온도 사이클링 테스트는 단순히 PCBA를 열 챔버에 넣고 앞뒤로 순환하는 것이 아닙니다. 반복적인 열팽창과 수축에 따른 솔더 조인트의 응력 축적 과정을 정확하게 재현해야 합니다. 당사의 JJY 생산 라인은 일반적으로 -40°C ~ +125°C의 극한 온도 범위를 사용하며 단일 가열/냉각 램프는 5분 이내에 엄격하게 제어되고 고온 및 저온 모두에서 15분 동안 유지되어 완전한 사이클을 형성합니다. 이 매개변수 설정은 IEC 60068-2-14의 기존 요구 사항보다 자동차 및 산업 제어 PCBA의 실제 서비스 시나리오에 더 가깝습니다.

솔더 접합 실패는 갑작스러운 파손으로 발생하지 않는 경우가 많지만 IMC 층 경계면의 미세 균열로 시작하여 사이클 수가 증가함에 따라 점진적으로 전파됩니다. 300번째 사이클 이후의 단면 분석에서 우리는 리플로우 피크 온도가 235°C에 불과한 SAC305 솔더를 사용하는 보드는 일반적으로 연속성이 좋지 않은 얇은 Cu6Sn5 층을 갖는 반면, 60초 이상 유지되는 안정적인 피크 온도 245°C를 갖는 보드는 균열 시작이 상당히 지연되는 조밀하고 균일한 IMC 층을 갖는다는 것을 발견했습니다. 이는 리플로우 프로파일이 열 순환 성능에 결정적인 영향을 미친다는 것을 나타냅니다.

동일한 PCBA의 다양한 구성요소에 대한 솔더 조인트의 실패 순서도 명확한 패턴을 따릅니다. 즉, BGA 솔더 조인트는 일반적으로 QFP 솔더 조인트보다 120~150주기 더 일찍 실패합니다. 주된 이유는 BGA 솔더 조인트가 패키지로 완전히 덮여 있고, 열 방출 경로가 길고, 열 응력 방출 기능이 약하기 때문입니다. In 대비, 0402 저항기 솔더 조인트는 작은 패드 면적, 작은 솔더 조인트 볼륨 및 더 강력한 열 변형 에너지 흡수 기능으로 인해 사이클 저항성이 가장 높습니다. 따라서 열 순환 결과는 전체 합격/불합격만으로 판단할 수 없습니다. 가장 빠른 파손 지점을 찾으려면 X선 및 금속 단면 분석을 결합해야 합니다.

테스트 중, 75μm를 초과하는 솔더 페이스트 인쇄 오프셋이 있는 패드는 200번째 사이클 이후 보이드율이 크게 증가한 반면, 30μm 이내로 제어된 오프셋을 가진 솔더 조인트는 500번째 사이클 후에도 여전히 연결 이상이 없는 것으로 나타났습니다. 이는 스텐실 개구 정확도와 스퀴지 압력 간의 일치가 열 순환 수명에 대한 근본적인 지원을 제공한다는 것을 확인시켜 줍니다. JJY은 현재 솔더 페이스트 볼륨 편차 ±9% 및 위치 오프셋 ≤30μm에서 SPI 검사 임계값을 설정합니다. 이는 광범위한 열 순환 데이터를 기반으로 한 역 계산에서 파생된 프로세스 레드 라인입니다.

열 순환 후 전기 성능 테스트는 부하 상태에서 수행되어야 합니다. 무부하 조건에서 멀티미터를 사용한 연속성 테스트로는 미세 균열로 인한 간헐적인 개방 회로를 전혀 식별할 수 없습니다. 기능 검증 전 정격 전압 및 부하 전류 하에서 2시간 동안 연속 작동이 필요합니다. 실온에서 100% 검사를 통과했지만 열 사이클링 후 전원을 켜는 즉시 OCP 보호를 트리거한 전원 모듈 배치가 있었습니다. 분해를 통해 MOSFET 하단 솔더 조인트에 링 모양의 미세 균열이 나타났으며, 이는 열 응력 부하 하에서만 높은 저항 상태를 나타냈습니다.