우리는 보고 요구 사항을 충족하기 위해 솔더 페이스트 열 순환 테스트를 수행하지 않습니다. 우리의 목표는 생산 라인에서 수백 시간을 보낸 후에도 문제가 나타나지 않지만 차량에 설치된 후에는 콜드 솔더 조인트를 개발하는 솔더 페이스트를 식별하는 것입니다. 테스트 조건은 고객의 최종 사용 시나리오와 엄격하게 일치해야 합니다. 예를 들어, 자동차 전자 장치는 일반적으로 -40℃ ~ 125℃, 1000 사이클을 사용하며 가열 및 냉각 속도는 10℃/min 이내로 제어됩니다. 온도 편차가 ±2℃를 초과하는 오븐은 교정을 위해 종료되어야 합니다. 그렇지 않으면 데이터가 아무리 좋아 보여도 쓸모가 없습니다.

열 순환 중에 솔더 접합 실패는 종종 계면 IMC 층에서 시작됩니다. 특히, SnAgCu 시스템은 열팽창과 수축이 반복된 후 Cu6Sn5에서 Cu3Sn으로의 변환이 가속화되고 결정립 조대화가 발생하는 경향이 있으며 이는 결국 미세균열 전파를 유발합니다. 니켈이나 비스무트로 개질된 솔더 페이스트는 보다 안정적인 금속간 화합물 성장 속도를 나타냅니다. 그러나 니켈 함량이 0.05%를 초과하면 인쇄 중 스텐실이 막힐 위험이 크게 높아집니다. 따라서 선택하는 동안 열 순환 데이터는 DOE 검증 시 스텐실 개구 설계, 스퀴지 압력 및 리플로우 최고 온도와 함께 평가되어야 합니다.

측정 결과, 동일한 솔더 페이스트의 열 순환 성능은 PCB 표면 마감재에 따라 크게 달라지는 것으로 나타났습니다. OSP 보드의 납땜 연결 실패 주기는 일반적으로 ENIG 보드보다 30% 이상 짧습니다. 이는 고르지 못한 OSP 필름 두께로 인해 리플로우 중에 국지적 습윤이 일관되지 않아 열 응력 집중 지점에서 조기에 균열이 시작되기 때문입니다. ENIG는 더 비싸지만 니켈 층은 구리 기판과 솔더 접합 사이의 CTE 불일치를 완화할 수 있습니다. 이러한 차이는 -55℃에서 150℃까지의 넓은 온도 범위 테스트에서 특히 두드러집니다.

테스트하기 전에 모든 샘플이 냉간 또는 불충분한 솔더 조인트 없이 표준 리플로우 솔더링을 완료했는지 확인해야 합니다. X선 샘플링 범위는 배치당 3% 이상이어야 합니다. AOI 미스율이 0.5%보다 높은 배치는 바로 거부됩니다. 왜냐하면 열 사이클링은 초기 결함을 마스킹하는 것이 아니라 증폭시키기만 하기 때문입니다. 우리는 500번의 열 주기 후에 모든 접합부가 갈라지는 솔더 페이스트 배치를 본 적이 있습니다. 조사 결과 리플로우 오븐의 세 번째 구역의 실제 온도는 설정값보다 8℃ 낮아 솔더 조인트의 내부 보이드율이 기준을 초과한 것으로 나타났습니다. 이러한 문제는 열 순환 데이터만으로는 근본 원인이 될 수 없습니다.

열 순환 후 단면 분석은 거시적인 솔더 접합 형태에만 의존할 수 없습니다. SEM+EDS는 IMC 두께, 조성 균일성, 균열 전파 방향을 정량적으로 측정하는 데 사용해야 합니다. In 특히, 패드 가장자리를 따라 45° 대각선 균열은 열 응력과 기계적 진동이 결합된 결과인 경우가 많습니다. 이러한 실패는 고온 보관 테스트만으로는 거의 나타나지 않습니다. 열 순환만이 이를 노출시킬 수 있습니다. 따라서 고객이 자동차 등급 인증을 요구할 때 열 순환은 항상 필수 임계값이었습니다.

기본 인쇄 가능성 및 리플로우 검증이 완료된 직후부터 시작하여 솔더 페이스트 도입 프로세스의 두 번째 단계에 열 순환 테스트를 포함시키는 것이 좋습니다. 매번 최소 3개의 병렬 샘플 그룹을 동시에 실행해야 하며, 한 그룹은 비정상 중단으로 인해 전체 검증 일정이 중단되는 것을 방지하기 위해 재테스트 백업으로 유지되어야 합니다. 결국 생산 라인은 기다릴 여유가 없으며 단일 열 사이클링 테스트에는 짧게는 7일, 길게는 20일이 소요되므로 시간 창을 엄격하게 제어해야 합니다.