Bagaimana cara menghindari fenomena tombstoning (tergelincir di bagian atas benda tajam) dalam penyolderan reflow?

Langsung saja ke inti permasalahannya: pemasangan batu nisan dalam penyolderan reflow adalah salah satu sakit kepala paling menjengkelkan dan mahal yang kami alami sebagai pemasok solder reflow. Anda sedang berlari, melakukan pemeriksaan papan cepat setelah reflow, dan—boom—resistor chip kecil Anda berdiri seperti batu nisan kecil, salah satu ujungnya disolder rata dan ujung lainnya melayang di udara. Cacat kecil itu tidak hanya menyia-nyiakan komponen dan waktu; hal ini dapat menggagalkan seluruh batch produksi, menggerogoti margin Anda, dan membuat pelanggan bertanya-tanya apakah proses Anda telah dilakukan. Selama bertahun-tahun kami telah memperbaiki ratusan masalah ini untuk toko-toko kecil dan OEM besar, jadi hari ini saya menguraikan dengan tepat bagaimana cara menghindari batu nisan, tanpa masalah, hanya hal-hal nyata dan dapat ditindaklanjuti yang telah kami uji di fasilitas kami sendiri.

Pertama, mari kita sepakat tentang apa yang sebenarnya menyebabkan batu nisan, karena Anda tidak dapat memperbaiki sesuatu jika Anda tidak mengetahui akarnya. Semuanya bermuara pada tegangan permukaan yang tidak merata dari solder cair. Komponen chip kecil tersebut (seperti resistor 0402 atau 0201, yang sangat populer saat ini) memiliki bantalan solder di setiap ujungnya. Saat solder meleleh, kedua ujungnya menarik dengan gaya yang berbeda—satu sisi memiliki solder lebih banyak, atau solder meleleh sedikit lebih awal, sehingga komponen ditarik ke atas. Tambahkan sedikit ketidakselarasan komponen, atau suhu oven yang buruk, dan Anda akan mendapatkan batu nisan sebelum Anda dapat mengucapkan "profil reflow".

Sekarang, mari kita bicara tentang perbaikannya, dimulai dengan hal-hal yang mudah dilakukan bahkan sebelum Anda menyalakan oven. Keakuratan memilih dan menempatkan tidak dapat dinegosiasikan di sini. Jika komponen Anda turun 0,1 mm atau lebih pada satu pad, itu berarti separuh perjuangan untuk melakukan batu nisan. Kita telah melihat toko-toko mengambil jalan pintas dengan menggunakan mesin pick-and-place manual atau mesin-mesin tua yang sudah usang, dan di situlah masalahnya dimulai. Berinvestasi pada peralatan otomatis yang solid adalah kuncinya—lihat pengambilan dan penempatan robot desktop otomatis ini yang membuat Anda tidak perlu lagi menebak-nebak dalam menyelaraskan bagian-bagian kecil dengan sempurna setiap saat. Tidak ada lagi kesalahan manusia, tidak ada lagi sambungan solder yang miring. Ini bukan hanya untuk lari besar saja; bahkan pekerjaan dalam jumlah kecil pun mendapat manfaat dari penempatan suku cadang yang konsisten, itulah sebabnya banyak pelanggan kami bersumpah dengan peralatan ini untuk mengurangi cacat pada batu nisan hingga hampir nol.

Selanjutnya: pengaturan stensil dan pasta solder Anda. Di sinilah 80% dari pembuatan batu nisan terhenti sejak awal, percaya atau tidak. Ketebalan stensil dan ukuran bukaan harus disesuaikan dengan komponen yang Anda gunakan. Jika Anda menaruh terlalu banyak pasta solder pada satu bantalan, sisi tersebut akan tertarik lebih keras saat dicairkan dan menciptakan batu nisan. Untuk komponen yang sangat kecil seperti 0201s, kami biasanya merekomendasikan ketebalan stensil 0,1 mm, bukan lebih tebal—stensil yang lebih tebal akan membuang terlalu banyak pasta. Selain itu, bentuk bukaan juga penting: jangan gunakan bukaan persegi untuk bantalan komponen persegi panjang; gunakan bukaan berbentuk sedikit yang sesuai dengan ukuran pad secara sempurna, sehingga Anda tidak mencetak berlebihan di satu sisi. Kami selalu meminta pelanggan untuk menguji cetakan stensil terlebih dahulu dengan papan bekas, menghitung jumlah pasta per bantalan, dan menyesuaikan hingga rata sebelum beralih ke produksi penuh. Langkah sederhana, namun menghilangkan begitu banyak masalah yang bisa dihindari.

