Ang pagsubok sa pagbibisikleta sa temperatura ay hindi lamang paghahagis ng PCBA sa isang thermal chamber at pagbibisikleta ito pabalik-balik; dapat itong tumpak na kopyahin ang proseso ng akumulasyon ng stress ng mga solder joints sa ilalim ng paulit-ulit na thermal expansion at contraction. Ang aming JJY production line ay karaniwang gumagamit ng isang matinding hanay ng temperatura na -40°C hanggang +125°C, na may iisang heating/cooling ramp na mahigpit na kinokontrol sa loob ng 5 minuto, at isang 15 minutong tirahan sa parehong mataas at mababang temperatura upang bumuo ng isang kumpletong cycle. Ang setting ng parameter na ito ay mas malapit sa mga aktwal na senaryo ng serbisyo ng automotive at industrial na kontrol na PCBA kaysa sa mga karaniwang kinakailangan ng IEC 60068-2-14.
Ang kabiguan ng solder joint ay kadalasang hindi nangyayari bilang biglaang bali, ngunit nagsisimula sa mga microcrack sa interface ng layer ng IMC, na unti-unting lumaganap habang tumataas ang bilang ng mga cycle. Sa panahon ng cross-sectional analysis pagkatapos ng ika-300 na cycle, nalaman namin na ang mga board na gumagamit ng SAC305 solder na may reflow peak temperature na 235°C lang sa pangkalahatan ay may manipis na Cu6Sn5 layer na may mahinang continuity, habang ang mga board na may stable na peak temperature na 245°C na pinananatili ng higit sa 60 segundo ay nagkaroon ng siksik at pare-parehong crack na layer. Ito ay nagpapahiwatig na ang reflow profile ay may mapagpasyang epekto sa pagganap ng thermal cycling.
Ang pagkakasunod-sunod ng pagkabigo ng mga solder joints para sa iba't ibang bahagi sa parehong PCBA ay sumusunod din sa isang malinaw na pattern: BGA solder joints ay karaniwang nabigo 120 hanggang 150 cycles mas maaga kaysa sa QFP solder joints. Ang pangunahing dahilan ay ang BGA solder joints ay ganap na sakop ng package, may mahabang heat dissipation path, at mahina ang thermal stress release capability. In contrast, ang 0402 resistor solder joints ay ang pinaka-cycle-resistant, dahil sa kanilang maliit na pad area, maliit na solder joint volume, at mas malakas na thermal strain energy absorption capability. Samakatuwid, ang mga resulta ng thermal cycling ay hindi maaaring hatulan lamang sa pamamagitan ng pangkalahatang PASS/fail; Dapat pagsamahin ang X-ray at metallographic cross-section analysis upang mahanap ang pinakamaagang failure point.
Sa panahon ng pagsubok, nalaman namin na ang mga pad na may Solder Paste printing offset na lumampas sa 75μm ay nagpakita ng isang makabuluhang pagtaas sa void rate pagkatapos ng ika-200 na cycle, habang ang mga solder joint na may offset na kinokontrol sa loob ng 30μm ay wala pa ring abnormalidad sa koneksyon kahit na pagkatapos ng 500 cycle. Kinukumpirma nito na ang pagtutugma sa pagitan ng katumpakan ng siwang ng stencil at presyon ng squeegee ay nagbibigay ng pangunahing suporta para sa buhay ng thermal cycling. Kasalukuyang itinatakda ng JJY ang threshold ng inspeksyon ng SPI sa isang solder paste volume deviation na ±9% at positional offset na ≤30μm, na isang prosesong pulang linya na nagmula sa reverse kalkulasyon batay sa malawak na data ng thermal cycling.
Ang pagsusuri sa pagganap ng elektrikal pagkatapos ng thermal cycling ay dapat isagawa sa ilalim ng pagkarga; Ang continuity testing na may multimeter sa mga kondisyong walang load ay hindi matukoy ang mga pasulput-sulpot na open circuit na dulot ng mga microcrack. Nangangailangan kami ng tuluy-tuloy na operasyon sa loob ng 2 oras sa ilalim ng rate na boltahe at load current bago ang functional verification. Mayroong isang batch ng mga power module na pumasa sa 100% na inspeksyon sa temperatura ng silid, ngunit nag-trigger kaagad ng proteksyon ng OCP sa power-up pagkatapos ng thermal cycling. Ang disassembly ay nagsiwalat ng mga microcrack na hugis singsing sa mga solder joint sa ilalim ng MOSFET, na nagpakita lamang ng mataas na resistensyang estado sa ilalim ng thermal stress loading.
