เราสุ่มเลือกตัวอย่างบัดกรี 20 ตัวอย่างจากมาเธอร์บอร์ดควบคุมทางอุตสาหกรรมชุดเดียวกันที่ผลิตในสายการผลิต Jia Jinyuan และฝังชิปควบคุมหลัก X86 อย่างสม่ำเสมอในแพ็คเกจ BGA มาตรฐานและชิปหน่วยความจำ DDR4 ระดับอุตสาหกรรมลงในตัวอย่างทั้งหมด ชิ้นงานทั้งหมดได้รับการติดตั้งและบัดกรีโดยใช้เครื่องพิมพ์ DEK เดียวกัน ชุดพารามิเตอร์การตรวจสอบ SPI ชุดเดียวกัน และเตาอบ reflow ของ HELLER เดียวกัน อุณหภูมิการรีโฟลว์สูงสุดได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวดที่ 245±2°C และเวลาที่อยู่เหนือของเหลวจะถูกรักษาไว้ที่ 68±3 วินาที เพื่อให้แน่ใจว่ามีสถานะข้อต่อบัดกรีเริ่มต้นที่มีความสม่ำเสมอสูงและหลีกเลี่ยงความผันผวนของกระบวนการที่รบกวนเกณฑ์ความน่าเชื่อถือที่ตามมา

การทดสอบการเร่งอายุดำเนินการอย่างต่อเนื่องในห้องที่มีอุณหภูมิและความชื้นคงที่ 85°C/85%RH เป็นเวลา 1000 ชั่วโมง ในช่วงเวลานี้ มีการสุ่มตัวอย่างทุกๆ 200 ชั่วโมงสำหรับการตรวจเอกซเรย์ด้วยรังสีเอกซ์ และพบว่าการรวมตัวของโมฆะระดับต่ำกว่าไมครอนเริ่มปรากฏขึ้นในบริเวณขอบของข้อต่อประสาน ในขณะที่ความหนาของชั้นสารประกอบระหว่างโลหะ Cu6Sn5 ใกล้กับส่วนต่อประสานของแผ่นเพิ่มขึ้นจากเริ่มต้น 1.8μm เป็น 3.2μm การเติบโตที่ไม่สม่ำเสมอนี้ทำให้ความต้านทานแรงเฉือนของข้อต่อประสานลดลงโดยตรง เราวัดได้ว่าแรงเฉือนเฉลี่ยลดลง 12.7% หลังจากชั่วโมงที่ 600 แต่เกณฑ์ความล้มเหลวของ IPC-A-610 คลาส 3 ยังไม่ถูกกระตุ้น

การทดสอบวงจรอุณหภูมิตั้งไว้ที่ -40°C×30นาที→+125°°×30นาที โดยรอบเดียวใช้เวลา 2.5 ชั่วโมง หลังจากผ่านไปทั้งหมด 1,500 รอบ พบว่ามีรอยแตกขนาดเล็กตามขวางภายใต้กล้องจุลทรรศน์ใน 63% ของข้อต่อบัดกรี BGA บนด้านแผ่นรักษาพื้นผิว Ni/Au โดยมีความยาวรอยแตกร้าวเข้มข้นในช่วง 8~22μm ความหนาแน่นของความล้มเหลวของรอยต่อประสานในพื้นที่ขอบเขตระหว่างชั้นทองแดงหนา PCB (3 ออนซ์) และโครงสร้างลามิเนต FR-4 ธรรมดานั้นสูงกว่าค่าเฉลี่ยถึง 2.3 เท่า ซึ่งบ่งชี้ว่าค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนของพื้นผิวที่ไม่ตรงกันยังคงเป็นปัญหาคอขวดหลักสำหรับความน่าเชื่อถือในระยะยาวของการบัดกรีมาเธอร์บอร์ดควบคุมทางอุตสาหกรรม

เมื่อทดสอบการสั่นสะเทือนแบบสุ่มซ้อน เราใช้การกระตุ้นบรอดแบนด์ที่ 5~500Hz, Grms=7.5 ตามมาตรฐาน IEC 60068-2-64 หลังจากการทดสอบอย่างต่อเนื่องเป็นเวลา 12 ชั่วโมง พบว่าโหมดการแตกหักของข้อต่อประสานมีการเปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญ ในบรรดาเส้นทางความล้มเหลวซึ่งแต่เดิมถูกครอบงำโดยการแตกร้าวของส่วนต่อประสานนั้น 38% กลายเป็นการแตกหักแบบเปราะของตัวโลหะบัดกรี ซึ่งเกี่ยวข้องอย่างใกล้ชิดกับการที่ชั้น IMC มีความหนามากเกินไป ซึ่งนำไปสู่การหมดสภาพของพลาสติกสำรอง เมื่อมีการวัดแรงเฉือนอีกครั้งในเวลานี้ ค่าได้ลดลงต่ำกว่า 76% ของค่าเริ่มต้น และชิ้นงานบางชิ้นประสบปัญหาการทำงานหยุดชะงักกลางคันจากการสั่นสะเทือน ซึ่งแสดงให้เห็นว่าอัตราการสูญเสียเฟรมการสื่อสาร CAN บัสเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหันเป็น 17.4%

ภาพตัดขวางของรอยต่อประสานที่ล้มเหลวทั้งหมดได้รับการยืนยันโดยการวิเคราะห์องค์ประกอบ SEM-EDS และไม่พบสารตกค้างของฮาโลเจนที่ผิดปกติหรือร่องรอยการอพยพของเงิน ซึ่งตัดการเหนี่ยวนำของการกัดกร่อนของฟลักซ์ออก ผลการทดสอบองค์ประกอบของโลหะผสมบัดกรีนั้นสอดคล้องกับอัตราส่วน SAC305 ดั้งเดิมที่ Jia Jinyuan จัดทำไว้อย่างสมบูรณ์ ซึ่งบ่งชี้ว่าสาเหตุของปัญหาไม่ใช่ตัววัสดุเอง แต่เป็นความซ้ำซ้อนในการออกแบบที่ไม่เพียงพอของเส้นทางการสะสมความเครียดทางความร้อนเชิงกล โดยเฉพาะอย่างยิ่งการขาดการปรับรูปร่างของแผ่นอิเล็กโทรดเป้าหมายและการสำรองกระบวนการเติมน้อยเกินไปสำหรับสถานการณ์การสตาร์ท-สต็อปบ่อยครั้งในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง