Kami tidak melakukan uji siklus termal pasta solder hanya untuk memenuhi persyaratan laporan; tujuan kami adalah mengidentifikasi pasta solder yang tidak menunjukkan masalah setelah ratusan jam berada di jalur produksi tetapi mengembangkan sambungan solder dingin setelah dipasang di kendaraan. Kondisi pengujian harus selaras dengan skenario penggunaan akhir pelanggan. Misalnya, elektronik otomotif biasanya menggunakan -40℃ hingga 125℃, 1000 siklus, dengan laju pemanasan dan pendinginan dikontrol dalam 10℃/menit. Setiap oven dengan deviasi suhu melebihi ±2℃ harus dimatikan untuk kalibrasi; jika tidak, betapapun bagusnya data tersebut, tidak ada gunanya.
Selama siklus termal, kegagalan sambungan solder sering kali dimulai pada lapisan IMC antarmuka. In khususnya, setelah ekspansi dan kontraksi termal berulang, sistem SnAgCu cenderung mengalami percepatan transformasi Cu6Sn5 menjadi Cu3Sn dan pengerasan butiran, yang pada gilirannya memicu perambatan retakan mikro. Pasta solder yang dimodifikasi dengan nikel atau bismut menunjukkan tingkat pertumbuhan senyawa intermetalik yang lebih stabil. Namun, bila kandungan nikel melebihi 0,05%, risiko penyumbatan stensil selama pencetakan meningkat secara signifikan. Oleh karena itu, selama pemilihan, data siklus termal harus dievaluasi bersama dengan desain bukaan stensil, tekanan alat pembersih yg terbuat dr karet, dan suhu puncak reflow dalam verifikasi DOE.
Pengukuran menunjukkan bahwa kinerja siklus termal dari pasta solder yang sama sangat bervariasi di berbagai permukaan PCB yang berbeda. Siklus kegagalan sambungan solder pada papan OSP umumnya 30% lebih pendek dibandingkan pada papan ENIG. Hal ini karena ketebalan film OSP yang tidak merata menyebabkan pembasahan lokal yang tidak konsisten selama reflow, menyebabkan retakan terjadi lebih awal pada titik konsentrasi tegangan termal. Meskipun ENIG lebih mahal, lapisan nikel dapat menyangga ketidakcocokan CTE antara substrat tembaga dan sambungan solder. Perbedaan ini terutama terlihat pada pengujian rentang suhu yang luas dari -55℃ hingga 150℃.
Sebelum pengujian, harus dipastikan bahwa semua sampel telah menyelesaikan penyolderan reflow standar tanpa sambungan solder yang dingin atau tidak memadai. Cakupan pengambilan sampel sinar-X harus minimal 3% per batch. Batch dengan tingkat kesalahan AOI yang lebih tinggi dari 0,5% akan langsung ditolak, karena siklus termal hanya memperbesar cacat awal, bukan menutupinya. Kami pernah menemukan sekumpulan pasta solder yang semua sambungannya retak setelah 500 siklus termal. Investigasi mengungkapkan bahwa suhu sebenarnya di zona ketiga oven reflow adalah 8℃ lebih rendah dari nilai yang ditetapkan, menyebabkan tingkat kekosongan internal sambungan solder melebihi standar. Permasalahan seperti ini tidak dapat disebabkan oleh data siklus termal saja.
Analisis penampang setelah siklus termal tidak dapat hanya mengandalkan morfologi sambungan solder makroskopis; SEM+EDS harus digunakan untuk mengukur ketebalan IMC, keseragaman komposisi, dan arah perambatan retak secara kuantitatif. In khususnya, retakan diagonal pada 45° di sepanjang tepi bantalan sering kali disebabkan oleh tekanan termal dan getaran mekanis. Kegagalan seperti ini jarang terjadi pada pengujian penyimpanan suhu tinggi saja; hanya siklus termal yang dapat mengeksposnya. Oleh karena itu, ketika pelanggan memerlukan sertifikasi tingkat otomotif, siklus termal selalu menjadi ambang batas wajib.
Kami merekomendasikan untuk menyematkan pengujian siklus termal pada tahap kedua proses pengenalan pasta solder, dimulai segera setelah kemampuan cetak dasar dan verifikasi aliran ulang selesai. Setidaknya tiga kelompok sampel paralel harus dijalankan secara bersamaan setiap kali, dengan satu kelompok dipertahankan sebagai cadangan pengujian ulang untuk menghindari gangguan seluruh jadwal verifikasi karena satu gangguan abnormal. Lagi pula, lini produksi tidak bisa menunggu, dan satu pengujian siklus termal hanya memerlukan waktu 7 hari atau paling lama 20 hari, sehingga jangka waktunya harus dikontrol dengan ketat.
