Papan kontrol elektronik penyimpanan energi menjalani 3 hingga 5 siklus pengisian daya dalam setiap hari di konverter tenaga angin dan unit terintegrasi penyimpanan tenaga surya. Suhu permukaan PCB meningkat tajam dari suhu kamar menjadi 95°C sebelum turun kembali. Ekspansi dan kontraksi termal yang berulang ini menyebabkan retakan mikro pada sambungan solder yang dibuat dengan pasta solder 63/37 tradisional hanya dalam 2000 siklus. In pengujian aktual kami terhadap pasta solder energi baru yang dicampur mikro dengan nikel 0,05%, integritas sambungan solder dipertahankan dalam kondisi pengoperasian yang sama. Kuncinya terletak pada penekanan sinergis slip batas butir oleh fase primer SnAgCu dan fase NiSn3 yang terdispersi dalam pasta solder, sedangkan mekanisme pelepasan asam organik secara perlahan dalam sistem fluks mengurangi laju korosi substrat tembaga pada suhu tinggi.
Proses pencetakan memiliki pengaruh yang signifikan terhadap ketahanan lelah termal pasta solder. Jika tekanan alat pembersih yg terbuat dr karet melebihi 0,35MPa, hal ini akan menyebabkan pecahnya partikel pasta solder dan mengurangi rasio serbuk logam menjadi 88,2%, yang menyebabkan kepadatan sambungan solder tidak mencukupi setelah dialirkan ulang. Pada lini produksi di sebuah pabrik di Dongguan, kami menemukan bahwa ketika ukuran bukaan stensil dirancang untuk papan setebal 0,3 mm tetapi digunakan pada papan tipis 0,25 mm, volume pasta solder sebenarnya adalah 12,7% lebih kecil. Setelah siklus termal, ketebalan IMC di bagian bawah bola solder BGA tidak merata, dengan titik tertipis hanya 1,8μm, jauh di bawah standar ≥3,2μm yang diperlukan untuk keandalan pasta solder. Hal ini menunjukkan bahwa pemilihan pasta solder harus dievaluasi sehubungan dengan ketebalan papan tertentu, tata letak komponen, dan jalur pembuangan panas, daripada hanya mengandalkan jumlah siklus termal yang tercantum dalam lembar parameter TDS.
Pengaturan suhu puncak reflow harus sesuai dengan jendela aktivitas pasta solder. Untuk pasta solder energi baru dengan titik leleh nominal 217°C, ketika waktu reflow pada puncak 235°C melebihi 65 detik, Cl? konsentrasi ion dalam residu fluks meningkat menjadi 0,11mg/cm2, mempercepat migrasi elektrokimia di tepi sambungan solder. Namun, ketika suhu puncak diturunkan menjadi 230°C dan waktu dipersingkat menjadi 48 detik, umur kelelahan termal sambungan solder dari pasta solder yang sama meningkat sebesar 37%. Hal ini karena suhu yang lebih rendah memperlambat laju pertumbuhan abnormal senyawa intermetalik Cu-Sn dan juga menghindari pengkasaran dan destabilisasi endapan Ag3Sn dalam sistem SnAg3.0Cu0.5.
Proses pembersihan sering diabaikan, tetapi untuk pasta solder energi baru yang dapat dicuci dengan air, jika tekanan pembilasan air DI melebihi 0,2MPa, pori-pori mikro di antarmuka IMC yang tidak diawetkan secara sempurna akan terhapus, yang akan menjadi lokasi inisiasi retakan yang disukai di bawah tekanan termal berikutnya. Kami merekomendasikan penggunaan penyemprotan tersegmentasi: pembasahan bertekanan rendah pada 0,08MPa pada tahap pertama, pembersihan utama pada 0,15MPa pada tahap tengah, dan pembilasan pada 0,05MPa pada tahap akhir. Hal ini menghilangkan turunan rosin tanpa merusak lapisan Cu6Sn5 yang baru terbentuk. Pada akhirnya, dalam uji kejut termal -40°C/125°C, siklus kegagalan sambungan solder diperpanjang dari 830 menjadi 1120 siklus, sepenuhnya memverifikasi bahwa pasta solder, proses, dan pembersihan harus dicocokkan dalam loop tertutup untuk mewujudkan nilai sebenarnya dari pasta solder keandalan.
