เราไม่ทำการทดสอบการหมุนเวียนด้วยความร้อนแบบบัดกรีเพียงเพื่อให้เป็นไปตามข้อกำหนดของรายงาน เป้าหมายของเราคือการระบุสารบัดกรีที่ไม่มีปัญหาหลังจากใช้เวลาหลายร้อยชั่วโมงในสายการผลิต แต่พัฒนาข้อต่อบัดกรีเย็นเมื่อติดตั้งในยานพาหนะ เงื่อนไขการทดสอบต้องสอดคล้องกับสถานการณ์การใช้งานของลูกค้าอย่างเคร่งครัด ตัวอย่างเช่น อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ในยานยนต์โดยทั่วไปจะใช้อุณหภูมิ -40°C ถึง 125°C, 1,000 รอบ โดยมีการควบคุมอัตราการทำความร้อนและความเย็นภายใน 10°C/นาที เตาอบที่มีค่าเบี่ยงเบนอุณหภูมิเกิน ±2°C จะต้องปิดเครื่องเพื่อสอบเทียบ ไม่เช่นนั้นไม่ว่าข้อมูลจะดูดีแค่ไหนก็ไม่มีประโยชน์

ในระหว่างการหมุนเวียนด้วยความร้อน ความล้มเหลวของข้อต่อการบัดกรีมักจะเริ่มต้นที่ชั้น IMC บนพื้นผิว โดยเฉพาะอย่างยิ่ง In หลังจากการขยายตัวและการหดตัวเนื่องจากความร้อนซ้ำแล้วซ้ำอีก ระบบ SnAgCu มีแนวโน้มที่จะพบกับการเปลี่ยนแปลงแบบเร่งของ Cu6Sn5 ไปเป็น Cu3Sn และเกรนหยาบ ซึ่งจะกระตุ้นให้เกิดการแพร่กระจายของรอยแตกขนาดเล็ก เนื้อประสานที่ดัดแปลงด้วยนิกเกิลหรือบิสมัทจะมีอัตราการเติบโตของสารประกอบระหว่างโลหะที่เสถียรกว่า อย่างไรก็ตาม เมื่อปริมาณนิกเกิลเกิน 0.05% ความเสี่ยงที่ลายฉลุอุดตันระหว่างการพิมพ์จะเพิ่มขึ้นอย่างมาก ดังนั้น ในระหว่างการเลือก ข้อมูลการหมุนเวียนของความร้อนจะต้องได้รับการประเมินร่วมกับการออกแบบรูรับแสงแบบสเตนซิล แรงดันของไม้กวาดหุ้มยาง และอุณหภูมิสูงสุดของการไหลกลับในการตรวจสอบ DOE

การวัดแสดงให้เห็นว่าประสิทธิภาพการหมุนเวียนด้วยความร้อนของสารบัดกรีชนิดเดียวกันนั้นแตกต่างกันอย่างมากตามพื้นผิว PCB ที่แตกต่างกัน วงจรความล้มเหลวของข้อต่อบัดกรีบนบอร์ด OSP โดยทั่วไปจะสั้นกว่าบอร์ด ENIG มากกว่า 30% เนื่องจากความหนาของฟิล์ม OSP ที่ไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดการเปียกเฉพาะจุดที่ไม่สอดคล้องกันในระหว่างการรีโฟลว์ ทำให้เกิดรอยแตกร้าวตั้งแต่เนิ่นๆ ที่จุดความเข้มข้นของความเครียดจากความร้อน แม้ว่า ENIG จะมีราคาแพงกว่า แต่ชั้นนิกเกิลสามารถบัฟเฟอร์ CTE ที่ไม่ตรงกันระหว่างซับสเตรตทองแดงและข้อต่อบัดกรีได้ ความแตกต่างนี้เด่นชัดเป็นพิเศษในการทดสอบช่วงอุณหภูมิกว้างตั้งแต่ -55°C ถึง 150°C

ก่อนการทดสอบ จะต้องได้รับการยืนยันว่าตัวอย่างทั้งหมดได้เสร็จสิ้นการบัดกรีแบบรีโฟลว์มาตรฐาน โดยไม่มีข้อต่อที่เย็นหรือไม่เพียงพอ ความครอบคลุมในการเก็บตัวอย่างรังสีเอกซ์ต้องไม่น้อยกว่า 3% ต่อชุด แบทช์ที่มีอัตราพลาด AOI สูงกว่า 0.5% จะถูกปฏิเสธโดยตรง เนื่องจากการหมุนเวียนด้วยความร้อนจะขยายเฉพาะข้อบกพร่องเริ่มต้นเท่านั้น แทนที่จะปกปิดไว้ ครั้งหนึ่งเราเคยพบสารบัดกรีจำนวนหนึ่งซึ่งข้อต่อทั้งหมดแตกร้าวหลังจากผ่านรอบความร้อน 500 รอบ จากการตรวจสอบพบว่าอุณหภูมิจริงในโซนที่สามของเตาอบ reflow ต่ำกว่าค่าที่ตั้งไว้ 8°C ส่งผลให้อัตราการเป็นโมฆะภายในของข้อต่อบัดกรีเกินมาตรฐาน ปัญหาดังกล่าวไม่สามารถมีสาเหตุมาจากข้อมูลการหมุนเวียนของความร้อนเพียงอย่างเดียว

การวิเคราะห์ภาคตัดขวางหลังจากการหมุนเวียนด้วยความร้อนไม่สามารถพึ่งพาสัณฐานวิทยาของข้อต่อประสานด้วยตาเปล่าเพียงอย่างเดียวได้ ต้องใช้ SEM+EDS เพื่อวัดความหนาของ IMC ในเชิงปริมาณ ความสม่ำเสมอขององค์ประกอบ และทิศทางการแพร่กระจายของรอยแตกร้าว โดยเฉพาะ In รอยแตกในแนวทแยงที่ 45° ตามแนวขอบแผ่นมักเป็นผลมาจากความเครียดจากความร้อนและการสั่นสะเทือนทางกล ความล้มเหลวดังกล่าวไม่ค่อยปรากฏในการทดสอบการจัดเก็บที่อุณหภูมิสูงเพียงอย่างเดียว มีเพียงการหมุนเวียนด้วยความร้อนเท่านั้นที่สามารถเปิดเผยได้ ดังนั้น เมื่อลูกค้าต้องการการรับรองเกรดยานยนต์ การหมุนเวียนความร้อนจึงเป็นเกณฑ์บังคับเสมอ

เราขอแนะนำให้ฝังการทดสอบการหมุนเวียนด้วยความร้อนในขั้นตอนที่สองของกระบวนการแนะนำการบัดกรี โดยเริ่มต้นทันทีหลังจากเสร็จสิ้นการพิมพ์ขั้นพื้นฐานและการตรวจสอบการรีโฟลว์ ควรรันกลุ่มตัวอย่างแบบขนานอย่างน้อยสามกลุ่มพร้อมกันในแต่ละครั้ง โดยกลุ่มหนึ่งจะถูกเก็บไว้เป็นข้อมูลสำรองสำหรับการทดสอบซ้ำเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนกำหนดการตรวจสอบทั้งหมดเนื่องจากการหยุดชะงักที่ผิดปกติเพียงครั้งเดียว ท้ายที่สุดแล้ว สายการผลิตไม่สามารถรอได้ และการทดสอบการหมุนเวียนด้วยความร้อนเพียงครั้งเดียวใช้เวลาเพียง 7 วันหรือมากถึง 20 วัน ดังนั้นกรอบเวลาจึงต้องได้รับการควบคุมอย่างเข้มงวด