Lalu muncullah masalah besar: profil reflow Anda. Di sinilah banyak toko yang mengalami kesalahan, suhunya terlalu cepat atau pemanasannya tidak merata di seluruh bagian. Tommbstoning paling sering terjadi ketika salah satu ujung komponen mencapai suhu likuid (titik solder meleleh) jauh sebelum ujung lainnya. Solder yang meleleh lebih awal akan menarik bagian tersebut ke atas sebelum sisi kedua siap menempel. Jadi apa perbaikannya di sini? Peningkatan yang lambat dan terkendali di zona pemanasan awal, diikuti dengan periode perendaman perlahan, dan suhu puncak yang konsisten di setiap bagian papan. Jika oven Anda saat ini memberikan Anda titik panas di satu sisi atau sudut yang dingin, inilah saatnya untuk meningkatkan versi. Untuk pengoperasian volume sedang hingga tinggi, Oven Reflow Konveyor Ganda Delapan Zona HW-R816Z Untuk SMT kami adalah terobosan baru. Zona ganda memungkinkan Anda menyesuaikan suhu secara mandiri di seluruh konveyor, sehingga Anda dapat menghilangkan titik panas dan memastikan setiap bantalan solder memanas secara merata, di mana pun lokasinya di papan. Kami telah menggunakan oven ini untuk memotong tingkat batu nisan dari 2,5% menjadi di bawah 0,1% untuk klien yang berjuang dengan cacat terus-menerus. Jika anggaran Anda terbatas, Penyolderan Reflow Empat Zona HW-R406 masih solid—pastikan Anda mengkalibrasinya setiap bulan untuk menjaga keseimbangan zona, tidak ada jalan pintas di sana.

Tunggu, mari kita kembali ke komponen dan desain papan juga, karena itu adalah bagian lain dari teka-teki. Beberapa komponen jauh lebih rentan terhadap batu nisan dibandingkan komponen lainnya—resistor atau kapasitor yang sangat tipis dan kecil dengan massa rendah. Jika desain papan Anda menempatkan beberapa bagian kecil ini berdekatan, panas dari bagian yang berdekatan dapat menyebabkan melelehnya bagian tersebut secara tidak merata. Tip kami di sini adalah memberikan sedikit ruang antar komponen (setidaknya 0,5 mm untuk komponen 0201) sehingga masing-masing komponen mendapat panas yang konsisten, dan menghindari pengelompokan terlalu banyak komponen bermassa rendah di satu area. Selain itu, pastikan ukuran bantalan solder Anda benar—tidak terlalu besar, tidak terlalu kecil. Jika bantalan terlalu besar, Anda akan mendapatkan lebih banyak solder yang tarikannya tidak merata; terlalu kecil, dan sendi Anda mungkin lemah.

Jangan tidur saat pemeliharaan juga. Peralatan lama adalah penyebab tersembunyi terjadinya batu nisan. Jika mesin pick-and-place Anda memiliki nosel yang aus sehingga tidak dapat mencengkeram komponen dengan lurus, Anda selalu menempatkan komponen secara miring. Jika elemen pemanas oven reflow Anda mati atau konveyor tidak sejajar, Anda tidak mendapatkan panas yang seragam. Kami memberi tahu semua pelanggan kami untuk menjadwalkan pemeriksaan bulanan pada mesin manufaktur smt mereka—membersihkan stensil, mengkalibrasi zona oven, mengganti nozel pick-and-place jika sudah menunjukkan keausan. Bahkan perawatan dasar pun sangat membantu dalam menghilangkan cacat. Misalnya, unit Penyolderan Reflow Laci HW-R3036 mudah dibersihkan dan dirawat, yang menjadikannya pilihan tepat untuk toko kecil yang tidak memiliki staf teknis pemeliharaan penuh waktu. Tidak ada pembongkaran yang rumit, cukup bersihkan ruang pemanas dan Anda siap menggunakannya setiap bulan.

