Thermal Cycle Stability ng Solder Bar

Sinasalamin ng katatagan ng thermal cycle ng Solder Bar kung gaano kahusay na nalalabanan ng alloy ang microstructural degradation, intermetallic growth acceleration, at bulk embrittlement kapag sumasailalim sa mga paulit-ulit na thermal excursion sa pagitan ng matinding mababa at mataas na temperatura, tulad ng −40°C hanggang +125°C higit sa 1,000 cycle, at ang pag-uugaling ito ay pangunahing pinamamahalaan ng Sn–Ag–Cu phase constitution, grain boundary coherence, at trace element segregation sa mga interface ng solder-pad.

Sa bawat thermal cycle, ang coefficient-of-thermal-expansion mismatch sa pagitan ng Solder Bar, PCB substrate, at component terminations ay nagdudulot ng shear strain sa joint periphery, at kung ang haluang metal ay walang sapat na ductility o recrystallization resistance, naiipon ang localized na plastic deformation, na humahantong sa intergranular cracking malapit sa Cu0₆Cu0] ang reflow peak temperature ay lumampas sa 245°C o ang cooling rate ay lumampas sa 3°C/s.

Kapansin-pansing bubuti ang katatagan kapag ang Solder Bar ay naglalaman ng mga kinokontrol na karagdagan ng Ni, Co, o Mn, dahil pinipigilan ng mga elementong ito ang labis na scalloped Cu₆Sn₅ na paglaki sa copper pad interface, binabawasan ang interfacial energy, at pinipino ang β-Sn dendrite network sa panahon ng solidification, at sa gayon ay napapahusay ang kakayahang ma-crack sa OIG sa pamamagitan ng pagpapahusay ng kakayahang ma-crack sa OIG. matatapos.

Nangangailangan ang real-world validation ng pinabilis na mga thermal cycling test kasunod ng mga kundisyon ng JEDEC JESD22-A104D, kung saan ang mga sample ay sumasailalim sa 10 minutong dwell times sa parehong mga extreme na may 15 minutong tagal ng ramp, at ang pagkabigo ay tinukoy bilang electrical open-circuit pagkatapos ng 500 cycle o nakikitang solder joint fracture sa ilalim ng 100 at 5% na optical resistance na nagpapakita ng drion >100% at mga batch ng optical. Ang 300 ay karaniwang nagsasaad ng hindi sapat na Ag na nilalaman sa ibaba 3.0wt% o labis na Pb na kontaminasyon na higit sa 100ppm.

Dapat kontrolin ng mga manufacturer ang oxygen pickup sa panahon ng bar casting at hot-rolling, dahil ang mga oxide inclusions na mas mataas sa 0.08wt% ay nagsisilbing nucleation site para sa void coalescence sa panahon ng thermal cycling, at hindi pare-pareho ang pamamahagi ng laki ng butil, na sinusukat sa pamamagitan ng EBSD na may standard deviation na lumalagpas sa 2.4μm, na malakas na nauugnay sa early-cycle fatigue na reduction sa 40% na pagbabago ng buhay ng maagang cycle. 1.1–1.7μm na butil.

Naiimpluwensyahan din ng mga kondisyon ng storage ang baseline stability, dahil ang matagal na pagkakalantad sa 30°C at 60% RH sa loob ng higit sa 12 buwan ay nagdudulot ng unti-unting Sn na oksihenasyon sa ibabaw, na bumubuo ng malutong na mga layer ng SnO₂ na humahadlang sa pagtagos ng Flux sa panahon ng reflow at nagpapataas ng posibilidad ng hindi basang pagbukas pagkatapos ng unang thermal cycle na QF.Nmm.

Dapat i-verify ng mga technician ng proseso ang traceability ng bar lot hanggang sa matunaw ang batch number at thermal history log, dahil ang magkaparehong nominal na komposisyon ay maaaring magbunga ng magkakaibang haba ng thermal cycle kapag ang mga rate ng solidification ay nag-iiba ng ±0.8°C/s sa panahon ng tuluy-tuloy na pag-cast, at maliliit na pagkakaiba-iba sa Cu/Sn ratio sa loob ng ±0.03wt°C na pag-uugali sa loob ng ±0.03wt°C na pag-uugali sa loob ng ±0.03wt°C na pag-uugali ayon sa isang solidong pagbabago. ang kritikal na bahagi ng paglamig ng cycle.

Kapag ikinukumpara ang mga marka ng Solder Bar para sa mga under-hood na automotive application, unahin ang mga na-certify sa AEC-Q200 stress testing na may dokumentadong median cycles-to-failure ≥1,250 sa ilalim ng ΔT = 165°C, at iwasang palitan ang standard na 63Sn37Pb equivalents, maliban kung ang assembly ay gumagana nang eksklusibo sa ibaba ng 85°C. steeper fatigue slope exponents sa Coffin–Manson plots dahil sa mas mataas na homologous temperature operation na may kaugnayan sa kanilang mga melting point.

Ang mga procurement specialist ay dapat mangailangan ng mga mill certificate na naglilista hindi lamang ng elemental na komposisyon kundi pati na rin ng Vickers hardness (HV₀.₅) na mga halaga sa pagitan ng 18.5 at 22.3, tensile strength ≥52MPa, at elongation ≥38%, dahil ang mga mekanikal na benchmark na ito ay malakas na nauugnay sa post-cycling na hindi pagkakatugmang ratio sa labas ng hot cycling na hindi pagkakatugma ng ratio ng window na ito. o hindi wastong mga oras ng pagbababad sa pagsusubo sa panahon ng paggawa ng bar.

Ipinapakita ng field returns analysis na 68% ng mga napaaga na solder joint failure sa mga DC–DC converter ay bumabalik sa mga batch ng Solder Bar na may interdendritic porosity >0.9% na sinusukat ng ASTM E3–22 metallography, at ang porosity na ito ay nagiging isang fatigue initiation site kapag ang thermal cycling ay nagpapakilala ng cyclic hydrostatic tension sa pamamagitan ng relatibong paglaki ng pore3 sa pamamagitan ng paglaki ng pore edge3. walang butas na mga microstructure.