan sambungan yang kuat secara mekanis. [Sumber: Mirtec].

Daftar Periksa Validasi Proses

Untuk memastikan proses penyolderan gelombang Anda secara konsisten menghasilkan hasil berkualitas tinggi, validasi rutin sangat penting. Gunakan daftar periksa ini sebagai titik awal:

Verifikasi Profil: Gunakan thermal profiler untuk memetakan suhu PCB secara teratur di seluruh proses. Konfirmasikan bahwa laju ramp, suhu pemanasan awal, suhu puncak, dan laju pendinginan semuanya sesuai spesifikasi.
Aplikasi Fluks: Pastikan bahwa jumlah fluks yang benar sedang diterapkan secara seragam di seluruh permukaan. Periksa nozel yang tersumbat atau pola semprotan yang tidak konsisten.
Analisis Pot Solder: Uji solder dalam pot secara teratur untuk mengetahui adanya kontaminasi, terutama oleh tembaga, yang dapat memengaruhi fluiditas solder dan kualitas sambungan.
Kecepatan Konveyor: Pastikan kecepatan konveyor konsisten dan akurat, karena hal ini secara langsung memengaruhi paparan panas awal dan waktu kontak solder.
Dinamika Gelombang: Periksa tinggi gelombang solder dan karakteristik aliran. Gelombang yang tidak stabil atau tidak rata dapat menyebabkan sambungan yang terlewat atau kelebihan solder.
Inspeksi Visual: Lakukan pemeriksaan pasca-penyolderan secara menyeluruh terhadap sampel papan untuk memeriksa cacat umum seperti jembatan, lompatan, es, dan pengisian lubang yang buruk. Mengidentifikasi tren dapat membantu menentukan masalah peralatan umum sebelum berdampak pada produksi.

Inovasi Modern dalam Teknologi Solder Gelombang

Kemajuan modern dalam penyolderan gelombang sangat penting dalam mengatasi tantangan yang terkait dengan paduan bebas timbal, seperti suhu proses yang lebih tinggi dan peningkatan oksidasi. Dua inovasi yang paling signifikan adalah penggunaan atmosfer nitrogen dan pengembangan sistem penyolderan selektif. Teknologi ini tidak hanya meningkatkan kualitas dan keandalan sambungan solder, tetapi juga meningkatkan efisiensi proses secara keseluruhan.

Manfaat dari Atmosfer Nitrogen

Beroperasi di lingkungan inert nitrogen secara signifikan meningkatkan proses penyolderan gelombang bebas timbal. Oksigen adalah katalisator utama untuk pembentukan sampah - akumulasi solder teroksidasi yang dapat menyebabkan cacat dan peningkatan biaya operasional. Dengan mengganti oksigen dengan nitrogen, sampah dapat dikurangi sebanyak 90%, yang mengarah pada penghematan material yang substansial dan lebih sedikit perawatan [Sumber: Epectec]. Lingkungan yang bersih dan rendah oksigen ini juga meningkatkan pembasahan solder, sehingga memungkinkan solder mengalir lebih efektif dan menciptakan sambungan yang lebih kuat dan lebih andal. Hasilnya adalah jendela proses yang lebih lebar, pengisian lubang yang lebih baik, dan pengurangan cacat pasca-penyolderan seperti bridging dan es. Bagi produsen yang menginginkan hasil berkualitas tinggi, sistem nitrogen merupakan peningkatan yang sangat penting.

Presisi dengan Sistem Solder Selektif

Meskipun penyolderan gelombang tradisional ideal untuk produksi massal komponen lubang tembus, papan sirkuit cetak (PCB) modern sering kali menampilkan perpaduan teknologi lubang tembus dan pemasangan di permukaan (SMT). Untuk papan berteknologi campuran ini, penyolderan selektif menawarkan presisi yang tak tertandingi. Proses otomatis ini menargetkan titik solder individual, melindungi komponen sensitif di dekatnya dari tekanan termal [Sumber: Routledge]. Tidak seperti penyolderan gelombang tradisional, di mana seluruh papan melewati gelombang solder, penyolderan selektif menggunakan nosel miniatur untuk mengaplikasikan solder cair ke pin atau area tertentu. Pendekatan yang ditargetkan ini sangat penting untuk papan dengan kepadatan tinggi di mana jarak antar komponen sangat rapat. Untuk memahami lebih lanjut tentang bagaimana hal ini dibandingkan dengan metode lain, pertimbangkan uraian terperinci dalam panduan penyolderan gelombang vs. selektif. Metode ini meminimalkan risiko kerusakan termal, mengurangi konsumsi fluks, dan meniadakan perlunya sentuhan manual, sehingga meningkatkan kualitas dan produktivitas.

Fondasi Kualitas: Memilih Solder dan Fluks yang Tepat

Memilih paduan solder dan fluks yang tepat adalah langkah pertama yang sangat penting yang secara langsung menentukan parameter profil penyolderan Anda. Bahan-bahan ini bekerja bersama-sama, dan sifat kimia dan termalnya harus diselaraskan secara sempurna dengan proses termal untuk memastikan sambungan solder yang kuat dan andal.