Mari kita bicara tentang contoh nyata untuk membuat hal ini menjadi nyata. Kuartal terakhir, seorang pelanggan menghubungi kami dan mengatakan bahwa mereka mendapatkan 1,8% cacat batu nisan pada sejumlah PCB jam tangan pintar. Mereka menggunakan oven 4 zona, melakukan siklus reflow 6 menit, dan pengambilan dan penempatan manual. Kami menelusuri pengaturannya, pertama kali menyadari bahwa stensilnya memiliki ketebalan 0,15 mm (terlalu banyak untuk komponen 0201) dan mereka memerlukan waktu 10 detik dari suhu ruangan ke pemanasan awal—sangat cepat, yang membuat satu sisi setiap bagian memanas terlebih dahulu. Kami menukar stensil 0,1 mm, menyesuaikan profil reflownya ke siklus 15 menit dengan perendaman 2 menit pada suhu 150°C sebelum mencapai puncaknya, dan menyarankan agar mereka beralih ke pengaturan pengambilan dan tempat otomatis, bukan manual. Hasilnya? Tingkat batu nisan mereka segera turun menjadi 0,2%. Mereka meningkatkan ke HW-R816Z kami pada akhir bulan itu untuk pengoperasian yang lebih besar, dan sejak saat itu tidak ada kerusakan pada batu nisan. Kemenangan seperti itulah yang kita jalani.

Tunggu, satu lagi tip singkat: jika Anda mendapatkan batu nisan di tengah jalan, jangan hanya menarik papan dan melemparkannya. Periksa mengapa hal itu terjadi—apakah pastanya hilang di salah satu bantalan? Apakah komponen bergeser selama penempatan? Dengan begitu, Anda dapat memperbaiki masalah tersebut sebelum menjadi semakin besar. Selain itu, gunakan solder bebas timah jika itu standar Anda, tetapi pastikan profil Anda disesuaikan untuk bebas timah (cairannya lebih tinggi, jadi Anda perlu merendamnya lebih lama) karena solder bebas timah memiliki tegangan permukaan yang lebih tinggi, yang sebenarnya dapat membuat batu nisan lebih mungkin terjadi jika tidak ditangani dengan benar. Jangan hanya menyalin profil yang dipimpin dan berhenti sejenak.

Mari kita selesaikan ini dengan hal-hal yang menyatukan semuanya. Makam bukanlah “cacat misterius” yang harus Anda terima begitu saja. Ini adalah kombinasi dari masalah kecil yang dapat diperbaiki: penempatan yang buruk, pasta stensil yang salah, panas reflow yang tidak merata, dan pemeliharaan yang terlewat. Kabar baiknya adalah, ada alat yang solid untuk membantu—apakah Anda menggunakan robot desktop untuk pengoperasian kecil, berinvestasi dalam oven reflow multi-zona untuk volume tinggi, atau sekadar mengatur jadwal pemeliharaan Anda. Jika Anda lelah membuang-buang waktu dan uang untuk kerusakan batu nisan, kami siap membantu Anda menghubungi proses Anda. Kami dapat memeriksa pengaturan Anda saat ini, menyarankan peralatan yang tepat, atau mengubah profil Anda untuk menurunkan tingkat kerusakan tersebut. Hubungi kami untuk membicarakan kebutuhan Anda, tanpa tekanan, tanpa jargon penjualan yang membingungkan. Kami siap membantu Anda untuk membuat proses reflow Anda lebih lancar, mengurangi stres, dan jauh lebih menguntungkan.

Referensi
1.IPC-A-610, Akseptabilitas Rakitan Elektronik, Asosiasi IPC Penghubung Industri Elektronika
2. Pedoman Proses Penyolderan Reflow, Surface Mount Technology Association (SMTA)
3. Komponen Tombstoning: Penyebab dan Mitigasinya, Journal of Surface Mount Technology, Vol. 28, Nomor 2, 2015
4. Praktik Terbaik Desain Stensil SMT, North American Surface Mount Association (NASMA)