Papan kawalan elektronik storan tenaga menjalani 3 hingga 5 kitaran cas-caj dalam setiap hari dalam penukar kuasa angin dan unit bersepadu storan suria. Suhu permukaan PCB meningkat secara mendadak daripada suhu bilik kepada 95°C sebelum turun semula. Pengembangan dan pengecutan haba berulang ini menyebabkan retakan mikro pada sambungan pateri yang dibuat dengan pes pateri 63/37 tradisional selepas hanya 2000 kitaran. In ujian sebenar kami bagi pes pateri tenaga baharu yang digabungkan dengan nikel 0.05%, integriti sambungan pateri dikekalkan di bawah keadaan operasi yang sama. Kuncinya terletak pada penindasan sinergistik terhadap gelinciran sempadan bijian oleh fasa utama SnAgCu dan fasa NiSn3 yang tersebar dalam pes pateri, manakala mekanisme pelepasan perlahan asid organik dalam sistem fluks mengurangkan kadar kakisan substrat kuprum pada suhu tinggi.
Proses pencetakan mempunyai impak yang ketara ke atas rintangan keletihan haba pes pateri. Jika tekanan squeegee melebihi 0.35MPa, ia akan menyebabkan pecahan zarah tampal pateri dan mengurangkan nisbah serbuk logam kepada 88.2%, yang membawa kepada ketumpatan sendi pateri yang tidak mencukupi selepas pengaliran semula. Pada barisan pengeluaran di sebuah kilang di Dongguan, kami mendapati bahawa apabila saiz apertur stensil direka untuk papan tebal 0.3mm tetapi digunakan pada papan nipis 0.25mm, volum tampal pateri sebenar adalah 12.7% lebih kecil. Selepas kitaran haba, ketebalan IMC di bahagian bawah bola pateri BGA adalah tidak sekata, dengan titik paling nipis hanya 1.8μm, jauh di bawah standard ≥3.2μm yang diperlukan untuk pes pateri kebolehpercayaan. Ini menunjukkan bahawa pemilihan tampal pateri mesti dinilai bersama dengan ketebalan papan tertentu, susun atur komponen dan laluan pelesapan haba, dan bukannya bergantung semata-mata pada kiraan kitaran haba yang disenaraikan dalam helaian parameter TDS.
Tetapan suhu puncak aliran semula mesti sepadan dengan tetingkap aktiviti tampal pateri. Untuk pes pateri tenaga baharu dengan takat lebur nominal 217°C, apabila masa pengaliran semula pada puncak 235°C melebihi 65 saat, Cl? kepekatan ion dalam sisa fluks meningkat kepada 0.11mg/cm2, mempercepatkan penghijrahan elektrokimia pada tepi sambungan pateri. Walau bagaimanapun, apabila suhu puncak dikurangkan kepada 230°C dan masa dipendekkan kepada 48 saat, hayat kelesuan haba sambungan pateri pes pateri yang sama meningkat sebanyak 37%. Ini kerana suhu yang lebih rendah melambatkan kadar pertumbuhan abnormal sebatian antara logam Cu-Sn dan juga mengelakkan kekasaran dan ketidakstabilan mendakan Ag3Sn dalam sistem SnAg3.0Cu0.5.
Proses pembersihan sering diabaikan, tetapi untuk pes pateri tenaga baharu yang boleh dibasuh dengan air, jika tekanan pembilasan air DI melebihi 0.2MPa, ia akan membasuh mikropori dalam antara muka IMC yang tidak terawat sepenuhnya, yang akan menjadi tapak permulaan retak pilihan di bawah tekanan terma berikutnya. Kami mengesyorkan menggunakan penyemburan bersegmen: pembasahan tekanan rendah pada 0.08MPa pada peringkat pertama, pembersihan utama pada 0.15MPa pada peringkat pertengahan, dan bilas pada 0.05MPa pada peringkat akhir. Ini menghilangkan derivatif rosin tanpa merosakkan lapisan Cu6Sn5 yang baru terbentuk. Akhirnya, dalam ujian renjatan terma -40°C/125°C, kitaran kegagalan sambungan pateri dilanjutkan daripada 830 kepada 1120 kitaran, mengesahkan sepenuhnya bahawa tampal pateri, proses dan pembersihan mesti dipadankan dalam gelung tertutup untuk merealisasikan nilai sebenar tampal pateri kebolehpercayaan.