Paduan Solder Bebas Timbal dan Tuntutan Termal Mereka

Transisi ke penyolderan bebas timbal, yang didorong oleh peraturan lingkungan seperti RoHS, memperkenalkan tantangan baru untuk pembuatan profil termal. Paduan bebas timbal yang paling umum, SAC305 (terdiri dari timah 96,5%, perak 3,0%, dan tembaga 0,5%), memiliki titik leleh (liquidus) sekitar 217-220°C. Ini secara signifikan lebih tinggi dari titik leleh 183°C solder timah-timah (Sn63/Pb37) tradisional [Sumber: AIM Solder].

Suhu leleh yang lebih tinggi ini secara langsung berdampak pada profil reflow:

Panaskan dan Rendam: Laju ramp dan suhu rendam harus dikelola secara hati-hati untuk mengaktifkan fluks dan mencegah kejutan termal pada komponen dan PCB.
Suhu Puncak: Suhu puncak profil harus cukup tinggi untuk memastikan solder menjadi cair sepenuhnya dan mengalir dengan benar. Untuk SAC305, ini biasanya berarti suhu puncak 235-255 ° C [Sumber: Catatan Elektronik].
Waktu Di Atas Liquidus (TAL): Durasi yang dihabiskan rakitan di atas titik leleh solder harus cukup lama untuk pembasahan yang tepat dan pembentukan senyawa intermetalik (IMC), biasanya antara 45 dan 90 detik.

Memilih paduan yang berbeda, seperti solder bebas timbal bersuhu rendah yang mengandung bismut, akan memerlukan profil suhu yang sama sekali berbeda dan lebih rendah untuk menghindari kerusakan komponen yang sensitif secara termal. Untuk pemahaman yang lebih dalam tentang bagaimana parameter ini membuat profil yang lengkap, jelajahi panduan untuk menguasai profil suhu reflow PCB.

Peran Fluks dalam Profil Aliran Ulang

Fluks adalah zat kimia yang bertanggung jawab untuk membersihkan permukaan logam dari oksida untuk mendorong pembasahan solder. "Aktivitas" fluks-kemampuannya untuk menghilangkan oksida-bergantung pada suhu dan harus disinkronkan dengan profil aliran balik.

Fluks Tidak Bersih: Ini adalah jenis yang paling umum digunakan dalam perakitan SMT. Aktivatornya dirancang untuk bekerja selama tahap pemanasan awal dan perendaman. Jika suhu terlalu rendah, fluks tidak akan aktif dengan benar, menyebabkan pembasahan yang buruk. Jika suhu terlalu tinggi untuk waktu yang terlalu lama, aktivator dapat terbakar sebelum waktunya, meninggalkan permukaan yang teroksidasi sebelum solder meleleh [Sumber: Indium Corporation]. Residu didesain agar tidak berbahaya dan dapat ditinggalkan di papan tulis.
Fluks Larut dalam Air: Jenis fluks ini lebih agresif dan memberikan penghilangan oksida yang sangat baik, sehingga menghasilkan sambungan solder yang sangat bersih dan andal. Namun, residunya bersifat korosif dan harus benar-benar dicuci dengan air deionisasi setelah penyolderan. Profil harus memastikan fluks aktif secara efektif tanpa terlalu agresif sehingga merusak komponen.

Memilih Bahan Terbaik untuk Aplikasi Anda

Memilih kombinasi paduan dan fluks yang optimal bergantung pada beberapa faktor:

Sensitivitas Komponen: Komponen yang paling sensitif secara termal pada PCB menentukan suhu puncak maksimum yang diijinkan, yang dapat memaksa penggunaan paduan solder suhu rendah.
Keandalan Produk: Untuk aplikasi dengan keandalan tinggi seperti perangkat kedirgantaraan atau medis, paduan khusus dengan kinerja jangka panjang yang telah terbukti sering kali diwajibkan. Fluks yang larut dalam air sering digunakan dalam kasus-kasus ini karena menghilangkan semua residu meminimalkan risiko migrasi elektrokimia jangka panjang atau korosi [Sumber: Kester].
Permukaan akhir PCB: Fluks harus kompatibel dengan permukaan akhir papan (misalnya, OSP, ENIG, ImAg) untuk memastikan pembasahan yang efektif.
Lingkungan Produksi: Menggunakan oven dengan atmosfer nitrogen dapat mengurangi oksidasi, memungkinkan penggunaan fluks yang tidak terlalu agresif dan memperluas jendela proses untuk hasil yang lebih stabil dan dapat diulang.

Pada akhirnya, pasta solder (kombinasi bubuk paduan dan fluks tertentu) yang Anda pilih adalah fondasi untuk seluruh proses penyolderan Anda, yang menentukan persyaratan termal yang harus dipenuhi oleh oven reflow Anda.

