Độ ổn định của chu trình nhiệt của Thanh hàn phản ánh mức độ hợp kim chống lại sự suy giảm cấu trúc vi mô, tăng tốc tăng trưởng giữa các kim loại và độ giòn số lượng lớn khi chịu sự lệch nhiệt lặp đi lặp lại giữa nhiệt độ cực thấp và cao, chẳng hạn như −40°C đến +125°C trong 1.000 chu kỳ, và hành vi này chủ yếu được điều chỉnh bởi cấu tạo pha Sn–Ag–Cu, sự kết hợp ranh giới hạt và sự phân chia nguyên tố vi lượng tại các bề mặt tiếp xúc miếng hàn.
Trong mỗi chu kỳ nhiệt, hệ số giãn nở nhiệt không khớp giữa Thanh hàn, chất nền PCB và các đầu nối thành phần sẽ gây ra Biến dạng cắt ở ngoại vi mối nối và nếu hợp kim không đủ độ dẻo hoặc khả năng chống kết tinh lại thì Biến dạng dẻo cục bộ sẽ tích tụ, dẫn đến nứt giữa các hạt gần lớp liên kim loại Cu₆Sn₅, đặc Biệt là khi nhiệt độ đỉnh nóng chảy lại vượt quá 245°C hoặc tốc độ làm nguội vượt quá 3°C/giây.
Độ ổn định được cải thiện rõ rệt khi Thanh hàn chứa các chất bổ sung có kiểm soát Ni, Co hoặc Mn, vì các thành phần này ngăn chặn sự phát triển quá mức của vỏ sò Cu₆Sn₅ tại bề mặt tiếp xúc của miếng đồng, giảm năng lượng bề mặt và tinh chỉnh mạng dendrite β-Sn trong quá trình hóa rắn, từ đó nâng cao khả năng ngăn chặn vết nứt mà không ảnh hưởng đến khả năng thấm ướt trên lớp hoàn thiện OSP hoặc ENIG.
Xác thực trong thế giới thực yêu cầu các thử nghiệm chu kỳ nhiệt tăng tốc theo các điều kiện JEDEC JESD22-A104D, trong đó các mẫu trải qua thời gian dừng 10 phút ở cả hai thái cực với thời gian tăng tốc là 15 phút và lỗi được xác định là hở mạch điện sau 500 chu kỳ hoặc gãy mối hàn có thể nhìn thấy dưới kiểm tra quang học 100× và các lô hiển thị độ lệch điện trở >15% trước chu kỳ 300 thường cho thấy hàm lượng Ag không đủ dưới 3,0wt% hoặc quá mức Pb ô nhiễm trên 100ppm.
Các nhà sản xuất phải kiểm soát lượng oxy thu vào trong quá trình đúc thanh và cán nóng, bởi vì các tạp chất oxit trên 0,08% trọng lượng đóng vai trò là vị trí tạo mầm cho sự kết tụ rỗng trong chu trình nhiệt và sự phân bố kích thước hạt không nhất quán, được đo qua EBSD với độ lệch chuẩn vượt quá 2,4μm, tương quan chặt chẽ với việc giảm tuổi thọ mỏi ở chu kỳ đầu lên tới 40% so với các lô được kiểm soát chặt chẽ với các hạt đồng nhất 1,1–1,7μm.
Điều kiện bảo quản cũng ảnh hưởng đến độ ổn định cơ bản, do việc tiếp xúc kéo dài ở nhiệt độ 30°C và 60% RH trong hơn 12 tháng sẽ gây ra quá trình oxy hóa dần dần Sn trên bề mặt, tạo thành các lớp SnO₂ giòn cản trở sự xâm nhập của chất trợ dung trong quá trình chỉnh lại dòng và tăng khả năng mở không ướt sau chu kỳ nhiệt đầu tiên, đặc Biệt là trên các QFN bước nhỏ có bước chì 0,4 mm.
Các kỹ thuật viên quy trình nên xác minh khả năng truy xuất nguồn gốc của lô thanh để nấu chảy số lô và nhật ký lịch sử nhiệt, vì các thành phần danh nghĩa giống hệt nhau có thể mang lại thời gian sống chu kỳ nhiệt khác nhau khi tốc độ đông đặc khác nhau ±0,8°C/s trong quá trình đúc liên tục và những Biến đổi nhỏ về tỷ lệ Cu/Sn trong phạm vi ±0,03wt% sẽ dịch chuyển điểm eutectic đi 0,7°C, làm thay đổi hành vi của chất rắn trong giai đoạn làm mát quan trọng của chu trình.
Khi so sánh các loại Thanh hàn cho các ứng dụng ô tô dưới mui xe, hãy ưu tiên những loại được chứng nhận kiểm tra sức chịu đựng AEC-Q200 với chu kỳ hư hỏng trung bình được ghi lại ≥1.250 dưới ΔT = 165°C và tránh thay thế các tiêu chuẩn tương đương 63Sn37Pb trừ khi tổ hợp hoạt động độc quyền ở nhiệt độ môi trường xung quanh dưới 85°C, vì hợp kim không có Pb thể hiện số mũ độ dốc mỏi dốc hơn trong sơ đồ Coffin–Manson do hoạt động ở nhiệt độ tương đồng cao hơn so với điểm nóng chảy của chúng.
Các chuyên gia thu mua phải yêu cầu giấy chứng nhận của nhà máy liệt kê không chỉ thành phần nguyên tố mà cả các giá trị độ cứng Vickers (HV₀.₅) trong khoảng từ 18,5 đến 22,3, độ bền kéo ≥52MPa và độ giãn dài ≥38%, vì các tiêu chuẩn cơ học này tương quan chặt chẽ với độ bền của mối nối sau chu trình và những sai lệch bên ngoài cửa sổ này báo hiệu tỷ lệ giảm cán nóng không đủ hoặc thời gian ngâm ủ không thích hợp trong quá trình sản xuất thanh.
Phân tích lợi nhuận hiện trường cho thấy 68% lỗi mối hàn sớm trong bộ chuyển đổi DC–DC bắt nguồn từ các lô Thanh hàn có độ xốp giữa các nhánh > 0,9% được đo bằng phương pháp kim loại học ASTM E3–22 và độ xốp này trở thành vị trí bắt đầu mỏi khi chu trình nhiệt gây ra lực căng thủy tĩnh tuần hoàn ở các cạnh lỗ rỗng, đẩy nhanh sự phát triển vết nứt theo hệ số 3,2 so với các cấu trúc vi mô không có lỗ rỗng.
