Mengapa solder suhu rendah telah digunakan

Mengapa solder suhu rendah telah digunakan
Di masa lalu, sebagai tanggapan terhadap Petunjuk Pembatasan Zat Berbahaya Uni Eropa 2002/95/EC, RoHS, solder dalam proses PCBA diubah dari timah-timbal (SnPb) menjadi paduan timah-perak-tembaga (SAC), namun secara relatif meningkatkan suhu pengelasan solder. Menanggapi tren umum penghematan energi dan pengurangan karbon, tampaknya semakin banyak perusahaan yang mencoba mengubah proses suhu tinggi SAC ke proses suhu rendah.
Daftar Isi
    Menambahkan tajuk untuk mulai membuat daftar isi

    Jenis solder suhu rendah mana yang paling populer

    Jenis solder suhu rendah mana yang paling populer

    Faktanya, setelah proses penyolderan dialihkan ke paduan SAC, suhu reflow puncak dari jalur produksi SMT juga naik dari semula 220˚C menjadi sekitar 250˚C, dan peningkatan suhu penyolderan juga berarti bahwa sebagian bahan dan biaya produksi berkurang. Kebutuhan untuk menggunakan bahan yang lebih tahan suhu tinggi, perubahan terbesar adalah bahan plastik rekayasa, selain itu, suhu tinggi juga memperburuk kualitas produksi, misalnya, bahan lebih cenderung berubah bentuk pada suhu tinggi dan menyebabkan pengelasan yang buruk.

    Saat ini, yang paling terkenal adalah solder suhu rendah adalah paduan timah-bismut (SnBi) dan timah-bismut-perak (SnBiAg) yang berbahan dasar timah (Sn) dengan tambahan bismut (Bi).

    Keuntungan dari proses solder suhu rendah

    Penghematan energi dan pengurangan karbon

    Dalam proses solder suhu rendah, karena paduan solder dengan titik leleh yang lebih rendah digunakan, sehingga menyebabkan pengurangan suhu, waktu dan konsumsi energi.

    Mengurangi permintaan bahan bersuhu tinggi

    Penggunaan bahan dengan ketahanan suhu yang lebih rendah di atas suhu kamar biasanya berarti biaya bahan yang lebih rendah selama proses penyolderan suhu rendah

    Menurunkan ambang batas proses dan meningkatkan hasil produksi

    Mengubah paduan solder dari SAC ke SnBi akan mengurangi suhu maksimum dalam tungku reflow dari 250˚C menjadi sekitar 175˚C, dan sejalan dengan itu, laju deformasi papan sirkuit pada suhu tinggi juga akan berkurang sekitar 50% yang merupakan salah satu penyebab utama penyolderan HIP / HoP pada komponen besar tanpa timbal seperti BGA dan LGA, dan pecahnya MLCC.

     

    komponen tanpa timah seperti BGA dan LGA

    Kerugian dari proses solder suhu rendah

    Keandalan jangka panjang sambungan solder buruk

    Kerugian terbesar dari solder suhu rendah adalah sambungan solder relatif rapuh dan rentan terhadap keretakan timah karena stres. Dibandingkan dengan solder paduan SnPb dan SAC, kekuatan solder paduan SnBi sangat lemah terhadap goncangan termal dan benturan jatuh.

    Cacat sobek panas rentan terjadi dalam proses reflow

    Sobekan panas cenderung muncul pada permukaan bantalan PCB dalam proses penyolderan hibrida bola solder SAC, pasta solder SnBi bebas timbal, dan timah-timah, terutama pada BGA dengan sambungan solder bagian yang telah disolder sebelumnya. Hal ini karena selama proses penyolderan, bola solder SAC memiliki titik leleh yang tinggi dan tidak mudah meleleh. 

    Bahkan setelah meleleh, ia akan mengeras lebih awal selama proses pendinginan, sementara pasta solder SnBi pasti akan meleleh selama proses reflow dan pendinginan. Ini juga menyembuhkan lebih lambat daripada SAC. Bayangkan selama proses pendinginan tungku reflow, bola solder BGA telah mengeras atau tidak meleleh sama sekali, hanya menyisakan sebagian kecil solder SnBi dalam keadaan bubur. 

