O teste de ciclo de temperatura não consiste simplesmente em jogar um PCBA em uma câmara térmica e alterná-lo para frente e para trás; deve reproduzir com precisão o processo de acumulação de tensão das juntas de solda sob repetidas expansões e contrações térmicas. Nossa linha de produção JJY normalmente usa uma faixa de temperatura extrema de -40°C a +125°C, com uma única rampa de aquecimento/resfriamento estritamente controlada em 5 minutos e uma permanência de 15 minutos em temperaturas altas e baixas para formar um ciclo completo. Esta configuração de parâmetro está mais próxima dos cenários reais de serviço do PCBA de controle automotivo e industrial do que dos requisitos convencionais da IEC 60068-2-14.
A falha da junta de solda muitas vezes não ocorre como fratura súbita, mas começa com microfissuras na interface da camada IMC, que se propagam gradualmente à medida que o número de ciclos aumenta. Durante a análise transversal após o 300º ciclo, descobrimos que as placas que usam solda SAC305 com uma temperatura de pico de reFluxo de apenas 235°C geralmente tinham uma camada fina de Cu6Sn5 com baixa continuidade, enquanto as placas com uma temperatura de pico estável de 245°C mantida por mais de 60 segundos tinham uma camada IMC densa e uniforme, com Início de trinca significativamente retardado. Isto indica que o perfil de refluxo tem um impacto decisivo no desempenho do ciclo térmico.
A sequência de falha das juntas de solda para diferentes componentes no mesmo PCBA também segue um padrão claro: as juntas de solda BGA normalmente falham 120 a 150 ciclos antes das juntas de solda QFP. A principal razão é que as juntas de solda BGA são completamente cobertas pelo pacote, têm longos caminhos de dissipação de calor e fraca capacidade de liberação de tensão térmica. Em contraste In, as juntas de solda do resistor 0402 são as mais resistentes ao ciclo, devido à sua pequena área de almofada, pequeno volume da junta de solda e maior capacidade de absorção de energia de deformação térmica. Portanto, os resultados do ciclo térmico não podem ser avaliados apenas pela aprovação/reprovação geral; A análise de raios X e metalográfica da seção transversal deve ser combinada para localizar o ponto de falha mais precoce.
Durante os testes, descobrimos que as almofadas com offset de impressão de pasta de solda superior a 75μm mostraram um aumento significativo na taxa de vazios após o 200º ciclo, enquanto as juntas de solda com offset controlado dentro de 30μm ainda não apresentavam anormalidades de conectividade mesmo após 500 ciclos. Isto confirma que a correspondência entre a precisão da abertura do estêncil e a pressão do rodo fornece suporte fundamental para a vida útil do ciclo térmico. JJY atualmente define o limite de inspeção SPI em um desvio de volume de pasta de solda de ±9% e deslocamento posicional ≤30μm, que é uma linha vermelha do processo derivada do cálculo reverso com base em extensos dados de ciclos térmicos.
Os testes de desempenho elétrico após a ciclagem térmica devem ser realizados sob carga; o teste de continuidade com um multímetro em condições sem carga não consegue identificar circuitos abertos intermitentes causados por microfissuras. Exigimos operação contínua por 2 horas sob tensão nominal e corrente de carga antes da verificação funcional. Houve um lote de módulos de energia que passou 100% na inspeção em temperatura ambiente, mas acionou a proteção OCP imediatamente após a inicialização após o ciclo térmico. A desmontagem revelou microfissuras em forma de anel nas juntas de solda na parte inferior do MOSFET, que exibiam apenas um estado de alta resistência sob carga de tensão térmica.
