Độ tin cậy của chất hàn không phải là một đặc tính cố định mà là kết quả động được hình thành bởi hoạt động luyện kim của hợp kim trong quá trình In, nấu chảy lại, lão hóa và áp lực vận hành, do đó, việc chọn Sn63Pb37 thay vì SAC305 không chỉ chuyển điểm nóng chảy từ 183°C sang 217°C mà còn làm thay đổi cơ bản động học phản ứng bề mặt tại giao diện Cu-solder, trong đó Pb ngăn chặn sự phát triển của Cu6Sn5 trong khi Ag và Cu trong hợp kim SAC đẩy nhanh quá trình hình thành IMC dạng vỏ sò dưới các chuyến du ngoạn nhiệt lặp đi lặp lại.
Các thử nghiệm chu kỳ nhiệt trên −40°C đến +125°C cho thấy các mối nối Sn63Pb37 thường tồn tại sau 3.000 chu kỳ trước khi bắt đầu có vết nứt vi mô ở các cạnh tấm đệm, trong khi các mối nối SAC305 thường hỏng trong khoảng 1.200 đến 1.800 chu kỳ tùy thuộc vào lớp hoàn thiện tấm đồng, bởi vì độ cứng cao hơn và độ dẻo thấp hơn của ma trận Sn–Ag–Cu tập trung năng lượng Biến dạng mạnh hơn ở các điểm gián đoạn hình học như Bóng góc BGA hoặc bóng QFN có độ cao cao.
Khi tiếp xúc với 85°C/85% RH trong 1.000 giờ, các tổ hợp SAC305 thể hiện độ lệch điện trở có thể đo được trong mạng lưới phân phối điện do sự di chuyển điện hóa dọc theo ranh giới hạt, đặc Biệt là khi dư lượng clorua vẫn còn sau khi làm sạch không đủ, trong khi các mẫu Sn63Pb37 vẫn giữ được điện trở tiếp xúc ổn định trong các điều kiện giống nhau nhờ khả năng của Pb làm giảm các đường khuếch tán ranh giới hạt và giảm độ linh động của ion.
Sự hiện diện của Ni trong lớp hoàn thiện bề mặt ENIG làm tăng thêm độ phức tạp, bởi vì các hợp kim Ni–Sn phát triển nhanh hơn bên dưới hợp kim SAC so với dưới eutectic thiếc-chì và sự hình thành Ni3Sn4 quá mức sau nhiều lần hàn lại có thể làm giòn bề mặt tiếp xúc miếng hàn-đệm, đặc Biệt khi độ cong vênh của bảng vượt quá 0,5mm trên 100mm trong quá trình làm mát, điều này sẽ tạo ra ứng suất cắt dư vào các mối nối vốn đã bị hạn chế.
Lựa chọn hợp kim cũng tương tác trực tiếp với các thông số thiết kế stencil, vì độ nhớt cao hơn và khả năng chống sụt giảm chậm hơn của SAC305 đòi hỏi tỷ lệ diện tích khe hở chặt chẽ hơn, thường ≥0,65 đối với các thành phần bước 0,3mm, trong khi Sn63Pb37 duy trì hiệu suất truyền ổn định xuống tới 0,55, nghĩa là việc chuyển đổi hợp kim mà không điều chỉnh hình dạng stencil thường gây ra sự lắng đọng thể tích không đủ và các lỗi đầu gối sau đó ngay cả với cài đặt máy In giống hệt nhau.
Việc điều chỉnh cấu hình Reflow trở nên không thể thương lượng với các hợp kim có điểm nóng chảy cao, vì SAC305 yêu cầu nhiệt độ cao nhất trong khoảng từ 235°C đến 245°C để đảm bảo sự kết tụ hoàn toàn, nhưng vượt quá 245°C có nguy cơ làm giảm chất bảo quản khả năng hàn hữu cơ trên lớp hoàn thiện OSP hoặc gây ra sự phân tách trong các lớp FR-4 có giá trị Tg thấp, trong khi Sn63Pb37 đạt được độ ướt hoàn toàn ở 210°C với thời gian xử lý rộng hơn nhiều và giảm nguy cơ hư hỏng nhiệt thành phần.
Hiệu suất thử nghiệm thả rơi cho thấy một sự khác Biệt khác: Các khớp nối SAC305 hấp thụ ít năng lượng va chạm trước khi gãy so với Sn63Pb37, đặc Biệt là trong các thiết bị điện tử cầm tay rơi tự do ở độ cao 1,2m xuống bê tông, trong đó việc không có Pb làm giảm khả năng di chuyển do trật khớp và hạn chế khả năng Biến dạng dẻo, khiến việc ngăn chặn vết nứt trở nên khó khăn hơn khi quá trình lan truyền bắt đầu ở các vùng giàu khoảng trống gần phía thành phần của khớp nối.
Độ ổn định khi bảo quản lâu dài cũng quan trọng vì bột nhão gốc SAC bắt đầu cho thấy độ trôi lưu Biến có thể đo được sau bốn tuần ở 25°C, với độ nhớt tăng vượt quá 15% và giảm phản ứng với việc cắt mỏng, trong khi Sn63Pb37 duy trì hoạt động In nhất quán trong tối đa mười tuần nếu được Niêm phong đúng cách, điều này ảnh hưởng đến tần suất chuyển đổi dây chuyền và tỷ lệ sử dụng vật liệu trong các dây chuyền sản xuất có hỗn hợp cao.
Cuối cùng, không thể giảm bớt sự khác Biệt về độ tin cậy giữa các hợp kim dán hàn thành một kết quả thử nghiệm cấp tốc hoặc một số liệu duy nhất, bởi vì các chế độ hư hỏng tại hiện trường phụ thuộc vào sự ghép nối của vi cấu trúc hợp kim, độ cứng xếp chồng PCB, phân bổ khối lượng thành phần và lịch sử nhiệt xung quanh, do đó, việc chỉ định SAC305 cho bộ điều khiển động cơ ô tô mà không xác nhận đối với các quá trình chuyển đổi nhiệt độ bên trong thế giới thực sẽ không an toàn hơn việc sử dụng Sn63Pb37 trong thiết bị y tế Loại III mà không xác nhận khả năng tương thích sinh học của dư lượng chất trợ dung.