    Pada saat ini, papan pembawa PCB dan BGA juga secara bertahap pulih dari deformasi suhu tinggi. Setelah celah antara papan pembawa BGA dan PCB mengalami deformasi kecil pada suhu tinggi dan celah menjadi lebih besar setelah kembali ke suhu (pemulihan deformasi), ia akan menarik solder SnBi bubur yang belum sepenuhnya sembuh, sehingga membentuk retakan sobek yang sobek.

    Profil suhu seperti apa yang harus digunakan saat bola solder BGA dari paduan SAC dicampur dengan pasta solder suhu rendah

    Faktanya, akan sangat membantu untuk menggabungkan pasta solder suhu rendah, bola solder suhu rendah, dan profil suhu rendah pada saat yang sama, sehingga mendapatkan semua manfaat pasta solder suhu rendah serta efek dan kualitas penyolderan terbaik. Namun, karena kurangnya BGA dengan bola solder suhu rendah di pasaran, maka Pembuatan PCB harus menggunakan pasta solder suhu rendah dan bola solder BGA paduan SAC.

    Jika Anda ingin mencapai efek kualitas terbaik dari SAC yang dicampur dengan pasta solder suhu rendah, Anda harus menemukan cara untuk mengurangi dampak sobekan panas, dan profil reflow terbaik adalah mengikuti profil suhu SAC, karena profil suhu tinggi dapat meleleh, pada saat yang sama paduan SAC dan SnBi memungkinkan SAC berdifusi ke dalam area paduan SnBi.

    Paduan SAC

    Dengan demikian mengubah rasio paduan formula SnBi, yang dapat sedikit meningkatkan suhu pemadatan area SnBi, dan disarankan untuk mempercepat laju pendinginan setelah suhu puncak, terutama laju antara 217 ° C (SAC305) dan 138 ° C (Sn42Bi58), tujuannya adalah untuk membiarkan area solder SnBi membeku segera setelah area solder SAC membeku dalam waktu singkat. Tetapi dengan cara ini, semua keuntungan menggunakan LTS akan hilang, dan kekuatan solder tidak sebagus paduan SAC, jadi lebih baik menggunakan pasta solder SAC secara langsung.

    Sebagian besar kasus di mana pasta solder suhu rendah digunakan karena komponen tidak dapat menahan profil suhu tinggi SAC. Dalam hal ini, hanya profil suhu rendah dari pasta solder suhu rendah yang dapat digunakan. Para ahli menyarankan bahwa suhu puncak reflow harus dikurangi sebanyak mungkin tanpa mempengaruhi kualitas penyolderan. Tujuannya adalah untuk mengurangi panas PCB dan pembawa reflow papan selama reflow.

    Pada saat yang sama, perlu untuk mempercepat laju pendinginan setelah suhu puncak reflow. Tujuannya adalah untuk memantapkan solder suhu rendah sebelum deformasi papan pulih. Namun, jika laju pendinginan dipercepat secara berlebihan, mungkin ada risiko memperburuk keretakan solder BGA. Untuk evaluasi, suhu dan laju pendinginan yang lebih baik dipilih setelah uji reliabilitas dan perbandingan, tidak disarankan untuk meningkatkan suhu reflow puncak, karena semakin tinggi suhunya, semakin besar deformasi pembawa PCB dan BGA

    Cara memperkuat kekuatan mekanis pasta suhu rendah

    lem resin epoksi

    Saat ini, solusi penguatan sambungan solder suhu rendah yang lebih layak adalah menggunakan underfill. Solusi ini sebenarnya sudah ada ketika CSP dan flip-chip muncul, dan kemudian diterapkan pada BGA. Gunakan lem resin epoksi untuk menunjuk ke tepi BGA atau bagian serupa, dan gunakan prinsip aksi kapiler untuk memungkinkan lem menembus dan mengisi bagian bawah bagian tersebut, lalu panaskan dan padatkan untuk mencapai tujuan mengisi celah dan memperkuat sambungan solder. Beberapa menggunakan lem dengan viskositas yang relatif tinggi untuk secara selektif menunjuk pada empat sudut BGA (ikatan kerucut) atau empat tepi BGA (ikatan tepi) untuk memperkuat fiksasi.

