Chúng tôi đã chọn ngẫu nhiên 20 mẫu hàn từ cùng một lô bo mạch chủ điều khiển công nghiệp được sản xuất trên dây chuyền sản xuất Jia Jinyuan và cấy đồng đều chip điều khiển chính X86 trong các gói BGA tiêu chuẩn và chip bộ nhớ DDR4 cấp công nghiệp vào tất cả các mẫu. Tất cả các mẫu được gắn và hàn bằng cùng một máy In DEK, cùng một bộ thông số kiểm tra SPI và cùng một lò nung lại HELLER. Nhiệt độ nóng chảy lại cao nhất được kiểm soát chặt chẽ ở 245±2oC và thời gian trên chất lỏng được duy trì ở mức 68±3 giây, để đảm bảo trạng thái mối hàn ban đầu có độ ổn định cao và tránh các Biến động của quá trình ảnh hưởng đến các tiêu chí độ tin cậy tiếp theo.

Thử nghiệm lão hóa tăng tốc được tiến hành liên tục trong buồng nhiệt độ và độ ẩm không đổi 85oC/85%RH trong 1000 giờ. Trong giai đoạn này, các mẫu được lấy 200 giờ một lần để chụp cắt lớp tia X và người ta nhận thấy rằng sự kết tụ khoảng trống ở quy mô dưới micromet bắt đầu xuất hiện ở khu vực rìa của các mối hàn, trong khi độ dày của lớp hợp chất liên kim Cu6Sn5 gần giao diện miếng đệm tăng từ 1,8μm ban đầu lên 3,2μm. Sự tăng trưởng không đồng đều này trực tiếp làm suy yếu khả năng chống cắt của các mối hàn. Chúng tôi đo được rằng lực cắt trung bình đã giảm 12,7% sau giờ thứ 600, nhưng ngưỡng hư hỏng của IPC-A-610 Loại 3 vẫn chưa được kích hoạt.

Thử nghiệm chu kỳ nhiệt độ được đặt là -40oC×30 phút→+125oC×30 phút, với một chu kỳ duy nhất mất 2,5 giờ. Sau tổng cộng 1500 chu kỳ, các vết nứt ngang được quan sát dưới kính hiển vi ở 63% mối hàn BGA trên mặt tấm xử lý bề mặt Ni/Au, với chiều dài vết nứt tập trung trong khoảng 8~22μm. Trong số đó, mật độ hỏng mối hàn ở vùng ranh giới giữa lớp đồng dày PCB (3oz) và cấu trúc tấm FR-4 thông thường cao hơn giá trị trung bình 2,3 lần, cho thấy sự không khớp của hệ số giãn nở nhiệt của chất nền vẫn là nút thắt chính đối với độ tin cậy lâu dài của chất hàn bo mạch chủ điều khiển công nghiệp.

Khi áp dụng thử nghiệm độ rung ngẫu nhiên, chúng tôi áp dụng kích thích băng thông rộng 5~500Hz, Grms=7,5 theo tiêu chuẩn IEC 60068-2-64. Sau 12 giờ thử nghiệm liên tục, nhận thấy chế độ gãy mối hàn đã thay đổi đáng kể. Trong số các đường dẫn hư hỏng ban đầu bị chi phối bởi vết nứt giao diện, 38% Biến thành vết nứt giòn của thân vật hàn, liên quan chặt chẽ đến việc lớp IMC dày quá mức dẫn đến cạn kiệt nguồn nhựa dự trữ. Khi lực cắt được đo lại vào thời điểm này, giá trị đã giảm xuống dưới 76% giá trị ban đầu và một số mẫu bị gián đoạn chức năng giữa chừng do rung, Biểu hiện là tỷ lệ mất khung truyền thông CAN bus tăng đột ngột lên 17,4%.

Tất cả các mặt cắt ngang của mối hàn bị hỏng đã được xác nhận bằng phân tích thành phần SEM-EDS và không phát hiện thấy dư lượng halogen hoặc dấu vết di chuyển bạc bất thường, loại trừ khả năng gây ra ăn mòn từ thông. Kết quả kiểm tra thành phần hợp kim hàn hoàn toàn phù hợp với tỷ lệ SAC305 ban đầu do Jia Jinyuan cung cấp, cho thấy nguyên nhân cốt lõi của vấn đề không phải ở bản thân vật liệu mà là do đường tích lũy ứng suất cơ nhiệt không đủ dự phòng trong thiết kế, đặc Biệt là thiếu tối ưu hóa hình dạng miếng đệm có mục tiêu và dự trữ quy trình lấp đầy cho các tình huống khởi động-dừng thường xuyên trong phạm vi nhiệt độ rộng.