Pengujian perputaran suhu tidak hanya memasukkan PCBA ke dalam ruang termal dan memutarnya bolak-balik; itu harus secara akurat mereproduksi proses akumulasi tegangan sambungan solder di bawah ekspansi dan kontraksi termal yang berulang. Lini produksi JJY kami biasanya menggunakan kisaran suhu ekstrim -40°C hingga +125°C, dengan satu jalur pemanasan/pendinginan yang dikontrol secara ketat dalam waktu 5 menit, dan waktu diam selama 15 menit pada suhu tinggi dan rendah untuk membentuk satu siklus lengkap. Pengaturan parameter ini lebih mendekati skenario layanan aktual PCBA kontrol otomotif dan industri dibandingkan persyaratan konvensional IEC 60068-2-14.
Kegagalan sambungan solder sering kali tidak terjadi sebagai patahan mendadak, namun dimulai dengan retakan mikro pada antarmuka lapisan IMC, yang secara bertahap menyebar seiring dengan bertambahnya jumlah siklus. Selama analisis penampang setelah siklus ke-300, kami menemukan bahwa papan yang menggunakan solder SAC305 dengan suhu puncak reflow hanya 235°C umumnya memiliki lapisan Cu6Sn5 tipis dengan kontinuitas yang buruk, sedangkan papan dengan suhu puncak stabil 245°C yang dipertahankan selama lebih dari 60 detik memiliki lapisan IMC yang padat dan seragam, dengan inisiasi retakan yang tertunda secara signifikan. Hal ini menunjukkan bahwa profil reflow memiliki dampak yang menentukan terhadap kinerja siklus termal.
Urutan kegagalan sambungan solder untuk komponen berbeda pada PCBA yang sama juga mengikuti pola yang jelas: sambungan solder BGA biasanya gagal 120 hingga 150 siklus lebih awal daripada sambungan solder QFP. Alasan utamanya adalah sambungan solder BGA tertutup seluruhnya dalam kemasannya, memiliki jalur pembuangan panas yang panjang, dan kemampuan pelepasan tegangan termal yang lemah. Sebaliknya In, sambungan solder resistor 0402 adalah yang paling tahan siklus, karena area bantalannya yang kecil, volume sambungan solder yang kecil, dan kemampuan penyerapan energi regangan termal yang lebih kuat. Oleh karena itu, hasil siklus termal tidak dapat dinilai hanya berdasarkan kelulusan/kegagalan secara keseluruhan; Analisis penampang sinar-X dan metalografi harus digabungkan untuk menemukan titik kegagalan paling awal.
Selama pengujian, kami menemukan bahwa bantalan dengan offset pencetakan pasta solder melebihi 75μm menunjukkan peningkatan yang signifikan dalam laju kekosongan setelah siklus ke-200, sedangkan sambungan solder dengan offset yang dikontrol dalam 30μm masih tidak memiliki kelainan konektivitas bahkan setelah 500 siklus. Hal ini menegaskan bahwa kesesuaian antara akurasi bukaan stensil dan tekanan alat pembersih karet memberikan dukungan mendasar untuk masa pakai siklus termal. JJY saat ini menetapkan ambang batas pemeriksaan SPI pada deviasi volume pasta solder ±9% dan offset posisi ≤30μm, yang merupakan garis merah proses yang diperoleh dari perhitungan terbalik berdasarkan data siklus termal yang luas.
Pengujian kinerja listrik setelah siklus termal harus dilakukan di bawah beban; pengujian kontinuitas dengan multimeter dalam kondisi tanpa beban sama sekali tidak dapat mengidentifikasi rangkaian terbuka terputus-putus yang disebabkan oleh retakan mikro. Kami memerlukan pengoperasian terus-menerus selama 2 jam di bawah tegangan pengenal dan arus beban sebelum verifikasi fungsional. Terdapat sejumlah modul daya yang lolos pemeriksaan 100% pada suhu ruangan, namun memicu perlindungan OCP segera setelah dinyalakan setelah siklus termal. Pembongkaran mengungkapkan retakan mikro berbentuk cincin pada sambungan solder di bagian bawah MOSFET, yang hanya menunjukkan keadaan resistansi tinggi di bawah pembebanan tegangan termal.