Pemecahan Masalah Cacat Solder Bebas Timbal yang Umum Terjadi

Mencapai sambungan solder tanpa cacat dengan paduan bebas timah memerlukan jendela proses yang lebih sempit dan lebih presisi daripada penyolderan timah-timah tradisional. Temperatur yang lebih tinggi dan karakteristik pembasahan yang berbeda dari solder bebas timbal dapat menyebabkan cacat tertentu jika profil termal tidak dioptimalkan dengan sempurna. Dengan memahami akar penyebab masalah ini, Anda dapat melakukan penyesuaian yang ditargetkan pada parameter penyolderan reflow atau gelombang untuk meningkatkan kualitas dan keandalan produk. Untuk pemahaman yang lebih mendalam tentang profil termal, jelajahi panduan kami di menguasai profil suhu reflow PCB.

1. Penghubung Solder

Solder bridging terjadi ketika solder membentuk koneksi yang tidak diinginkan antara dua atau lebih konduktor yang berdekatan, menciptakan korsleting. Meskipun sering dikaitkan dengan aplikasi pasta solder, profil reflow memainkan peran penting dalam menyebabkan dan mencegah cacat ini.

Penyebab: Tahap pemanasan awal yang cepat dapat menyebabkan fluks aktif sebelum waktunya dan kehilangan efektivitasnya sebelum solder meleleh. Hal ini memungkinkan solder mengalir tak terkendali. Selain itu, suhu puncak yang tidak tepat atau kecepatan konveyor yang cepat dapat mencegah solder menyatu sepenuhnya ke bantalan.
Solusi:
- Sesuaikan Zona Panaskan/Rendam: Memperlambat laju ramp pada tahap pemanasan awal (biasanya 1-3°C per detik) agar fluks dapat aktif dengan baik dan menstabilkan komponen [Sumber: IPC].
- Optimalkan Suhu Puncak: Pastikan suhu puncak cukup tinggi agar paduan mencapai liquidus penuh, tetapi tidak terlalu tinggi sehingga menyebabkan solder menyebar secara berlebihan.
- Validasi Profil: Validasi profil termal Anda secara teratur untuk memastikan profil tersebut tetap berada dalam spesifikasi produsen pasta solder. Pelajari lebih lanjut tentang cara menghubungkan profil suhu dengan solusi cacat. Untuk masalah khusus penyolderan gelombang, lihat panduan kami di mengurangi jembatan solder.

2. Bola Solder

Bola solder adalah bola kecil solder yang tertinggal di permukaan PCB setelah proses penyolderan. Bola solder sering kali tersebar di sekitar komponen dan dapat menyebabkan korsleting jika terlepas.

Penyebab: Penyebab utama yang terkait dengan profil termal adalah uap air atau zat yang mudah menguap yang terperangkap di dalam pasta solder atau PCB itu sendiri. Jika suhu pemanasan awal terlalu rendah atau laju ramp terlalu agresif, zat-zat ini akan keluar dengan keras selama tahap reflow, memercikkan solder menjauh dari sambungan [Sumber: AIM Solder].
Solusi:
- Tingkatkan Waktu/Suhu Pemanasan Awal: Perpanjang durasi atau naikkan suhu zona pemanasan/perendaman untuk memastikan semua kelembapan dan zat yang mudah menguap diuapkan secara perlahan sebelum solder mencapai titik lelehnya.
- Kontrol Laju Ramp: Peningkatan panas yang lebih lambat memberikan waktu yang cukup bagi volatil untuk keluar tanpa menyebabkan percikan solder. Mematuhi panduan profil yang direkomendasikan dari pemasok pasta solder sangatlah penting.

3. Pengisian Lubang yang Buruk (Penyolderan Gelombang)

Pada papan dengan lubang tembus dan teknologi campuran, pengisian lubang yang buruk (atau pengisian vertikal yang tidak lengkap) terjadi ketika solder gagal mengisi lubang tembus yang dilapisi sepenuhnya, sehingga menghasilkan sambungan yang lemah atau terbuka. Ini adalah tantangan umum dalam penyolderan gelombang bebas timah.

Penyebab: Perbedaan suhu yang signifikan antara bagian atas PCB dan gelombang solder adalah penyebab utama. Jika sisi atas terlalu dingin, solder akan mengeras sebelum bisa masuk ke dalam laras lubang. Penyebab lainnya termasuk aplikasi fluks yang tidak mencukupi, kecepatan konveyor yang salah (waktu tunggu), atau tinggi gelombang yang tidak tepat [Sumber: Catatan Elektronik].
Solusi:
- Optimalkan Pemanasan Awal: Tingkatkan suhu pemanasan awal sisi atas untuk mengurangi delta termal di seluruh papan. Tujuannya adalah agar suhu perakitan sedekat mungkin dengan titik leleh solder sebelum menyentuh gelombang.
- Menyesuaikan Kecepatan Konveyor: Memperlambat konveyor akan meningkatkan waktu tunggu yang dihabiskan papan dalam gelombang solder, sehingga memungkinkan lebih banyak waktu untuk perpindahan panas dan solder mengisi lubang dengan benar.
- Atur Tinggi Gelombang yang Benar: Pastikan gelombang solder berada pada ketinggian yang optimal untuk menciptakan tekanan yang cukup bagi solder untuk mendorong melalui lubang tanpa membanjiri sisi atas papan. Untuk petunjuk terperinci, baca panduan kami di cara menyesuaikan tinggi gelombang solder.