Não realizamos testes de ciclagem térmica de pasta de solda apenas para atender aos requisitos do relatório; nosso objetivo é identificar pastas de solda que não apresentem problemas após centenas de horas na linha de produção, mas que desenvolvam juntas de solda a frio depois de instaladas em veículos. As condições de teste devem estar estritamente alinhadas com os cenários de uso final do cliente. Por exemplo, a eletrônica automotiva geralmente usa temperaturas de -40°C a 125°C, 1.000 ciclos, com taxas de aquecimento e resfriamento controladas dentro de 10°C/min. Qualquer forno com desvio de temperatura superior a ±2°C deve ser desligado para calibração; caso contrário, não importa quão bons sejam os dados, eles serão Inúteis.
Durante o ciclo térmico, as falhas nas juntas de solda geralmente iniciam na camada IMC interfacial. In em particular, após repetidas expansões e contrações térmicas, os sistemas SnAgCu tendem a experimentar transformação acelerada de Cu6Sn5 em Cu3Sn e engrossamento de grãos, o que por sua vez desencadeia a propagação de microfissuras. Pastas de solda modificadas com níquel ou bismuto apresentam taxas de crescimento de compostos intermetálicos mais estáveis. No entanto, quando o teor de níquel excede 0,05%, o risco de entupimento do estêncil durante a impressão aumenta significativamente. Portanto, durante a seleção, os dados do ciclo térmico devem ser avaliados juntamente com o projeto da abertura do estêncil, a pressão do rodo e a temperatura de pico de reFluxo na verificação do DOE.
As medições mostram que o desempenho do ciclo térmico da mesma pasta de solda varia muito entre os diferentes acabamentos de superfície da PCB. O ciclo de falha da junta de solda nas placas OSP é geralmente 30% mais curto do que nas placas ENIG. Isso ocorre porque a espessura irregular do filme OSP leva a um umedecimento local inconsistente durante o refluxo, causando o Início precoce de trincas nos pontos de concentração de tensão térmica. Embora o ENIG seja mais caro, a camada de níquel pode amortecer a incompatibilidade de CTE entre o substrato de cobre e a junta de solda. Esta diferença é particularmente pronunciada em testes de ampla faixa de temperatura de -55°C a 150°C.
Antes do teste, deve ser confirmado que todas as amostras completaram a soldagem por refluxo padrão sem juntas de solda frias ou insuficientes. A cobertura da amostragem de raios X não deve ser inferior a 3% por lote. Lotes com uma taxa de falha de AOI superior a 0,5% são rejeitados diretamente, porque o ciclo térmico apenas amplifica os defeitos iniciais em vez de mascará-los. Certa vez, encontramos um lote de pasta de solda onde todas as juntas quebraram após 500 ciclos térmicos. A investigação revelou que a temperatura real na terceira zona do forno de refluxo era 8°C inferior ao valor definido, fazendo com que a taxa de vazios internos das juntas de solda excedesse o padrão. Tais problemas não podem ser causados apenas pelos dados do ciclo térmico.
A análise da seção transversal após a ciclagem térmica não pode depender apenas da morfologia macroscópica da junta de solda; SEM+EDS deve ser usado para medir quantitativamente a espessura do IMC, uniformidade de composição e direção de propagação de fissuras. In, em particular, fissuras diagonais a 45° ao longo da borda da almofada são frequentemente o resultado de tensão térmica e vibração mecânica acopladas. Tais falhas raramente aparecem apenas em testes de armazenamento em alta temperatura; apenas a ciclagem térmica pode expô-los. Portanto, quando os clientes exigem certificação de nível automotivo, a ciclagem térmica sempre foi um limite obrigatório.
Recomendamos incorporar o teste de ciclo térmico no segundo estágio do processo de introdução da pasta de solda, começando imediatamente após a conclusão da impressão básica e da verificação de refluxo. Pelo menos três grupos de amostras paralelos devem ser executados simultaneamente de cada vez, com um grupo retido como backup de reteste para evitar a interrupção de todo o cronograma de verificação devido a uma única interrupção anormal. Afinal, a linha de produção não pode esperar, e um único teste de ciclo térmico leva de 7 a 20 dias, portanto a janela de tempo deve ser rigorosamente controlada.
