การทดสอบการหมุนเวียนตามอุณหภูมิไม่ใช่แค่การโยน PCBA เข้าไปในห้องระบายความร้อนแล้ววนไปมาเท่านั้น ต้องจำลองกระบวนการสะสมความเครียดของข้อต่อประสานอย่างถูกต้องแม่นยำภายใต้การขยายตัวและการหดตัวจากความร้อนซ้ำๆ โดยทั่วไปสายการผลิต JJY ของเราจะใช้ช่วงอุณหภูมิสุดขั้วที่ -40°C ถึง +125°C โดยมีทางลาดทำความร้อน/ทำความเย็นทางเดียวควบคุมอย่างเข้มงวดภายใน 5 นาที และคงอยู่ 15 นาทีที่อุณหภูมิสูงและต่ำเพื่อสร้างวงจรที่สมบูรณ์ การตั้งค่าพารามิเตอร์นี้ใกล้เคียงกับสถานการณ์การบริการจริงของ PCBA การควบคุมยานยนต์และอุตสาหกรรมมากกว่าข้อกำหนดทั่วไปของ IEC 60068-2-14

ความล้มเหลวของข้อต่อบัดกรีมักจะไม่เกิดขึ้นเนื่องจากการแตกหักอย่างกะทันหัน แต่เริ่มต้นด้วยรอยแตกขนาดเล็กที่ส่วนต่อประสานเลเยอร์ IMC ซึ่งจะค่อยๆ แพร่กระจายเมื่อจำนวนรอบเพิ่มขึ้น ในระหว่างการวิเคราะห์ภาคตัดขวางหลังจากรอบที่ 300 เราพบว่าบอร์ดที่ใช้บัดกรี SAC305 ที่มีอุณหภูมิรีโฟลว์สูงสุดเพียง 235°C โดยทั่วไปแล้วจะมีชั้น Cu6Sn5 บางๆ ที่มีความต่อเนื่องต่ำ ในขณะที่บอร์ดที่มีอุณหภูมิพีคคงที่ที่ 245°C คงไว้นานกว่า 60 วินาทีมีชั้น IMC ที่หนาแน่นและสม่ำเสมอ โดยมีการเริ่มต้นการแตกร้าวที่ล่าช้าอย่างมาก สิ่งนี้บ่งชี้ว่าโปรไฟล์การรีโฟลว์มีผลกระทบอย่างชัดเจนต่อประสิทธิภาพการหมุนเวียนเนื่องจากความร้อน

ลำดับความล้มเหลวของข้อต่อบัดกรีสำหรับส่วนประกอบที่แตกต่างกันบน PCBA เดียวกันก็มีรูปแบบที่ชัดเจนเช่นกัน: โดยทั่วไปแล้วข้อต่อบัดกรี BGA จะล้มเหลว 120 ถึง 150 รอบเร็วกว่าข้อต่อบัดกรี QFP เหตุผลหลักก็คือ ข้อต่อบัดกรี BGA ถูกห่อหุ้มไว้โดยสมบูรณ์ในบรรจุภัณฑ์ มีเส้นทางการกระจายความร้อนที่ยาวนาน และความสามารถในการปลดปล่อยความเครียดจากความร้อนต่ำ คอนทราสต์ In ข้อต่อบัดกรีตัวต้านทาน 0402 มีความทนทานต่อวงจรมากที่สุด เนื่องจากพื้นที่แผ่นเล็ก ปริมาตรข้อต่อบัดกรีเล็ก และความสามารถในการดูดซับพลังงานความเครียดจากความร้อนที่แข็งแกร่งกว่า ดังนั้น ผลการหมุนเวียนความร้อนจึงไม่สามารถตัดสินได้จากผ่าน/ไม่ผ่านโดยรวมเพียงอย่างเดียว การวิเคราะห์ภาคตัดขวางด้วยรังสีเอกซ์และโลหะวิทยาจะต้องนำมารวมกันเพื่อค้นหาจุดที่เกิดความเสียหายเร็วที่สุด

ในระหว่างการทดสอบ เราพบว่าแผ่นอิเล็กโทรดที่มีการพิมพ์ออฟเซ็ตการบัดกรีเกิน 75μm แสดงให้เห็นอัตราการเป็นโมฆะเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญหลังจากรอบที่ 200 ในขณะที่ข้อต่อบัดกรีที่มีการควบคุมออฟเซ็ตภายใน 30μm ยังคงไม่มีความผิดปกติของการเชื่อมต่อแม้จะหลังจากผ่านไป 500 รอบแล้ว นี่เป็นการยืนยันว่าการจับคู่ระหว่างความแม่นยำของรูรับแสงลายฉลุและแรงกดของไม้กวาดหุ้มยางนั้นให้การสนับสนุนขั้นพื้นฐานสำหรับอายุการใช้งานของวงจรความร้อน ปัจจุบัน JJY ได้ตั้งค่าเกณฑ์การตรวจสอบ SPI ไว้ที่ส่วนเบี่ยงเบนปริมาตรของสารบัดกรีที่ ±9% และออฟเซ็ตตำแหน่ง ≤30μm ซึ่งเป็นเส้นสีแดงของกระบวนการที่ได้มาจากการคำนวณแบบย้อนกลับโดยอิงจากข้อมูลการหมุนเวียนของความร้อนที่ครอบคลุม

การทดสอบสมรรถนะทางไฟฟ้าหลังจากการหมุนเวียนความร้อนจะต้องดำเนินการภายใต้ภาระ การทดสอบความต่อเนื่องด้วยมัลติมิเตอร์ในสภาวะที่ไม่มีโหลดไม่สามารถระบุวงจรเปิดที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งเกิดจากรอยแตกขนาดเล็กได้เลย เราต้องการการทำงานต่อเนื่องเป็นเวลา 2 ชั่วโมงภายใต้แรงดันไฟฟ้าและกระแสโหลดที่กำหนดก่อนที่จะมีการตรวจสอบการทำงาน มีโมดูลพลังงานชุดหนึ่งที่ผ่านการตรวจสอบ 100% ที่อุณหภูมิห้อง แต่ทริกเกอร์การป้องกัน OCP ทันทีที่เปิดเครื่องหลังจากการหมุนเวียนความร้อน การถอดแยกชิ้นส่วนเผยให้เห็นรอยแตกขนาดเล็กรูปวงแหวนในข้อต่อบัดกรีที่ด้านล่างของ MOSFET ซึ่งแสดงเฉพาะสถานะความต้านทานสูงภายใต้การโหลดความเครียดจากความร้อน