為提高柵格陣列封裝(LGA)焊點(diǎn)可靠性，研發(fā)生產(chǎn)過程中會用到罩式冷熱氣流沖擊測試機(jī)對其做可靠性分析，下面我們進(jìn)行熱沖擊條件下LGA焊點(diǎn)可靠性分析，分析了LGA焊點(diǎn)在熱沖擊載荷(-55℃~25℃)下的應(yīng)力應(yīng)變分布、粘塑性應(yīng)變能密度和疲勞壽命。

熱沖擊條件下LGA焊點(diǎn)可靠性分析：

試驗(yàn)設(shè)備：環(huán)儀儀器 罩式冷熱氣流沖擊測試機(jī)

試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)：JESD22-A106B 標(biāo)準(zhǔn)加載熱沖擊載荷的C加載模式(-55℃~ 25℃)

材料參數(shù)設(shè)置：包括塑封料、BT 基板、焊盤、錫銀銅焊料SAC305 以及 PCB 板，如下表：

試驗(yàn)原理：

當(dāng)金屬材料的溫度高于0.5倍熔點(diǎn)(熱力學(xué)溫度，單位為開爾文)時,其產(chǎn)生的蠕變效應(yīng)將非常明顯。SAC305的熔點(diǎn)大約是 217℃(即 490K)，在熱沖擊載荷(-55℃~125℃)下，焊點(diǎn)不僅會產(chǎn)生塑性應(yīng)變，還會產(chǎn)生明顯的蠕變變形。

試驗(yàn)設(shè)計：

1.設(shè)置初始零應(yīng)力狀態(tài)時溫度為 25℃，在高溫和低溫各保持 900 。

2.高低溫轉(zhuǎn)換時間為 20 s，循環(huán)周期為1840 s。

3.應(yīng)力-應(yīng)變曲線一般在 6~7個循環(huán)達(dá)到穩(wěn)定，所以共加載 8 個周期的熱沖擊載荷，共 14 720 s。熱沖擊加載曲線如下圖所示。

試驗(yàn)分析：

下圖為關(guān)鍵焊點(diǎn)等效應(yīng)力隨時間變化的曲線：

由圖可知：

①關(guān)鍵焊點(diǎn)的等效應(yīng)力隨時間呈周期性變化，且每個周期的最大和最小等效應(yīng)力基本相同:

②升溫階段，等效應(yīng)力迅速減??；高溫保溫階段，等效應(yīng)力緩慢減??；

③降溫階段，段結(jié)束時，等效應(yīng)力達(dá)到最小值，等效應(yīng)力迅速增大并達(dá)到最大值，低溫保溫階段等效應(yīng)力逐漸減小。

下圖為關(guān)鍵焊點(diǎn)最大等效塑性應(yīng)變隨時間變化的曲線：

由圖可知:

①關(guān)鍵焊點(diǎn)的最大等效塑性應(yīng)變隨著熱沖擊的加載呈現(xiàn)上升趨勢，在第6個周期后，1個周期內(nèi)的最大和最小等效塑性應(yīng)變差值趨于穩(wěn)定。

②升溫階段,等效塑性應(yīng)變迅速減??；高溫保溫階段，等效塑性應(yīng)變緩慢減??；高溫保溫階段結(jié)束時，等效塑性應(yīng)變達(dá)到最小值。

③降溫階段，等效塑性應(yīng)變迅速增大，在低溫保溫階段逐漸增大并達(dá)到最大值。

以上就是LGA焊點(diǎn)可靠性分析，如需了解更多罩式冷熱氣流沖擊測試機(jī)的試驗(yàn)方案，可以咨詢環(huán)儀儀器相關(guān)技術(shù)人員。