Kami ay random na pumili ng 20 solder specimens mula sa parehong batch ng industrial control motherboards na ginawa sa Jia Jinyuan production line, at pare-parehong nagtanim ng X86 main control chips sa mga standard na BGA packages at industrial-grade DDR4 memory chips sa lahat ng specimens. Ang lahat ng mga specimen ay na-mount at na-solder gamit ang parehong DEK printer, ang parehong hanay ng mga parameter ng inspeksyon ng SPI, at ang parehong HELLER reflow oven. Ang peak reflow temperature ay mahigpit na kinokontrol sa 245±2 ℃, at ang oras sa itaas ng liquidus ay pinananatili sa 68±3 segundo, upang matiyak ang isang lubos na pare-pareho na paunang solder joint state at maiwasan ang mga pagbabago sa proseso na nakakasagabal sa kasunod na pamantayan ng pagiging maaasahan.
Ang pinabilis na pagsubok sa pagtanda ay patuloy na isinagawa sa isang 85℃/85%RH constant temperature at humidity chamber sa loob ng 1000 oras. Sa panahong ito, ang mga sample ay kinuha tuwing 200 oras para sa X-ray tomography, at natagpuan na ang submicron-scale void aggregation ay nagsimulang lumitaw sa gilid na lugar ng solder joints, habang ang kapal ng Cu6Sn5 intermetallic compound layer malapit sa pad interface ay tumaas mula sa paunang 1.8μm hanggang 3.2μm. Ang hindi pare-parehong paglago na ito ay direktang nagpapahina sa paggupit na pagtutol ng mga kasukasuan ng panghinang. Sinukat namin na ang average na puwersa ng paggugupit ay bumaba ng 12.7% pagkatapos ng ika-600 na oras, ngunit hindi pa na-trigger ang failure threshold ng IPC-A-610 Class 3.
Itinakda ang temperature cycle test bilang -40℃×30min→+125℃×30min, na may isang solong cycle na tumatagal ng 2.5 oras. Pagkatapos ng kabuuang 1500 na cycle, ang mga transverse microcrack ay naobserbahan sa ilalim ng mikroskopyo sa 63% ng BGA solder joints sa Ni/Au surface treatment pad side, na may mga haba ng crack na puro sa hanay na 8~22μm. Kabilang sa mga ito, ang solder joint failure density sa boundary area sa pagitan ng PCB thick copper layer (3oz) at ang ordinaryong FR-4 laminate structure ay 2.3 beses na mas mataas kaysa sa average na halaga, na nagpapahiwatig na ang mismatch ng substrate thermal expansion coefficient ay ang pangunahing bottleneck para sa pangmatagalang pagiging maaasahan ng pang-industriyang control motherboard solder.
Kapag pinatong ang random na vibration test, inilapat namin ang broadband excitation na 5~500Hz, Grms=7.5 ayon sa pamantayan ng IEC 60068-2-64. Pagkatapos ng 12 oras ng tuluy-tuloy na pagsubok, nalaman na ang solder joint fracture mode ay nagbago nang malaki. Kabilang sa mga landas ng pagkabigo na orihinal na pinangungunahan ng pag-crack ng interface, ang 38% ay naging malutong na bali ng katawan ng panghinang, na malapit na nauugnay sa labis na pampalapot ng layer ng IMC na humahantong sa pagkaubos ng reserbang plastik. Kapag ang puwersa ng paggugupit ay muling sinukat sa oras na ito, ang halaga ay bumagsak sa ibaba 76% ng paunang halaga, at ang ilang mga specimen ay nakaranas ng functional interruption sa kalagitnaan ng vibration, na ipinakita bilang isang biglaang pagtaas sa CAN bus communication frame loss rate sa 17.4%.
Ang lahat ng nabigong solder joint cross-section ay kinumpirma ng pagsusuri ng komposisyon ng SEM-EDS, at walang natukoy na abnormal na nalalabi sa halogen o mga bakas ng paglipat ng pilak, na nagbubunsod sa pag-uudyok ng Flux corrosion. Ang mga resulta ng pagsubok sa komposisyon ng solder alloy ay ganap na naaayon sa orihinal na SAC305 ratio na ibinigay Ni Jia Jinyuan, na nagpapahiwatig na ang ugat ng problema ay hindi ang materyal mismo, ngunit ang hindi sapat na disenyo ng redundancy ng thermomechanical stress accumulation path, lalo na ang kakulangan ng naka-target na pad shape optimization at underfill process reservation para sa madalas na start-stop na mga senaryo ng temperatura sa isang malawak na hanay ng temperatura.
