Электронные платы управления накоплением энергии ежедневно подвергаются 3–5 циклам глубокой зарядки-разрядки в преобразователях энергии ветра и интегрированных устройствах с солнечными батареями. Температура поверхности печатной платы резко возрастает от комнатной температуры до 95°C, а затем снова снижается. Это повторяющееся тепловое расширение и сжатие приводит к появлению микротрещин в паяных соединениях, выполненных с использованием традиционной паяльной пасты 63/37, уже после 2000 циклов. In В ходе реальных испытаний новой энергетической паяльной пасты, микролегированной 0,05% никеля, целостность паяного соединения сохранялась в тех же условиях эксплуатации. Ключ заключается в синергическом подавлении зернограничного скольжения первичной фазой SnAgCu и дисперсной фазой NiSn3 в паяльной пасте, в то время как механизм медленного высвобождения органических кислот во флюсовой системе снижает скорость коррозии медных подложек при высоких температурах.
Процесс печати оказывает существенное влияние на сопротивление термической усталости паяльной пасты. Если давление ракеля превысит 0,35 МПа, это приведет к разрушению частиц паяльной пасты и снижению содержания металлического порошка до 88,2%, что приведет к недостаточной плотности паяного соединения после оплавления. На производственной линии на заводе в Дунгуане мы обнаружили, что, когда размер отверстия трафарета был рассчитан на плату толщиной 0,3 мм, но использовался на плате толщиной 0,25 мм, фактический объем паяльной пасты был на 12,7% меньше. После термоциклирования толщина IMC в нижней части шариков припоя BGA была неравномерной: самая тонкая точка составляла всего 1,8 мкм, что намного ниже стандарта ≥3,2 мкм, необходимого для надежности паяльной пасты. Это показывает, что выбор паяльной пасты необходимо оценивать в сочетании с конкретной толщиной платы, расположением компонентов и путями рассеивания тепла, а не полагаться исключительно на количество термических циклов, указанное в таблице параметров TDS.
Настройка пиковой температуры оплавления должна соответствовать диапазону активности паяльной пасты. Для новой энергетической паяльной пасты с номинальной температурой плавления 217°C, когда время оплавления при пиковой температуре 235°C превышает 65 секунд, параметр Cl? концентрация ионов в остатках флюса возрастает до 0,11мг/см2, ускоряя электрохимическую миграцию по краям паяного соединения. Однако при снижении пиковой температуры до 230°C и сокращении времени до 48 секунд термоусталостная долговечность паяных соединений той же паяльной пасты увеличилась на 37%. Это связано с тем, что более низкая температура замедляет аномальную скорость роста интерметаллидов Cu-Sn, а также позволяет избежать укрупнения и дестабилизации выделений Ag3Sn в системе SnAg3.0Cu0.5.
Процесс очистки часто упускается из виду, но для водосмываемой паяльной пасты новой энергии, если давление промывки деионизированной водой превышает 0,2 МПа, она вымывает микропоры в неполностью затвердевшей поверхности раздела IMC, которые станут предпочтительными местами зарождения трещин при последующих термических нагрузках. Рекомендуется использовать сегментированное распыление: смачивание низким давлением 0,08 МПа на первом этапе, основная очистка 0,15 МПа на среднем этапе и промывка 0,05 МПа на завершающем этапе. При этом удаляются производные канифоли, не повреждая новообразованный слой Cu6Sn5. В конечном итоге в испытаниях на термический удар при температуре -40°C/125°C цикл разрушения паяного соединения был увеличен с 830 до 1120 циклов, полностью подтвердив, что паяльная паста, процесс и очистка должны быть согласованы в замкнутом цикле, чтобы понять истинную ценность надежности паяльной пасты.