    Ini dia bagian underfilm. Setelah papan dicetak dengan pasta solder, papan ditempatkan pada posisi BGA dari PCB melalui mesin penempatan SMT (menghindari sambungan solder), dan kemudian BGA ditempatkan di atasnya. Suhu tinggi tungku reflow digunakan untuk melelehkan film untuk mengisi celah, dan kemudian mengeras setelah pendinginan. Namun, perlu dicatat bahwa underfill hanya akan berfungsi setelah perakitan papan dan uji fungsi, sedangkan underfilm ditambahkan selama proses SMT. Jika tingkat hasil produk tidak tinggi, pengerjaan ulang akan sangat merepotkan.

    Selain itu, dengan meningkatnya aplikasi solder suhu rendah, ada juga yang disebut pasta epoksi dan fluks epoksi yang dibuat sesuai kebutuhan. Pasta epoksi adalah menambahkan epoksi ke pasta solder, langsung mencetak pasta solder dan memanaskannya setelah reflow, tetapi karena ditambahkan ke pasta solder, dosisnya tidak boleh terlalu banyak, dan kekuatan solder bagian BGA mungkin terbatas. Tetapi jika hanya untuk komponen chip atau papan lampu LED, seharusnya masih ada efeknya.

    Papan lampu LED 

    Fluks epoksi menggunakan pencetakan dan pengeluaran pasta solder sebelum pemasangan, yang agak mirip dengan underfilm. Efek dari kedua proses penambahan epoksi di atas belum diverifikasi lebih lanjut, dan keduanya sudah selesai sebelum pengujian. Menambahkan underfill memang dapat memperkuat kemampuan BGA untuk menahan tekanan, tetapi hanya dapat menunda keretakan solder akibat tekanan, tetapi tidak dapat sepenuhnya menyembuhkannya. Artinya, setelah jangka waktu penggunaan, sambungan solder yang bermasalah masih akan menyebabkan masalah. 

    Oleh karena itu, untuk melepaskan ikatan bel, perlu dicari cara untuk meminimalkan sumber tegangan yang memengaruhi sambungan solder.

    Jenis produk apa yang dapat mengadopsi proses solder suhu rendah

    Sekarang kita telah mengetahui bahwa sambungan solder dari produk proses solder suhu rendah relatif rapuh dan tidak tahan terhadap stres, selama situasi penggunaan produk elektronik tidak berada di bawah tekanan termal yang parah (siklus suhu tinggi dan rendah) perubahan atau tekanan mekanis (benturan jatuh). Jika tidak ada kebutuhan untuk jaminan desain umur panjang, harus dipertimbangkan untuk menggunakan proses pasta suhu rendah. Lagi pula, hemat energi dan biaya. Berikut adalah beberapa referensi pedoman industri untuk mengutip solder suhu rendah:

    Masa pakai desain produk sebaiknya dalam waktu 5 tahun atau kurang. Disarankan untuk melakukan evaluasi MTBF (Mean Time Between Failures).

    Lebih baik jika komponen utama memiliki mekanisme perlindungan tambahan untuk sambungan solder, seperti pengeluaran atau pendempulan.

    sambungan solder

    Lebih baik jika komponen IO memiliki desain mekanisme anti-insersi tegangan tambahan, seperti anti-insersi berlebih, anti-goncangan, dan desain mekanisme lainnya.

    Kondisi pengoperasian produk sebaiknya di bawah 40˚C, dan suhu pengoperasian maksimum tidak boleh melebihi 85˚C.

    Umumnya digunakan di lingkungan dalam ruangan tanpa fluktuasi suhu tinggi dan rendah yang parah. Tidak direkomendasikan untuk digunakan di dalam kendaraan atau lingkungan luar ruangan.

    Saat ini, terlihat bahwa solder suhu rendah sebagian besar digunakan pada lampu LED, dan mini-LED juga digunakan di sebagian kecil, dan beberapa industri PC juga sedang dievaluasi.

    Kesimpulan

    Dari perspektif penghematan energi dan pengurangan karbon, proses pasta solder suhu rendah memang lebih hemat energi, dan juga dapat mengurangi kebutuhan suku cadang pada bahan plastik bersuhu tinggi dan menghemat biaya. Namun, pasta solder suhu rendah saat ini memiliki kekurangan yang fatal, yaitu keandalan yang buruk. 

    Sambungan solder relatif rapuh, dan mungkin tidak berdampak banyak pada beberapa bagian kecil, tetapi untuk beberapa bagian yang memiliki persyaratan penahan tegangan, seperti bagian I / O, atau produk yang dapat menekuk papan sirkuit setelah mengalami gaya eksternal, atau sering kali Produk yang mengalami getaran atau tekanan termal tidak cocok untuk proses solder suhu rendah. 

    Hanya dapat dikatakan bahwa meskipun pasta solder suhu rendah dapat memenuhi tuntutan penghematan energi dan pengurangan karbon, jalan masih panjang, dan mungkin solder suhu rendah tidak akan dapat sepenuhnya menggantikannya pada akhirnya. SAC, lebih cenderung menjadi solder suhu rendah secara paralel dengan SAC.

    PERTANYAAN YANG SERING DIAJUKAN

    Saat ini, solder suhu rendah yang paling terkenal adalah paduan timah-bismut (SnBi) dan timah-bismut-perak (SnBiAg) yang berbahan dasar timah (Sn) dengan tambahan bismut (Bi)
    Penghematan energi dan pengurangan karbon Mengurangi permintaan bahan bersuhu tinggi Menurunkan ambang batas proses dan meningkatkan hasil produksi
    Keandalan jangka panjang sambungan solder buruk. Cacat sobek panas cenderung terjadi dalam proses reflow.

    Posting Terkait

    Papan Impedansi PCB - Semua yang Perlu Anda Ketahui

    Papan Impedansi PCB - Semua yang Perlu Anda Ketahui

    Papan impedansi PCB adalah tulang punggung sistem elektronik berkinerja tinggi, di mana integritas sinyal menjadi yang tertinggi. Papan sirkuit tercetak khusus ini dirancang dan dibuat dengan cermat ...
    Cara memasang resistor pada papan sirkuit tercetak

    Bagaimana cara memasang resistor pada papan sirkuit tercetak?

    Penerapan resistor pada Papan Sirkuit Cetak (PCB) merupakan aspek penting dalam desain sirkuit. Resistor adalah komponen yang digunakan untuk membatasi ...
    Membongkar Perakitan PCB SMT - Teknologi Pemasangan Permukaan

    Membongkar Perakitan PCB SMT - Teknologi Pemasangan Permukaan

    Artikel ini mengungkap apa yang mendefinisikan proses perakitan PCB SMT, mesin, struktur biaya, keunggulan dibandingkan pendahulunya, dan strategi pemilihan mitra manufaktur.
    Manufaktur PCB Konvensional vs PCB Prototipe Cepat - Perbandingan Mendetail

    Manufaktur PCB Konvensional vs PCB Prototipe Cepat - Perbandingan Mendetail

    Dalam lanskap elektronik yang terus berkembang, pembuatan papan sirkuit tercetak (PCB) merupakan aspek penting dalam pengembangan produk. Baik itu untuk konsumen ...
    IBE Electronics Menemui Anda di CES (Consumer Electronics Show) 2024

    IBE Electronics Menemui Anda di CES (Consumer Electronics Show) 2024

    Sebagai salah satu produsen ODM / OEM global dengan basis manufaktur massal, IBE mengundang Anda untuk mengunjungi Booth 2012 & 2014 dan Booth 2929 kami pada tanggal ...
    Minta Penawaran

    Tinggalkan Komentar

    Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *

    id_IDIndonesian
    Gulir ke Atas